Глава 4. Методика теплового расчета теплогенерирующих установок
4.1. Составление теплового баланса котла
При тепловом расчете парогенератора или водогрейного котла тепловой баланс составляется для определения КПД брутто и расчетного расхода топлива. Расчет КПД брутто котла производится в следующей последовательности.
Определяется располагаемая теплота:
1 кг твердого или жидкого топлива, кДж/кг
|
|
(4.1) |
,1 м3 газообразного топлива, кДж/м3
|
|
(4.2) |
,
где
,
–
низшая теплота сгорания рабочей массы
твердого (жидкого) и сухой массы
газообразного топлив, кДж/кг (кДж/м3);
iтл
– физическая теплота, внесенная топливом,
кДж/кг (кДж/м3);
Qкрб
– теплота, затраченная на разложение
карбонатов (учитывается только при
сжигании сланцев), кДж/кг (кДж/м3);
k
– коэффициент
разложения карбонатов, равный при
слоевом сжигании 0,7; при камерном – 1,0.
Расчет
Qр
котлов, температура уходящих газов
которых ниже температуры точки росы,
следует вести по высшей теплоте сгорания
,
(
)
для учета частичного использования
теплоты парообразования водяных паров.
Физическое тепло топлива определяется по формуле, кДж/кг (кДж/м3)
|
|
(4.3) |
,где cтл – теплоемкость рабочего топлива, кДж/(кг∙К) или кДж/(м3∙К); tтл – температура рабочего топлива, °C.
Теплоемкость рабочей массы твердого топлива, кДж/(кг∙К)
|
|
(4.4) |
,мазута при температуре tм < 100 °C, кДж/(кг∙К)
|
|
(4.5) |
,а при температуре tм = 100–150 °C, кДж/(кг∙К)
|
|
(4.6) |
;теплоемкость газообразного топлива, отнесенная к 1 м3 сухого газа, кДж/(м3∙К)
|
|
,
(4.7)
где
,
,
,…,
,
– теплоемкости компонентов газообразного
топлива, определяемые при температуре
топлива из табл. 4.1, 4.2;
–
содержание влаги в рабочей массе топлива,
%;
–
теплоемкость сухой массы топлива,
кДж/(кг∙К);H2,
CO, CH4,…,
CO2,
H2O
– содержание компонентов в сухой массе
газообразного топлива, %; dг.тл
– влагосодержание газообразного
топлива, г/м3.
Таблица 4.1
Средняя теплоемкость воздуха и газов
|
t, °C |
|
|
|
|
|
|
|
кДж/(м3∙К) | ||||||
|
0 |
1,2981 |
1,3198 |
1,6010 |
1,2955 |
1,3069 |
1,4954 |
|
100 |
1,3014 |
1,3253 |
1,7016 |
1,2968 |
1,3186 |
1,5063 |
|
200 |
1,3081 |
1,3328 |
1,7887 |
1,3006 |
1,3362 |
1,5235 |
|
300 |
1,3182 |
1,3433 |
1,8641 |
1,3077 |
1,3571 |
1,5436 |
|
400 |
1,3299 |
1,3555 |
1,9312 |
1,3173 |
1,3785 |
1,5666 |
|
500 |
1,3437 |
1,3693 |
1,9902 |
1,3286 |
1,3990 |
1,5909 |
|
600 |
1,3576 |
1,3840 |
2,0426 |
1,3412 |
1,4179 |
1,6161 |
|
700 |
1,3718 |
1,3986 |
2,0900 |
1,3546 |
1,4355 |
1,6425 |
|
800 |
1,3852 |
1,4124 |
2,1327 |
1,3680 |
1,4510 |
1,6693 |
|
900 |
1,3986 |
1,4259 |
2,1708 |
1,3806 |
1,4657 |
1,6969 |
|
1000 |
1,4108 |
1,4384 |
2,2052 |
1,3928 |
1,4786 |
1,7242 |
|
1100 |
1,4225 |
1,4594 |
2,2366 |
1,4045 |
1,4904 |
1,7514 |
|
1200 |
1,4338 |
1,4623 |
2,2655 |
1,4154 |
1,5017 |
1,7782 |
|
1300 |
1,4443 |
1,4736 |
2,2915 |
1,4263 |
1,5117 |
1,8042 |
|
1400 |
1,4539 |
1,4841 |
2,3154 |
1,4359 |
1,5214 |
1,8293 |
|
1500 |
1,4631 |
1,4937 |
2,3372 |
1,4451 |
1,5306 |
1,8541 |
|
1600 |
1,4719 |
1,5029 |
2,3573 |
1,4539 |
1,5390 |
1,8775 |
|
1700 |
1,4799 |
1,5113 |
2,3761 |
1,4623 |
1,5474 |
1,9010 |
|
1800 |
1,4879 |
1,5189 |
2,3933 |
1,4698 |
1,5553 |
1,9228 |
|
1900 |
1,4950 |
1,5268 |
2,4092 |
1,4770 |
1,5629 |
1,9437 |
|
2000 |
1,5021 |
1,5340 |
2,4239 |
1,4837 |
1,5704 |
1,9643 |
|
2100 |
1,5084 |
1,5411 |
2,4377 |
1,4904 |
1,5771 |
1,9840 |
|
2200 |
1,5147 |
1,5474 |
2,4503 |
1,4962 |
1,5842 |
2,0024 |
|
2300 |
1,5205 |
1,5536 |
2,4620 |
1,5021 |
1,5909 |
2,0204 |
Физическое тепло топлива учитывается в тех случаях, когда топливо предварительно подогрето посторонним источником тепла (паровой подогрев мазута, паровые сушилки и т.п.), а также при сушке по разомкнутому циклу. В последнем случае температуру и влажность топлива следует принимать по состоянию перед топкой. При отсутствии постороннего подогрева физическое тепло может учитываться только для бурых углей и торфа. При этом температура топлива принимается 20 °C. При замкнутой схеме пылеприготовления тепло подогрева и подсушки топлива в мельничной системе в балансе не учитывается.
Таблица 4.2