14.10. Составить тепловой баланс, определть кпд и расход топлива для ка.

Тепловой баланс выражает соотношение между поступившей теплотой в котел, полезно использованной в нем и ее потерями. Тепловой баланс со­ставляют на единицу количества сжигаемого топлива. Обычно тепловой ба­ланс установок составляют по низшей теплоте сгорания.В общем случае тепловой баланс котла в установившемся режиме, отнесен­ный к 1кг твердого топлива, выражается равенством: Q_н+Q_ф.т.+Q_ф.в=Q₁+Q₂+Q₃+Q₄+Q₅+ Q₆ , где

Q_H — низшая теплота сгорания топлива;Q_{ф т} — физическая теплота топлива;Q_ф.B — физическая теплота воздуха;Q₁— полезно используемая теплота, расходуемая на нагрев воды или по­лучение пара;Q₂— теплота, теряемая с отходящими газами;Q₃— теплота, теряемая вследствие химической неполноты сгорания;Q₄— потери тепла от механической неполноты сгорания топлива;Q₅— теплота, теряемая наружными поверхностями котла в окружающее пространство;Q₆ — потери с физическим теплом шлаков, удаляемых из топки.Тепловой баланс котла отнесенный к 1м³ сжигаемого газового топлива выражается равенством:

Q_н+Q_ф.т.+Q_ф.в=Q₁+Q₂+Q₃+Q₄+Q₅

Физическая теплота, внесенная газом и воздухом, обычно учитывается не в приходной части теплового баланса, а соответствующим уменьшением количества теплоты, теряемой с отходящими газами. Физическая теплота предварительно подогретого воздуха учитывается в приходной части тепло­вого баланса только в том случае, если он подогрет вне котла. Таким образом, равенство принимает вид: 100 = q₁ + q₂ + q₃ + q₅; q₁= (Q1*100)/Q_H и т. д.

• Q₁ – полезно используемая теплота, кДж/кг.

Q₁=D_н.п.*(I_н.п-I_п.в)+ D_пр.*(I_к.в-I_п.в).

При выработке насыщенного пара и продувке не более 2% Q₁=D_н.п.*(I_н.п-I_п.в) , а для водогрейных котлов Q₁=G_в.*(I₂-I₁)*с , где D_н.п – количество нас. пара [кг/ч], с [кДж/(кг*К)] – теплоемкость воды, D_пр.- кол-во продувочной воды

• Q₂ (q₂ составляет 9-10%)

Чтобы повысить экономичность котельной установки, необходимо вести процесс горения с наименьшим допустимым коэффициентом избытка воз­духа, обеспечивать наибольшую плотность обмуровки котла и добиваться охлаждения дымовых газов путем регулярной и своевременной очистки по­верхностей нагрева котла от загрязнений золой и сажей (особенно при рабо­те на жидком и твердом топливе). Потери теплоты с отходящими газами тем меньше, чем ниже их темпера­тура. Однако снижение температуры дымовых газов ограничивается усло­виями конденсации содержащихся в них водяных паров, которые способству­ют коррозии металла хвостовых поверхностей нагрева и металлических ды­мовых труб. При работе на естественной тяге в зимний период в устье трубы вследствие конденсации водяных паров могут образоваться ледяные наросты.

q₂= =(V_с.г.*С_c.г.+V_в.п.*С_в.п.)*(t_о.г.-t_в.)/Q_н , где С_c.г ,С_в.п- средневзвешенная объемная теплоемкость сухих газов кДж/(м³*К) и теплоемкость водяного пара.

• q₃= Q₃ *100/Q_н . При неправильной организации процесса горения появляются потери теплоты с химическим недожогом q₃. Горение в этом случае протекает неполно, в продуктах горения появляются горючие компоненты, которые способны выделять теплоту при сгорании (H₂, CO, CH₄). Причинами потерь от химического недожо­га являются: недостаток воздуха, низкая температура в топке, неправильное распределение воздуха и недостаточный объем топочного пространства.

• Q₄ – возникает только при сжигании твердого топлива в слое или пылевидном состоянии. Величина уноса зависит от сорта топлива, конструкции топки, теплового напряжения решетки и объема топочного пространства.

Потери теплоты в окружающую среду q₅ принимают по графикам, составленным по данным испытаний котлов. Тепловые потери котла изменяются с увеличением нагрузки. Чем выше тепловая нагрузка (форсировка) котла, тем больше топлива сжи­гается в его топке и тем больше образуется дымовых газов. Одновременно с увеличением тепловой мощности котла при повышенной форсировке растут потери теплоты с уходящими газами, так как температура уходящих газов при увеличении нагрузки

• возрастает. С увеличением нагрузки также возрастают потери теплоты от химической и механической неполноты сгорания. Изменение тепловой нагрузки котла;яет на величину тепловых потерь и его КПД.

• Q₆- возникают в результате превышения температуры шлака, удаляемого из топочной камеры над температурой окружающей среды. Зависит от зольности и систем золошлакоудаления.

Отношение величины использованного в ко­тельном агрегате тепла к величине располага­емого тепла топлива представляет собой КПД котельного агрегата брутто;

=

Пользуясь понятием кпд котельного агрегата брутто, можно вы­разить уравнение теплового баланса, отнесенное к 1 ч работы котельного агрегата, в виде: B*Q =

Это уравнение обычно используют для определения часового расхода топлива котельным агрегатом по известной величине кпд агрегата брутто либо для определения кпд котельного агрегата брутто по известному часовому расходу топлива.