4 Тепловой баланс котельного агрегата

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 вычисляются к.п.д. и необходимый расход топлива.

4.1 Тепловой баланс составляется применительно к установившемуся тепловому состоянию котла на топлива при 101,3 кПа и 0 и имеет вид [1, п.5-01]:

, кДж/кг,

где Q_р - располагаемое тепло топлива, кДж/кг;

Q₁ - полезно использованное тепло, кДж/кг;

Q₂ - потери тепла с уходящими газами, кДж/кг;

Q₃ - потери тепла химическим недожогом, кДж/кг;

Q₄ - потери тепла механическим недожогом, кДж/кг;

Q₅ - потери тепла от наружного охлаждения через ограждающие стенки газоходов котла, кДж/кг;

Q₆ - потери тепла с физическим теплом шлака, кДж/кг.

4.1.1 Потерю теплоты от механической неполноты сгорания топлива q₄ принимаем равной q₄ = 4% [1,табл.XXI,стр.176].

4.1.2 Потеря теплоты с уходящими газами зависит от температуры уходящих газов и избытка воздуха определяется по следующей формуле [2, стр.50, ф.(5.15)]:

,

где Н_ух.г - энтальпия уходящих газов при избытке воздуха α_ух.г и температуре , кДж/кг;

Н_0.х.в. - энтальпия теоретически необходимого количества воздуха на входе в воздушный тракт, кДж/кг.

Температуру уходящих газов принимаем = 150ºC.

Энтальпию уходящих газов определяем по таблице 2 при температуре уходящих газов: Н_ух.г =2853,2 кДж/кг.

Коэффициент избытка воздуха уходящих газов за экономайзером α = 1,78 определяем по таблице 1.

4.1.2.1 Энтальпия теоретически необходимого количества воздуха на входе в воздушный тракт при температуре холодного воздуха [1, стр. 49, ф. (5.12)]:

,

где - температура холодного воздуха; принятая согласно рекомендациям;

с_в = 1,32 кДж/м³∙К - теплоемкость влажного воздуха при t_х.в..

Таким образом, энтальпия теоретически необходимого количества

воздуха на входе в воздушный тракт равна:

.

4.1.2.2 Располагаемое тепло рабочего топлива составляет Q_р = Q_н^r = 25330кДж/кг.

Таким образом, потеря теплоты с уходящими газами равна:

.

4.1.3 Потеря теплоты от наружного охлаждения определяется по номограмме [1, рис. 5.1, стр.30]:

Потеря тепла от наружного охлаждения q₅ для стационарных котлов принимается по рисунку.1 % ,т.к. D=25 т\ч=5,5 кг/с

4.1.4 Потери теплоты с физическим теплом шлака q₆.

Потеря с теплом шлака q₆ вводится в расчет для всех твердых топлив при слоевом сжигании:

,%

4.1.5 Потерю тепла с химическим недожогом принимаем q₃ = 0,09% [1,табл.XXI, стр.176].

4.1.6 Суммарная потеря тепла в котле [1, п.5-12]:

.

4.1.7 Коэффициент полезного действия котла брутто равен [1, п.5-12]:

η_К = 100 – Σq = 100 – 14,5 = 85,5 % .

4.1.8 Коэффициент сохранения тепла определим по следующей формуле [1,п.5-09]:

.

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

4.2.1 Полное количество тепла, полезно использованное в котле, определим по следующему уравнению [1,п.5-13]:

Q_К = D_пп (h_пп – h_пв) + D_пр (h_кип – h_пв),

где D_пп – расчетная паропроизводительность котла, кг/c;

D_пп = 20 т/ч = 5,5 кг/с;

h_пп, h_пв, h_кип – энтальпии соответственно перегретого пара, питательной воды и кипящей воды в барабане парового котла, кДж/кг;

Энтальпии определяются по соответствующим температурам пара и воды с учетом изменения давления в пароводяном тракте котла;

h_пп 2872,87 кДж/кг, при р_пп = 1,3 МПа, t_пп = 225°С по табл. XXV [1, стр. 184-195];

h_пв = 432.83кДж/кг, при р_пв=р_б+0,1· р_б = 1,4+0,1·1,4 =1,54 МПа, t_пв= 103°С по табл. XXIV [1, стр. 181-183];

h_кип = 830.13 кДж/кг, при р_б = 1,4МПа по табл. XXIII [1, стр. 179-180].

4.2.1.1 Расход воды на продувку котла составляет:

D_пр = 0,01·р·D_пе = 0,01·5·5,5 = 0,275 кг/с,

где р – процент непрерывной продувки котла: р = 5%.

Тогда,

Q_К = 5,5·(2872,87 – 432,83) + 0,275(830,13 – 432,83) = 13529,4775 кДж/кг.

Расход топлива, подаваемого в топку, определим по следующему уравнению [1, п.5-14]:

кг/с.

4.3 Полный объем газов, образующихся при сгорании топлива в топочной камере, определяется как произведение количества сожженного топлива В_Р, кг/с, на объем газов, получающихся при сгорании 1 кг топлива. Сгоревшее топливо называют расчетным расходом топлива В_Р, его количество будет меньше, чем полный расход топлива на котел В, если есть механический недожог q₄ [1,п.5-15]:

кг/с.

В дальнейшем во все формулы для определения объемов и количества теплоты будем подставлять величину В_Р.