35. Назначение и принцип действия основных элементов парового котла.

В зависимости от назначения котельная установка состоит из парового или водогрейного котла и соответствующего вспомогательного оборудования, обеспечивающего его работу.

Паровой (водогрейный) котел — это устройство, в котором для получения пара (горячей воды) требуемых параметров используют теплоту, выделяющуюся при сгорании органического топлива или отходящих газов

Как правило котлы, использующие теплоту отходящих от других устройств газов, называют котлами-утилизаторами

Основными элементами парового котла являются поверхности нагрева — теилообменные поверхности, предназначенные для передачи теплоты от теплоносителя к рабочему телу (вода, пароводяная смесь, пар или воздух). Поступающая в котельную установку питательная вода не догрета до кипения. При прохождении по поверхностям нагрева котла она постепенно нагревается до состояния насыщения, полностью испаряется, а полученный пар перегревается до заданной температуры

36. Назначение и принцип действия вспомогательного оборудования котельной установки.

Для нормального функционирования котла требуется обеспечить подачу, подготовку и сжигание топлива, подачу окислителя для горения, а также удалить образующиеся продукты сгорания, золу и шлак (при сжигании твердого топлива) и др. Вспомогательное оборудование, предназначенное для этих целей, включает: дутьевые вентиляторы и дымососы — для подачи воздуха в котел и удаления из него в атмосферу продуктов сгорания; бункера, питатели сырого топлива и пыли, углеразмольные мельницы — для обеспечения непрерывного транспорта и приготовления пылевидного топлива требуемого качества; золоул а вливающее и золошлакоудаляющее оборудование — комплекс устройств для очистки дымовых газов от золовых частиц с целью охраны окружающей среды от загрязнения и для организованного отвода уловленной золы и шлака; устройства для профилактической очистки наружной поверхности труб котла от загрязнений; контрольно-измерительную аппаратуру; водоподготовительные установки — комплекс устройств для обеспечения обработки исходной (природной) воды до заданного качества.

37. Тепловой баланс котельной установки. Составляющие уравнения теплового баланса.

Тепловой баланс, сопоставление прихода и расхода (полезно использованной и потерянной) теплоты в различных тепловых процессах. В технике

Тепловой баланс (физич.) используется для анализа тепловых процессов, осуществляющихся в паровых котлах, печах, тепловых двигателях и т. д. Тепловой баланс (физич.) составляется в единицах энергии (джоулях, калориях) или в % общего количества теплоты, приходящихся на единицу выпускаемой продукции, на 1 ч работы, на период времени (цикл) или на 1 кг израсходованного вещества. В научных исследованиях Тепловой баланс (физич.) пользуются при решении многих астрофизических, геофизических, химических, биологических и других проблем   Тепловой баланс (физич.) рассчитывается на основе физических теплот (энтальпий), участвующих в процессе веществ, и теплот соответствующих химических реакций. Для сложных процессов (особенно в металлургии, химической технологии и т. д.) Тепловой баланс (физич.) предшествует построение материального баланса, т. е. сопоставление прихода и расхода масс веществ в этом процессе; при этом Тепловой баланс (физич.) установки часто получается как сумма Тепловой баланс (физич.) аппаратов, составляющих эту установку. Различают Тепловой баланс (физич.) расчётные и экспериментальные, составленные по данным тепловых испытаний.   Тепловой баланс (физич.) выражается: в виде уравнения (в одной части которого суммируется приход теплоты, в другой — её расход или потери), таблицы или диаграммы.

тепловой баланс котла для 1м³ сжигаемого газа при нормальных условиях имеет вид:

Q^Р_Р= Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₅

Q^Р_Р – располагаемая теплота, (кДж/м³);

Q₁ – полезная теплота, содержащаяся в горячей воде, (кДж/м³);

Q₂ – потеря теплоты с уходящими газами, (кДж/м³);

Q₃ – потеря теплоты от химической неполноты сгорания, (кДж/м³);

Q₅ – потеря теплоты котлом в окружающую среду, (кДж/м³).

Если тепловой баланс выразить в процентах от располагаемой теплоты (Q^р_р=100%), то уравнение (1) имеет вид:

100 = q₁ + q₂ + q₃ + q₅

где         q_i =

Располагаемая теплота для газообразного топлива может быть так же представлена в виде формулы:

Q^Р_Р = Q^С_Н + Q_ТЛ + Q_В.ВНШ

где     Q^С_Н – низшая теплота сгорания рабочей массы топлива, кДж/м³;

Q_ТЛ – физическая теплота поступающего на горение топлива, кДж/м³;

Q_В.ВНШ – количество теплоты, полученной поступающим в котел воздухом, кДж/м³.

Физическая теплота поступающего топлива определяется его температурой:

Q_тл = с_тл · t_тл

где  с_тл – удельная теплоемкость топлива, кДж/кг· К;  t_тл – температура топлива, °C.

Количество теплоты, полученной воздухом при его подогреве вне котла:

Q_в.внш= ?_в V?с_в (t'_в- t_х.в)

где  ?_в – относительное количество воздуха, проходящее через калорифер; с_в – теплоемкость воздуха, кДж/кг· К;  t_х.в и t'_в – температура холодного воздуха и воздуха перед поступлением в воздухоподогреватель, °C.

Количество теплоты, которое получило рабочее тело (вода, пар) в котле в расчете на 1 кг (м?) сжигаемого топлива,

где    D_ПЕ – расход перегретого пара, кг/с;

D_ПР – расход продувочной воды, кг/с;

i_п.п, i_п.в, i? – энтальпия перегретого пара, питательной воды и воды на линии насыщения при давлении в барабане, кДж/кг.

Потери тепла с уходящими газами определяются по формуле:

где  i_ух- энтальпия уходящих газов при соответствующем избытке воздуха a_ух и температуре  t_ух, ккал/м³; a_ух- коэффициент избытка воздуха уходящих газов; i^о_хв- энтальпия холодного воздуха, ккал/м³.

Потери тепла от химической неполноты сгорания топлива определялись по формуле:

где Q₃ = V_cr·(126,4 СО + 108 Н₂ + 358,2 СН₄)

Потери тепла в окружающую среду определялись  по формуле:

Где     q₅^н - потери тепла в окружающую среду при номинальной нагрузке, т/ч;

D^н - номинальная паропроизводительность котла, т/ч;

D - приведенная паропроизводительность котла, т/ч.

КПД «брутто» котла по обратному балансу рассчитывается по формуле:

h_к^бр = 100 - q₂ - q₃ - q₅

Расход природного газа определяется по обратному балансу в зависимости от паропроизводительности котла и параметров пара и питательной воды:

где    В_г - расход природного газа, м³/ч;

D_К^ПР- фактический расход пара, т/ч;

Q_н^р - низшая теплота сгорания, ккал/м³;

h_к^бр - КПД «брутто» котлоагрегата (h_к^бр=100%-? q).

i_нп - теплосодержание насыщенного пара, определяемое по давлению в барабане котла, ккал/м³;

i_пв- энтальпия питательной воды на входе в агрегат, ккал/м³.