1.Общее уравнение теплового баланса котла. Характеристики составляющих теплового баланса.

При сжигании 1 кг (или 1 м³) рабочей массы топлива полное количество теплоты, которое может выделиться в топке, называют располагаемой теплотой топлива, Q^р_р, кДж/кг или кДж/м³. Она включает в себя следующие источники поступления теплоты:

где Q_доп - дополнительные источники теплоты, сопутствующие организации сж-я топлива:

Здесь Q^р_h — низшая удельная теплота сгорания топлива на рабочую массу кДж/кг(м³); Q_внш- теплота, поступившая в котел с воздухом при подогреве его вне агрегата. Эта теплота учитывается в тех случаях, когда воздух предварительно, до поступления в воздухоподогреватель котла, подогревается от постороннего источника, например, в калориферах паром из отбора турбины; Q_ТЛ - физическая теплота топлива, поступающего на сжигание в горелки, например, при сжигании мазута необходим подогрев его перед поступлением в котел; Q_П - теплота пара, поступающего в форсунки для распыления мазута; Q_K — теплота, затраченная на разложение карбонатов рабочей массы сланцев, содержащей СаСОз и MgCO₃, с образованием газообразного СО₂.

Дополнительные источники теплоты учитываются в тепловом балансе, I если их значение превышает 0,5% Q^р_р.

Соответствующие статьи использования (расхода) выделившейся в топочной камере тепловой энергии в расчете на 1 кг (м³) сожженного топлива, кДж/кг(м³), обычно нумеруют цифрами. Та часть теплоты, которая затрачивается на подогрев и испарение воды в трубах поверхностей нагрева, а также на перегрев пара, составляет полезно использованное количество теплоты в паровом котле Q₁ и определяется повышением энтальпии рабочего тела (вода, пар) при прохождении поверхностей нагрева.

Остальная часть выделившейся теплоты составляет различные тепловые потери, сопутствующие работе парового котла:

Q₂ - с теплотой уходящих из котла продуктов сгорания;

Q₃ - с химическим недожогом топлива (газовые горючие компоненты);

Q₄ -с механическим недожогом топлива (твердые несгоревшие частицы)

Q₅ - потери тепла в окружающую среду (тепловую изоляцию);

Q₆ - с физической теплотой удаляемого из топки шлака (иногда учитывают охлаждение несущих балок котла).

В итоге уравнение теплового баланса котла запишем в следующем виде:

Q^р_р =Q₁ +Q₂ + Q₃ + Q₄ + Q₅ + Q₆

Q₁ - Использованное тепло

Q₂ + Q₃ + Q₄ + Q₅ + Q₆ - Тепловые потери

Полезно использованное количество теплоты складывается из тепловосприятий отдельных поверхностей нагрева котла:

Q₁ =Q_ТК +Q^к_ПЕ + Q_ВТ + Q_ЭК

где Q_tк - тепловосприятие рабочей среды в поверхностях топочной камеры, кДж/кг; Q^к_ПЕ и Q_ВТ - тепловосприятие пара в конвективных поверхностях основного и промежуточного (вторичного) перегревателей, кДж/кг, Q_ЭК — тепловосприятие экономайзера, кДж/кг. Из уравнения следует, что тепловосприятие воздухоподогревателя прямо не входит в тепловой баланс котла. Это связано с тем, что теплота, отданная продуктами сгорания воздуху в этой поверхности, возвращается снова в топочную камеру, где горячего воздуха и дополнительно увеличивает теплосодержание газов в топке. Теплота, отданная газами в воздухоподогревателе, рециркулирует внутри газовоздушного тракта. Вместе с тем, ввод горячего воздуха в зону сжигания топлива повышает температуру газов, скорость горения топлива и глубину его выгорания, т. е. приводит к росту эффективности использования топлива.

Если отнести все расходные статьи теплового баланса к значению Q^р_р получим относительные доли затрат теплоты в процентах:

где Q_i — любая из абсолютных затрат теплоты. Используя относительные значения затрат теплоты, уравнение теплового баланса можно записать так:

100 = q₁ + q₂ + q₃ + q₄ + q₅ + q₆