Об’єми газів, об’ємні долі трьохатомних газів

Величина	Розмірність	Газоходи
Середні значення коефіцієнтів в газоходах	—
	м3/ нм3	0,495	0,991	1,783
	м3/ нм3	2,178	2,186	2,199
	м3/ нм3	11,57	12,065	12,858
	—	0,092	0,088	0,083
	—	0,188	0,18	0,169
	—	0,28	0,268	0,252

3. Тепловий і ексергетичний баланси котла

3.1. Загальне рівняння теплового балансу

Тепловий баланс – розподіл тепла палива на таке, що корисно витрачається, і теплові витрати, що супроводжують робочий процес котлоагрегату.

Тепловий баланс складається на 1 кг твердого (рідкого) або 1 м³ газоподібного палива. При усталеному режимі роботи він має вигляд, МДж/кг (Мдж/м³)

; (3.1)

або в процентах по відношенню до , а для більшості випадків можна приймати

, (3.2)

де – теплота, що корисно витрачається в котлоагрегаті; – втрата теплоти з вихідними газами, хімічної, механічної неповноти згоряння палива, в навколишнє середовище, через зовнішнє огородження котлоагрегату, з фізичною теплотою жужелі; та втрати за рахунок охолодження балок та панелей.

3.2. Корисно витрачена на виробництво пари теплота

Корисна теплота для парових котлів визначається за формулою, МДж/кг (Мдж/м³)

,(3.3)

де , , – кількість перегрітої і насиченої пари та продувочної води, кг/с; , , , – ентальпії перегрітої та насиченої пари, котлової і живильної води, МДж/кг; – витрата палива, кг/с.

Теплова потужність котлоагрегату визначається за формулою, МВт

.(3.4)

3.3. Витрата палива і ккд котла

ККД котлоагрегату брутто називається відношення кількості тепла, що корисно використовується в котлоагрегаті до кількості затраченої теплоти:

– за прямим балансом, %

; (3.5)

– за оберненим балансом, %

. (3.6)

ККД нетто враховує затрати енергії на власні потреби, %

, (3.7)

де – витрата енергії на власні потреби котельні, МВт.

Дійсна витрата палива, кг/с (м³/с)

, (3.8)

де – в МВт; – в МДж/кг.

3.4. Втрати теплоти в котельному агрегаті

Втрата теплоти з вихідними газами, %

, (3.9)

де – ентальпія вихідних газів, визначають по температурі вихідних газів і надлишку повітря ; – ентальпія повітря, що надходить в топку і газоходи за рахунок присмоків; – враховує зменшення ентальпії продуктів згоряння і повітря при наявності механічної неповноти згоряння.

Втрати теплоти від хімічної неповноти згоряння обумовлені появою в димових газах продуктів неповного окислення ( , , тощо).

При обробці матеріалів випробування котельної установки втрати визначаються за формулою

, (3.10)

де – об’єми горючих газів в продуктах згоряння, м³/кг (м³/ м³), які визначають за аналізом газів на виході із топки на вміст у них , %; , %; ,% ... за формулами

, (3.11)

де – об’єм сухих газів:

– при спалюванні твердого і рідкого палив, м³/кг

; (3.12)

– при спалюванні газового палива, м³/м³

; (3.13)

де ... – теплота згоряння цих газів.

Втрати теплоти від механічної неповноти згоряння пов’язане з недопалом згоряння твердого палива в топковій камері і складаються із трьох складових: втрат тепла зі шлаком, втрат з провалом палива під колосникову решітку і втрат теплоти з частинками палива, що виносяться вихідними газами (в основному в камерних топках).

Втрати теплоти від механічної неповноти згоряння палива (%) можна визначити за формулою

, (3.14)

де – вміст золи в паливі, %; , – долі золи в жужелі, провалі від загальної кількості золи, що вводиться в топку з паливом, %; , – вміст горючих у жужелі, провалі та виносі, %.

Втрати теплоти в навколишнє середовище виникають тому, що температура зовнішньої поверхні топки перевищує температуру зовнішнього середовища. Згідно правил технічної експлуатації температура зовнішньої поверхні обмурівки приймається не вище 50 С при температурі зовнішнього середовища 25 С. Втрати тепла в навколишнє середовище при номінальному навантаженні визначаються за нормативними даними із схем процесів в залежності від потужності котлоагрегату.

Розподіл сумарної втрати в навколишнє середовище по окремим газоходам котлоагрегату (топка, перший газоход, пароперегрівник, тощо) здійснюється пропорційно кількості теплоти, що віддається газами в цих газохода і враховується введенням коефіцієнта збереження теплоти

, (3.15)

де – ККД брутто котла.

Втрати з фізичною теплотою золи і жужелі, що видаляються із котлоагрегату збільшуються із ростом зольності палива вони можливі тому, що при спалюванні твердого палива жужіль, що видаляється із топки, має високу температуру. Ці втрати враховуються при шаровому, а також при камерному спалюванні палива за формулою

, (3.16)

де – доля золи палива в жужелі, для камерних топок ; для шарових топок до необхідно добавити долю золи палива в провалі ; – ентальпія жужелі, для топок з рідким жужелевидаленням, температура жужелі приймається рівною температурі нормального рідкого жужелевидалення (вказується в таблицях характеристик палив), а при твердому жужелевидаленні – рівною 600 С.

Втрати теплоти на охолодження балок та панелей , що не включені в циркуляційну схему котлоагрегату, приблизно визначають за формулою

, (3.17)

де – площа променесприймаючої поверхні деталей, які повернені в топку, що охолоджуються, м²; 0,116 – густина теплового потоку на поверхні, що охолоджується, МВт/м²; – кількість теплоти, що корисно використовується в топці, МВт.