4.5 Тепловой баланс котельного агрегата

4.5.1 Расчет потерь теплоты и коэффициента полезного действия

При работе парового или водогрейного котла вся поступившая в него теплота расходуется на выработку полезной теплоты, содержащейся в паре или горячей воде, и на покрытие различных потерь теплоты. Суммарное количество теплоты, поступившее в котельный агрегат, называют располагаемой теплотой и обозначают . Между теплотой, поступившей в котельный агрегат и покинувшей его, должно существовать равенство. Теплота, покинувшая котельный агрегат, представляет собой сумму полезной теплоты и потерь теплоты, связанных с технологическим процессом выработки пара или горячей воды. Следовательно, тепловой баланс котла для 1 кг сжигаемого твердого и жидкого топлива или 1 м³ газа при нормальных условиях имеет вид:

где – полезная теплота, содержащаяся в паре или горячей воде, кДж/кг; – потери теплоты с уходящими газами, от химической неполноты сгорания, от механической неполноты сгорания, от наружного охлаждения, суммарные потери физической теплоты, содержащиеся в удаляемом шлаке и на охлаждение панелей и балок, не включенных в циркуляционный контур котла, соответственно, кДж/кг.

Тепловой баланс котла составляется применительно к установившемуся тепловому режиму, а потери теплоты выражаются в долях располагаемой теплоты:

Располагаемая теплота топлива, кДж/кг [2, стр.24]:

где ;

– теплота в случае предварительного (внешнего) подогрева воздуха в калорифере, кДж/кг.

где – энтальпия теоретического объема воздуха на входе в воздухоподогреватель после предварительного подогрева в калорифере, определяется по температуре воздуха после калорифера ; для бурых углей; – энтальпия теоретического объема холодного воздуха при

где – отношение количества воздуха на входе в котельный агрегат к теоретическому объему, присос воздуха в топку, систему пылеприготовления, воздухоподогреватель соответственно [2, табл. 2.1, 2.2].

– физическая теплота топлива, кДж/кг [2,стр.25];

где – температура топлива; для твердых топлив в расчетах принимается принимаем [2,стр.25]; – удельная теплоёмкость топлива, кДж/(кг∙К);

где – теплоемкость сухой массы топлива; для бурых углей

Потеря теплоты с уходящими газами (q₂) [2, стр. 26]:

где – энтальпия уходящих газов, кДж/кг, [табл. 4.9] определяется по температуре уходящих газов;

– коэффициент избытка воздуха за поверхностью, через которую продукты сгорания покидают котёл;

потеря теплоты от механической неполноты горения, – потеря теплоты от химической неполноты сгорания [2, табл. 3.5].

Потеря теплоты от наружного охлаждения обусловлена передачей теплоты от обмуровки агрегата наружному воздуху, имеющему более низкую температуру. Потеря тепла определяется по [2, рис. 3.1.]:

Потеря в виде физической теплоты шлаков имеет место при жидком и твердом шлакоудалении, если сжигается высокозольное топливо. Определяется по формуле [2, стр. 32]:

где

Температура золы принимается равной 600 °C.

Коэффициент полезного действия. Различают кпд агрегата брутто и нетто. Не вся полезная теплота, выработанная агрегатом, направляется к потребителю. Часть выработанной теплоты в виде пара и электрической энергии расходуется на собственные нужды. Брутто – кпд по выработанной теплоте.

Коэффициент сохранения теплоты. Потеря тепла в окружающую среду при расчете теплообмена в отдельных поверхностях нагрева учитывается коэффициентом сохранения тепла:

Результаты расчетов сведены в таблицу 4.10.

, кДж/кг	11492
, кДж/кг	11620,093
	89,756
	8,488
	0,2
	0,8
	0,72
	0,036
, %	89,756
, %	99,2

4.5.2 Расход топлива

Расход топлива B, кг/с, можно определить из баланса между полезным тепловыделением при горении топлива и тепловосприятием рабочей среды в паровом котле [2, стр.34]:

Полное количество тепла, полезно отданное в котельном агрегате, кВт:

Расход топлива, подаваемого в топку, кг/с:

где – паропроизводительность котла, ;

– расход продувочной воды, ;

– энтальпия перегретого пара при температуре и давлении ;

– энтальпия питательной воды при температуре и давлении ;

– энтальпия насыщенной воды при давлении в барабане .

h_п.п=3306,241 кДж/кг [AQUADAT];

h_п.в.=439,373 кДж/кг [AQUADAT];

h_кип=1122,289 кДж/кг [AQUADAT].

Таким образом

Расчетный расход топлива, вычисляемый с учетом механической неполноты сгорания: