ПРИМЕР РАСЧЕТА ВОДОГРЕЙНОГО КОТЛА

Устройство котла и исходные данные для расчета

Проведем проверочный расчет биотопливного водогрейного котла RHK.-AK.-650 (Не^отаГ Германия) (рис. 3.9) [1] при сжигании в нем пеллет из лузги проса при номинальной мощности Оном = 600 кВт. Выбор данного котла обусловлен необходимостью знакомства студентов с техническими возможностями, позволяющими решать проблемы, возникающие при сжигании биомассы. Температурный график работы котла — 115/70°С.

Рассматриваемый отопительный котел сварен из специальной котловой стали, испытан под давлением в 2 раза превышающим рабочее давление котла. Он состоит из корпуса с водяной рубашкой, камеры сгорания со слоевой топкой особой конструкции, 12 каналов теплообменников с полноприводной системой вирбуляторов шнекового типа, агрегатов подачи воздуха и топлива в топку, агрегатов отвода продуктов горения, системы отвода газов, шкафа управления, золосборника и дымохода с дымососом.

Водогрейный котел (Не^отаЪ Германия)

Рис. 3.9. Водогрейный котел (Не^отаЪ Германия):

  • 7 — закрытый канал подачи материала со встроенным шнеком; 2 — смотровой люк подающей шахты; 3 — электромотор с редуктором привода шнека и фрезы; 4 — ячеисто-шлюзовый дозатор с приводным мотором и редуктором; 5 — мотор и редуктор привода шнека канала горелки; 6 — канал горелки с встроенной системой автоматического поджига; 7 — водяная рубашка котла; 8 — камера сгорания, облицованная шамотно-бетонной рубашкой; 9 — вентилятор нижнего (первичного) поддува; 10 — вентилятор верхнего (вторичного) поддува; 11 — привод вирбуляционного шнека нижнего теплообменника; 12 — теплообменник со встроенным вирбуляционным шнеком; 13 — смотровая дверца камеры сгорания; 14 — калиброванные дюзы верхнего (вторичного) поддува; 15 — калиброванные шлюзы нижнего (первичного) поддува; 16 — бесконечная цепь с лопатками для отвода золы и шлака; 17 — приемная камера золы с встроенным поперечным шнеком; 18 — привод механизма отвода золы и шлака; 79 — смотровая дверца дымовой и зольной камер; 20 — дверцы изолирующей рубашки котла; 21 — облицовочно-изолирующая панель в разрезе; 22 — дымоход с вентилятором принудительной тяги; 23 — водяная рубашка котла;
  • 24 — вирбулляционный шнек; 25 — привод вирбуляционного шнека

Камера сгорания выложена специальными блоками шамотного высокожаропрочного бетона. Футеровка топки обеспечивает аккумулирование тепла и поддерживает постоянной температуру в топке, что обеспечивает самовоспламенение вновь поступающих порций топлива. При изготовлении блоков предусмотрена сеть отверстий различной формы для создания воздушных потоков поддува.

Снизу камеры сгорания расположена система цепно-скребкового агрегата золоудаления. Цепь и скребки выполнены из специальной жаропрочной стали и обеспечивают стабильное равномерное золоудаление, независимо от присутствия посторонних предметов или спекшихся комков золы. Цепь имеет собственную систему натяжки,

что исключает провисание и ослабление цепи при расширении от нагрева.

Расположенная система отверстий в нижней и верхней части шамотной рубашки создает расчетные потоки верхнего и нижнего поддувов. Подача воздуха в камеру сгорания осуществляется посредством вентиляторов первичного и вторичного воздуха. Двухступенчатая подача воздуха обеспечивает полное сгорание топлива, а также улучшает распределение температурного поля внутри топки. Зола, образующаяся в результате сгорания топлива, переносится с помощью цепной решетки в зольную камеру, откуда системой шнеков отводится в золосборник.

После прохождения через топку, где продукты сгорания отдают около 40% тепла топлива, дымовые газы поступают сначала в первый ход конвективного пучка, а потом и во второй, после чего попадают в коллектор дымовых газов и удаляются из котла с помощью дымососа. Теплообменники сварены из специальной жаропрочной толстостенной стали.

Теплообменник выполнен в виде двенадцати дымогарных труб диаметром 219x6 мм. Шесть нижних труб образуют второй ход котла, шесть верхних — третий. Для увеличения сопротивления проходу горячих газов через каналы такого большого диаметра в них установлены вирбуляторы-турбулизаторы, сделанные в виде безосевого шнека и заставляющие газы проходить по спирали, огибая лопасти шнеков. Таким образом, происходит полная отдача тепла газами водяной рубашке. При температуре внутри камеры сгорания 900— 1000°С температура уходящих дымовых газов не превышает 130—140°С. Такого значительного снижения температуры удается достичь за счет развитой поверхности теплообмена в конвективном пучке котла.

Шнеки вирбулятора имеют электропривод с цепными и звездчатыми системами передач, что позволяет им с заданной скоростью и периодичностью вращаться в направлении, противоположном прохождению газов, тем самым, замедляя их проход и одновременно очищая стенки теплообменника от нагара и сажи, что также положительно сказывается на теплообмене.

Для выбранного котельного агрегата производитель предусматривает возможность работы на различных видах органического топлива, но основным режимом является сжигание древесных отходов. Поскольку в качестве топлива выступают пеллеты из лузги проса, меняется и характер работы котла. Главной особенностью сжигания просяных гранул следует считать высокую зольность — около 7%. Данное значение в семь раз превышает таковое для древесных отходов. Плавкостные характеристики золы напрямую влияют на работу котла. Плавление золы может вызвать шлакование топки и возникновение плотных отложений на конвективных поверхностях нагрева.

Плавление золы зависит от ее минерального состава, и даже небольшие различия в составе могут существенно менять плавкостные характеристики. По составу топлива и золы практически невозможно достоверно предсказать плавкость золы, поскольку элементарный состав топлива может изменяться в зависимости от погодных условий текущего года.

Особенности сжигания пеллет учтены при проведении теплового расчета котла. Однако действительное влияние повышенной зольности топлива на работу котла возможно оценить только эмпирическим методом — при исследовательских и пуско-наладочных работах.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >