Файл: Никифорова, Н. М. Основы проектирования тепловых установок при производстве строительных материалов учеб. пособие для техникумов.pdf

§ 2. Проектирование и расчет топок

Топки входят в состав многих тепловых установок, являясь для них источником тепла. Их расчет и проектирование обычно состав­ ляют одно целое с проектированием потребителя тепла — сушил­ кой, печью, котельной установкой. Топки, обслуживающие котель­ ные и печные установки, по размерам должны вписываться в габа­ риты парового котла или печи и иметь общую обмуровку. Топки же сушилок располагают на некотором расстоянии от них в самостоя­ тельной обмуровке и присоединяют к сушилке специальным подзем­ ным каналом-боровом через смесительную камеру, в которой то­ почные газы разбавляются воздухом. Такие топки называют вынос­ ными.

Проектирование топок сводят к расчету их тепловой мощности

ирасхода топлива, выбору типа топки в зависимости от количества

ирода сжигаемого в ней топлива, определению основных ее разме­ ров, расчету горения топлива и составлению баланса тепла с целью определения термического к. л. д. По данным теплового расчета проектируют дутьевую установку, для чего подбирают вентилятор для подачи воздуха. При проектировании камерных топок выбира­ ют тип горелок и форсунок и определяют их количество. Исходны­ ми данными для проектирования топок являются часовой расход тепла потребителем-—сушилкой, печью, котельной установкой; ха­ рактеристика сжигаемого топлива: состав, теплота сгорания.

Проектирование ведут в следующем порядке: определяют ориентировочно часовой Вч (кг/ч) и секундный ВсЯ{ (кг/сек) рас­ ходы топлива:

D ______ Оч____

° сек ,, >

<?Рт;т-3600

где Q4— часовой расход тепла потребителем, кдж/ч; Q„P —-низшая теплота сгорания рабочей массы топлива, кдж/кг; rjT— к. п. д. топ­ ки, принимаемый ориентировочно с учетом рода топлива.

В соответствии с видом топлива и его расходом выбирают типо­ вую конструкцию топки. При больших расходах топлива, превы­ шающих 0,5 тіч, рекомендуется устанавливать механические или полумеханические слоевые топки, при меньших — ручные решетки.

По справочным данным для выбранной конструкции топки п характеру сжигаемого топлива устанавливают основные показате ли ее работы:

зо

Далее определяют потребную площадь зеркала горения R (м2) п активный объем топочной камеры V (лг3) :

Площадь колосниковой решетки уточняют по каталогу стан­ дартных решеток, так как они поступают на завод заказчика в го­ товом виде. Принимается ближайшая, большая к расчетной пло­ щадь с указанием размеров по ширине и длине. Высоту Н топочной камеры определяют по формуле

я = ! _ + / , г)

где /гт — высота слоя топлива на решетке.

Далее проектируют кладку стен и свода двухслойной из огне­ упорного и красного кирпича. Минимальная толщина внутренней огнеупорной шамотной кладки — в 1 кирпич, наружной кладки из красного кирпича — в 1,5—2.

Определяя наружные габариты топки, составляют эскизный чер­ теж, по которому может быть определена наружная* поверхность топки F. Теплотехническая часть проекта состоит в расчете горе­ ния единицы рабочей массы топлива при данном для проектируе­ мой конструкции коэффициенте избытка воздуха а. Из расчета го­ рения определяют потребное для горения количество воздуха и температуру топочных газов. Далее составляют тепловой баланс работы топки.

Часовой приход тепла (кдж/ч).

1. От сгорания топлива

<h = B 4Q l

где Вч— часовой расход топлива в балансе, принятый за неизвест­ ную величину в целях последующего его уточнения из уравнения баланса тепла, так как первоначальное его определение делают при ориентировочном значении термического к. п. д.

2. С воздухом, поступающим на горение, q2= B 4V acatB,

где Ѵа— объем воздуха для горения 1 кг топлива, м3\ св — объем­ ная теплоемкость воздуха при tB, кдоюІм3-°С\ tB— температура воз­ духа, °С.

Всего приход тепла

2 #пр —

Часовой расход тепла (кдоіс/ч). А. Полезный.

1. Расход тепла потребителем Q4 определяют расчетом той уста-

31

иовкіі, которую обслуживает топка. Если топка обслуживает паро­ вой котел, то это расход тепла на получение пара в котле:

q[= D ( i„ - inAX

где D — паропропзводительность котла, /сг/ч; іп и А-,.в — энтальпия пара данных параметров п энтальпия питательной воды, принятая в соответствии с установленной стандартом температурой воды, поступающей в котел.

Если топку проектируют для сушильной установки, то обычно задаются расходом тепла на 1 кг испаряемой в сушилке влаги q и количеством испаряемой за час влаги w4:

q[ = w 4q.

При проектировании топок для печных установок расход тепла потребителем определяют из расчета расхода условного топлива на единицу готового продукта. В этом случае

?; = Яуы29 3000ч,

где Вуел — расход условного топлива на 1 кг продукта, кг\ 29 300 — теплота сгорания условного топлива, кдж/кг\ G4— часовая произ­ водительность печи по готовому продукту, кг/ч.

Б.Потерн тепла топкой.

2.Потери тепла с отработанными газами

Я2 ^ч^газПаэ^газ’

где Егаз — объем газов, образовавшихся из 1 кг тоцлпва при избыт­ ке воздуха за котлом; сгаз — теплоемкость газов при ^ran, кдж/м3-°С; ?газ— температура уходящих газов, °С.

Эту статью потерь тепла учитывают только в том случае, если топка с потребителем тепла расположена в одной обмуровке, на­ пример для котельной топки, но не для топок сушилок, у которых тепло, ушедшее с газами, считается полезным теплом, передавае­ мым в сушилку; то же относится и к топкам печных установок.

3. Потери тепла с химическим недожогом принимают в % от прихода тепла при сгорании топлива

?з= £ чСЙ<7з-0,01,

где <7 з— химический недожог, %.

4. Потери тепла с механическим недожогом принимают в % от прихода тепла при сгорании топлива:

q \= B 4Qlqv 0,01,

где — механический недожог, взятый из характеристики показа­ телей топки, %.

5. Потери тепла поверхностью обмуровки во внешнюю среду г?5=асум (^ст — /в) • 3,6,

где ас-ум — суммарный коэффициент теплоотдачи от поверхности стенки к окружающему воздухур^ст и — соответственно темпера­

32

туры поверхности стенки и окружающего воздуха, °С; F — наруж­ ная поверхность обмуровки топки, м2.

Уравнение баланса тепла

2Wnp= S ? r,ac.

т. е.

9,і + ?2=<7і + <72+<з + <74+ gl

Из уравнения баланса определяют часовой расход топлива и уточняют принятый ориентировочно к. п. д. топки:

71 = ------- ^ -------1 0 0 % .

<71 + Ф2

Если его величина существенно не отличается от принятой, то пересчета габаритов топки не требуется.

Результаты отдельных статей теплового баланса систематизи­ руются в таблицу.

Подбор дутьевого вентилятора производят по каталогу, исходя из часового объема воздуха, подаваемого на горение в час и по ве­ личине его напора под колосниковой решеткой или перед горелкой, взятых из характеристики топок или горелок.

В случае проектирования камерной топки на жидком, газооб­ разном или пылевидном топливе производят выбор конструкции го­ релки и ее типоразмера по характеру сжигаемого топлива из числа типовых конструкций, выпускаемых отечественными заводами. Воп­ рос о количестве устанавливаемых горелок решается с учетом бес­ перебойности их работы, удобства обслуживания и возможности свободной установки их в существующих габаритах топочной ка­ меры.

§ 3. Проектирование и"расчет котельных установок

Котельные установки в производстве строительных материалов служат для выработки пара, используемого для технологических нужд и для отопления промышленных зданий, различных подсоб­ ных помещений и подогрева воды для бытовых нужд. Большим по­ требителем пара являются железобетонные и силикатные заводы, на которых пар расходуется в большом количестве на пропарку железобетонных и силикатных изделий.

Проектирование котельной установки должно вестись на зимние условия работы завода, когда расход пара является максимальным.

Прежде чем приступить непосредственно к проектированию ко­ тельной, следует определить потребителей пара на данном заводе и рассчитать его максимальный расход с учетом всех эксплуатацион­ ных затрат и потерь тепла. Таким образом, подсчитывают паропро­ изводительность проектируемой котельной. Вид пара и его пара­ метры устанавливают в связи с требованиями потребителей. Если предприятие использует сухой насыщенный пар для автоклавной обработки изделий при максимальном давлении в автоклаве 8 бар,