4. Тепловой баланс котельного агрегата.
Расчет теплового баланса котельного агрегата выполняется для определения к.п.д. котельного агрегата «брутто» и расхода топлива действительного и расчетного.
1. К.п.д. котельного агрегата «брутто» может быть определен после расчета тепловых потерь по формулам:
- при сжигании газа и мазута, %
(4.1)
- при сжигании твердого топлива, %
.
(4.2)
2. Потеря теплоты с уходящими газами определяется по выражению, %
,
(4.3)
где Iух – энтальпия
газов, покидающих котлоагрегат, кДж/кг,
кДж/м3, Определяется по I-
таблице или диаграмме для соответствующего
коэффициента избытка воздуха
ух
и предварительно принятой температуре
уходящих газов
ух,
в соответствии с рекомендациями,
приведенными ниже.
Угли с приведенной влажностью 0,7 кг%/МДж и природный газ……………………………………………..120-130 оС;
Угли с приведенной влажностью 1-5 кг%/МДж…140-150 оС;
Мазут…………………………………………….150-160 оС;
Торф и древесные отходы при установке воздухоподогревателя……………………………………………170-190 оС.
-
энтальпия холодного воздуха, кДж/кг,
кДж/м3, определяется по таблице
3.5 для температуры поступающего в котел
воздуха tхв=30оС;
q4 – потеря теплоты от механического недожога, %. определяется по характеристикам топочных устройств для сжигания твердого топлива, таблицы 2.1-2.6, при сжигании газа и мазута q4=0;
-
расчетная располагаемая теплота топлива,
кДж/кг, кДж/м3. Для большинства
топлив
=
,
исключение составляют сильновлажные
твердые топлива, у которых Wр
/100,
а также жидкие топлива. В этих случаях,
кДж/кг
,
(4.4)
здесь iтл – физическая теплота топлива, кДж/кг,
iтл = стл*tтл . (4.5)
Для твердых топлив в расчетах принимается tтл=20 оС,
стл= 0,01Wр+
(1-0,01Wр).
(4.6)
Для углей типов Б, К и группы А, ПА, Т теплоемкость сухой массы топлива составляет соответственно 1,13, 1,09, 0,92 кДж/кг.
Мазут перед распыливанием подогревается до 90-130 оС, а его теплоемкость, кДж/кгоС,
Стл= 1,74+0,0025tтл. (4.7)
При предварительном подогреве воздуха
вне котельного агрегата (в паровых
калориферах) теплота подогрева воздуха
включается в величину
,
тогда
.
(4.8)
Значение
выбирается в соответствии с рекомендациями
таблиц 2.1-2.6.
При паровом дутье под колосниковую решетку или паровом распыливании мазута теплота, вносимая в котлоагрегат, кДж/кг
, (4.9)
где расход пара на паровое дутье или паровое распыливание мазута, = 0,3 кг/кг для паровых форсунок и 0,03 кг/кг для паромеханических;
iф – энтальпия пара, идущего на распыливание.
3. Потеря теплоты от химической неполноты сгорания q3 определяется по характеристикам топочных устройств, приведенных в таблицах 2.1-2.6. При нагрузках менее 0,75Dном значение q3 следует увеличить на 0.5%.
4. Потеря теплоты от наружного охлаждения q5 определяется для паровых котлов по рис.4.1 или по таблице 4.1 для паровых котлов и таблице 4.2 для водогрейных котлов. При пониженных нагрузках менее 0,75Dном
(4.10)
Рис.4.1
1-котлоагрегат с хвостовыми поверхностями нагрева;
2- без хвостовых поверхностей нагрева.
Таблица 4.1.
Потеря теплоты от наружного охлаждение парового котла
-
Номинальная производительность парового котельного агрегата, т/ч
Потеря теплоты q5ном котельного агрегата с хвостовыми поверхностями, %
2,0
3,8
4,0
2,9
6,0
2,4
8,0
2,0
10,0
1,7
15,0
1,5
20,0
1,3
30,0
1,2
40,0
1,0
60,0
0,9
80,0
0,8
100
0,7
Таблица 4.2.
Потеря теплоты от наружного охлаждение водогрейного котла
Номинальная мощность водогрейного котла, МВт |
Потеря теплоты от наружного охлаждения q5ном, % |
1,0 |
5,0 |
2,0 |
3,0 |
3,0 |
2,0 |
5,0 |
1,7 |
10,0 |
1,5 |
20,0 |
1,2 |
30,0 |
1,0 |
40,0 |
0,9 |
60,0 |
0,7 |
100,0 |
0,5 |
Распределение потерь теплоты по отдельным газоходам
осуществляется введением в формулу, определяющую тепловосприятие в газоходе, коэффициента сохранения теплоты
.
(4.11)
5. Потеря теплоты с физической теплотой шлаков q6шл определяется по формуле. %
(4.12)
где доля золы в топливе, перешедшей в
шлак
;
аун принимается по таблицам
характеристик топочных устройств для
сжигания твердого топлива 2.1-2.6.
=133,8
кДж/кг – энтальпия золы при температуре
шлака 600 0С при сухом шлакоудалении.
Если в топке котлоагрегата имеются водоохлаждаемые балки или панели, на включенные в циркуляционную схему, потери теплоты на их охлаждение q6охл принимаются равными 1-3% или рассчитываются.
Действительный расход топлива (кг/с, м3/с), подаваемого в топку, определяется для котлоагрегатов, вырабатывающих перегретый пар по формуле
,
(4.13)
вырабатывающих насыщенный пар
,
(4.14)
и для водогрейных котлов
,
(4.15)
где D – паропроизводительность котла, кг/с;
Dпр- количество продувочной воды, кг/с;
(4.16)
р - величина непрерывной продувки, %;
iпп - энтальпия перегретого пара, кДж/кг;
iнп - энтальпия насыщенного пара, кДж/кг;
iкв - энтальпия котловой воды (энтальпия кипящей воды на линии насыщения при рабочем давлении в барабане котла), кДж/кг;
i2- энтальпия питательной воды, кДж/кг;
i2 - энтальпия воды на выходе из водогрейного котла, кДж/кг;
i1 – энтальпия воды на входе в водогрейный котел, кДж/кг;
Gв – расход воды через водогрейный котел, кг/с.
Расчетный расход топлива (определяется только при сжигании твердого топлива), кг/с
(4.17).