1.9 Тепловий баланс котельного агрегату і витрата палива

У цьому розділі визначаються прибуткова і витратна частини теплового балансу котельного агрегату, втрати тепла, к.к.д. котельного агрегату, підраховується дійсна витрата палива: крім того, в даному розділі визначаються дві допоміжні величини: розрахункова витрата палива (дійсна витрата згорілого палива) і коефіцієнт збереження тепла.

Тепловий баланс і всі подальші розрахунки виконуються на номінальне навантаження котла. Завдання розрахунку зводиться до визначення теплових втрат для заданого типа парового котла і спалюваного палива.

Прибуткова частина теплового балансу котельного агрегату виражається формулою:

; (1.17)

при спалюванні твердого або рідкого палива

; (1.18)

де та - нижча теплота згорання робочого складу твердого палива або сухого газоподібного;

Q_{в. внш} - тепло, що вноситься в котлоагрегат з повітрям, підігрітим позакотельним агрегатом;

Q_физ.т. - фізичне тепло палива;

Q_ф - тепло, що вноситься з парою для розпилювання палива форсунками.

Для розрахунків котлоагрегатів можна прийняти:

для твердого і рідкого палива

; (1.19)

для газоподібного

. (1.20)

У витратну частину теплового балансу входять тепло, корисно використовуване для отримання пари і втрати.

Необхідні рекомендації і формули за розрахунком теплового балансу котельного агрегату представлені в таблиці 1.8, куди слід заносити і результати розрахунків.

При визначенні втрат з фізичною тепловою шлаків слід враховувати, що а_ш= (1 - а_ун ) є часткою шлаковлавлювання в топковій камері; ( ct )₃ - ентальпію золи; при твердому шлаковидаленні приймається t₃= 600°С і ( ct )₃= 560 кДж/кг.

Таблиця 1.6 - Ентальпія теоретичного об'єму повітря і продуктів згорання

Визначувана величина і формула до кДж/м3	Об'єм газів	Температура продуктів згорання, ºС
		100	200	300	400	500	600	700	800	900	1000	1100	1200	1500	1800	1900	2000
Ентальпія теоретичного об'єму повітря
Ентальпія сухих трьохатомних газів
Ентальпія теоретичного об'єму азоту
Ентальпія теоретичного об'єму водяної пари
Ентальпія теоретичного об'єму продуктів згорання

У разі рідкого шлаковидалення .температура витікаючого шлаку приймається -t_ш=t₃+100°С.

Частка зносу золи з топки а_ун приймається: для камерних топок з твердим видаленням шлаку а_ун = 0,95; для камерних топок з рідким видаленням шлаку а_ун=0,7- 0,8

Величина продування котла Р правилами технічної експлуатації (ПТЕ) рекомендується в межах 2-5%.

При розрахунку котлоагрегатів розрізняють натуральну витрату палива В_н і розрахунковий В_р. Згоріле паливо називають розрахунковою витратою і його кількість буде менша, ніж повна витрата палива на котел, якщо є механічний недопал q_4:

(1.21)

Всі питомі теплосприймання поверхонь нагріву в розрахунку відносять до I кг згорілого палива, тобто до Вр .

Таблиця 1.7 -Єнтальпія дійсної кількості продуктів згорання по єлементам газового тракту котельного агрегату (I-v)

Температура ºС

За топкою αт=

За пароперегрівачем α=

За І газоходом α=

За ІІ газоходом. α=

За економайзером α=

За повіт. а=

Iг

∆Iг

Iг

∆Iг

Iг

∆Iг

Iг

∆Iг

Iг

∆Iг

Iг

∆Iг

100 200 300 400 500 600 700 800 900 100 1100 1200 1500 1800 1900 2000

При оцінці ефективності використання палива в котлоагрегатах застосовується поняття умовного палива, тобто палива з теплотою згорання Q_ус = 29,309 МДж/кг. При витраті розрахункового палива Вр з теплотою згорання витрата умовного палива складе:

(1.22)

Для характеристики палива застосовується показник - випарна здатність палива

кг/кг (кг/м³), (1.23)

яка характеризує кількість пари, випаровування в котлі, що доводиться на одиницю кількості даного палива.

. Таблиця 1.8 - Тепловий баланс котельного агрегату

Найменування розрахункової величини	Позначення	Од. вимірювання	Розрахункова ф-ла або джерело визначення	Розрахунок	Результат розрахунку
1	2	3	4	5	6
Тепло палива, що розташовується		кДж/кг
Температура газів, що йдуть	Vyx	ºC	Приймається (п.2,4)
Ентальпія газів, що йдуть	Iyx	кДж/кг	I-v таблиця
Температура холодного повітря, що поступає в котлоагрегат	txв.	ºC	Початкові дані проекту
Ентальпія теоретично необхідного об’єму холодного повітря		кДж/кг	Vº(ct)х.в.
Втрата тепла від хімічної неповноти згорання	q3	%	Додаток 3
Втрата тепла від механічної	q4	%	Додаток 3
Втрати тепла з газами, що йдуть	q2	%
Втрати тепла на зовнішнє охолоджування котельного агрегату	q5	%	Додаток 6
Втрата з фізичним теплом шлаків (при спалюванні твердого палива)	q6	%
Сума теплових втрат	∑q	%	q2+ q3+ q4+ q5 + q6
Коефіцієнт корисної дії котлоагрегата	ηк.а.	%
Корисно використовуване тепло	q1	%	100-∑q
Тепло, корисно використовуване в котлоагрегаті на виробництво 1 кг перегрітої пари	Qк.а.	кДж/кг
Натуральна витрата палива	Вн	м3/с
Розрахункова витрата палива	Вр	м3/с
Коефіцієнт збереження тепла	φ	-
Витрата умовного палива	Вум	м3/с
Випарна здатність розрахункового палива	Ир	м3/ м3	D/Bp
Випарна здатність умовного палива	Иум	м3/ м3	D/Bум