4 Тепловой баланс котла

Расчет теплового баланса котельного агрегата выполняем по формулам в соответствии с источником [1].

При работе парового котла вся поступившая в него теплота расходуется на выработку полезной теплоты, содержащейся в паре, и на покрытие различных потерь теплоты.

Определяем располагаемую теплоту , кДж/м³, для газообразного топлива

(18)

где Q^с_н – низшая теплота сгорания сухой массы газа, кДж/м³,

Определяем потерю теплоты с уходящими газами q₂, %

(19)

где H_ух – энтальпия уходящих газов, кДж/м³, при t_ух = 140 ℃.

_ух –коэффициент избытка воздуха в уходящих газах в сечении газохода после последней поверхности нагрева;

q₄ – потеря теплоты от механической неполноты горения, %; для природного газа q₄ = 0, [1, табл. 4.4];

H⁰_х.в– энтальпия теоретического объёма холодного воздуха, определяем при t_в = 30 ℃, кДж/м³.

(20)

Потеря теплоты от химической неполноты сгорания топлива q₃, %, обусловлена появлением в уходящих газах горючих газов СО, Н₂, СН₄, по [1, табл. 4.4].

Потеря теплоты от механической неполноты горения топлива q₄, %, наблюдается только при сжигании твердого топлива и обусловлена наличием в очаговых остатках твердых горючих частиц.

Потеря теплоты от наружного охлаждения q₅, %, обусловлена передачей теплоты от обмуровки агрегата наружному воздуху, имеющему более низкую температуру и для парового котла определяется по формуле

(21)

где q_5ном – потери теплоты от наружного охлаждения при номинальной нагрузке парового котла, %, принимаем по [1, табл. 4.5];

D_ном – номинальная нагрузка парового котла, т/ч;

D – расчетная нагрузка парового котла, т/ч.

Определяем КПД брутто η_бр, %, парового котла из уравнения обратного теплового баланса

(22)

Определяем полезную мощность парового котла Q_пг, кВт

(23)

где D_н.п – расход выработанного насыщенного пара, кг/с;

D_н.п = 6,5·1000/3600 =1,81.

h_н.п– энтальпия насыщенного пара, кДж/кг, [3, табл. II];

h_п.в– энтальпия питательной воды, кДж/кг, [3, табл. II];

р – непрерывная продувка парового котла, %;

h_кип – энтальпия кипящей воды в барабане котла, кДж/кг, [3, табл. II].

Определяем расход топлива В_пг, м³/с, подаваемого в топку парового котла из уравнения прямого теплового баланса

(24)

Определяем коэффициент сохранения теплоты φ

(25)

5 Расчет топочной камеры

Расчет топочной камеры котельного агрегата выполняем по формулам в соответствии с источником [1].

Предварительно задаемся температурой продуктов сгорания на выходе из топки, ℃, ^"_т = 1050.

Для принятой температуры по таблице 3, определяем энтальпию продуктов сгорания на выходе из топки, кДж/ м³, Н^"_т = 22220,3.

Определяем полезное тепловыделение в топке Q_т , кДж/ м³

(26)

где Q_в – теплота вносимая в топку воздухом, кДж/ м³

(27)

где – энтальпия теоретического объёма воздуха, кДж/ м³.

Определяем коэффициент тепловой эффективности экранов

(28)

где x – угловой коэффициент, показывающий какая часть полусферического лучистого потока, испускаемого одной поверхностью, падает на другую поверхность и зависящий от формы и взаимного расположения тел, находящихся в лучистом теплообмене; значение х определяем по [1, рис. 5.3];

– коэффициент, учитывающий снижение тепловосприятия экранных поверхностей нагрева; принимаем по [1, табл. 5,1].

Определяем эффективную толщину излучающего слоя S, м

(29)

где – объем топочной камеры, м³, принимаем из конструкционных характеристик котла в соответствии с источником [1, табл. 2.9];

– поверхность стен топочной камеры, м², принимаем из конструкционных характеристик котла в соответствии с источником [1, табл. 2,9].

Определяем коэффициент ослабления лучей

(30)

где r_п – суммарная объемная доля трехатомных газов, определяем по таблице 1;

– коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, ;

(31)

где – парциальное давление трехатомных газов, МПа.

(32)

где – давление в топочной камере котлоагрегата, МПа, в соответствии с источником [1, стр. 62].

r_H2O – объемная доля водяных паров, берется из таблицы 1;

Т^"_т – абсолютная температура на выходе из топочной камеры, К.

– коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами, ;

(33)

где С^Р, Н^Р – содержание углерода и водорода в рабочей массе газообразного топлива, %

(34)

Определяем степень черноты факела

(35)

где m – коэффициент, характеризующий долю топочного объёма, заполняемого светящейся частью факела, принимаем по [1, табл. 5.2];

а_св, а_г – степень черноты светящейся части факела и несветящихся трёхатомных газов, какой обладал бы факел при заполнении всей топки соответственно только светящимся пламенем или только несветящимися трёхатомными газами.

Определяем значение степени черноты светящейся части факела а_св

(36)

Определяем значение степени черноты несветящихся трехатомных газов

(37)

Для определения коэффициента m по [1, табл. 5.2], находим удельные нагрузки топочного объема , кВт/м³

(38)

m = 0,116;

Определяем степень черноты топки при сжигании газообразного топлива

(39)

Применяем параметр М в зависимости от относительного положения максимума температуры пламени по высоте топки. Для газа принимаем по [1, стр. 67] М = 0,48.

Определяем среднюю суммарную теплоемкость продуктов сгорания на 1 м³ газа при нормальных условиях,

(40)

где Т_а – теоретическая (адиабатная) температура горения К, определяемая по таблице 3 по значению Q_т, равному энтальпии продуктов сгорания, Н_а;

Т_а = 1949,39 + 273 = 2222,39.

Т_т"–температура (абсолютная) на выходе из топки, принятая по предварительной оценке, К;

Т_т" = 1050 + 273 = 1323.

H_т"– энтальпия продуктов сгорания при температуре на выходе из топки, ;

Q_т – полезное тепловыделение в топке, .

_{Определяем действительную температуру на} выходе из топки

(41)

Полученная температура отличается от принятой меньше чем на 100 ℃, следовательно, расчёт топки считается оконченным.