10. Общее уравнение теплового баланса котла [5].

Тепловой баланс котельного агрегата заключается в установлении равенства между поступившим в агрегат количеством теплоты и суммой использованной теплоты и тепловых потерь. Тепловой баланс котельного агрегата составляется на 1 кг твердого или жидкого топлива или для 1 м³ газа. Уравнение, при котором тепловой баланс котельного агрегата для установившегося теплового состояния агрегата записывают в следующем виде:

Q_р/^р = Q₁ + ∑Q_n

или

Q_p/^p= Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄ + Q₅ + Q₆ (19.3)

Где Q_р/^р - теплота, которой располагают; Q₁ - использованная теплота; ∑Q_n - общие потери; Q₂ - потери теплоты с уходящими газами; Q₃ - потери теплоты от химического недожога; Q₄ - потери теплоты от механической неполноты сгорания; Q₅ - потери теплоты в окружающую среду; Q₆ - потери теплоты с физической теплотой шлаков.

Если каждое слагаемое правой части уравнения (19.3) разделить Q_p/^p и умножить на 100%, получим второй вид уравнения, при котором тепловой баланс котельного агрегата:

q₁ + q₂ + q₃ + q₄ + q₅ + q₆ = 100% (19.4)

В уравнении (19.4) величина q₁ представляет собой коэффициент полезного действия установки "брутто". Он не учитывает затраты энергии на обслуживание котельной установки: привод дымососов, вентиляторов, питательных насосов и прочие расходы. Коэффициент полезного действия "нетто" меньше КПД "брутто", так как он учитывает затраты энергии на собственные нужды установки.

Левая приходная часть уравнения теплового баланса (19.3) является суммой следующих величин:

Q^p/_p = Q^p/_н + Q_в.вн + Q_пар+ Q_физ.т (19.5)

где Q_B.BH - теплота, вносимая в котлоагрегат с воздухом на 1 кг топлива. Эта теплота учитывается тогда, когда воздух нагревается вне котельного агрегата (например, в паровых или электрических калориферах, устанавливаемых до воздухоподогревателя); если воздух нагревается только в воздухоподогревателе, то эта теплота не учитывается, так как она возвращается в топку агрегата; Q_пap - теплота, вносимая в топку с дутьевым (форсуночным) паром на 1 кг топлива; Q_физ.т - физическая теплота 1 кг или 1 м³ топлива.

11. Потери теплоты с уходящими газами и методы их снижения [4].

Потери теплоты с уходящими газами Q_у.г (q_у.г) возникают из-за того, что физическая теплота (энтальпия) газов H_у.г, покидающих котел при температуре t_у.г, превышает физическую теплоту поступающих в котел холодного воздуха a_у.гH^о_х.в и топлива c_т∆t_т.

   Потери теплоты с уходящими газами Q_у.г занимают обычно основное место среди тепловых потерь котла и составляют q_у.г = 5…12% располагаемой теплоты Q^p_p. Для расчета Q_у.г используют формулу

Q_у.г = H_у.г - a_у.гH^о_х.в.

Здесь H_у.г,H^о_х.в – энтальпии соответственно уходящих газов и теоретически необходимого холодного воздуха, МДж/кг (МДж/м³).

Снижение потерь

   Потери теплоты с уходящими газами зависят в основном от объема и температуры уходящих газов. Наибольшее внимание для снижения этих потерь следует уделять уменьшению коэффициента избытка воздуха a_у.г в уходящих газах, который зависит от коэффициента избытка воздуха в топке a_т и балластного воздуха Da_подс за счет его подсосов в газоходы котла, находящиеся обычно под разрежением:

a_у.г = aт +∆a_подс.

     Возможность снижения a_т зависит от вида сжигаемого топлива, способа его сжигания, типа горелок и топочного устройства. При благоприятных условиях контактирования топлива и воздуха избыток воздуха a_т, необходимый для полного сгорания, может быть уменьшен. Принимается, что при сжигании газообразного топлива коэффициент избытка воздуха a_т £ 1,1, при сжигании мазута a_т =1,1, для пылевидного топлива a_т = 1,2 и для кускового топлива a_т = 1,3…1,7.

Важнейшим фактором, влияющим на потери с уходящими газами Q_у.г, является температура уходящих газов t_у.г. Ее снижение достигается установкой в хвостовой части котла теплоиспользующих элементов (экономайзера, воздушного подогревателя), так как чем ниже температура уходящих газов и, соответственно, меньше разность температур ∆t уходящих газов и нагреваемого рабочего тела (например, воздуха), тем большая площадь поверхности нагрева требуется для охлаждения продуктов сгорания.