Kotły parowe i wodne
Zajęcia projektowe
Obliczanie szczelin wylotowych strumieniowego palnika
pyłowego
mgr inż. Karol Majewski
Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych
Al. Jana Pawła II 37
31-864 Kraków
Zastosowanie palników szczelinowych
Palniki strumieniowe stosowane sÄ…
w kotłach z paleniskiem tangencjalnym.
Mieszankę pyłowo-powietrzną
wprowadza się mimośrodowo względem
osi komory paleniskowej. Dzięki temu
tworzone jest wyimaginowany wir
o Å›rednicy ok. 1 [5ØZÜ].
Rys. 1. Schemat ideowy
paleniska tangecjalnego
z typowym umiejscowieniem
palników.
2
Zastosowanie palników szczelinowych
Centralny wir wypełniający palenisko
stabilizuje przepływ spalin i intensyfikuje
przekazywanie ciepła.
Do najważniejszych zalet pyłowych palenisk
tangencjalnych można zaliczyć:
" łatwość w regulacji w zakresie zmiany
współczynnika nadmiaru powietrza 5Øß
w poszczególnych strefach kotła
" dobra ochrona parownika przed korozjÄ…
wysokotemperaturowÄ…
Rys.2. Powstawanie
zawirowań w komorze
" wyrównana temperatura na wylocie
paleniskowej tangencjalnej
z komory paleniskowej
3
Budowa palników szczelinowych
BudowÄ™ pojedynczego palnika
szczelinowego przedstawia rys 3.
Przewód pyłowo-powietrzny
umieszczony jest centralnie, a
nad i pod nim znajdujÄ… siÄ™
szczeliny, którymi podawane jest
powietrze wtórne.
Powietrze pierwotne podawane
jest w ilości zapewniającej
transport nośnika. Poza funkcją
transportującą ma również za
Rys. 3. Schemat pojedynczego
zadanie suszenie
palnika szczelinowego
doprowadzanego paliwa.
4
Zakres projektu
Celem zadania projektowego jest wykonanie obliczeń wymiarów
charakterystycznych strumieniowego palnika pyłowego.
Wyjściowymi danymi projektowymi jest wyznaczenie strumienia
podawanego paliwa dzięki bezpośredniej metodzie wyznaczania
sprawności kotła.
Kolejnym krokiem jest wyznaczenie ilości działających palników
oraz określenia ich zapotrzebowania na powietrze oraz wartość
strumienia paliwa. Mając te wartości można wyznaczyć wymiary
geometryczne dla poszczególnego palnika.
5
Dane wejściowe
" Wydajność kotła oraz parametry czynnika w punktach
charakterystycznych (więcej na stronie internetowej RAFAKO
S.A.),
" Charakterystyczne wielkości charakteryzujące kształt komory
paleniskowej,
" Ilość szczelin wylotowych przypadających na jedno naroże,
" Prędkość mieszanki pyłowo-powietrznej oraz powietrza
wtórnego,
" Udział powietrza transportującego pył w stosunku do całego
powietrza dostarczanego do spalania,
" Współczynnik nadmiaru powietrza,
" Temperatury powietrza.
6
Wyznaczenie strumienia podawanego paliwa i ilości działających palników
1. Z zależności na sprawność bezpośrednią kotła wyznacza się
strumień paliwa doprowadzonego do spalania:
5Ø7Ü1 5ØVÜ5Ø]Ü1-5ØVÜ5ØdÜ5ØgÜ +5Ø7Ü2 5ØVÜ5Ø]Ü3-5ØVÜ5Ø]Ü2
5Øß = (1)
5ØDÜ5ØVÜ"5Ø5Ü
2. Wyznaczenie iloÅ›ci dziaÅ‚ajÄ…cych palników 5ØVÜ:
5ØVÜ = (5Ø[Ü - 5Ø_Ü) " 5ØXÜ (2)
5Ø[Ü  ilość naroży
5Ø_Ü = 1  naroża pozostajÄ…ce w rezerwie (w przypadku komory paleniskowej
o 6 i wiÄ™kszej liczbie boków, 5Ø_Ü = 2)
5ØXÜ  ilość szczelin wylotowych w pakiecie palników
7
Wyznaczenie strumienia powietrza pierwotnego
3. Wyznaczenie strumienia objętościowego powietrza przypadającego
na jeden palnik:
5Ø5Ü 5ØZÜ3
5ØIÜ5Ø]Ü5Ø\Ü5ØdÜ,5Ø]Ü = " 5Øß " 5ØIÜ5ØaÜ,5Ø]Ü5Ø\Ü5ØdÜ " 5ØüÞ " 5ØGÜ5Ø]Ü5Ø\Ü5ØdÜ " 5Øß (3)
5ØVÜ 5Ø`Ü
5ØGÜ5Ø]Ü5Ø\Ü5ØdÜ - bezwzglÄ™dna temperatura powietrza
transportującego pył węglowy
1 1
5ØüÞ = - współczynnik rozszerzalnoÅ›ci termicznej dla
273 5Ø>Ü
powietrza
5Øß  ilość powietrza przypadajÄ…cÄ… na powietrze pierwotne
5ØDÜ5ØVÜ m3
n
5ØIÜ5ØaÜ,5Ø]Ü5Ø\Ü5ØdÜ = 1,01 " + 0,5 (4)
4186,8 kg
Zapotrzebowanie powietrza do spalenia danego paliwa
8
Wyznaczenie gęstości mieszaniny pyłowo-powietrznej
4. Gęstość mieszaniny węglowo-powietrznej wyznacza się na
podstawie:
5Ø:Ü5Ø]Ü5Ø\Ü5ØdÜ,5Ø]Ü+5Ø5Ü
5ØVÜ
5Øß5ØZÜ = (5)
5ØIÜ5Ø]Ü5Ø\Ü5ØdÜ,5Ø]Ü+5ØIÜ5Ø5Ü
5ØXÜ5ØTÜ
5Ø:Ü5Ø]Ü5Ø\Ü5ØdÜ,5Ø]Ü - strumieÅ„ powietrza pierwotnego
5Ø`Ü
5Ø:Ü5Ø]Ü5Ø\Ü5ØdÜ,5Ø]Ü = 5ØIÜ5Ø]Ü5Ø\Ü5ØdÜ,5Ø]Ü " 5Øß5Ø]Ü5Ø\Ü5ØdÜ (6)
9
Wyznaczenie gęstości mieszaniny pyłowo-powietrznej
5ØXÜ5ØTÜ
5Øß5Ø]Ü5Ø\Ü5ØdÜ - gÄ™stość powietrza pierwotnego
5ØZÜ3
5Øß0
5Øß5Ø]Ü5Ø\Ü5ØdÜ = (7)
5ØüÞ5ØGÜ5Ø]Ü5Ø\Ü5ØdÜ
5ØXÜ5ØTÜ
5Øß0 = 1,293 - gÄ™stość powietrza w temperaturze 20 !
5ØZÜ3
5ØZÜ3
5ØIÜ5Ø5Ü - strumieÅ„ pyÅ‚u przypadajÄ…cy na jeden palnik
5Ø`Ü
5Ø5Ü
5ØVÜ
5ØIÜ5Ø5Ü = (8)
5Øß5Ø]Ü5ØfÜÅ‚5ØbÜ
5ØXÜ5ØTÜ
5Øß5Ø]Ü5ØfÜÅ‚5ØbÜ = 1300 - gÄ™stość pyÅ‚u wÄ™glowego
5ØZÜ3
10
Wyznaczenie wysokości kanału dla mieszanki pyłowo-powietrznej
5. Wyznaczenie wysokości kanału wylotowego dla mieszaniny
pyłowo-powietrznej:
5Ø9Ü5ØZÜ
5ØNÜ = (8)
5ØOÜ
5ØOÜ  zaÅ‚ożona szerokość wylotu palnika [5ØZÜ]
5Ø9Ü5ØZÜ - przekrój szczeliny wylotowej dla mieszaniny pyÅ‚owo-
powietrznej 5ØZÜ2
5Ø5Ü
+5Ø:Ü5Ø]Ü5Ø\Ü5ØdÜ,5Ø]Ü
5ØVÜ
5Ø9Ü5ØZÜ = (9)
5Øß5ØZÜ"5ØdÜ5ØZÜ
5ØdÜ5ØZÜ - zaÅ‚ożona prÄ™dkość wypÅ‚ywu pyÅ‚u
11
Wyznaczenie wysokości kanałów powietrza wtórnego
6. Wysokość kanałów powietrza wtórnego 5ØZÜ :
5Ø9Ü5Ø]Ü5Ø\Ü5ØdÜ,5ØdÜ
5ØNÜ1 = (10)
2"5ØOÜ
5Ø9Ü5Ø]Ü5Ø\Ü5ØdÜ,5ØdÜ - przekrój szczeliny wylotowej powietrza wtórnego [5ØZÜ2]
5ØIÜ5Ø]Ü5Ø\Ü5ØdÜ,5ØdÜ
5Ø9Ü5Ø]Ü5Ø\Ü5ØdÜ,5ØdÜ = (11)
5ØdÜ5ØdÜ
5ØZÜ3
5ØIÜ5Ø]Ü5Ø\Ü5ØdÜ,5ØdÜ - strumieÅ„ objÄ™toÅ›ciowy powietrza wtórnego
5Ø`Ü
5Ø5Ü
5ØIÜ5Ø]Ü5Ø\Ü5ØdÜ,5ØdÜ = " 5Øß " 5ØIÜ5ØaÜ,5Ø]Ü5Ø\Ü5ØdÜ " 5ØüÞ " 5ØGÜ5ØTÜ,5Ø]Ü5Ø\Ü5ØdÜ " 1 - 5Øß (12)
5ØVÜ
12