3. Тепловой баланс котельного агрегата

3.1 Расчёт потерь теплоты

При работе котельного агрегата вся поступившая в него теплота расходуется на выработку полезной теплоты Q₁, содержащейся в паре или горячей воде, и на покрытие различных тепловых потерь. Тепловой баланс котельного агрегата на единицу рассчитываемого топлива (кДж/м³) имеет вид:

Или в относительных величинах по отношению к располагаемой теплоте , %

100 = q₁+ q₂+ q₃+ q₄+ q₅+ q₆

Q₁, q₁ – полезная теплота, содержащаяся в паре или горячей воде, кДж/м³,%;

Q₂, q₂ – потери теплоты с уходящими газами, кДж/м³,%;

Q₃,q₃ – потери теплоты от химической неполноты сгорания кДж/м³,%;

Q₄,q₄ – потери теплоты от механической неполноты сгорания кДж/м³,%;

Q₅,q₅ – потери теплоты от наружного охлаждения котельного агрегата кДж/м³,%;

Q₆,q₆ – потери от физической теплоты удаляемого шлака, охлаждения панелей и балок, не включённых в циркуляционный контур котла кДж/м³,%.

Располагаемая теплота равна:

где – низшая теплота сгорания рабочей или сухой массы топлива, равная 36590 кДж/м³.

Долю потерь теплоты с уходящими газами определяют по формуле:

где I_ух – энтальпия уходящих газов, определяемая при соответствующих значениях и выбранной температуре газов по таблице № 2.3. Температура уходящих газов для котлов с хвостовыми поверхностями ориентировочно может быть принята не менее 140-150 ^оС.

_ух=150 ⁰С 

I_хв – энтальпия теоретического объёма холодного воздуха V^о, требующегося на горение. При расчётах котлов её обычно принимают при температуре 30^оС и рассчитывают по формуле, кДж/м³

= 39,8·V^o

= 39,8·3,3468= 133,303 кДж/м³

Потеря теплоты от химической неполноты сгорания q₃(%), обусловленная наличием в уходящих газах горючих газов СО, Н₂, СН₄ и др., которая равна

q₃= 1 %.

Потеря теплоты от механического недожога q₄ (%), равна 7,5%.

Потеря теплоты от наружного охлаждения q₅ (%), обусловленная передачей теплоты через обмуровку агрегата наружному воздуху, определяют по графику с известной производительностью котла, следовательно, q₅ = 2,625%.

Потеря теплоты со шлаком и от охлаждения балок и панелей, не включённых в циркуляционный контур котла равна

.

3.2 Расчёт кпд котла, расхода топлива и коэффициента сохранения теплоты

Коэффициент полезного действия котла по выбранной теплоте, называемый КПД брутто, может быть определён по уравнению обратного теплового баланса (%):

η_к = 100 –(q₂+q₃+q₄+q₅+q₆).

η_к = 100 –(5,9544+0,5+6,3+1,5+0,0277) = 85,7179 %

Полезную мощность котла Q_к , примем равную 6,5 МВт.

Расход натурального топлива, подаваемого в топку котла, рассчитывается по формуле, м³/с:

,

Расчётный расход твёрдого топлива, который и используется в дальнейших вычислениях, определяется по формуле, кг/с,

Коэффициент сохранения теплоты рассчитывается по формуле:

4. Тепловой расчёт топочной камеры

При поверочном тепловом расчёте топочной камеры определяется теоретическая температура горения ט_А и температура газов на выходе из топки ט_Т˝.

4.1 Определение геометрических и тепловых характеристик топочной камеры

Полная площадь внутренних поверхностей стен топочной камеры F_ст, включающая площадь поверхности всех стен топочной камеры и зеркала горения F_гз, и лучевоспринимающая площадь поверхности нагрева каждого экрана F_эк определяются [3] или вычисляются по известным размерам и объёму топочной камеры. При этом для каждой лучевоспринимающей поверхности нагрева топочной камеры определяется её площадь поверхности F_эк и схема расположения труб по отношению к обмуровки топки. Для ошипованных и плавниковых экранов, т.е. закрытых обмуровкой, а также для поверхности, проходящей через первый ряд труб котельного пучка, «видимого» из топки, фестона и ширм, расположенных в топке, принимается, что φ_эк = 1.

Коэффициент загрязнения топочной камеры ξ_эк = 0,6.

Средний коэффициент тепловой эффективности экранов топочной камеры может быть вычислен по формуле:

Фронтальная поверхность не экранирована

При тепловых расчётах топочной камеры часто используют величину – тепловое напряжение топочного объёма q_v, кВт/м³,

где, V_Т – объём топочной камеры, м³.