Размещено на http://www.allbest.ru/

Усовершенствование конструкций котлов со слоевыми топками

Б.Я. Каменецкий, ведущий научный сотрудник, ВИЭСХ, г. Москва

При проектировании котлов основное внимание обычно уделяется конвективным поверхностям нагрева с целью повышения тепловосприятия котла. А между тем основная часть тепла, выделенного в топке, воспринимается топочными экранами, хотя доля их поверхности составляет 16-20%. Относительное тепловосприятие поверхностей отопительного котла со слоевой топкой при работе на каменном угле может достигать 65% от общего, снижаясь до 55% с ростом нагрузки.

С целью повышения эффективности конструкции котлов со слоевыми топками рассмотрим пути повышения тепловосприятия топочных экранов, в частности выбор величины поверхности слоя (колосниковой решетки) и роль топочных сводов. Эти вопросы могут быть решены при сравнительных испытаниях котлов разных конструкций, поскольку методов расчета сложного теплообмена в слоевых топках не разработано. Нормативный метод теплового расчета котлов непригоден для слоевых топок, дает заниженные результаты, поскольку недостаточно учитывает излучение слоя горящего топлива, играющего решающую роль в топочном теплообмене [1, 2].

Для сравнительных испытаний был выбран котел «Братск», т.к. конструкция котла дает возможность измерять как общее тепловосприятие котла, так и тепловосприятие отдельных топочных панелей. Котел испытывали сначала при работе с ручной слоевой топкой, а затем - с механической топкой, оборудованной шурующей планкой. Ручная и механическая топки отличались величиной площади поверхности колосниковых решеток (R=2,25 и 1,2 м2 соответственно) и наличием кирпичного свода в котле с механической топкой (рис. 1).

котел слоевый топка экран

Котел испытывали на грохоченном каменном угле 2СС Кузнецкого бассейна [3]. Подача угля на колосниковую решетку осуществлялась дискретно, порциями. При испытаниях котла с ручной топкой продолжительность топочного цикла (время между загрузками порций угля) составляла 10 мин, а в котле с механической топкой с шурующей планкой - снижалась от 8 до 3 мин при росте нагрузки. Расход угля в четырех опытах составлял 90, 120,132 и 150 кг/ч в котле с ручной топкой и 100-220 кг/ч в котле с механической топкой, теплопроизводительность котлов достигала 0,8 и 1,2 МВт соответственно.

Результаты измерений воспринятых тепловых потоков экранных панелей, расположенных на фронтовой, потолочной и задней стенках топки котлов, при близких значениях тепловой нагрузки представлены на рис. 1. Обращает на себя внимание зависимость тепловых потоков экранных панелей от угла облученности от слоя.

Наибольшие тепловые потоки воспринимают панели № 1, 3, 4, примыкающие к слою и расположенные над ним, в отличие от панелей № 8, 9 на задней стороне. Несмотря на то, что в котле с механической топкой тепловосприятие отдельных панелей несколько больше, суммарное тепловосприятие в топке снизилось (рис. 2). Этот результат является следствием уменьшения вдвое площади поверхности слоя. Значительный рост относительного тепловосприятия топочных экранов с ростом относительной величины поверхности слоя показан на рис. 3.

Для сравнения были проведены опыты при факельном сжигании природного газа в топке котла с ручной топкой, при этом колосниковая решетка закрывалась кирпичом. Для этого случая распределение тепловых потоков панелей по периметру топки показано пунктиром на рис. 1а и 2. Характер распределения тепловых потоков в этом случае совершенно другой, соответствует тепловыделению по длине факела, тепловосприятие топочных экранов снизилось.

Приведенные результаты демонстрируют главную роль излучения поверхности слоя, вносящего основной вклад в топочный теплообмен, что позволяет сделать практические рекомендации для конструкторов.

В котлах со слоевыми топками для повышения тепловосприятия целесообразно увеличивать величину площади поверхности слоя (колосниковой решетки). Также полезно размещать в топке двусветные экраны, воспринимающие вдвое больше тепла и обладающие большей надежностью, чем настенные топочные экраны [4]. Это приведет к снижению веса котла и даст экономию металла.

В котлах с механическими топками целесообразно отказаться от устройства топочных сводов, затеняющих поверхности нагрева.

Литература

1. Каменецкий Б.Я. О применимости нормативного метода расчета топочного теплообмена к слоевым топкам // Теплоэнергетика. 2006. № 2. С. 58-61.

2. Каменецкий Б.Я. Расчет теплообмена в топках котлов со слоевыми топками // Теплоэнергетика. 2008. № 5. С. 75-77.

3. Методика определения номинальной теплопроизводительности отопительных котлов до 3 МВт. ОНТИ НИИ сантехники. М. 1983. 75 с.

4. Каменецкий Б.Я. О пользе двусветных топочных экранов котлов// Тяжелое машиностроение. 2009. № 8. С. 36-37.

Размещено на Allbest.ur