Характеристики топок
В практике проектирования, эксплуатации и испытания топочных устройств используются характеристики топок, количественно характеризующими огневой процесс. К этим характеристикам относятся: мощность топки, форсировка топочного устройства, удельная нагрузка топочного объема.
Тепловой мощностью топки называют количество теплоты, выделяемой при сжигании топлива в топке в единицу времени. Мощность топки (кВт или МВт) определяется по формуле
где В - расход топлива, кг/с или м3/с; QPH - низшая теплота сгорания рабочей массы топлива, кДж/кг или кДж/м3.
Под форсировкой топочного устройства понимают удельную нагрузку сечения топки. Удельной нагрузкой сечения топки называют количество теплоты, выделяемой при сжигании топлива на одном квадратном метре сечения топки в единицу времени. Единицей удельной нагрузки сечения топки является кВт/м2 или МВт/м2.
При слоевом сжигании твердого топлива за характерное сечение топки принимается площадь горящего слоя. Форсировку топки характеризуют удельной нагрузкой зеркала горения. Удельной нагрузкой зеркала горения называют количество теплоты, выделяемой при сжигании топлива на одном квадратном метре активной части колосниковой решетки в единицу времени. Удельная нагрузка зеркала горения (кВт/м2 или МВт/м2) определяется по формуле
где R - площадь активной части колосниковой решетки, м2.
При факельном и вихревом сжигании топлива форсировку топки характеризуют удельной нагрузкой наиболее характерного для данной конструкции сечения (с площадью F) топочной камеры (кВт/м2 или МВт/м2):
Удельной нагрузкой топочного объема называют количество теплоты, выделяемое при сжигании топлива в 1 м3 объема топки (Vr) за единицу времени. Эта величина (кВт/м3 или МВт/м3) определяется по формуле
Удельной нагрузкой топочного объема принято характеризовать работу всех топок (слоевых, факельных, вихревых).
Удельные нагрузки зеркала горения, сечения топочной камеры и топочного объема расцениваются как итоговые характеристики топок в целом, и хотя они весьма важны, но не характеризуют хода процесса, его последовательного развития и тепловыделения в различных частях топки. В объеме топочного пространства существуют участки с весьма различным тепловыделением, температурами, избытками воздуха, и усреднение этих показателей производится только при инженерно-технических расчетах. Суждение об истинном протекании процесса должно базироваться на изучении распределения температур, концентраций и скоростей продуктов сгорания в объеме топочной камеры.
При обработке результатов испытаний топочных устройств при сжигании различных топлив выявлены допустимые удельные нагрузки зеркала горения, сечения топочной камеры и топочного объема. Эксплуатация топки с удельными нагрузками выше допустимых, как правило, приводит к снижению экономичности ее работы. Так, например, сжигание твердого топлива при повышенных удельных нагрузках зеркала горения приводит к увеличению потерь теплоты от механической неполноты горения со шлаком и уносом.
В нормативном методе расчета котельных агрегатов обобщены результаты многочисленных исследований и испытаний различных топочных устройств при сжигании твердого, жидкого и газообразного топлива и на базе этого разработаны расчетные характеристики топок. В табл. 5-1-5-4 по данным нормативного метода приведены расчетные характеристики топочных устройств, применяемых для промышленных парогенераторов. Эти данные могут быть использованы и для расчета топок водогрейных котлов соответствующей мощности.
По допустимым удельным нагрузкам зеркала горения и топочного объема можно определить площадь зеркала горения и объем топочной камеры. Так, например, объем топочной камеры (м3)
где qvдоп - допустимая удельная нагрузка топочного объема, кВт/м3 (принимается из табл. 5-1-5-4).
Площадь зеркала горения определяется по формуле, аналогичной (5-5).
