5 Тепловой баланс котла с определением кпд и расхода топлива

Составление теплового баланса котла заключается в установлении равенства между поступившим в котел количеством тепла и суммой полезно использованного тепла и тепловых потерь. На основании теплового баланса котла вычисляются КПД котла и необходимый расход топлива.

Тепловой баланс составляется применительно к установившемуся тепловому состоянию котла на 1 кг твердого топлива при 0°С и 101,3 кПа и имеет вид:

, /1/

где - располагаемое тепло топлива;

- тепло, подведенное к воздуху предварительно, до входа в воздухоподогреватель, от внешних источников тепла в калориферах;

- тепло, внесенное в топку паровым дутьем;

- полезно использованное тепло;

- тепловые потери с уходящими газами;

- химический недожог топлива;

- механический недожог топлива;

- потери тепла от наружного охлаждения через стенки газоходов котла;

- потери тепла с физическим теплом шлаков, кДж/кг.

Располагаемое тепло 1 кг твердого топлива определяется по формуле /1/ (5.2).

,

где h_тл = 0 - физическое тепло топлива учитывается только в тех случаях, когда оно предварительно подогрето посторонними источниками тепла;

h_тл = C_тл · t_{тл =}0_,

где С_тл –теплоемкость рабочего топлива, кДж/ (кг· К);

t_тл –температура рабочего топлива, °С /1/

Принимаем t_тл =0 °С

Q_крб=0 – это затраты тепла на разложение карбонатов, которых в данном топливе не содержится.

Тогда ,

Q_ф=0 - т.к. паровое дутье в данном котле не используется.

^/ - отношение количества воздуха на входе в воздушный тракт к теоретически необходимому. ,

где - количество избыточного, отдаваемого на сторону воздуха;

- прососы воздуха в воздухоподогревателе;

- отношение количества воздуха, подаваемого в топку из воздухоподогревателя, к теоретически необходимому, определяется по формуле /1/.

,

где - значения избытка воздуха в топке /1/;

- присосы воздуха в топку /1/;

- _т =1,15 – 0,04 - 0,02 =1,09,

тогда

-энтальпия теоретически необходимого количества воздуха на входе в воздушный тракт принимается по таблице 2.2 или определяется по формуле /1/.

,

где с_в = 1,32145 - /1/Приложение М теплоемкость влажного воздуха при температуре ;

-энтальпия теоретически необходимого количества воздуха на входе в воздухоподогреватель равна энтальпии теоретически необходимого количества воздуха на входе в воздушный тракт. (t_вп^/ =60)

где с_в = 1,32145 - /1/Приложение М теплоемкость влажного воздуха при температуре ;

;

-тепло, подведенное к воздуху предварительно до входа в воздухоподогреватель.

Основные тепловые потери.

Потеря тепла с уходящими газами, %

,

где кДж/кг - энтальпия уходящих газов при избытке воздуха и температуре (выбираемой по таблице 3.3 /1/), из таблицы 2.2; ;

- энтальпия воздуха, присасываемого в газоходы котла, из Таблицы 2.2 при температуре присасываемого воздуха ;

- располагаемое тепло топлива;

потеря тепла от механической неполноты сгорания /1/;

= 4,6%.

,

где ;

- энтальпия шлака, при температуре золы шлака ( ) равной 600 ºС

(/1/ Приложение М);

- зольность топлива;

Суммарная потеря тепла в котле /1/ (5.20)

,

где - потеря тепла с уходящими газами;

- потери тепла от хим. недожога топлива [1];

потеря тепла от механической неполноты сгорания [1, табл 4.3];

- потери тепла от наружного охлаждения;

- потери тепла с физическим теплом шлака;

Коэффициент полезного действия котла брутто [1]

Полное количество тепла, полезно использованное в котле,

.

где Д_пе – количество выработанного перегретого пара, кг/с;

Д_обв – расход питательной воды, кг/с, подаваемой в котел мимо регенеративных подогревателей с энтальпией h_обв;

h_пе – энтальпия перегретого пара, кДж/кг; определяется по давлению P_пе и температуре t_пе перед главной паровой задвижкой;

h_п.в – энтальпия питательной воды, кДж/кг; определяется по давлению P_пв = P_б + (0,02-0,05) · P_пе и температуре t_пв на входе в первую поверхность котла;

- расходы впрысков в первичный тракт сторонней воды с энтальпией h_впр, отличной от h_пв;

Д_н.п – количество насыщенного пара, кг/с, с энтальпией , отданного из котла до пароперегревателя и до установки для получения собственного конденсата;

Д_пр – расход воды на продувку котла, кг/с, с энтальпией кипящей воды и при давлении в барабане P_б; при величине продувки меньше 2% от паропроизводительности котла тепло продувочной воды может не учитываться;

Д_пр = (0,02) ·Д_пе = 0,02·47,2 = 0,94 кг/с;

Д_пп – расходы пара на входе в промежуточные перегреватели, кг/с, с начальной энтальпией , кДж/кг;

- энтальпия пара на выходе из промежуточных перегревателей, кДж/кг;

- расходы впрысков в промперегреватели, включая впрыски питательной воды, с энтальпией ;

Q_от.в – тепло воды, подогреваемой в котле и отдаваемой на сторону, кВт;

Q_изб – тепло избыточного, отдаваемого на сторону, воздуха.

Q_изб = β_изб· (H_о.изб – H^'_о.вп) ·B_р,

где ; C_в и t_изб – соответственно теплоемкость и температура избыточного воздуха, отдаваемого на сторону.

Вследствие отсутствия расхода питательной воды мимо регенеративных подогревателей (Д_отб = 0), впрысков сторонней воды в первичный тракт ( = 0), отбора насыщенного пара (Д_н.п = 0), подогретой воды (Q_от.в = 0), подогретого избыточного воздуха (Q_изб) из котла и отсутствия промперегревателя (Д_пп = 0, = 0).

Температура и давление питательной воды P_пв = 11,27 МПа; t_пв = 220⁰С и энтальпия определяется как функция этих двух параметров h_п.в = 920 кДж/кг.

Тогда, полное количество тепла, полезно использованное в котле

=86,11(3423 – 948) + 1,72(1632 - 948) = 121238,62кВт;

Расход топлива, подаваемого в топку

Для определения объемов продуктов сгорания и воздуха, а также тепла, отданного в поверхностях нагрева, вводится расчетный расход топлива, вычисляемый с учетом механической неполноты сгорания

В дальнейшем во все формулы для определения объемов и количества тепла подставляется величина B_р. В величины удельных объемов газов и воздуха и их энтальпий поправка на механическую неполноту сгорания не вносится.

Расчет системы пылеприготовления, горелок и топливоподачи ведется по полному расходу топлива B, а тяги и дутья – по расчетному B_р.