Проверка работы горелок на новые условия работы

Обычно котельные агрегаты оборудуются серийно выпускаемым для данного типа котла газогорелочными устройствами.

Основным критерием стабильной и экономичной работы газовой горелки при переменном составе сжигаемого газа является постоянст­во числа Воббе ( Wo ), характеризующего тепловую мощность горелки при постоянном давлении газа.

Равенство или различие в пределах до ± 5% чисел Воббе двух газов позволяет использовать их в горелке без внесения в ее конструк­цию изменений. При изменении числа Воббе свыше указанного предела можно достигнуть взаимозаменяемости газов за счет соответствующе­го изменении давления газа перед горелкой или изменения диаметра отверстия сопла (площади газовыходньк отверстий). При этом следует учитывать, что, если в литературе отсутствуют данные о теп­лоте сгорания и плотности газообразного топлива, при котором опре­делены характеристики горелок, то число Воббе для таких горелок вычисляется при Q _н = 35615 кДж/м³  и r _г =0,73 кг/м³, то есть Wo _н=47400 кДж/м³.

 

Инжекционные газовые горелки среднего давления

 

Для сохранения неизменной тепловой мощ­ности инжекционной горелки низкого и среднего давления при перехо­де на газ иного состава надо изменить диаметр газового сопла для обеспечения необходимого количества подсасываемого воздуха. Новый диаметр определяют по формуле, мм,

,

(2.1)

    где    V_o - теоретическое количество воздуха, необходимое для горения газа, м³ /м³ ;

             a - коэффициент расхода воздуха (избытка воздуха);

             r _в - плотность воздуха, кг/м³;

             r _г - плотность газа, кг/м³.

Здесь и в последующих формулах настоящего раздела параметры газа для которого определены характеристики горелок, принимаемые по таблицам и паспортным данным, обозначены индексом I, характеристики топлива, которое будет сжигать в горелке - индексом 2.

Давление газа, Па, которое необходимо поддерживать при изменении диаметра сопла определяется по формуле                  

,

(2.2)

где p - давление газа перед соплом. Па.

               

               2. 2 Инжекционные газовые горелки низкого давления          

 

Если теплота сгорания не соответствует расчетной на 10-30 % , то для сохранения неизменной тепловой мощности горелки можно ограничиться изменением давления газа перед соплом или изменением диаметра сопла. Для инжекционных горелок низкого давления (a ₁<1)и сохранении диаметра сопла следует изменить давление газа, Па, до величины               

,

((2.3)

Если изменяются состав и давление перед горелкой, то для сохранения тепловой мощности надо изменить диаметр сопла, мм, по соотношению

                    

,

((2.4)

 

      2.3 Газовые горелки с принудительной подачей воздуха

 

 Для сохранения расчетной тепловой мощности горелки с принудительной

подачей воздуха, если отклонение чисел Воббе превышает ± 5 %, необходимо изменить площадь газовыходных отверстий, однако отношение скорости газа и скорости воздуха желательно оставлять постоянным.

Новую площадь гаэовыходных отверстий, м², определяют по формуле (при равенстве скоростей)

,

((2.5)

где F - площадь газовыходных отверстий горелки, м² .

 

При изменении состава газа, и необходимости сохранения конструк­тивных размеров горелки (при неизменной тепловой мощности) давление, Па, газа определяют по формуле (2.3).         

Давление воздуха перед горелкой при этом можно не менять, так как его количество при неизменном коэффициенте расхода воздуха прак­тически остается постоянным. Это объясняется тем, что теоретически необходимый расход воздуха прямо пропорционален, а расход газа обрат­но пропорционален теплоте сгорания газа.

 

          2. 4 Диффузионные газовые горелки

Данные горелки могут работать без всяких переделок на газе с теплотой сгора­ния и плотностью, отличающихся от расчетных, при сохранении тепло­вой мощности за счет изменения давления газа в корпусе горелки. Искомое давление, Па, определяют по формуле

                      

,

((2.6)

где Wo - число Воббе, кДж/м³;

p - давление газа. Па.

Следует иметь в виду, что снижение давления и выходной скорости газа приведет к ухудшению условий смешения газа с воздухом, увели­чению светимости факела и уменьшению допустимого теплового напря­жения топочного объема. Особенно важно это учитывать при использо­вании подовых и щелевых горелок.

Поэтому для этих горелок при повышении теплоты сгорания газа желательно сохранить или даже увеличить его давление перед горелкой. В этом случае необходимо уменьшить сечение газовых сопел. Искомое сечение равно, м² :

                          

,

((2.7)

 

Для подовых и щелевых горелок уменьшить сечение газовых сопел возможно только заменив коллекторы, а для этого необходимо выпол­нить новый расчет газовой горелки по следующей методике.

Подовая горелка состоит из двух элементов: стальной бесшовной трубы (коллектора) с просверленными в ней отверстиями для выхода газа и огневой части. Последняя представляет собой щель, выложенную из огнеупорного кирпича и располагаемую над трубой горелки.

Для горелок низкого давления расчетом определяют:

а) размеры коллектора и огневой части;

б) диаметр выходных отверстий, их число и расположение на коллекторе;

в) необходимое давление газа перед горелкой и разрежение в топке;

Количество горелок принимается из условия равномерного разогре­ва всего пода топки. При этом рекомендуются следующие конструктив­ные размеры. Расстояние между двумя соседними горелками должно на­ходиться в пределах от 0,3 до 1,2 м, расстояние от щели горелки до стенки топки не менее 0,35...О,4 м, ширина щели - не более 0,2 м, высота щели - 0,26 м. Диаметр коллектора составляет 0,04... 0,2 м. Скорость движения газа принимают до 20 м/с.

Для обеспечения равномерной высоты пламени рекомендуется прини­мать поперечное сечение трубы в 1,5...2,5 раза больше суммарного сечения горелочных отверстий.

Диаметр отверстий диффузионных горелок колеблется в пределах от 0,5 до 5 мм; следует учитывать легкую засоряемость отверстий ма­лого диаметра.

При выборе шага между отверстиями следует учитывать, что макси­мальный шаг отверстий горелок определяют из условия передачи пламе­ни соседним отверстиям, при минимальном шаге сливаются язычки пламе­ни соседних отверстий с ухудшением доступа воздуха к газу и условий перемешивания, что приводит к нарушению нормального процесса сжига­ния газа.

Расход газа, м³/ч, горелкой определяют по формуле

            

,

((2.8)

где            q - номинальная теплопроизводительность установки, кВт;

               Q _н - низшая теплота сгорания газа, кДж/м³;

               N - число однотипных горелок;

  h - КПД установки.

Диаметр коллектора d_k , м, определяют по формуле

 

,

((2.9)

где      W_k - скорость газа в коллекторе, м/с.

 

Принимается W_k=5...20 м/с (меньшая скорость - при низком давлении, большая - при среднем).

На основании расчета d_k по таблице 2.1 выбирается соответствующая стандартная труба.

Ширину кирпичной щели a определяют по скорости воздуха в узком сечении щели W _в =2,5....8,0 м/с. Меньшую величину выбира­ют для топок, работающих за счет тяги (без дутья); она должна соот­ветствовать разрежению в топке. Если разрежение в топке известно, то W _в , м/с, определяется по формуле

,

(2.10)

где                 D p - разрежение в топке, Па;

       r _в - плотность воздуха при рабочих условиях, кг/м³ ;

      m _в- коэффициент расхода, который учитывает все гидрав­лические сопротивления на пути движения воздуха ;

Его можно принимать m _в =0,7.

Длину коллектора, м, определяют по формуле

 

                                   

,

(2.11)

где        q_k - тепловая нагрузка, кВт/м.

Для секционных отопительных котлов

q_k= 230 ...460кВт/м

Для котлов малой производительности (4,б...7,6 МВт) с высотой топки до З м

q_k= 1150...1750 кВт/м

Для котлов средней производительности (11...58ВМт) с высотой топки более З м

q_k=2300...3500кВт/м

Длина коллектора должна быть на 0,1...О,6м меньше длины топки.

Таблица 2.1 Трубы стальные бесшовные по ГОСТ 8733-91 и ГОСТ 8734-91*

Условный диаметр, мм	Наружный диаметр, мм	Толщина стен-         Внутренний диа-   ки, мм                    метр, мм
40	45	3,0	39,0
50	57	3,0	51,0
65	76	3,5	69,0
80	89	3,5	82,0
100	108	4,0	100,0
125	133	4.0	125,0
150	159	4,5	150,0
200	219	6,0	207,0

 

Длину коллектора l можно принимать, ориентируясь на размеры топки, а из формулы (32) находить значение q_k и проверять попадает ли оно в допустимые пределы для рассчитываемого котла.

Рекомендуется принимать два ряда отверстий в коллекторах при их шахматном расположении.

При угле между рядами сопел b =90° коэффициент расхода воздуха принимают a=1,15, а при b =180° - a=1,1. С увеличе­нием b длина факела уменьшается.

Ширину кирпичной щели, м, определяют по формуле

                             

,

(2.12)

где                      a - коэффициент избытка воздуха;

             V_o- теоретическое количество воздуха, м³/м³ ;

                Q _г- расход газа горелкой, м³/ч;

               l - длина коллектора, м ;

             W _в - скорость воздуха в щели, м/с;

               t - температура воздуха, С;

              d _н- наружный диаметр коллектора, м.

Если принималась W _в , то определяется разрежение D p в топке, Па, по формуле

                            

,

(2.13)

 

       Глубина проникновения струй газа, м, в поток воздуха в узком сечении щели определяется по формуле

                                    

,

(2.14)

где        d _н - наружный диаметр трубы коллектора, м.

 

 Шаг между огневыми отверстиями, мм, принимают равным

                            

d= 0,75 h + (2....5), мм,

(2.15)

 

 где h - глубина проникновения струи, мм.

Для чугунных котлов целесообразнее принимать диаметр отверстий 1,3....2 мм с шагом 13...20 мм, а     для производственных котлов величина d_o = 2...4 мм, а d=20...30 мм

Отношение скоростей газа и воздуха рекомендуется принимать в пределах . Большее отношение выбирают при работе котла без дутья.

Диаметры сопел, мм, определяют по формуле

                  

,

(2.16)

 

где            j - угол встречи потоков газа и воздуха;

      K_s - коэффициент, зависящий от шага сопел d, принимается по таблице 2.2

 

Таблица 2.2 Значение коэффициента К _s 

 

Относительный шаг d / dc	4	8	16	¥
Коэффициент Ks	1,6	1,7	1,9	2,2

 

Количество отверстий, шт, определяют по формуле (при двух рядах отверстий)

                             

,

(2.17)

где             l - длина коллектора, мм;

d - шаг отверстий, мм.                        

Фактический расход газа, м³/ч, коллектором, определяют по формуле

 

                                

,

(2.18)

где            d_c - диаметр отверстия, мм;

  W_c - скорость вылета газа из отверстия, м/с.

После выполнения этих расчетов необходимо проверить расхож­дение между требуемым Q _г и фактическим Q _ф расходами газа. При невязке более 10% необходимо сделать перерасчет. Фактический расход газа можно увеличить, увеличив скорость движения газа и воздуха или ширину щели.

Для равномерной загрузки всех сопел необходимо, чтобы сум­марная площадь сопел, мм², не превышала 40...60% площади коллектора, то есть

 

                         

,

(2.19)

где        d _вн - внутренний диаметр коллектора, мм.

Если это условие не выполняется, то необходимо увеличить диаметр коллектора и расчет повторить.

Необходимое давление газа перед горелкой, Па, определяют по формуле

 

      

,

(2.20)

где       m - коэффициент расхода отверстия горелки, равный 0,7....0,8;

S z - сумма коэффициентов гидравлических сопротивлений горелки (местных и линейных) от задвижки (включая и последнюю) до выходных отверстий (коэффициент z отнесен к динамическому давлению газа в коллекторе горелки);

F_o - суммарная площадь выходных отверстий, м²;

F - площадь сечения коллектора горелки, м²;

W_к - скорость движения газа в коллекторе, м/с;

r _г - плотность газа, кг/м³.

При расчете подовых горелок среднего давления, как правило, известно давление газа, при котором будет работать горелка. Поэтому скорость истечения газа из сопел, м/с, определяют по формуле (если имеется развитый топочный объем) и при отношении абсолютных давлений после и до сопла p ₂ / p ₁ >0,5

                   

,

(2.21)

 

где            k - показатель адиабаты, равный природного газа 1,3 ;

p₁ - абсолютное давление газа перед соплом, Па;

p₂ - абсолютное давление газа на выходе из сопла, Па ( при расчетах принимается равным 103300 Па);

r ₁ - плотность газа при давлении газа p₁, кг/м³;

m - коэффициент истечения, принимаемый равным 0,7.....0,8.

Плотность газа r ₁,кг/м³, определяют по формуле (при температуре газа 0°С)

                        

,

(2.22)

 

В остальном расчет проводится аналогично горелкам низкого давления. Давление газа перед горелкой не определяется. При этом высота факела будет значительной.

 

Список рекомендуемой литературы

1.Ионик А.А. Газоснабжение. - П.: Стройиэдат, 1981. - 413 с.

2.Пешехонов Н.И. Проектирование газоснабжения (примеры расчета),-Киев: Будівельник, 1970. - 148 с.

3. ДБН В 2.5-20-2001 Газопостачання-К.: Госстрой Украины, 2001. – 287 с.

4. Стаскевич М.Л., Северинец Г.М., Вигдорчик Д.Я. Довідник по газопостачанню та використанню газу. – Л.: Надра, 1990. – 762 с.

5. Газопостачання. Частина 1. Газопостачання Населених пунктів./ Шишко Г.Г та ін.- К.: КДТУБА, 1997. – 119 с.

Содержание

	Введение………………………………………………………………….
1	Расчет инжекционных газовых горелок………………………………..
1.1	Расчет инжекционных газовых горелок низкого давления…………..
1.2	Расчет инжекционных газовых горелок среднего давления…………
2	Проверка работы горелок на новые условия работы…………………
2.1	Инжекционные газовые горелки среднего давления…………………
2.2	Инжекционные газовые горелки низкого давления…………………..
2.3	Газовые горелки с принудительной подачей воздуха……………….
2.4	Диффузионные газовые горелки………………………………………
	Список рекомендованной литературы…………………………………

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАСЧЕТУ ГАЗОВЫХ             ГОРЕЛОК В КУРСОВОМ ПРОЕКТЕ "ГАЗОСНАБЖЕНИЕ      РАЙОНА ГОРОДА"

(специальность 6.092100 “Теплогазоснабжение и вентиляция”)

Составители:        Виктор Иванович Захаров

                               Злата Викторовна Удовиченко

                                Алексей Викторович Захаров         

---

Дата добавления: 2020-11-23; просмотров: 270; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!