4.8. Коэффициент избытка воздуха

Для обеспечения полного сгорания топлива в топочное устройство подводят воздуха больше, чем теоретически необходимо. Отношение действительно поступившего количества воздуха V_д к теоретически необходимому V_о, называется коэффициентом избытка воздуха α_т.

Топки паровых и водогрейных котлов, как правило, работают с разрежением 2…3 мм вод. ст., в связи с чем происходит подсос воздуха и в топку и во все элементы котельной установки по ходу газового тракта, вплоть до дымососа. Присосы воздуха для каждого элемента котла определяются по [8] и ориентировочно могут быть приняты:

• 0,05 – для первого конвективного пучка (газохода), фестона (с камерой догорания), пароперегревателя, воздухоподогревателя;

• 0,1 – для второго конвективного пучка (газохода), конвективной шахты, чугунного и стального экономайзера с обшивкой;

• 0,15…0,2 – для чугунного экономайзера без обшивки.

Поэтому коэффициент избытка воздуха в уходящих топочных газах – αух больше чем в топке, на суммарное значение присосов воздуха ΣΔα и составляет:

α_ух = α_т + ΣΔα.

Разрежение в топке замеряется тягонапоромером ТНЖ. При разрежении менее 1 мм вод. ст. топочные газы могут выбиваться в помещение котельной, что недопустимо по технике безопасности. При разрежении более 8 мм вод. ст. будет происходить значительный подсос холодного наружного воздуха, что приведет к снижению температуры топочных газов, увеличению потерь теплоты, снижению КПД и др.

5. Тепловой баланс теплогенератора

5.1. Уравнение теплового баланса

Расход сжигаемого топлива должен обеспечивать получение необходимого количество полезной теплоты, а также восполнение тепловых потерь, сопровождающих работу котельной установки. Полезно используемая теплота в котельной установке Q₁ идет на подогрев воды, ее испарение, получение и перегрев пара. Соотношение, связывающее приход и расход теплоты, носит название теплового баланса.

Тепловой баланс составляется на 1 кг твердого или жидкого топлива, на 1 м³ газообразного топлива или в % от введенной теплоты. Суммарное количество введенной в топку теплоты называется располагаемой теплотой Q^р_р и соответственно включает в себя:

• Q^р_н – низшую рабочую теплоту сгорания топлива;

• Q_ф.т – физическую теплоту, вводимую в теплогенератор с топливом, если топливо предварительно нагревается (мазут);

• Q_ф.в – физическую теплоту, вводимую в теплогенератор с воздухом, если нагрев воздуха происходит вне котельного агрегата (воздухоподогреватель);

• Q_пар – физическую теплоту, вводимую в теплогенератор с паром, при паровом распылении топлива (паромеханические форсунки).

Следовательно,

Q^р_р = Q^р_н + Q_ф.т + Q_ф.в + Q_пар.

Расходная часть теплового баланса Q_расх включает в себя полезно использованную теплоту Q₁, а также потери теплоты с уходящими топочными газами Q₂, химической Q₃ и механической Q₄ неполнотой сгорания топлива, от наружного охлаждения Q₅, с физической теплотой шлаков Q₆, на аккумуляцию ограждающих конструкций Q_ак (при нестационарных условиях работы установки). Следовательно,

Q_расх = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄ + Q₅ + Q₆ + Q_ак.

Уравнение теплового баланса имеет вид

Q^р_р = Q_расх.

Разделив, каждый член уравнения теплового баланса на Q^р_р и умножив на 100 %, получим другую запись уравнения теплового баланса:

100 = q₁ + q₂ + q₃ + q₄ + q₅ + q₆.