3.3 Тепловой баланс котельного агрегата

Расчет теплового баланса производится по уравнению согласно схеме

( рис.4),

, (3.1)

где - располагаемая или внесенная в котельный агрегат теплота;

- низшая теплота сгорания топлива;

- полезно использованная в котельном агрегате теплота;

- потери теплоты с уходящими газами;

- потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива;

- потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива;

- потери теплоты от наружного охлаждения;

- потери с физическим теплом шлака;

Разделив обе части уравнения (3.1) на и умножив на 100, получим уравнение теплового баланса, выраженное в %:

,

в котором величина , численно равна КПД котельного агрегата.

При сжигании газообразного топлива принимаем и .

При коэффициенте избытка воздуха в топке , выбираем камерную горелку для сжигания жидких и газообразных топлив (экранированную) при кинетическом принципе сжигания топлива с потерей теплоты от химической неполноты сгорания [7, прилож.2].

По паропроизводительности котельного агрегата т/ч определяем потери тепла на наружное охлаждение [7, прилож.3].

3.3.1 Потери теплоты с уходящими газами определяем для двух случаев:

а) с воздухоподогревателем

,

б) без воздухоподогревателя

,

.

где при ^оС;

3.3.2 КПД брутто котельного агрегата, %:

а) с воздухоподогревателем

,

.

б) без воздухоподогревателя

,

.

3.3.3 Часовой расход натурального топлива, м³/ч:

а) с воздухоподогревателем

,

где D – паропроизводительность котельного агрегата, кг/ч;

- энтальпия перегретого пара, определяется по таблице термодинамических свойств воды и водяного пара по и [1, с. 337];

При =2,0 МПа и =250^оС =2907,5кДж/кг

- энтальпия питательной воды при температуре и [1, с. 334];

При =2,0 МПа и =50^оС =210,9кДж/к

- энтальпия котловой воды в котельном агрегате, определяется при температуре и [1, с. 330];

При =2,0 МПа и =212,37^оС =908,5кДж/кг

м³/ч

б) без воздухоподогревателя

,

м³/ч

3.3.4 Часовой расход условного топлива, м³/ч:

а) с воздухоподогревателем

,

м³/ч

б) без воздухоподогревателя

,

м³/ч

Рис.4. Диаграмма тепловых потоков (кДж/м³) котельного агрегата

3.5 Упрощенный эксергетический баланс котельного агрегата

3.5.1 Эксергия топлива с достаточной для приближенных практических расчетов точностью может быть принята равной низшей теплоте сгорания топлива, кДж/м³:

,

кДж/м³

3.5.2 Эксергия теплоты продуктов сгорания топлива, образующихся в топке котла, кДж/м³:

а) с воздухоподогревателем

где - температура окружающего воздуха, ;

- калориметрическая температура горения, ;

кДж/м³

б) без воздухоподогревателя

,

кДж/кг

3.5.3 Потери при адиабатном горении (без учета потери эксергии за счет теплообмена топки с окружающей средой), кДж/м³:

а) с воздухоподогревателем

,

кДж/м³

б) без воздухоподогревателя

,

кДж/м³

или в %

а) с воздухоподогревателем

,

.

б) без воздухоподогревателя

,

.

3.5.4 Определяем уменьшение эксергии продуктов сгорания за счет теплообмена в нагревательно – испарительной части котла, кДж/м³:

а) с воздухоподогревателем

,

кДж/м³

б) без воздухоподогревателя

,

кДж/м³

3.5.5 Приращение эксергии в процессе превращения воды в перегретый пар, кДж/м³:

а) с воздухоподогревателем

,

где - удельная энтропия перегретого пара и питательной воды, определяются по таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара;

кДж/кг·К[1, с. 337];

кДж/кг·К[1, с. 334];

кДж/м³

б) без воздухоподогревателя

кДж/м³

или в %

а) с воздухоподогревателем

,

.

б) без воздухоподогревателя

,

.

3.5.6 Потеря эксергии от теплообмена по водопаровому тракту, кДж/м³:

а) с воздухоподогревателем

,

кДж/м³

б) без воздухоподогревателя

,

кДж/м³

или в %

а) с воздухоподогревателем

,

б) без воздухоподогревателя

,

.

3.5.7 Уменьшение эксергии продуктов сгорания за счет теплообмена в воздухоподогревателе, кДж/м³:

,

кДж/м³

3.5.8 Увеличение эксергии воздуха в воздухоподогревателе, кДж/м³:

,

кДж/м³

3.5.9 Потеря эксергии за счет теплообмена в воздухоподогревателе, кДж/м³:

,

кДж/м³

или в %

,

.

3.5.10 Составим эксергетический баланс котельного агрегата и определим эксергию уходящих газов, кДж/м³:

а) с воздухоподогревателем

,

Отсюда

кДж/м³

б) без воздухоподогревателя

,

Отсюда

,

кДж/м³

или в %

а) с воздухоподогревателем

,

.

б) без воздухоподогревателя

,

3.5.11 Определим среднетермодинамическую температуру при теплоподводе, К:

,

К

3.5.12 Эксергетический КПД котельного агрегата оценим через среднетермодинамическую температуру при теплоподводе, %:

а) с воздухоподогревателем

,

.

б) без воздухоподогревателя

,

Рис.6. Диаграмма Гроссмана-Шаргута для эксергетического баланса котельного агрегата