Основной расход теплоты поступающего сушильного агента приходится на испарение влаги в процессе размола сырого топлива:
(10)
Вторым по значимости является отвод теплоты, уносимой с увлажненным потоком аэропыли из мельницы к горелкам:
(11)
В уравнениях (10) и (11) удельное количество испарившейся влаги на 1 кг сырого топлива, кг/кг, составляет:
(12)
Допустимая по условиям взрывобезопасности и транспортировки влажность угольной пыли Wпл близка к значению гигроскопической влажности. Значения расчётной влажности угольной пыли и гигроскопической влажности для разных видов углей составляют:
- угли А, ПА, Т Wги = 0,25Wр; Wпл = (0,5 - 1,0)Wги,% ;
- каменные угли: Wги = 0,01VлгWр ; Wпл = (0,5 - 1,0)Wги,%;
- бурые угли: Wги = 0.33Wp; Wпл = Wги +(1 - 8),%;
Теплоемкость потока при расчетной температуре его за мельницей t2 имеет значение
с2= 1,01 +0,084t2 10-3. (13)
Допустимая температура сушильного агента за мельницей при сушке топлива горячим воздухом по условиям взрывобезопасности tдоп принимается:
В системе с прямым вдуванием пыли. В системе с промбункером пыли.
130° - каменные угли 130° - тощие каменные угли
100° - бурые угли и сланцы 110° - каменные угли при Vлг< 25%
70° - остальные каменные и бурые угли.
Топлива типа А и ПА ограничений температуры по взрывоопасности не имеют. Расчетную температуру t2 принимают ниже, чем tдоп, на 5°С в системах с прямым вдуванием и на 10°- в системах с промежуточным бункером пыли. Для топлив А и ПА температуру t2 рекомендуется иметь 120 - 150°С. При сушке топлива смесью воздуха с дымовыми газами tгдоп увеличивается на 40°С в системе с прямым вдуванием и на 10° С для каменных и бурых углей в системе с промбункером пыли. Значение температуры за мельницей в этом случае может быть принято в диапазоне от значения t2= tдоп при сушке горячим воздухом до значения меньше tгдоп на 5 или 10°С.
Физическая теплота, затраченная на нагрев 1 кг топлива от исходной температуры сырого топлива tтл до t2.
qтл = стлt2(1 - ΔW) - стлtтл. (14)
В расчетах принимается средняя температура исходного топлива по заданию. Теплоемкость твердого топлива находят по формуле
Стл = 0,042Wp+сстл (1 - 0,01 Wp). (15)
При этом теплоемкость сухой массы топлива сстл, кДж/(кгК), составляет: бурые угли - 1,13; каменные угли - 1,09; угли марки А и ПА - 0,92.
Потери теплоты от внешнего охлаждения q5, кДж/кг, через корпус УРМ, сепаратор и пылепроводы относительно невелики, их удельные значения (на 1 кг исходного топлива) можно принимать: для ШБМ при сушке горячим воздухом - 8,4 кДж/кг, для ШБМ при сушке смесью с топочными газами - 12,6 кДж/кг; для ММ и СМ - 4,2 кДж/кг.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА СУШИЛЬНОГО АГЕНТА И ЕГО СОСТАВЛЯЮЩИХ.
После расчета значений всех составляющих из общего балансового уравнения (2) определяют удельный расход сушильного агента, поступающего в УРМ, g1 кг/кг (сырого топлива).
При сушке топлива горячим воздухом долю первичного воздуха, направляемого в УРМ, находят из уравнения
(16)
где плотность воздуха ρв = 1,285 кг/м3.
Величину избытка воздуха в топке, αт, согласно норм теплового расчёта принять следующей:
- для топив с Vлг < 25% - 1,25;
- для каменных углей с Vлг > 25% - 1,2;
- для бурых углей типа Б2 и Б3 – 1,15.
Расход сушильного агента за мельницей (при нормальных расчетных условиях - 0°С и давлении 760 мм рт. ст.) с учетом присосов в пылесистеме составляет
(17)
По условиям транспорта угольный пыли через УРМ и сепаратор доля первичного воздуха (сушильного агента) ограничена для разных топлив следующими значениями:
угли марки А и ПА - 0,10 - 0,20
тощие каменные угли - 0,14 - 0,25
каменные угли с Vr < 30% - 0,18 - 0,30
то же с Vr>30% - 0,25 - 0,45
бурые угли - 0,30 - 0,45
Если полученное по (16) значение r1 окажется выше верхнего предела разрешенного диапазона, то необходимо повысить начальную температуру сушильного агента за счет смешения горячего воздуха с отбором топочных газов. Рекомендуется при этом вначале оценить, какая необходима начальная температура, а затем уже найти относительную долю газов в сушильном агенте хг. Необходимое значение начальной температуры t1` можно получить из соотношения
(18)
где t1 является принятой ранее температурой (при сушке горячим воздухом), а r1 - полученная из формулы (16) доля горячего воздуха, rопт среднее или близкое к среднему рекомендуемое значение доли сушильного агента для транспорта пыли. Относительная доля топочных газов хг, добавляемая в горячий воздух для повышения температуры сушильного агента до значения t1`, находится из уравнения
(19)
При этом tсм = t1`+10°C, а теплоемкости топочных газов сг и сушильного агента сс.а находят по формулам (5) и (4) для принятой температуры газов υг и tсм. После установления новой температуры сушильного агента t1` необходимо уточнить значение удельной теплоты сушильного агента qc.a по формуле (3) и найти новое значение расхода сушильного агента g'c.a из балансового уравнения (2). При этом следует иметь в виду, что при изменении температуры t1 новое цифровое значение получает только первый член балансового уравнения. После определения нового значения g'c.a находят долю сушильного агента rс.а (от общего расхода воздуха) по формуле (16), которая должна соответствовать рекомендованному диапазону значений для транспорта пыли. Входящие в долю сушильного агента абсолютные доли (от общего расхода воздуха) топочных газов rг и горячего воздуха r1 находят из выражений.
rг = rс.ахг ; r1= rс.а - rг.
Если доля сушильного агента по формуле (16) окажется в результате начального расчета меньше минимальной по условиям транспорта пыли, то в системе с промбункером пыли вводится рециркуляция части сушильного агента после циклона на вход в УРМ без изменения расхода и температуры горячего сушильного агента. Доля рециркуляции rрц, прибавленная к r1, должна удовлетворять условиям необходимой транспортировки пыли по пылесистеме. Так как рециркулирующие газы вновь поступают в УРМ с температурой t2, то тепловой баланс пылесистемы не изменяется. В схемах с прямым вдуванием аэропыли в указанных случаях необходимо изменить (уменьшить) tг. в, для чего взять отбор воздуха на сушку из перебросного короба воздухоподогревателя с температурой tпром = 0,75tгв.
ЛИТЕРАТУРА,
- Тепловые и атомные электрические станции. Справочник / под общей редакцией В. А. Григорьева и В. М. Зорина. - 2-е изд.- М.: Энергоатомиздат, 1989 г.
- Справочник по котельным установкам / под общей редакцией М. И. Неуймина и Т. С. Добрякова. – М.: Машиностроение, 1993 г.