4. Составление теплового баланса котельного агрегата и определение часового расхода топлива

Уравнение, связывающее приход и расход теплоты в котельном агрегате, представляет его тепловой баланс, который составляют относительно температуры поступающего на горение воздуха. Приходная часть может быть выражена в общем случае уравнением

(26)

где – располагаемая теплота, кДж/кг;

– теплота, вносимая топливом, кДж/кг.

Общее уравнение теплового баланса котельного агрегата при сжигании твердого топлива имеет вид

(27)

где – теплота, использованная для получения пара, кДж/кг;

– потери теплоты соответственно с уходящими газами, от химического недожога, механического недожога, ограждающих конструкций в окружающую среду и потери с физической теплотой шлака, удаляемого из топки, кДж/кг.

Если разделить почленно эти уравнения на и умножить на 100, то получим уравнение

(28)

В приведенном уравнении

и т.д. (29)

Коэффициент полезного действия котлоагрегата можно подсчитать по формуле

(30)

Потери теплоты, %, с уходящими газами устанавливают по формуле

(31)

где – энтальпия уходящих газов, кДж/кг;

– энтальпия воздуха, теоретически необходимого для горения, при температуре, с которой он поступает в котельный агрегат, кДж/кг.

Потери теплоты от химического и механического недожога принимают по [2], для котлов «КЕ» можно взять значения = 0,5%, = 5%.

Потеря теплоты от наружного охлаждения котлоагрегата находится по номограмме (см. рис.4).

Рисунок 4 – Потери теплоты от наружного охлаждения

Потеря с теплотой шлака вводится в расчет для всех видов твердого топлива при слоевом сжигании и определяется по формуле

(32)

где – теплоемкость шлака, кДж/(кг∙ºС);

– температура шлака, ºС;

– то же, что и в формуле (1).

Температуру шлака при удалении его в твердом состоянии принимают 600ºС, произведение = принимают по табл.2.

Для котельного агрегата можно составить балансное уравнение, отнесенное к 1 часу работы

(33)

где – часовой расход топлива, кг/ч;

– паропроизводительность котлоагрегата, кг/ч;

– количество тепла, сообщенное питательной воде при превращении ее в пар, кДж/ кг пара.

Для котлоагрегата, вырабатывающего насыщенный пар, верно следующее уравнение

(34)

где – энтальпия насыщенного пара, кДж/кг (принимается равной 2788 кДж/кг);

– энтальпия питательной воды, кДж/кг (принимается равной 419,1 кДж/кг);

– степень продувки котла, %;

– энтальпия котловой воды, кДж/кг (принимается равной 830,1 кДж/кг).

Поскольку коэффициент полезного действия котельной установки это отношение величины использованного тепла к величине располагаемого, то

(35)

Так как при тепловом расчете известны котел и параметры его работы, то из данных формул выводится выражение для определения расхода топлива

(36)

Для котла, работающего на твердом топливе, вводится понятие расчетного часового расхода топлива

(37)

Все расчеты сводятся в таблицу (см. табл.4).

Таблица 4 – Тепловой баланс котельного агрегата

Рассчитываемая величина	Обоз-наче-ние	Размер-ность	Расчетная формула или источник определения	Ре-зуль-тат
Располагаемая теплота топлива		кДж/кг
Температура уходящих газов		ºС	Рекомендации [3], принять 150-160
Энтальпия газов		кДж/кг	Табл. 3
Температура воздуха, поступающего в топку		ºС	Рекомендации [2], принять 30
Энтальпия холодного воздуха		кДж/кг	кДж/кг
Потери теплоты от химического недожога		%	Данные [2], =0,5

Продолжение табл. 4

Рассчитываемая величина	Обоз-наче-ние	Размер-ность	Расчетная формула или источник определения	Ре-зуль-тат
Потери теплоты от механического недожога		%	Данные [2], =5
Потери теплоты с уходящими газами		%
Потери теплоты от наружного охлаждения		%	График на рис.4
Потери теплоты с физической теплотой шлака		%
Сумма тепловых потерь		%
Коэффициент полезного действия		%
Степень продувки котла		%	По заданию
Тепловосприятие 1 кг произведенного пара		кДж/кг
Расход топлива		кг/ч
Расчетный расход топлива		кг/ч
Коэффициент сохранения теплоты		-