4 Тепловой баланс котлоагрегата и расход топлива

Тепловой баланс парогенератора выражает количественное соотношение между поступившей в агрегат теплотой, называемой располагаемой теплотой топлива и суммой полезно использованной теплоты и тепловых потерь .

Располагаемую теплоту, отнесенную к 1 кг жидкого топлива (кДж/кг), определяют по формуле:

,

где ‑ низшая теплота сгорания рабочей массы топлива, ‑ теплота воздуха, подогретого вне парогенератора, ‑ физическая теплота топлива.

Располагаемую теплоту, отнесенную к 1 м³ газообразного топлива (кДж/м³), определяют как

,

где ‑ низшая теплота сгорания сухого газообразного топлива.

Тепловой баланс составляют для установившегося теплового состояния парогенератора в расчете на 1 кг или на 1 м³ сжигаемого топлива. Общее уравнение теплового баланса имеет вид (кДж/кг, кДж/м³):

,

где – полезно использованная теплота, – потери теплоты с уходящими газами, – потери от химической неполноты сгорания топлива, – потери от механической неполноты сгорания топлива, – потери от наружного охлаждения парогенератора, – потери физической теплоты шлаков.

Если статьи теплового баланса выразить в относительных величинах, т.е. процентах от располагаемой теплоты

,

то уравнение теплового баланса примет вид:

, %.

При тепловом расчете парогенератора полезно использованную теплоту Q₁ (q₁) прямым путем определить нельзя, так как заранее неизвестно количество сжигаемого топлива В. Поэтому эту величину находят как остаточный член уравнения теплового баланса после определения всех потерь теплоты.

Потерю теплоты с уходящими газами находят как разницу энтальпий продуктов сгорания, выходящих из парогенератора, и холодного воздуха:

где I_ух ‑ энтальпия уходящих дымовых газов (кДж) при соответствующем коэффициенте избытка воздуха α_ух и температуре уходящих газов t_ух.

Значение I_ух находят из таблицы или диаграммы, которые были получены при расчете горения топлива. ‑ энтальпия холодного воздуха, соответствующая объему уходящих газов. Температуру холодного воздуха при отсутствии особых указаний принимают t_х.в. = 20^оС, а теплоемкость с = 1,3 (кДж/м^3×К). α_ух – избыток воздуха в уходящих газах, определяется с учетом количества подсосов воздуха на всех участках газового тракта.

Потери тепла от химической и механической неполноты сгорания топлива (q₃ и q₄ в %), а также потери тепла элементами парогенератора от внешнего охлаждения (q₅, %) принимаются в зависимости от характеристик топок и топлива по справочным материалам [1,2].

Потерю физической теплоты шлаков рассчитывают по формуле

где ‑ доля золы топлива в шлаке, (сt)^зл – удельная энтальпия шлаков, А^р – содержание золы в топливе.

Суммарную потерю теплоты в парогенераторе рассчитывают по формуле

,

а коэффициент полезного действия (КПД) парогенератора брутто ‑ по формуле

.

Расход топлива, подаваемого в топку, кг/с, рассчитывают по фор

где D – паропроизводительность парогенератора, кг/с;

i_п – удельная энтальпия пара при давлении и температуре в выходном коллекторе парогенератора, кДж/кг;

i_п.в. – удельная энтальпия питательной воды, кДж/кг;

i_кип – удельная энтальпия воды при температуре кипения и давлении в барабане, кДж/кг;

D_пр – расход воды на продувку парогенератора, кг/с.

Расчетные расходы топлива с учетом механической неполноты сгорания определяются по формуле

.

.