1.4. Розрахунок теплового балансу котлоагрегату

Під час роботи котлоагрегату вся теплота, що утворилася при згорянні палива, витрачається на виробництво корисної теплоти, яка міститься в парі, і на покриття різноманітних втрат теплоти. Сумарну кількість теплоти, що надійшла в котельний агрегат, називають наявною теплотою і позначають . Між теплотою, яка надійшла в котельний агрегат і теплотою, що виходить з нього повинна існувати рівність. Теплота, що вийшла з котельного агрегату, є сумою корисної теплоти і втратами теплоти, які пов'язаних з технологічним процесом виробництва пари. Таким чином тепловий баланс котла має вигляд:

де - наявна теплота, кДж/кг або кДж/м³; - корисна теплота, що міститься в парі, кДж/кг або кДж/м³; - втрати теплоти з відхідними газами, втрати теплоти від хімічного недопалу, від механічного недопалу, втрати теплоти від зовнішнього охолодження, втрати теплоти з золою, кДж/кг або кДж/м³.

Тепловий баланс складають з метою обчислення ККД котлоагрегату і необхідної витрати палива.

Наявна теплота на 1 кг палива визначається за формулою:

де - нижча теплота згоряння палива; - фізична теплота палива (5-04 [1 с. 20]); =177,3 .

Втрати теплоти виражаються у відсотках від наявної теплоти:

Втрата теплоти з відхідними газами ( ) викликана тим, що температура продуктів згорання, які виходять з котельного агрегату, значно вища за температуру навколишнього атмосферного повітря. Втрата теплоти з відхідними газами залежить від виду спалюваного палива, коефіцієнта надлишку повітря у відхідних газах, температури відхідних газів, чистоти поверхонь нагріву.

Втрата теплоти з відхідними газами визначається як різниця ентальпій продуктів згоряння на виході з котельного агрегату і холодного повітря:

де - ентальпія відхідних газів при відповідному надлишку повітря і температурі відхідних газів (визначається з табл. 2), =2579 ; - коефіцієнт надлишку повітря у відхідних газах після останньої поверхні нагріву; - ентальпія теоретично необхідної кількості повітря на вході в котельний агрегат (при визначається за формулою ); - втрати від механічного недопалу (згідно 5-09 [1 с. 21]).

Втрати теплоти від хімічного недопалу ( ) зумовлена наявністю у відхідних газах горючих газів CO, H₂, CH₄. Втрати теплоти від хімічного недопалу залежить від виду палива і вмісту в ньому летких, способу спалювання палива і конструкції паливні, коефіцієнта надлишку повітря в паливні, від значення і розподілу температури в топковій камері, організації сумішоутворюючих процесів в паливні і пальнику.

Втрати тепла від хімічного недопалу викликані сумарною теплотою згоряння продуктів неповного згоряння, які залишаються у відхідних газах.

Втрати теплоти від механічного недопалу ( ) відсутні при спалюванні газу і мазуту.

=0

Втрати теплоти від зовнішнього охолодження ( ) зумовлені передачею теплоти обмурівкою агрегату зовнішньому повітрю, яке має нижчу температуру. Втрата теплоти від зовнішнього охолодження залежить від теплопровідності обмурівки, її товщини, площі стін, яка розрахована на одиницю паропродуктивності парового котла. Втрати теплоти від зовнішнього охолодження (у %) визначаються за рис. 5.1 [1 с. 21; 2 с. 30].

=3,2%

Втрати теплоти з шлаком ( ) необхідно враховувати для твердих палив при камерному спалювані з рідким шлаковидаленням і при шаровому спалювані. Втрати теплоти з шлаком визначають за рекомендаціями пункту 5-11 [1 с. 21] або пункту 5-10 [2 с. 30-31].

=0

Сумарна втрата тепла в котельному агрегаті:

Коефіцієнт корисної дії котельного агрегату (брутто):

Кількість тепла, що корисно використана в котлоагрегаті, визначаємо за формулою:

, кВт

де D – витрата пари, кг/с (з завдання); - витрата продувочної води, кг/с; - ентальпія насиченої пари, кДж/кг (визначають в залежності P₀ з завдання); - ентальпія живильної води (за t_ж.в і ); - ентальпія насиченої пари і киплячої води по лінії насичення в барабані котла (визначається по температурі насичення і тиску в барабані ); р - величина неперервної продувки, приймається в межах 2÷5% від D в залежності від паропродуктивності, параметрів пари і кількості ступенів випаровування (при не враховується).

кВт

Витрата палива, яке подається в паливню:

Розрахункова витрата палива:

Коефіцієнт збереження теплоти:

Результати розрахунку зводимо в таблицю 3.

Таблиця 3

Розрахунок теплового балансу котлоагрегату. Витрата палива

Розрахункова величина	Позначення	Розмірність	Формула, таблиця та їх джерело	Результат
Наявна теплота		кДж/кг	[1] формула 5-02	39237,3
Втрати теплоти від механічного недопалу		%	[1] табл. XVII	0
Ентальпія відхідних газів		кДж/кг	З І-t таблиці (діаграми)	2579
Температура холодного повітря	tх.п	0С	Прийнято згідно [1]	30
Ентальпія теоретично необхідної кількості повітря на вході в котельний агрегат		кДж/кг		415,512
Втрата теплоти з відхідними газами		%		5,4
Втрати тепла від хімічного недопалу		%	[1] табл. XX	0,5
Паропродуктивність	D	кг/с	Задано	0,67
Температура живильної води	tжв	0С	Задано	60
Ентальпія живильної води	Іжв	кДж/кг	Таблиці води і водяної пари	251,4
Величина продувки	р	%	Прийнято	1,5
Тепло корисно використане в котлоагрегаті		кВт		1702
Витрата палива		кг/с		0,048
Розрахункова витрата палива		кг/с		0,048
Коефіцієнт збереження теплоти		-		0,966