4 Тепловой баланс котла

Составление теплового баланса котла заключается в установлении равенства между поступлением в котел количеством тепла Q_P и суммой полезно использованного тепла Q₁ и тепловых потерь Q₂,Q₃,Q₄,Q₅,Q₆ . На основании теплового баланса вычисляются КПД и необходимый расход топлива.

Тепловой баланс составляется применительно к установившемуся тепловому состоянию котла на 1м³ газообразного топлива при С и 101,3кПа

4.1 Общее уравнение теплового баланса имеет вид [1,с.28]

Q_p+Q_{в .вн}+Q_Ф=Q₁₊Q₂+Q₃+Q_4.+Q₅+Q₆, кДж/м³

4.2 Коэффициент полезного действия

При расчете котла коэффициент полезного действия определяется из обратного баланса по выражению

, % ,

где - потери тепла в котлоагрегате, %.

4.3 Потеря тепла с уходящими газами

Потеря тепла с уходящими газами q₂ определяется как разность энтальпий продуктов сгорания на выходе из последней поверхности нагрева и холодного воздуха [1,с.29]

, %

где - энтальпия уходящих газов при избытке воздуха и температуре =130 ^оС;

- энтальпия теоретически необходимого количества воздуха на входе в воздушный тракт. Температура холодного воздуха принимается равной 30^оС.

Энтальпия уходящих газов при избытке воздуха (по формуле интерполяции)

,кДж/кг

кДж/м³(по I-V таблице)

Энтальпия холодного воздуха

, кДж/м³,

, %

Величину принимаем равной 0 [1, табл. XX].

4.4 Потери тепла от химической и механической неполноты сгорания топлива принимаются по Нормам [1,табл.XX] в зависимости от сжигаемого топлива, типа топочного устройства и способа сжигания.

Суммарный недожог:q₃+q₄=0,15%.

4.5 Потеря тепла от наружного охлаждения котла

Потеря тепла от наружного охлаждения q₅ для стационарных котлов принимается по рисунку.2 % ,т.к. D=19 т\ч.

Рис.2 Потери тепла от наружного охлаждения

1. - котельный агрегат (с хвостовыми поверхностями);

2. - собственно котел (без хвостовых поверхностей).

4.6 Суммарные потери тепла в котле

, % %

4.7 КПД котла

,%.

4.8 Коэффициент сохранения тепла

После определения коэффициента полезного действия котлоагрегата следует определить коэффициент сохранения тепла, который используется

Расход топлива, подаваемого в топочную камеру парового котла, определяем из баланса между полезным тепловыделением при горении топлива и тепловосприятием рабочей среды в паровом котле.

4.9 Полное количество тепла, полезно использованное в котле, определим по следующему уравнению [1,стр31]:

третий член формулы учитывается только при впрыске в первичный тракт «сторонней» воды с энтальпией i_впр, отличной от i_пв;

D_пе- количество выработанного перегретого пара, кг/с;

D_обв- расход питательной воды, кг/с, подаваемой в котел мимо регенеративных подогревателей(D_обв=0,т.к. подача воды в котел помимо регенеративных подогревателей не предусмотрена);

I_обв=0,т.к. подача воды в котел помимо регенеративных подогревателей не предусмотрена;

i_пе-- энтальпия перегретого пара, кДж/кг, определяется по давлению и температуре перед главной паровой задвижкой;

i_пв- энтальпия питательной воды, кДж/кг, определяется по давлению и температуре на входе в первую поверхность котла;

D_нп-- количество насыщенного пара, кг/с с энтальпией , отданного до перегревателя, определяется по давлению в барабане котла(D_нп=0,т.к. отбор насыщенного пара до перегревателя не предусмотрен);

D_пр-- расход воды на продувку котла, кг/с (для прямоточных сепараторных котлов - продувка сепаратора) с энтальпией кипящей воды i_s, при давлении в барабане (сепараторе). При величине продувки меньше 2 % тепло продувочной воды может не учитываться;

D_пп- расходы пара на входе в промежуточные перегреватели, кг/с с начальной и конечной энтальпией(D_пп=0,т.к. промежуточный перегрев пара не предусмотрен);

-расходы впрысков в промперегреватели, включая впрыски питательной воды с энтальпией ,( =0);

Q_отв- тепло воды, подогреваемой в котле и отдаваемой «на сторону», кВт

(Q_отв=0,т.к. отпуск не предусмотрен);

Q_изб- тепло избыточного воздуха (Q_изб=0 т.к. отпуск не предусмотрен).

После упрощений формула определения полного количества тепла, полезно использованного в котле, принимает вид:

, где

Паропроизводительность D_пе=19 т/ч (по заданию).

Температура перегретого пара t_пе=380 (по заданию)

Давление перегретого пара Р_пе=2,4, МПа (по заданию).

Энтальпия перегретого пара определяется по Р_пе и t_пе в таблице для перегретого пара при докритическом давлении [1,табл. XXV] I_пе=3196,8 кДж/кг.

Температура питательной воды t_пв=105 (по заданию)

Давление в барабане Р_б=1,5 , МПа (по заданию)

Давление питательной воды на входе в экономайзер Р_пв=Р_б+0,1 Р_б , МПа

Р_пв=1,5+0,1 1,5=1,65 , МПа

Энтальпия питательной воды определяется в таблицах удельных объемов и энтальпий воды по Р_пв и t_пв[1,табл. XXIV] I_пв=440,588, кДж/кг

Величина продувки р=4, % (по заданию)

Расход воды на продувку

Энтальпия продувочной воды

Определяется для состояния кипения по давлению в барабане из таблиц воды и сухого насыщенного пара на кривой насыщения [1,табл. XXIII] =844,717, кДж/кг

4.10 Полный расход топлива

Расход топлива, подаваемого в топку, определяется [1,с.32]

м³/кг,

м³/кг

4.11 Расчетный расход топлива

Для определения тепла, отданного газами в поверхностях нагрева, вводится расчетный расход топлива, вычисляемый с учетом механической неполноты сгорания [1,с.33]

, м³/с

, м³/с.

В дальнейшем во все формулы для определения объемов и количеств тепла подставляется величина В_р.