روش محاسبه محفظه های احتراق. محفظه احتراق دیگ بخار

محاسبه محفظه احتراق را می توان با روش تایید یا سازنده انجام داد.

در طول محاسبات تأیید، داده های طراحی جعبه آتش باید شناخته شود. در این مورد، محاسبه به تعیین دمای گازها در خروجی کوره "T" ختم می شود. اگر در نتیجه محاسبه، θ" T به طور قابل توجهی بالاتر یا کمتر از مقدار مجاز باشد، سپس باید با کاهش یا افزایش سطوح گرمایش گیرنده تشعشع کوره NL به توصیه شده تغییر یابد.

هنگام طراحی جعبه آتش، از دمای توصیه شده θ استفاده می شود که سرباره سطوح گرمایش بعدی را از بین می برد. در این مورد، سطح گرمایش دریافت کننده تشعشع مورد نیاز جعبه آتش نشانی N L و همچنین مساحت دیوارهای F ST تعیین می شود که صفحه نمایش ها و مشعل ها باید روی آن نصب شوند.

برای انجام یک محاسبه حرارتی جعبه آتش، طرحی از آن ترسیم می شود. حجم محفظه احتراق V T; سطح دیوارها حجم F ST را محدود می کند. سطح رنده R; سطح گرمایش دریافت کننده تشعشع موثر N L; درجه محافظ X مطابق با نمودارهای شکل 1 تعیین می شود. مرزهای فعال

حجم احتراق V T دیواره های محفظه احتراق و در حضور پرده ها، صفحات محوری لوله های صفحه هستند. در قسمت خروجی، حجم آن توسط سطح عبوری از محورهای اولین باندل دیگ یا فستون محدود می شود. مرز حجم قسمت پایینی فایرباکس کف است. اگر یک قیف سرد وجود داشته باشد، حد پایین حجم جعبه آتش معمولاً صفحه افقی است که نیمی از ارتفاع قیف سرد را جدا می کند.

سطح کل دیواره های کوره F st با جمع تمام سطوح جانبی که حجم محفظه احتراق و محفظه احتراق را محدود می کنند محاسبه می شود.

سطح رنده R از نقشه ها یا اندازه های استاندارد دستگاه های احتراق مربوطه تعیین می شود.

ما در شگفتیم

t' = 1000 درجه سانتیگراد.

شکل 1. طرحی از جعبه آتش

مساحت هر دیوار فایرباکس، متر مربع

سطح کامل دیواره های کوره افخیابان، متر 2

سطح گرمایش دریافت کننده تابش کوره Nl, m 2 با فرمول محاسبه می شود

جایی که اف pl ایکس- سطح گیرنده پرتو صفحات دیوار، متر مربع؛ اف pl = bl- فضای دیوار اشغال شده توسط صفحه نمایش. به عنوان حاصل ضرب فاصله بین محورهای لوله های بیرونی یک صفحه نمایش داده شده تعریف می شود ب، متر، به ازای طول روشن لوله های صفحه نمایش ل، m. ارزش ل مطابق با نمودارهای شکل 1 تعیین می شود.

ایکس- ضریب زاویه ای تابش صفحه، بسته به گام نسبی لوله های صفحه SDو فاصله از محور لوله های صفحه تا دیواره کوره (نموگرام 1).

ما X=0.86 را با S/d=80/60=1.33 قبول می کنیم

درجه محافظت از محفظه آتش

ضخامت موثر لایه تابشی جعبه آتش، متر

انتقال گرما به داخل کوره از محصولات احتراق به سیال کار عمدتاً به دلیل تابش گازها اتفاق می افتد. هدف از محاسبه انتقال حرارت در کوره تعیین دمای گازها در خروجی کوره υ” t با استفاده از یک نوموگرام است. در این مورد، ابتدا لازم است مقادیر زیر تعیین شود:

M، a F، V R×Q T /F ST، نظریه θ، Ψ

پارامتر M به موقعیت نسبی حداکثر دمای شعله در امتداد ارتفاع جعبه آتش X T بستگی دارد.

برای فایرباکس های محفظه ای با محورهای مشعل افقی و خروجی گاز بالایی از جعبه آتش نشانی:

X T =h G /h T =1/3

که در آن h Г ارتفاع محورهای مشعل از کف جعبه آتش یا از وسط قیف سرد است. h T - ارتفاع کل فایرباکس از کف یا وسط قیف سرد تا وسط پنجره یا صفحه های خروجی فایرباکس زمانی که قسمت بالایی جعبه آتش کاملا از آنها پر شده باشد.

هنگام سوزاندن نفت کوره:

M=0.54-0.2Х T=0.54-0.2 1/3=0.5

درجه مؤثر سیاهی مشعل a Ф بستگی به نوع سوخت و شرایط احتراق آن دارد.

هنگام سوزاندن سوخت مایع، درجه مؤثر سیاهی مشعل عبارت است از:

a Ф =m×a st +(1-m)×a g =0.55 0.64+(1-0.55) 0.27=0.473

که در آن m=0.55 ضریب میانگین بسته به تنش حرارتی حجم احتراق است. q V - انتشار گرمای ویژه در واحد حجم محفظه احتراق.

در مقادیر میانی q V مقدار m با درون یابی خطی تعیین می شود.

a d، a sv درجه سیاهی است که مشعل اگر تمام کوره به ترتیب فقط با شعله درخشان یا فقط با گازهای سه اتمی غیر درخشان پر شود، خواهد داشت. مقادیر ac و ag با فرمول تعیین می شوند

a sv = 1st -(Kg× Rn +Кс)Р S =1st -(0.4·0.282+0.25)·1·2.8 =0.64

a g = 1st -Kg× Rn ×P S = 1st -0.4 0.282 1 2.8 =0.27

جایی که e پایه لگاریتم های طبیعی است. k r ضریب تضعیف پرتوها توسط گازهای سه اتمی است که با یک نوموگرام با در نظر گرفتن درجه حرارت در خروجی کوره، روش سنگ زنی و نوع احتراق تعیین می شود. r n =r RO 2 + r H 2 O - کسر حجمی کل گازهای سه اتمی (تعیین شده از جدول 1.2).

ضریب تضعیف پرتوها توسط گازهای سه اتمی:

K r = 0.45 (طبق نوموگرام 3)

ضریب تضعیف پرتوها توسط ذرات دوده، 1/m 2 × kgf/cm 2:

0.03·(2-1.1)(1.6·1050/1000-0.5)·83/10.4=0.25

جایی که آ t - ضریب هوای اضافی در خروجی کوره.

С Р و Н Р - محتوای کربن و هیدروژن در سوخت کار،٪.

برای گاز طبیعی С Р /Н Р =0.12∑m×C m×H n /n.

P – فشار در کوره، kgf/cm2؛ برای دیگهای بدون فشار P=1;

S – ضخامت موثر لایه تابشی، m.

هنگام سوزاندن سوخت جامد، درجه سیاهی مشعل a Ф با استفاده از یک نوموگرام پیدا می شود که مقدار نوری کل K×P×S را تعیین می کند.

که در آن P فشار مطلق است (در جعبه های آتش با پیش نویس متعادل P = 1 kgf / cm 2)؛ S - ضخامت لایه تابشی جعبه آتش، m.

انتشار گرما در کوره به ازای هر 1 متر مربع از سطوح گرمایشی که آن را در بر می گیرد، کیلوکالری بر مترمربع ساعت:

q v =

انتشار حرارت خالص در کوره به ازای 1 کیلوگرم سوخت سوخته شده، نانومتر 3:

که در آن Q در گرمای وارد شده توسط هوا به کوره (در حضور گرمکن هوا)، kcal/kg است:

Q B =( آ t -∆ آ t -∆ آ pp)×I 0 در +(∆ آ t +∆ آ pp)×I 0 xv =

=(1.1-0.1) 770+0.1 150=785

جایی که ∆ آ t - میزان مکش در جعبه آتش.

∆آ pp – مقدار مکش در سیستم آماده سازی گرد و غبار (بر اساس جدول انتخاب شده است). ∆ آ pp = 0، زیرا نفت سیاه

آنتالپی از نظر تئوری مقدار مورد نیازهوا Ј 0 g.v = 848.3 kcal/kg در دمای پشت بخاری هوا (از قبل پذیرفته شده) و هوای سرد Ј 0 هوای سرد. مطابق جدول 1.3 پذیرفته شده است.

دمای هوای گرم در خروجی بخاری هوا برای نفت کوره انتخاب شده است - طبق جدول 3، t داغ. v-ha = 250 ○ C.

دمای احتراق نظری υ = 1970 درجه سانتیگراد از جدول 1.3 بر اساس مقدار یافت شده Q t تعیین می شود.

ضریب راندمان حرارتی صفحه نمایش:

که در آن X درجه غربالگری جعبه آتش است (تعریف شده در مشخصات طراحی)؛ ζ - ضریب شرطی آلودگی صفحه نمایش.

ضریب آلودگی مشروط صفحات ز برای نفت کوره با صفحه های صاف لوله باز 0.55 است.

با تعیین M، a Ф، В Р ×Q T /F CT، υ نظریه، Ψ، دمای گازها را در خروجی کوره υ˝ t با استفاده از نوموگرام 6 پیدا کنید.

در صورت وجود اختلاف در مقادیر υ”t کمتر از 0 0 C، دمای گازها در خروجی کوره تعیین شده بر اساس نوموگرام به عنوان نهایی پذیرفته می شود. با در نظر گرفتن اختصارات در محاسبات، υ" t = 1000 درجه سانتیگراد را می پذیریم.

گرمای منتقل شده در کوره توسط تشعشع، کیلوکالری بر کیلوگرم:

که در آن φ ضریب حفظ حرارت (از تعادل گرمایی) است.

آنتالپی گازها در خروجی از کوره Ј” Т مطابق جدول 1.3 در یافت می شود. آ t و υ» t تنش حرارتی قابل مشاهده حجم احتراق، kcal/m 3h.

این اختراع به طراحی محفظه های احتراق دیگهای بخار در هنگام سوزاندن سوخت های مایع و گاز مربوط می شود. این طرح شامل یک حصار خارجی، گوشه یا تثبیت کننده شعله تخت است که در داخل حجم احتراق نصب شده است. لوله های تامین هوای ثانویه/ثالثیه در داخل مناطق تثبیت کننده نصب می شوند. رفلکتورها در امتداد حصار بیرونی نصب می شوند. بنابراین، سطوح گرمایش اضافی نصب شده در داخل جعبه آتش در فرآیند سازماندهی احتراق سوخت نقش دارند. آنها نه تنها به عنوان سطوح خنک کننده، بلکه به عنوان عناصری که خود فرآیند احتراق را سازماندهی می کنند، استفاده می شوند. این اختراع امکان کاهش ابعاد محفظه احتراق را فراهم می کند. 3 حقوق f-ly, 3 بیمار.

این اختراع به طراحی محفظه های احتراق دیگهای بخار در هنگام سوزاندن سوخت های مایع و گاز مربوط می شود. طرح های شناخته شده ای از محفظه های احتراق دیگ بخار ساخته شده از سطوح محصور و گرمایش صفحه وجود دارد (2). صفحه های صفحه نمایش یا دو نور به حجم محفظه احتراق وارد می شوند و حذف گرما را در واحد طول یا ارتفاع محفظه احتراق افزایش می دهند، یعنی این سطوح گرمایشی یک عملکرد را انجام می دهند - حذف گرما. همانطور که می دانید، محفظه احتراق دیگ بخار مدرن دو عملکرد اصلی را انجام می دهد: سوزاندن سوخت و خنک کردن گازها تا دمای مشخصی در خروجی کوره. هدف از اختراع کاهش حجم و ابعاد محفظه احتراق با درگیر کردن سطوح گرمایش اضافی نصب شده در داخل کوره در فرآیند سازماندهی احتراق سوخت است. استفاده از آنها نه تنها به عنوان سطوح خنک کننده، بلکه به عنوان عناصری که خود فرآیند احتراق را سازماندهی می کند، یعنی نه یک، بلکه چندین عملکرد را انجام می دهد. این کار با این واقعیت حاصل می شود که در محفظه احتراق برای سوزاندن سوخت مایع و گازی، متشکل از سطوح گرمایش محصور و صفحه (دو نور) و یک دستگاه مشعل، سطوح گرمایش صفحه به شکل شعله گوشه یا تخت چیده می شوند. تثبیت کننده ها، برخی از تثبیت کننده های مسطح با زاویه نسبت به جریان نصب می شوند، کانال های هوا در ناحیه تثبیت کننده های شعله نصب می شوند. سطح داخلی تثبیت کننده ها به عنوان مثال با شلیک گانیت به میخ ها عایق می شود. استفاده از تثبیت کننده های شعله گوشه و تخت به طور گسترده در محفظه های احتراق موتورهای توربین گازی استفاده می شود (1). طراحی تثبیت کننده های ذکر شده عملکرد سازماندهی فرآیند احتراق را انجام می دهد، اما در حذف گرما از گازها شرکت نمی کند. در شکل شکل 1 یک سطح مقطع را در طرح محفظه احتراق نشان می دهد؛ شکل. 2 - بخش A-Aدر شکل 1، در شکل 3 - گره B در شکل. 1. طرح شامل یک حصار خارجی 1، گوشه 2 یا تثبیت کننده شعله مسطح 3 است که در داخل حجم احتراق نصب شده است. لوله هایی برای تامین هوای ثانویه (ثالثیه) 4 در داخل مناطق تثبیت کننده نصب می شوند.دفلکتورهای جریان 5 در امتداد حصار بیرونی 1 نصب می شوند. طراحی به شرح زیر است. سوخت در ورودی محفظه از قبل با هوای اولیه مخلوط می شود، زمانی که مازاد هوای دوم کمتر از 1 باشد. هوای ثانویه و سوم برای پس سوزی مخلوط بدون چربی بیشتر در امتداد جریان گاز مستقیماً به مناطق تثبیت شعله وارد می شود. هوای اضافی تا حداقل سوخت شیمیایی و مکانیکی محاسبه شده با توجه به شرایط. احتراق سوخت در امتداد مسیری با حذف شدید حرارت توسط سطوح گرمایشی که خود تثبیت کننده هستند انجام می شود. حذف حرارت در حین احتراق، از نظر اثر کاهش دمای احتراق، معادل گردش مجدد گاز خنک شده در هسته شعله است، که همانطور که مشخص است، به کاهش تشکیل اکسیدهای نیتروژن کمک می کند. همانطور که مخلوط در حال سوختن حرکت می کند، در حالی که گرما در همان زمان حذف می شود، دمای جریان کاهش می یابد و حجم گاز نیز کاهش می یابد. برای حفظ ماهیت تثبیت در همان سطح، توصیه می شود زاویه باز شدن گوشه ها را 2 > 1 افزایش دهید. در حد، تثبیت کننده گوشه (در نرخ جریان کم) به یک صفحه نصب شده عرضی 3 تبدیل می شود. در خروجی جریان، توصیه می شود صفحات را در امتداد چرخش گاز قرار دهید. برای انعکاس گاز در حال حرکت در امتداد دیواره های محفظه، بازتابنده های 5 تعبیه شده است. همه موارد فوق امکان سازماندهی فرآیند احتراق سوخت و خنک شدن آن را به صورت یکپارچه فراهم می کند که باعث کاهش ابعاد احتراق می شود. محفظه، به خصوص در طول.

مطالبه

1. محفظه احتراقدیگ برای سوزاندن سوخت مایع و گاز، متشکل از سطوح محصور و گرم کننده صفحه و یک دستگاه مشعل، مشخصه آن این است که سطوح گرمایش صفحه به شکل تثبیت کننده های شعله گوشه یا تخت چیده شده اند. 2. دوربین طبق ادعای 1 که مشخصه آن این است که بخشی از تثبیت کننده های مسطح در زاویه ای نسبت به سقف نصب می شوند. 3. محفظه طبق ادعای 1 که مشخصه آن این است که کانال های هوا در ناحیه تثبیت کننده های شعله نصب می شوند. 4. یک محفظه طبق ادعای 1 که مشخصه آن این است که سطح داخلی تثبیت کننده ها به عنوان مثال با پر کردن گانیت بر روی میخ ها عایق شده است.

طبقه بندی

فن آوری برای احتراق سوخت های آلی

با روش احتراق سوخت:

• لایه لایه
• محفظه - اتاق

فایرباکس های لایه ای به نوبه خود طبقه بندی می شوند:

• بر اساس مکان نسبت به پوشش دیگ:
  • درونی؛ داخلی؛
  • از راه دور
• با توجه به محل رنده ها:
  • با میله های افقی؛
  • با توری های شیبدار
• طبق روش سازمان تامین و نگهداری سوخت:
  • کتابچه راهنمای؛
  • نیمه مکانیکی؛
  • مکانیزه
• با توجه به ماهیت سازماندهی لایه سوخت روی رنده:
  • با یک رنده سوخت ثابت؛
  • با ثابت رنده کردنو لایه ای از سوخت در امتداد آن حرکت می کند.
  • با یک رنده متحرک که لایه سوخت خوابیده روی آن را حرکت می دهد (حرکت لایه سوخت همراه با رنده).

فایرباکس های محفظه ای به دو دسته تقسیم می شوند:

• با توجه به روش حذف سرباره:
  • با حذف سرباره جامد؛
  • با حذف سرباره مایع:
    • تک محفظه؛
    • دو محفظه

فایکس لایه ای

فایکس لایه ای

کوره هایی که در آنها سوخت جامد توده ای به صورت لایه ای سوزانده می شود لایه ای نامیده می شود. این محفظه آتش شامل یک رنده است که بستری از سوخت کلوخه را پشتیبانی می کند و یک محفظه احتراق که در آن مواد فرار قابل اشتعال می سوزند. هر جعبه آتش برای سوزاندن نوع خاصی از سوخت طراحی شده است. طرح‌های جعبه‌های آتش‌سوزی متنوع هستند و هر کدام از آنها با روش احتراق خاصی مطابقت دارد. عملکرد و راندمان نصب دیگ به اندازه و طراحی جعبه آتش بستگی دارد.

فایرباکس های لایه ای بر اساس ماهیت سازماندهی لایه سوخت روی رنده به سه دسته تقسیم می شوند:

• با یک رنده ثابت و یک لایه بی حرکت از سوخت که روی آن قرار دارد.
• با یک رنده ثابت و لایه ای از سوخت که در امتداد آن حرکت می کند.
• با رنده متحرک که لایه سوخت خوابیده روی آن را حرکت می دهد (حرکت لایه سوخت همراه با رنده).

بسته به درجه مکانیزاسیون تامین سوخت و حذف سرباره، کوره های لایه ای به موارد زیر تقسیم می شوند:

• فایرباکس های دستی (جعبه های آتش دستی)؛
• نیمه مکانیکی؛
• کاملاً مکانیزه؛

محفظه آتش نشانی

محفظه آتش نشانی

از کوره های محفظه ای برای سوزاندن سوخت های جامد، مایع و گاز استفاده می شود. در این مورد، ابتدا باید سوخت جامد در تاسیسات مخصوص آماده سازی گرد و غبار - آسیاب های زغال سنگ - به صورت پودر ریز آسیاب شود و سوخت مایع باید به صورت قطرات بسیار کوچک در نازل های روغن کوره پاشیده شود. سوخت گازی نیازی به آماده سازی اولیه ندارد.

ویژگی های فایرباکس

ویژگی های حرارتی جعبه آتش

مقدار سوختی که می توان با حداقل تلفات در یک محفظه آتش سوزی برای به دست آوردن مقدار حرارت مورد نیاز سوزاند، با توجه به اندازه و نوع دستگاه احتراق و همچنین نوع سوخت و روش احتراق آن تعیین می شود. شاخص های کیفی عملکرد یک دستگاه احتراق شامل میزان تلفات حرارتی ناشی از احتراق ناقص شیمیایی و سوختن مکانیکی است. مقدار عددی این تلفات برای دستگاه های احتراق مختلف متفاوت است. به نوع سوخت و نحوه سوزاندن آن نیز بستگی دارد. بنابراین، برای جعبه های آتش محفظه، مقدار از 0.5 تا 1.5٪، برای جعبه های آتش لایه - از 2 تا 5٪ (اتلاف حرارت) متغیر است. با احتراق محفظه سوخت 1-6٪ است، با احتراق لایه ای 6-14٪ (زیر سوز).

ویژگی های طراحی فایرباکس

شاخص های اصلی طراحی جعبه آتش نشانی عبارتند از:

• حجم محفظه احتراق (m3)؛
• مساحت دیوار کوره (m2)؛
• مساحت اشغال شده توسط سطح دریافت کننده تیر (m2)؛
• مساحت سطح پرومنال (m2)؛
• درجه غربالگری دیواره های کوره؛
• ضریب راندمان حرارتی کوره.

تبادل حرارت در جعبه آتش

در محفظه آتش، احتراق سوخت و تشعشعات پیچیده و تبادل حرارتی همرفتی بین محیط پرکننده آن و سطوح گرمایش به طور همزمان رخ می دهد.

منابع تابش در کوره ها در طی احتراق لایه ای سوخت، سطح لایه داغ سوخت، شعله احتراق مواد فرار آزاد شده از سوخت و محصولات احتراق سه اتمی C0 2، S0 2 و H 2 O هستند.

در شعله ور شدن گرد و غبار سوخت جامدو نفت کوره، منابع تابش مراکز شعله ای هستند که در نزدیکی سطح ذرات سوخت از احتراق مواد فرار توزیع شده در مشعل، ذرات داغ کک و خاکستر و همچنین محصولات احتراق سه اتمی تشکیل شده اند. وقتی سوخت مایع اتمیزه شده در مشعل می سوزد، تابش ذرات سوخت ناچیز است.

هنگام سوزاندن گاز، منابع تابش حجم مشعل سوزان و محصولات احتراق سه اتمی آن است. در این حالت، شدت تابش مشعل به ترکیب گاز و شرایط فرآیند احتراق بستگی دارد.

شدیدترین گرما از شعله سوختن مواد فرار آزاد شده در طی احتراق سوخت جامد و مایع ساطع می شود. تشعشع حاصل از سوزاندن ذرات کک و خاکستر داغ کمتر است؛ تابش گازهای سه اتمی ضعیف ترین است. گازهای دو اتمی عملاً گرما منتشر نمی کنند. بر اساس شدت تابش در ناحیه مرئی طیف، آنها متمایز می شوند:

• نورانی
• نیمه نورانی
• مشعل های غیر نورانی

تابش یک مشعل درخشان و نیمه درخشان با حضور ذرات جامد - کک، دوده و خاکستر در جریان محصول احتراق تعیین می شود. تابش یک مشعل غیر نورانی تابش گازهای سه اتمی است. شدت تابش ذرات جامد به اندازه و غلظت آنها در حجم احتراق بستگی دارد. از نظر شدت تشعشع خاص، ذرات کک نزدیک به یک جسم کاملا سیاه هستند، اما هنگام سوزاندن گرد و غبار سوخت جامد، غلظت آنها در مشعل کم است (تقریباً 0.1 کیلوگرم بر متر مکعب) و بنابراین تابش ذرات کک بر روی صفحه کوره است. 25-30٪ از کل تشعشعات محیط احتراق. ذرات خاکستر کل حجم احتراق را پر می کنند، غلظت آنها به محتوای خاکستر سوخت بستگی دارد. تابش حرارتی ذرات خاکستر در کوره های شعله ور 40 تا 60 درصد از کل تابش محیط احتراق را تشکیل می دهد. ذرات دوده هنگام سوختن نفت کوره تشکیل می شوند و گاز طبیعی. در هسته ستون آنها بسیار متمرکز هستند و تابش بالایی دارند. تابش گازهای سه اتمی که حجم محفظه احتراق را پر می کنند با غلظت آنها و ضخامت حجم تشعشع تعیین می شود.

سهم تشعشعات گازهای سه اتمی 20 تا 30 درصد از کل تشعشعات است. در کوره های نفت گاز، طول مشعل به طور معمول به دو قسمت تقسیم می شود:

• درخشان
• غیر نورانی

شدت تابش هسته مشعل روغن سوخت 2-3 برابر بیشتر از هسته مشعل هنگام سوزاندن گرد و غبار سوخت جامد است. ادراک گرما از صفحه نمایش جعبه آتش توسط شدت تابش محیط احتراق و بازده حرارتی صفحه نمایش تعیین می شود. افزایش شدت تابش محیط کوره باعث افزایش شار حرارتی بر روی صفحه می شود. کاهش راندمان حرارتی صفحه نمایش باعث کاهش درک حرارت آنها می شود.

ادبیات

• کیسلف N.A.تاسیسات دیگ بخار. - مسکو: دانشکده تحصیلات تکمیلی، 1979. - 270 ص.
• سیدلکوفسکی L.N.، Yurenev V.N.تاسیسات دیگ بخار شرکت های صنعتی. - مسکو: انرژی، Energoutomizdat، 1988. - 528 ص. - 35000 نسخه. -

هنگام طراحی و راه اندازی کارخانه های دیگ بخار، روش محاسبه محفظه های احتراق اغلب دنبال می شود. روش سازنده برای محاسبه محفظه های احتراق فقط هنگام توسعه واحدهای جدید توسط دفاتر طراحی کارخانه های تولیدی یا هنگام بازسازی اتاق های احتراق واحدهای دیگ بخار موجود انجام می شود.

هنگام انجام یک محاسبه تأیید جعبه آتش، موارد زیر مشخص است: حجم محفظه احتراق، درجه محافظ آن و مساحت سطوح گرمایش گیرنده تشعشع، و همچنین ویژگی های طراحی لوله های سطوح گرمایش صفحه و همرفت (قطر لوله ها، فاصله بین محورهای لوله S 1 و بین ردیف S 2).

روش محاسبه محفظه های احتراق تعیین می کند: دمای محصولات احتراق در خروجی از محفظه احتراق، بارهای خاص رنده و حجم احتراق. مقادیر به دست آمده با مقادیر قابل قبول توصیه شده در "روش هنجاری" مقایسه می شود.

اگر دمای محصولات احتراق در خروجی از محفظه احتراق در شرایط سرباره شدن سطوح گرمایش همرفتی بالاتر از حد مجاز باشد، باید مساحت سطوح صفحه گرمایش را افزایش داد، که فقط می تواند با بازسازی کوره انجام شود. اگر بارهای مخصوص رنده یا حجم احتراق بالاتر از حد مجاز باشد، این امر منجر به افزایش تلفات حرارتی ناشی از احتراق ناقص شیمیایی و مکانیکی در مقایسه با تلفات ارائه شده در "روش استاندارد" می شود.

روش تأیید برای محاسبه محفظه های احتراق آتشدان های تک محفظه به ترتیب زیر محاسبه اتاق های احتراق انجام می شود (بندهای 1-14).

1. بر اساس نقشه واحد دیگ بخار، طرحی از جعبه آتش ترسیم می شود، حجم محفظه احتراق و سطح دیواره های جعبه آتش تعیین می شود. حجم محفظه احتراق از حجم قسمت های بالایی، میانی (منشوری) و پایینی جعبه آتش تشکیل شده است. برای تعیین حجم فعال جعبه آتش، باید آن را به تعدادی ابتدایی تقسیم کرد شکل های هندسیمطابق با نمودارهای نشان داده شده در شکل. 5-41.

قسمت بالایی حجم آتش‌نشانی با سقف و پنجره خروجی محدود می‌شود که با فستون یا ردیف اول لوله‌ها پوشانده شده است. سطح همرفتی. هنگام تعیین حجم قسمت بالایی کوره، مرزهای آن سقف و صفحه عبوری از محورهای ردیف اول لوله های فستونی یا محور سطح گرمایش همرفتی در پنجره خروجی کوره در نظر گرفته می شود. مرزهای قسمت میانی (منشوری) حجم کوره، صفحات محوری لوله های صفحه یا دیواره های محفظه احتراق هستند.

قسمت پایینی فایرباکس های محفظه ای توسط یک اجاق گاز یا قیف سرد محدود می شود و جعبه های آتش نشانی لایه ای با یک رنده با لایه ای از سوخت محدود می شوند. مرزهای قسمت پایینی حجم محفظه های آتش نشانی به صورت صفحه افقی زیر یا مشروط است که از وسط ارتفاع قیف سرد می گذرد. مرزهای حجم کوره های لایه ای با پرتاب کننده های مکانیکی به صورت صفحه رنده و صفحه عمودی عبوری از انتهای رنده و خراش دهنده های سرباره در نظر گرفته می شود. در کوره های دارای رنده های مکانیکی زنجیره ای، حجم لایه سوخت و سرباره واقع بر روی رنده از این حجم خارج می شود. ضخامت متوسط ​​لایه سوخت و سرباره برای زغال سنگ سخت 150-200 میلی متر، برای زغال سنگ قهوه ای 300 میلی متر و برای خرده چوب 500 میلی متر در نظر گرفته شده است.

سطح کل دیواره های کوره (F st) از ابعاد سطوحی که حجم محفظه احتراق را محدود می کند، محاسبه می شود، همانطور که با سایه زدن در یک خط در شکل نشان داده شده است. 5-41. برای انجام این کار، تمام سطوح محدود کننده حجم آتشدان به اشکال هندسی ابتدایی تقسیم می شوند.

2. توسط دمای محصولات احتراق در خروجی از محفظه احتراق از پیش تنظیم می شوند. برای دیگ های آب گرم صنعتی و آب گرم، دمای محصولات احتراق در خروجی از محفظه احتراق تقریباً برای سوخت جامد 60 درجه سانتیگراد کمتر از دمایی است که در آن خاکستر شروع به تغییر شکل می کند، برای سوخت مایع - برابر با 950 است. -1000 درجه سانتیگراد، برای گاز طبیعی 950-1050 درجه سانتیگراد.

3. برای دمای اتخاذ شده در بند 2، آنتالپی محصولات احتراق در خروجی از کوره مطابق جدول تعیین می شود. 3-7.

4. انتشار گرمای مفید در جعبه آتش نشانی، kJ/kg محاسبه می شود
(kJ/m3):

گرمای هوا (Q in) مجموع گرمای هوای گرم و هوای سرد مکیده شده به داخل جعبه آتش است، kJ/kg یا kJ/m3:

ضریب هوای اضافی در کوره (α t) مطابق جدول گرفته شده است. 5-1 - 5-4 بسته به نوع سوخت و روش احتراق آن. ورودی های هوا به داخل جعبه آتش مطابق جدول گرفته می شود. 3-5، و به سیستم آماده سازی گرد و غبار - مطابق جدول. 5-9. آنتالپی هوای گرم مورد نیاز نظری (Ioh. in) و هوای سرد مکیده شده (Ioh. in) از جدول تعیین می شود. 3-7، به ترتیب، در دمای هوای گرم بعد از گرمکن هوا و هوای سرد در t = 30 درجه سانتی گراد. گرمای وارد شده به واحد دیگ بخار با هوا، هنگامی که در خارج از واحد گرم می شود، با استفاده از فرمول (4-16) محاسبه می شود. تلفات حرارتی q 3 و q 4 و g 6 از تعادل گرمایی قبلاً تدوین شده تعیین می شوند (به §4-4 مراجعه کنید).

ضریب راندمان حرارتی صفحه نمایش تعیین می شود

5. ضریب زاویه ای (x) نسبت مقدار انرژی ارسال شده به سطح تابش شده به کل تابش نیمکره سطح ساطع کننده است. ضریب زاویه ای نشان می دهد که چه مقدار از شار تابشی نیمکره ای ساطع شده از یک سطح روی سطح دیگر می افتد. تابش زاویه ای به شکل و موقعیت نسبی اجسام در تبادل حرارت تابشی با یکدیگر بستگی دارد. مقدار ضریب زاویه ای از شکل 1 تعیین می شود. 5-42.

ضریب £ کاهش جذب حرارت سطوح صفحه گرمایش را به دلیل آلودگی آنها با رسوبات خارجی یا پوشش با جرم نسوز در نظر می گیرد. ضریب آلودگی از جدول گرفته شده است. 5-10. اگر دیوارهای جعبه آتش با صفحه هایی با ضرایب زاویه ای متفاوت پوشانده شده باشد یا تا حدی با جرم نسوز پوشانده شده باشد. آجر آتش نشانی) سپس مقدار متوسط ​​ضریب راندمان حرارتی تعیین می شود. در این حالت برای بخشهای بدون محافظ کوره، ضریب راندمان حرارتی f گرفته می شود. برابر با صفر. هنگام تعیین میانگین ضریب راندمان حرارتی، این جمع برای تمام بخش های دیوارهای احتراق اعمال می شود. برای انجام این کار، دیواره های محفظه احتراق باید به بخش های جداگانه ای تقسیم شود که در آن ضریب زاویه ای و ضریب آلودگی بدون تغییر است.

ضخامت موثر لایه تابشی، m، تعیین می شود:

که در آن V t، F st - حجم و سطح دیواره های محفظه احتراق است.

6. ضریب تضعیف اشعه تعیین می شود. هنگام سوزاندن سوخت های مایع و گاز، ضریب تضعیف پرتو به ضرایب تضعیف پرتو گازهای سه اتمی (kr) و ذرات دوده (kc) بستگی دارد:

که در آن rn کسر حجمی کل گازهای سه اتمی است که از جدول گرفته شده است. 3-6.

ضریب تضعیف پرتوها توسط گازهای سه اتمی (kr) با نوموگرام (شکل 5-43) یا با فرمول تعیین می شود.

جایی که p n = rn p - فشار جزئیگازهای سه اتمی، MPa؛ p - فشار در محفظه احتراق واحد دیگ بخار (برای واحدهایی که بدون فشار کار می کنند، p = 0.1 مگاپاسکال فرض می شود). r Н2о - کسر حجمی بخار آب، گرفته شده از جدول. 3-6; T t "دمای مطلق در خروجی محفظه احتراق، K (برابر با دمای پذیرفته شده طبق برآوردهای اولیه).

ضریب تضعیف پرتوها توسط ذرات دوده 1/(m*MPa)،

جایی که Ср، Нр - محتوای کربن و سوخت مایع است.

هنگامی که گاز طبیعی سوزانده می شود، هیدروژن در جرم کار استفاده می شود که در آن CmH n درصد ترکیبات هیدروکربنی موجود در گاز طبیعی است.

هنگام سوزاندن سوخت جامد، ضریب تضعیف اشعه به ضرایب تضعیف اشعه گازهای سه اتمی، خاکستر و ذرات کک بستگی دارد و با استفاده از فرمول بر حسب 1/(m*MPa) محاسبه می شود.

ضریب تضعیف پرتوها توسط ذرات خاکستر بادی (k el) از نمودار تعیین می شود (شکل 5-44). میانگین غلظت جرمی خاکستر از جدول محاسبه شده گرفته می شود. 3-6. ضریب تضعیف پرتوها توسط ذرات کک (k k) پذیرفته شده است: برای سوخت هایی با عملکرد فرار کم (آنتراسیت، نیمه آنتراسیت، زغال سنگ بدون چربی) هنگام سوزاندن در کوره های محفظه ای k = 1، و هنگام سوزاندن در کوره های لایه ای k k = 0.3 ; برای سوخت های بسیار واکنش پذیر (زغال سنگ سخت و قهوه ای، ذغال سنگ نارس) هنگام سوزاندن در کوره های محفظه ای kk = 0.5، و در کوره های لایه ای kk = 0.15.

8. هنگام سوزاندن سوخت جامد، ضخامت نوری کل kps متوسط ​​تعیین می شود. ضریب تضعیف پرتو k بسته به نوع و روش احتراق سوخت با استفاده از فرمول (5-22) محاسبه می شود.

9. درجه سیاهی مشعل (α f) محاسبه می شود. برای سوخت جامد، برابر با درجه انتشار ماده پرکننده کوره (α) است. این مقدار از نمودار تعیین می شود (شکل 5-45)

یا با استفاده از فرمول محاسبه می شود

جایی که e پایه لگاریتم های طبیعی است برای سوخت های مایع و گاز، تابش مشعل

که در آن m ضریب مشخص کننده نسبت حجم احتراق پر شده با بخش نورانی مشعل است که از جدول گرفته شده است. 5-11; a sv، a r درجه سیاهی قسمت نورانی مشعل و گازهای سه اتمی غیر نورانی است که اگر تمام کوره به ترتیب فقط با شعله درخشان یا فقط با گازهای سه اتمی غیر درخشان پر می شد مشعل دارای آن خواهد بود. ; مقادیر sv و r توسط فرمول تعیین می شود

در اینجا k r و k c ضرایب تضعیف پرتوها توسط گازهای سه اتمی و ذرات دوده هستند (به بند 7 مراجعه کنید).

10. درجه سیاهی جعبه آتش تعیین می شود:

برای فایرباکس های لایه ای

که در آن R مساحت آینه احتراق لایه سوخت واقع در رنده، m 2 است.

برای کوره های محفظه ای هنگام سوزاندن سوخت جامد

برای کوره های محفظه ای هنگام سوزاندن سوخت مایع و گاز

11. پارامتر M بسته به موقعیت نسبی حداکثر دمای شعله در امتداد ارتفاع رانش (x t) تعیین می شود:

هنگام سوزاندن نفت کوره و گاز

برای احتراق محفظه ای سوخت های بسیار واکنش پذیر و احتراق لایه ای همه سوخت ها

برای احتراق محفظه ای سوخت های جامد کم واکنش (آنتراسیت و زغال سنگ بدون چربی)، و همچنین زغال سنگ سخت با محتوای خاکستر بالا (مانند اکیباستوز)

حداکثر مقدار M که با استفاده از فرمول های (5-30) - (5-32) محاسبه می شود، برای جعبه های محفظه ای بیش از 0.5 در نظر گرفته می شود.

موقعیت نسبی حداکثر دما برای اکثر سوخت ها به عنوان نسبت ارتفاع مشعل ها به ارتفاع کل جعبه آتش تعیین می شود.

که h r به عنوان فاصله از کف کوره یا از وسط قیف سرد تا محور مشعل ها محاسبه می شود و H t فاصله از کف کوره یا از وسط قیف سرد تا وسط کوره است. پنجره خروجی

برای کوره های لایه ای هنگام سوزاندن سوخت در یک لایه نازک (کوره هایی با پرتاب کننده های پنومومکانیکی) و کوره های پرسرعت سیستم V.V. Pomerantsev، x t = 0. هنگام سوزاندن سوخت در یک لایه ضخیم x t = 0.14.

12. روش محاسبه محفظه های احتراق میانگین کل ظرفیت حرارتی محصولات احتراق را به ازای هر 1 کیلوگرم سوخت جامد و مایع سوخته یا به ازای هر 1 متر مکعب گاز در شرایط عادی، kJ / (kg * K) یا kJ / (m 3) تعیین می کند. * ک):

که در آن T a دمای احتراق نظری (آدیاباتیک) K است که از جدول تعیین می شود. 3-7 توسط Q T برابر با آنتالپی محصولات احتراق a; T t " دمای خروجی کوره است که طبق یک تخمین اولیه گرفته شده است، K؛ I t " آنتالپی محصولات احتراق است که از جدول گرفته شده است. 3-7 در دمای پذیرفته شده در خروجی کوره؛ Q T - انتشار گرمای مفید در جعبه آتش (به بند 4 مراجعه کنید).

13. دمای واقعی در خروجی کوره، درجه سانتیگراد، با استفاده از نوموگرام (شکل 5-46) یا فرمول تعیین می شود.

دمای بدست آمده در خروجی از کوره با دمای پذیرفته شده قبلی در بند 2 مقایسه می شود. سپس محاسبات تکمیل شده در نظر گرفته می شود در غیر این صورت با یک مقدار دمای جدید و به روز شده در خروجی کوره تنظیم می شود و کل محاسبه تکرار می شود.

بارهای ویژه رنده و حجم احتراق با استفاده از فرمول های (5-2)، (5-4) تعیین می شود و با مقادیر مجاز داده شده برای جعبه های آتش نشانی مختلف در جدول مقایسه می شود. 5-1 - 5-4.

واحدهای دیگ بخار
3.1 طبقه بندی دیگهای بخار
بخشی از دیگ که در آن احتراق سوخت رخ می دهد، جعبه آتش نامیده می شود. هنگامی که سوخت در کوره دیگ می سوزد، گرما آزاد می شود که از محصولات احتراق (گازهای احتراق) از طریق سطوح حرارتی فلزی به آب منتقل می شود. فایر باکس ها به دو دسته تقسیم می شوند محفظه - اتاقو لایه بندی شده
که در محفظه - اتاقفایرباکس ها سوخت های گازی، مایع و جامد (پلت یا گرانول) را می سوزانند. احتراق در حجم محفظه آتش انجام می شود. مشعل از نزدیک با محفظه آتش در ارتباط است. ساده ترین طبقه بندی مشعل ها بر اساس نوع سوخت سوزانده شده: مشعل گاز، سوخت مایع، مشعل سوخت جامد (برای گلوله یا گرانول).

شکل 3.1 گازسوز . 1 - بدنه مشعل، 2 - محرک مشعل و فن، 3 - جرقه زن، 4 - کنترل مشعل اتوماتیک، 5 - سر مشعل، 6 - رگولاتور تامین هوا، 7 - فلنج های نصب.
دیگ های کوچکی که با سوخت جامد کار می کنند، اکثرا دارای جعبه های آتش لایه یا رنده هستند.

دیگهای بخار با محفظه احتراق لایه ای را می توان به انواع اصلی زیر تقسیم کرد:

- دیگهای بخار با احتراق بالا (شکل 3-3a)

دیگهای بخار با احتراق پایین (شکل 3-3c)

دیگ های شعله دوار و غیره

برنج. 3.2مازوتنایا مشعل سوخت مایع. 1 – بدنه مشعل، 2 – رگلاتور هوا، 3 – فن مشعل، 4 – محرک مشعل، 5 – پمپ بنزین، 6 – سر مشعل، 7 – میله نصب نازل، 8 – نازل، 9 – کنترل مشعل اتوماتیک، 10 – جرقه زن .


برنج. 3.3الف – دیگ با احتراق بالا، ج – دیگ با احتراق پایین (1 – هوای اولیه، 2 – هوای ثانویه، 3 – گازهای احتراق)
کوره دیگ احتراق بالا- سنتی، در نظر گرفته شده برای احتراق سوخت بامحتوای فرار کم . تجزیه حرارتی سوخت و احتراق مواد فرار و کک حاصل در خود حجم رخ می دهد. محفظه - اتاقجعبه های آتش نشانی بیشتر گرمای تولید شده توسط تشعشع به دیواره های جعبه آتش منتقل می شود. هنگام سوختن سوخت بامحتوای فرار بالا (چوب، ذغال سنگ نارس) در حجم کوره، محل کافی برای احتراق مواد فرار، که در آن هوای ثانویه تامین می شود، باقی می گذارد.

دیگ با احتراق پاییندارای یک محور سوخت است که از آنجا سوخت دائماً به رنده می رسد تا جایگزین سوخته شود. با حرکت در شفت، سوخت خشک و گرم می شود. در کوهستان شرکت می کند بخش معینسوخت، بیشتر سوختی که روی رنده قرار دارد پردازش حرارتی نمی شود و محتوای فرار اصلی خود را حفظ می کند. مستقیماً نزدیک رنده، سوخت گازی می شود، مواد فرار حاصل در یک محفظه احتراق جداگانه می سوزند، جایی که هوای ثانویه برای اطمینان از دمای احتراق به اندازه کافی بالا تامین می شود. یکی از دیوارهای محفظه پس سوز معمولاً از سرامیک ساخته شده است.
هنگام ارتقاء دیگ بخار با شعله چرخانو احتراق پایین یک دیگ با احتراق چرخشی (شکل 3.4 الف) که از یک رنده سرامیکی استفاده می کند که فرآیند احتراق را تثبیت می کند. با توجه به شرایط احتراق بسیار خوب این دیگ، محفظه پس سوز در مقایسه با دیگ با احتراق زیرین حجم کمتری دارد.
نوع جداگانه دیگ را می توان دیگ بخار در نظر گرفت با دو جدا محفظه های احتراق ( جعبه های آتش نشانی ) – دیگ یونیورسال (برنج. 3.4ب). در شرایط متغیر عرضه سوخت و قیمت سوخت، چنین دیگ بخاری بسیار راحت است، زیرا می تواند سوخت مایع، هیزم، ضایعات چوب، ذغال سنگ نارس، ذغال سنگ نارس بریکت شده، گلوله های چوب (گرانول) و زغال سنگو غیره در دیگ بخار همانطور که قبلاً گفته شد دو جعبه آتش نشانی مستقل از یکدیگر وجود دارد: یک جعبه آتش سوزی با احتراق بالای سوخت جامد و یک جعبه آتش نشانی برای سوزاندن سوخت مایع که در قسمت جلویی آن یک مشعل سوخت مایع نصب شده است. دیگ بخار برای استفاده همزمان از دو نوع سوخت طراحی شده است. سوزش سوخت جامد، سوخت باید بیشتر از مثلاً در مورد یک آتشدان با سوزن پایین که مجهز به محور سوخت است اضافه شود. مشعل سوخت مایع در صورتی که سوخت جامد بسوزد و دمای آب دیگ به کمتر از حد مجاز رسیده باشد، به طور خودکار روشن می شود.

به طور معمول این دیگهای بخار دارای مبدل حرارتی هستند آب گرماز لوله های مارپیچ ساخته شده و قابل نصب است بخاری برقی. بنابراین، دیگ می تواند برقی باشد، می توان آن را با سوخت جامد و مایع گرم کرد و با این دیگ نیازی به دیگ آب گرم جداگانه نیست.

برنج. 3.4 الف - دیگ با شعله دوار، b - دیگ جهانی با دو محفظه احتراق (1 - هوای اولیه، 2 - هوای ثانویه، 3 - گازهای احتراق).

3.2 شاخص های کارایی کوره
فایر باکس- بخشی از کارخانه دیگ بخار که در آن احتراق سوخت رخ می دهد.

گرمای آزاد شده در طی احتراق سوخت توسط محصولات احتراق به آب منتقل می شود سطوح گرمایشی. سطوح گرمایش معمولاً از فلز یا چدن ساخته می شوند. تبادل حرارت بین داخلی و محیط خارجیکه توسط یک سطح گرما از هم جدا شده است، توسط تابش، همرفت و هدایت حرارتی رخ می دهد. گرمای محصولات احتراق توسط تابش و همرفت به سطح خارجی منتقل می شود. در کوره ها سهم تشعشع بیش از 90 درصد است. از طریق مواد سطح گرمایش (فلز)، و همچنین رسوبات روی سطح گرمایش خارجی و مقیاس بر روی سطح داخلیگرمایش با هدایت حرارتی منتقل می شود.

برای مشخص کردن عملکرد جعبه های آتش نشانی از شاخص های مختلفی استفاده می شود:

قدرت حرارتی جعبه آتش - مقدار گرمایی که در حین احتراق سوخت در واحد زمان آزاد می شود، کیلو وات

ب– مصرف سوخت، کیلوگرم بر ثانیه

س آ تی - ارزش حرارتی کمتر kJ/kg
اجباری کردن جعبه آتش – مقدار گرمایی که در واحد زمان در واحد سطح مقطع آتش‌نشانی آزاد می‌شود، کیلووات بر متر مربع

که در آن A سطح مقطع جعبه آتش است، m2.
قدرت حجمی ویژه کوره – مقدار گرمایی که به ازای واحد حجم آتش‌باکس در واحد زمان آزاد می‌شود، kW/m3.

که در آن V حجم جعبه آتش است، m 3.
خاص قدرت حرارتیرنده (لایه) جعبه آتش– مقدار حرارتی که در واحد زمان از سطح توری آزاد می شود.

R - مساحت سطح توری، متر مربع

V - حجم محفظه احتراق، m 3

بهره وری دیگ با توجه بهمستقیم تعادلبا نسبت گرمای مفید استفاده شده Q kas به مقدار گرمای عرضه شده به جعبه آتش نشانی می شود:


جایی که G جریان آب از دیگ بخار است،

h 1 – آنتالپی آب در ورودی دیگ

h 2 – آنتالپی آب خروجی از دیگ
بهره وری دیگ بخار(بازده ناخالص مصرف انرژی را برای نیازهای خود در نظر نمی گیرد) توسطغیر مستقیم تعادل:

جایی که q 2 - از دست دادن حرارت با گازهای دودکش؛

q 3 - اتلاف حرارت از مواد شیمیایی زیر سوخته؛

q 4 - از دست دادن حرارت از خز. زیر سوخته؛

q 5 - از دست دادن گرما از خنک کننده دیگ بخار؛

q 6 - اتلاف حرارت از گرمای فیزیکی سرباره.
به منظور یافتن بازده خالص. دیگ باید گرمای مصرفی را حذف کند q س ot و انرژی الکتریکی q ه ot برای نیازهای خودتان:

به طور معمول، مصرف برای نیازهای خود (برای دمنده ها، پمپ ها و غیره) برای دیگ های گاز و سوخت مایع بیش از 0.3 ... 1٪ نیست. هرچه دیگ قوی تر باشد، درصد آن کمتر است.
بهره وری دیگ بخار در بار نامی با راندمان متفاوت است. کولا در بار جزئی هنگامی که بار دیگ به مقدار معینی به زیر بار اسمی کاهش می یابد، تلفات حرارتی ناشی از گازهای دودکش و مواد شیمیایی کاهش می یابد. زیر سوخته تلفات ناشی از سرمایش ثابت می ماند و درصد آنها به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. و به همین دلیل است که وقتی بار دیگ کاهش می یابد، راندمان نیز کاهش می یابد. دیگ بخار
یک موضوع جداگانه است تلفات دیگ بخار در طول عملیات دوره ایکه به طور کلی به دلایل زیر ایجاد می شوند:

تلفات ناشی از خنک کننده خارجی؛

Q k.f. - گرمای فیزیکی سوخت؛

Q p گرمای بخار است که برای اتمیزه کردن سوخت در محفظه آتش استفاده می شود یا در زیر رنده احتراق عرضه می شود.

Q k a - گرمای احتراق سوخت گاز.
هنگام سوزاندن شیل نفتی، گرمای سوخت مصرفی با استفاده از فرمول محاسبه می شود:

جایی که ΔQ کابه معنای گرمای اثر گرماگیر ناشی از تجزیه ناقص کربنات ها است:

با تجزیه کامل k CO 2 = 1 و ΔQ ka = 0
حرارت Q t k عرضه شده به دیگ بخار به دو دسته تقسیم می شود مفید استفاده می شود س 1 و تلفات حرارتی:
Q 2 - با گازهای دودکش؛

س 3 - از سوختن شیمیایی.

س 4 - از سوختگی مکانیکی؛

Q 5 - از خنک کننده دیگ بخار؛

س 6 - با گرمای فیزیکی سرباره.
با معادل سازی حرارت سوخت مصرف شده Q t k با هزینه های حرارتی، به دست می آوریم:

این عبارت نامیده می شود معادله تعادل حرارتینصب دیگ بخار
معادله تعادل حرارتی بر حسب درصد:

جی de

3.4 از دست دادن حرارتدیگ بخار
3.4.1 تلفات حرارتی ناشی از گازهای خروجی از دیگ

جایی که Hv. g. - آنتالپی گاز خروجی از دیگ بخار در کیلوژول بر کیلوگرم یا کیلوژول بر متر مکعب (سوخت سوخته 1 کیلوگرم یا 1 متر مکعب)

αv. g – ضریب هوای اضافی

H 0 k. õ – آنتالپی هوای مورد نیاز برای سوزاندن 1 کیلوگرم یا 1 متر مکعب سوخت (قبل از گرمکن هوا) بر حسب kJ/kg یا kJ/m3.

جایی که V من – حجم اجزاء (V RO 2, V N2, VO2, V H2O) گازهای خروجی در واحد جرم یا حجم سوخت m 3 / kg, m 3 / m 3

ج من- ظرفیت گرمایی حجمی هم‌باریک جزء گاز مربوطه kJ/m 3 ∙K

θ v.g - دمای گازهای خروجی از دیگ.
با مقدار اتلاف حرارت q 2 روی هر دو تاثیر بسزایی دارد دمای گاز دودکشθ v.g، بنابراین نسبت هوای اضافیαv. g.

دمای گازهای دودکش به دلیل آلودگی سطوح گرمایشی افزایش می‌یابد، ضریب هوای اضافی دیگ بخار که تحت خلاء کار می‌کند.

به دلیل افزایش نشتی معمولا از دست دادن گرما q 2 3...10 درصد است، اما با توجه به عوامل فوق ممکن است افزایش یابد.
برای تعریف عملی q 2 در تست حرارتیدیگ بخار، دمای گازهای دودکش و نسبت هوای اضافی باید تعیین شود. برای تعیین ضریب هوای اضافی، اندازه گیری درصد RO 2, O 2, CO در گازهای دودکش ضروری است.

1. 
   تلفات حرارتی ناشی از احتراق ناقص شیمیایی سوخت (زیر سوزی شیمیایی)

تلفات ناشی از سوختن شیمیایی به این دلیل است که بخشی از ماده قابل احتراق سوخت بدون استفاده در کوره باقی می ماند و به صورت اجزای گازی (CO, H 2, CH 4, CH...) از دیگ خارج می شود. احتراق کامل این گازهای قابل اشتعال تقریباً غیرممکن است به دلیل دمای پایینپشت آتشدان پایه ای دلایل زیرسوختگی شیمیاییبه شرح زیر:

جریان ناکافی هوا به داخل جعبه آتش

اختلاط ضعیف هوا و سوخت،

حجم کم جعبه آتش که تعیین کننده زمان باقی ماندن سوخت در جعبه آتش است که برای احتراق کامل سوخت کافی نیست.

دمای پایین در جعبه آتش، که سرعت سوختن را کاهش می دهد.

خیلی زیاد حرارتدر جعبه آتش، که می تواند منجر به تجزیه محصولات احتراق شود.
با مقدار مناسب هوا و اختلاط خوب q 3 به قدرت حجمی خاص کوره بستگی دارد. قدرت حجمی بهینه جعبه آتش، که در آن q 3 حداقل به سوخت سوزانده شده، فن آوری احتراق و طراحی کوره بستگی دارد. تلفات حرارتی ناشی از سوزاندن مواد شیمیایی در توان حجمی خاص 0...2 درصد است q v = 0,1 ... 0,3 M.W./ متر 3 . در کوره هایی که احتراق شدید سوخت رخ می دهد q v = 3... 10 M.W./ متر 3 ، هیچ اتلاف حرارتی از زیر سوزاندن شیمیایی وجود ندارد.

1. 
   اتلاف حرارت ناشی از احتراق ناقص مکانیکی (از زیرسوختگی مکانیکی)

اتلاف حرارت ناشی از سوختگی مکانیکی q 4 ناشی از محتوای سوخت قابل احتراق در بقایای احتراق جامد خروجی از دیگ است. بخشی از ماده جامد قابل احتراق که حاوی کربن، هیدروژن و گوگرد است همراه با گازهای دودکش در قسمت بالایی کوره به شکل خارج می شود. 1. خاکستر بادی مقداری از باقی مانده های جامد قابل اشتعال از روی رنده یا از زیر رنده با هم خارج می شوند 2. با سرباره ; ممکن است جزئی وجود داشته باشد 3. خرابی سوخت از طریق سلول های شبکه

هنگام سوزاندن سوخت های مایع و گاز، هیچ تلفاتی از عدم سوختن مکانیکی وجود ندارد، به جز مواردی که دوده تشکیل می شود که همراه با گازهای احتراق اگزوز از دیگ بخار خارج می شود.
خسارات ناشی از شکست مکانیکی را می توان با استفاده از فرمول محاسبه کرد:

که α r، α v، α lt مقادیر خاصی از بقایای جامد قابل احتراق هستند که از رنده (α r)، یا از زیر رنده جدا شده است که از داخل آن افتاده است (α v)، یا از دیگ بخار به همراه قابل اشتعال خارج شده است. گازهایی به شکل خاکستر فرار (α lt).

Р r، Р v، Р lt – درصد مواد قابل اشتعال در سه باقیمانده قابل احتراق.
Q t k - گرمای استفاده شده kJ/kg.

1. 
   تلفات حرارتی ناشی از خنک سازی خارجی دیگ

تلفات حرارتی ناشی از خنک سازی خارجی دیگ به دلیل نفوذ گرما از طریق آستر و عایق حرارتی. از دست دادن حرارت q 5 به ضخامت پوشش و ضخامت عایق حرارتی قطعات نصب دیگ بستگی دارد. در مورد دیگ های بزرگ (قدرتمند)، سطح دیگ در مقایسه با حجم و حجم کمتر است. q 5 از 2٪ تجاوز نکنید.

برای دیگ های با توان کمتر از 1 مگاوات، تلفات ناشی از سرمایش به صورت تجربی تعیین می شود. برای انجام این کار، سطح بیرونی دیگ به قسمت هایی با مساحت کمتر تقسیم می شود اف من ، که در وسط آن جریان گرما اندازه گیری می شود q من دبلیو/ متر 2 .

برنج. 13.5.وابستگی خنک کننده خارجی سطح دیگ به بخار خروجی دیگ.
در صورت عدم وجود متر حرارت، دمای سطح در وسط هر قسمت از سطح دیگ اندازه گیری می شود و اتلاف حرارت با استفاده از فرمول محاسبه می شود:

که α میانگین ضریب انتقال حرارت از سطح خارجی دیگ به محیط (هوا) است. دبلیو/ متر 2 ∙K
Δ t = t اف – t õ - اختلاف دمای متوسط ​​بین سطح دیگ و میانگین دمای هوا.

A مساحت سطح خارجی دیگ است که از n قسمت با یک مساحت تشکیل شده است اف من متر 2 .

1. 
   از دست دادن حرارت با گرمای فیزیکی سرباره

که α r مقدار نسبی سرباره حذف شده از کوره دیگ است

t r - دمای سرباره 0 C

c r – ظرفیت گرمایی ویژه سرباره kJ/kg∙K

1. 
   مشعل های سوخت جامد

در بسیاری از کشورها، تجهیزات دیگ بخار سوخت جامد به منظور خودکارسازی عملکرد آن آزمایش می شوند. اگر از تراشه های چوب به عنوان سوخت استفاده شود، رایج ترین مشعل برای چنین سوختی مشعل استوکر است.

برنج. 3.6 STOKER – مشعل.

برای سوزاندن سوخت گرانول (گلوله) از مشعل مخصوص EcoTec استفاده می شود.

شکل 3.7مشعل EcoTec برای سوزاندن گلوله ها.
دو نوع اصلی دیگ های پلت وجود دارد، اولی دیگ های با مشعل های مخصوص پلت (هم خارجی و هم داخلی) و دومی - بیشتر مدل های ساده، به عنوان یک قاعده از دیگ های تراشه خاک اره تبدیل می شود که در آن مشعل وجود ندارد و گلوله ها در اتصالات احتراق می سوزند. دیگ های پلت نوع اول به نوبه خود می توانند به دو زیر گروه تقسیم شوند: مشعل های توکار پلت و مشعل های گلوله ای که می توان آن ها را جدا کرد و دیگ را به نوع دیگری از سوخت (زغال سنگ، چوب) سوئیچ کرد.

پس ابتدا بیایید روشن کنیم که در مورد چه چیزی صحبت می کنیم.

گروه اول شامل راه حل های زیر است بازار روسیهدیگ Junkers + مشعل EcoTec و غیره از نظر ساختاری، این محلول یک دیگ سوخت جامد است که مشعل گلوله ای در آن تعبیه شده است.

گروه دوم شامل فاچی و کلون های اروپای شرقی او، بنکوف و ... است.

بنابراین، یک تفاوت بزرگهمانطور که می بینیم یک مشعل تخصصی و مقداری جزئی در سیستم تامین گلوله وجود دارد. به طور دقیق تر، به نظر می رسد این است:

تفاوت بین مشعل پلت و اتصالات احتراق چیست؟

اولا، گلوله های روی مشعل گلوله بهتر از اتصالات احتراق می سوزند؛ نکته این است که یک مشعل گلوله ای تخصصی مجهز به سنسورهایی است که بر احتراق گلوله ها (به عنوان مثال، یک سنسور دما، یک سنسور شعله نوری) و مکانیسم های فعال اضافی ( همزن خاکستر، سیستم احتراق خودکار). افزایش پیچیدگی مشعل از یک طرف منجر به راندمان بالاتر دیگ به عنوان یک کل می شود، اما از طرف دیگر، قیمت این سیستم کنترل پیچیده تر (و در نتیجه گران تر) است.

ثانیاً ، تأمین هوا در یک مشعل تخصصی هدایت شده و به عنوان یک قاعده منطقه ای است ، یعنی. یک منطقه تامین هوای اولیه وجود دارد، یک منطقه تامین هوای ثانویه وجود دارد. این مورد در مورد اتصالات احتراق معمولی صادق نیست.

سیستم تغذیه گلوله

برای مشعل های گلوله، سیستم تامین گلوله به دو بخش مستقل "شکسته" می شود که هر کدام دارای موتور الکتریکی جداگانه خود هستند - پیچ خارجی و پیچ داخلی، معمولاً متصل است شلنگ کم ذوب، به این معنا که حفاظت اضافی(علاوه بر موارد اصلی) از بک فایر.
برای دیگ های تبدیل شده از خاک اره، گلوله ها توسط یک مارپیچ سفت و سخت به اتصالات احتراق عرضه می شوند.

تفاوت های دیگر ناشی از تفاوت در سیستم تغذیه است:

قیف – در مشعل‌های دارای مارپیچ سفت و سخت، اندازه قیف محدود است. اگرچه امکان ساخت بر روی یک پناهگاه موجود وجود دارد. در سیستم های دارای مشعل گلوله ای، امکان طراحی پناهگاه با هر اندازه ای وجود دارد.

نمونه ای از مشعل گلوله ای احتراق حجمی، مشعل گلوله ای شرکت سوئدی اکو تک است.

1.	لوله مارپیچ به داخل قیف پایین آمد	7.	دیوارهای دیگ با مایع خنک کننده
2.	موتور الکتریکی مارپیچ خارجی	8.	مجرای هوا
3.	شلنگ قابل ذوب *	9.	پیچ تهیه گلوله به منطقه احتراق
4.	مارپیچ قیف داخلی	10.	دمنده هوا
5.	قیف مشعل داخلی (دیسپنسر)	11.	منطقه احتراق گلوله
6.	دریچه نی*

راه اندازی یک مشعل گلوله "سرد".

عکس 1. پنکه

در هنگام شروع "سرد" دیگ، با اطلاعاتی از سنسور سطح در مورد وجود گلوله ها در پیچ داخلی و بر این اساس، در منطقه احتراق، سیستم احتراق خودکار روشن می شود. سپس، هنگامی که حسگر شعله تشخیص داد آتش بازحداکثر منبع هوا برای احتراق بیشتر روشن می شود. بعد از مدتی دیگ به حالت عادی می رود عملکرد عادی. اگر شروع ناموفق باشد، بسته به الگوریتم عملکرد مشعل، موارد زیر امکان پذیر است: تامین اضافی گلوله ها، تصفیه هوا و راه اندازی مجدد سیستم احتراق خودکار. مدل هایی وجود دارند که پمپ مایع خنک کننده را فقط در صورت رسیدن به دمای تنظیم شده روشن می کنند و در صورت افت آن را متوقف می کنند.

در هنگام شروع "سرد" دیگ، با اطلاعاتی از سنسور سطح در مورد وجود گلوله ها در پیچ داخلی و بر این اساس، در منطقه احتراق، سیستم احتراق خودکار روشن می شود. سپس، هنگامی که حسگر شعله آتش باز را تشخیص داد، حداکثر منبع هوا برای احتراق بیشتر روشن می شود. پس از مدتی دیگ به حالت عادی باز می گردد. اگر شروع ناموفق باشد، بسته به الگوریتم عملکرد مشعل، موارد زیر امکان پذیر است: تامین اضافی گلوله ها، تصفیه هوا و راه اندازی مجدد سیستم احتراق خودکار. مدل هایی وجود دارند که پمپ مایع خنک کننده را فقط در صورت رسیدن به دمای تنظیم شده روشن می کنند و در صورت افت آن را متوقف می کنند.

حالت کارکرد معمولی مشعل گلوله

پس از احتراق، مشعل به حالت کارکرد عادی می رود. با تنظیم توان مشعل مورد نیاز (به عنوان مثال، یک مشعل 25 کیلوواتی برای گرم کردن 150 متر مربع خریداری کرده اید، در این حالت بهینه است که قدرت مشعل را به 10-15 کیلو وات کاهش دهید) محدوده دماعملکرد مشعل، به عنوان مثال، حد پایین 70 درجه سانتیگراد و حد بالایی 85 درجه سانتیگراد است. الگوریتم به شرح زیر است - هنگامی که دمای مایع خنک کننده به حد بالا می رسد، دیگ متوقف می شود و به حالت آماده به کار می رود، پس از آن دما شروع به کاهش می کند، پس از آن، زمانی که حد پایین، دیگ به طور خودکار شروع به کار می کند. اطلاعات مربوط به تغییرات دما از یک سنسور دمای خارجی نصب شده در سیستم گرمایش (باتری) یا یک سنسور داخلی دیگ بدست می آید. بر این اساس، هرچه این محدوده بزرگتر باشد، فاصله زمانی بین روشن/خاموش کردن دیگ گلوله بیشتر می شود.

شروع از حالت آماده به کار

شروع از حالت آماده به کار زمانی اتفاق می افتد که از حد دمای تنظیم شده پایین تر عبور کند. تفاوت اصلی با روش شروع سرد دیگ این است که در این حالت ابتدا فن روشن می شود که گلوله های در حال دود شدن را مشتعل می کند. در برخی موارد می توان مارپیچ داخلی را به منظور تامین گلوله های جدید جایگزین گلوله های سوخته روشن کرد. سیستم احتراق خودکار ممکن است پس از چندین تلاش راه اندازی ناموفق روشن شود (اگرچه این احتمالاً نشان می دهد که مدت زمان قابل توجهی از توقف دیگ گذشته است و راه اندازی را می توان "سرد" در نظر گرفت).

تغییر دینامیکی در قدرت مشعل

منظور ما از تغییر قدرت دینامیکی وضعیت زیر است: فرض کنید، مانند مثال بالا، مشعل شما با 75 درصد توان ممکن کار می کند، یعنی. این برای عملکرد عادی سیستم گرمایش و اطمینان از راحتی مورد نیاز کافی است. اگر مثلاً در زمستان دما کاهش یابد محیط، مشعل بیشتر طول می کشد تا به حد بالایی برسد و سریعتر به حد پایین برسد، اما قدرت پیکربندی شده برای گرم کردن خانه شما کافی است.

حالا وضعیت را تصور کنید، شما یک دیگ آب گرم نصب کرده اید و بیشترین تصمیم را گرفته اید شب سردیک سال برای دوش گرفتن همزمان، در این حالت، افت دمای مایع خنک کننده می تواند کاملاً شدید باشد و پس از مدتی ممکن است روی پوست خود احساس کنید که دیگ بخار شما بار را "کشش" نمی کند، با وجود این واقعیت که در حالت اوج کار می کند. دقیقاً برای چنین مواردی است که از سیستم تغییر دینامیکی قدرت مشعل استفاده می شود. در این حالت مشعل به طور خودکار توان عملیاتی را تا 100% افزایش می دهد و با رسیدن به دمای مورد نیاز، دوباره برمی گردد.

توقف مشعل در حالت عادی

پس از دریافت فرمان از کنترل پنل یا یک سوئیچ خارجی (مثلاً مودم GSM) خاموش می شود سیستم خارجیعرضه گلوله ها، و مارپیچ داخلی گلوله های باقی مانده را به منطقه احتراق می رساند، در همان زمان فن شروع به تامین هوا از حداکثر سرعت، بیشینه سرعتبرای سوزاندن سریع گلوله های باقی مانده. پس از گذشت مدت زمان مشخص و دریافت سیگنال مبنی بر عدم شعله، کنترل پنل مشعل را خاموش می کند. شایان ذکر است که هنگام خاموش شدن مشعل، امکان ادامه نظارت (دما و شعله برای جلوگیری از عواقب معکوس) برای مدتی وجود دارد.

تنظیم دقیق مشعل گلوله

اگر سنسورهای اضافی برای مشعل گلوله وجود داشته باشد، امکان پذیر است تنظیم دقیقکار او
پارامترهای قابل تنظیم سرعت عرضه گلوله و حجم هوای عرضه شده است.
سنسورهای دما، پروب لامبدا، سنسور دمای گاز دودکش، سنسور فشار و ... به عنوان نشانگر استفاده می شوند.
پارامترهای عملیاتی بهینه مشعل گلوله بر اساس نیاز مشتری تعیین می شود، اما، به عنوان یک قاعده، این کمترین مصرف سوخت است.