Тепловой баланс котлоагрегата

2.4 Тепловой баланс котлоагрегата

Определение расхода топлива.

Тепловой баланс, как известно [α] составляется для установившегося теплового режима работы котлоагрегата на 1 кг твёрдого или жидкого и 1м³ газообразного топлива.

Тепловой баланс дает представление о характере распределения теплоты вносимой в котлоагрегат (располагаемой теплоты – Q_р^р, кДж/кг или кДж/м³) на полезно использованную теплоту (Q₁, кДж/кг или кДж/м³) и тепловые потери (∑Q_ПОТ= Q₂+ Q₃+Q₄+Q₅+Q₆, кДж/кг или кДж/м³):

Q_P^P=Q₁+∑Q_ПОТ= Q₁+ Q₂+ Q₃+Q₄+Q₅+Q₆, (2.24)

где Q₂ – потеря теплоты с уходящими газами, кДж/кг или кДж/м³;

Q₃ – потеря теплоты от химической неполноты сгорания, кДж/кг или кДж/м³;

Q₄ – потеря теплоты от механической неполноты сгорания, кДж/кг или кДж/м³;

Q₅ – потеря теплоты в окружающую среду, кДж/кг или кДж/м³;

Q₆ – потеря с физической теплотой шлака, кДж/кг или кДж/м³;

Теплота, вносимая в котлоагрегат (распологаемая теплота), в общем случае определяется как:

Q_P^P= Q_Н+ Q_Ф^B+Q_ФТ+Q_П-Q_ЖД (2.25)

Здесь Q_Н низшая теплота сгорания топлива (для твердого и жидкого топлива – Q^P_H, кДж/кг; для газообразного – Q^P_H, кДж/м³).

При выполнении теплового расчета потери теплоты в котлоагрегате чаще всего выражаются относительными величинами (в процентах от распологаемой теплоты Q_P^P):

q_i= (2.26)

Потеря теплоты с уходящими газами (q₂=)

– наибольшая из тепловых потерь, обусловлена превышением температуры уходящих газов над температурой окружающего воздуха и определяется как разность энтальпий продуктов сгорания на выходе из котла и холодного воздуха, поступающего в агрегат:

 (2.27)

I⁰_хв – энтальпия теоретически необходимого количества воздуха (кДж/кг или кДж/м³), рассчитываемая по выражению:

I⁰_хв= V⁰∙C_B∙t_B, (2.28)

где С_В – теплоемкость воздуха, кДж/(м³К);

t_B – температура холодного воздуха, поступающего в котлоагрегат (при отсутствии специальных указаний принимается t_B=30⁰, для которой теплоёмкость воздуха С_В = 1,3 кДж/(м³ К)). Потеря теплоты от химической неполноты сгорания () обусловлена наличием в дымовых газов продуктов неполного горения (Н₂, СО, С_mН_n и др.) и определяется как одна из расчётных характеристик топки в зависимости от её конструкции и вида сжигаемого топлива по данным таблиц 5.1–5.3. Потеря теплоты от механической неполноты сгорания () обусловлена недожогом твёрдого топлива топочной камере (удалением из топки несгоревших топливных частиц со шлаком, выносим их с дымовыми газами или провалом через щели колосниковой решетки). Потеря теплоты в окружающую среду () обусловлена наружным охлождением котлоагрегата (потерей теплоты через его обмуровку) и при выполнении теплового расчёта определяется в зависимости от тепло- или паропроизводительности котла. В ходе расчёта суммарная потеря теплоты в окружающую среду распределяется по отдельным элементам котельного агрегата (топке, конвективному пучку и т.д.) пропорционально количеству теплоты, отдаваемой газами соответствующим поверхностям нагрева, и учитывается введением коэффициента сохранения теплоты:

 (2.29)

где η_ка – к.п.д. котлоагрегата, %. Потеря с физической теплотой шлака ()

вводится в расчёт только при сжигании твёрдых топлив и обуславливается тем, что удаляемый шлак, имея высокую температуру, выносит из топки определённое количество теплоты. Величина потери q₆ рассчитывается по формуле:

 (2.30)

где α_шл= 1-α_ун – доля золы топлива в шлаке (α_ун – доля золы в топливе уноса, определяемая по данным таблицам 5.1, 5.2); Коэффициент полезного действия котлоагрегата (η_ка, %), характеризующий эффективность использования располагаемой теплоты как:

Η_ка= 100 – ∑q_пот= 100 – (q₂+q₃+q₄+q₅+q₆), (2.31)

Полное количество теплоты, полезно использованное в паровом котле (Q_КА, кДж/ч), (теплоты воспринятой поверхностями нагрева и переданной рабочему теплу), находится по уравнению:

Q_KA= D∙(i_n∙i_ПБ)+ D_пр∙(i^I – i_пв), (2.32)

D_пр – расход воды на продувку котла, кг/ч, определяемый по соотношению:

 (2.33)

где Р – величина непрерывной продувки, % (при отсутствии данных по величине продувки принимается Р= 5%.

Для водогрейного котлоагрегата полное количество полезно использованной теплоты (Q_КА, кДж/ч) принимаются равным его номинальной теплопроизводительности, а расход воды через котел (G, кг/ч) рассчитывается по формуле:

 (2.34)

где i₁ и i₂ – энтальпия воды на входе в котел и на выходе из него, кДж/кг, определяемые в зависимости от ее температуры и расчетного давления по данным таблицы 8.4.

Полный расход топлива, подаваемого в топку на горение (В, кг/с или м³/с), определяется по уравнению:

 (2.35)

Расчетный расход твердого топлива (В_р, кг/с) учитывающий механическую теплоту сгорания и используемый в дальнейшем для определения суммарных объемов дымовых газов и теплоты, передаваемой в поверхностях нагрева котла, вычисляется по формуле:

 (2.36)

Расчёт теплового баланса котла БКЗ – 75 – 39 Таблица 1.3