Объем и состав продуктов сгорания.

Продукты сгорания топлива содержат:

1. Продукты полного сгорания:

- диоксид углерода СО₂;

- водяной пар Н₂О;

- диоксид серы SO₂;

- водяной пар, внесенный с влагой воздуха и образовавшийся в результате испарений влаги топлива;

- азот воздуха и азот, образовавшийся из азотистых соединений топлива;

- избыточное количество воздуха, введенного в топочный объем и не участвующего в горении, некоторое количество водяного пара, если он участвует в распылении топлива.

2. При неполном сгорании топлива:

- оксид углерода СО;

- водород;

- метан СН₄;

- непредельные углеводороды – содержание их не превышает 0,5- 1% и в расчете объема продуктов сгорания не учитывается.

Потери энергетического потенциала топлива за счет его неполного сгорания учитываются при составлении теплового баланса котла.

При расчете продуктов сгорания V_Г все входящие в него компоненты условно делят на объем сухих газов V_С.Г. и объем водяных паров V_Н2О.

- объем трехатомных газов.

13. Эксергетический баланс котельного агрегата. Кпд котла и пути его повышения. Энергоаудит.

Тепловой расчет – соотношение, связывающее приход и расход теплоты в теплогенераторе.

При тепловом расчете тепловой баланс составляют на основе нормативных материалов на 1 кг израсходованного твердого ил жидкого топлива или на 1 м³ газообразного топлива или в % от введенной теплоты.

Тепловой баланс выражается равенством между введенной и израсходованной теплотой, отнесенной к 1 кг (м³) израсходованного топлива.

схема для расчета теплового баланса

Уравнение теплового баланса имеет вид:

В левой части - располагаемая теплота, отнесенная к 1 кг (м³) топлива, вводимая в теплогенератор для преобразования ее в энергию пара или горячей воды (кДж/кг; кДж/м³).

В правой части - полезная израсходованная теплота (кДж/кг; кДж/м³).

- сумма тепловых потерь.

Рассмотрим левую (приходную) часть. В основе приходной части теплового баланса лежит низшая теплота сгорания топлива , поскольку температура продуктов сгорания лежит выше температуры конденсации водяных паров в них содержащихся. Если водяные пары конденсируются расчет теплового баланса необходимо вести по высшей теплоте сгорания топлива . Теплота сгорания топлива является основным источником процесса производства пара или горячей воды.

- физическая теплота, вводимая в котел с топливом

- теплоемкость топлива; - температура топлива.

- физическая теплота воздуха. Учитывается только при подогрева вводимого в котел воздуха вне котла за счет постороннего источника (в паровом калорифере или автономном подогревателе при сжигании в нем дополнительного топлива). Тогда:

, где

- отношение количества воздуха на входе в котельный агрегат к теоретически необходимому.

- энтальпия теоретически необходимого подогретого и холодного воздуха (кДж/кг).

- теплота, вводимая в топочный объем с паром при паровом распылении мазута или при вводе пара под колосниковую решетку для улучшения процесса горения при слоевом сжигании антрацита.

- расход пара на 1 кг топлива (при паровом распыле мазута =0,3-0,35 кг/кг; при слоевом сжигании антрацита =0,2-0,4 кг/кг).

- энтальпия дутьевого пара;

2510 – расчетная энтальпия водяного пара, сбрасываемого с продуктами сгорания в атмосферу.

- выражает теплоту экзотермических реакций некоторых технологических процессов, которые могут быть использованы для получения пара (процесс обжига колчедана в кипящем слое тепловоспринимающих поверхностей нагрева для производства пара).

- величина, выражающая затраты теплоты на возможные эндотермические реакции (разложение карбонатов при сжигании сланцев);

- учитывается только при выработке теплоты с использованием электроэнергии в качестве источника теплоты.

Рассмотрим правую часть (расходную):

- потери теплоты с уходящими газами.

- потери теплоты с химической неполнотой сгорания топлива;

- потери теплоты механической неполнотой сгорания топлива;

- потери теплоты от наружного охлаждения, внешних охлаждений котла;

- потери теплоты с физической теплотой шлаков;

- потери теплоты на охлаждение балок, панелей, не включенных в циркуляционную систему котла

- приход “+” или приход “-” теплоты, связанной с неустановившимся режимом работы котла.

При установившемся тепловом режиме, принимая располагаемую теплоту за 100% можно записать:

q₁ – полезная доля используемой теплоты;

q₂…q₆ – подсчитывается аналогично слагаемым Q₁…Q₆.

Полное количество полезной используемой теплоты для производства водяного пара расходуется на подогрев воды Q_под ее испарение Q_исп, на перегрев пара в первой и второй ступенях Q_пер1, Q_пер2, а также на нагрев в котле теплоносителя, отдаваемого затем потребителю, например подогрев воды в тепловой сети в экономайзере Q_отп.

Q₁ может быть выражена через соответственные значения энтальпий воды и водяного пара.