Тепловий баланс котельного агрегату

Ефективність використання палива в котлоагрегаті може бути оцінена на основі теплового балансу: співвідношення між витраченим теплом (теплота згоряння палива) та його витратами в котлі.

Більша частина теплоти, яка вноситься в котельний агрегат сприймається поверхнями нагріву і передається робочому тілу. За рахунок цієї теплоти відбувається нагрів води до температури кипіння, випаровування і перегрів пари. Це – корисно використана теплота.

Решта теплоти, що складає приблизно 6…20%, не використовується на отримання та перегрів пари. Це пояснюється різного роду втратами теплоти, що супроводжують роботу котла.

В загальному вигляді рівняння теплового балансу котла при усталеному режимі роботи записується так

; (15.1)

де Q_х– хімічна теплота згоряння робочого палива, кДж;

Q_ф – фізична теплота палива та повітря, що подається на згоряння,кДж;

Q₁ – корисно використана теплота, кДж;

Q₂ – втрати теплоти з відхідними газами, кДж;

Q₃ – втрати теплоти від хімічної неповноти згорання, кДж;

Q₄ – втрати теплоти від механічної неповноти згорання, кДж;

Q₅ – втрати теплоти в навколишнє середовище через огородження котла, кДж;

Q₆ – втрати з фізичною теплотою шлаку, кДж.

Якщо обидві частини рівняння (15.1) розділити на Q_х+Q_ф то отримаємо баланс в частках

(15.2)

Відношення корисної теплоти до витраченої називається коефіцієнтом корисної дії

. (15.3)

ККД котла може бути визначений за прямим та за зворотним балансом. Рівняння є визначенням за прямим балансом у загальному вигляді, ККД за зворотним балансом визначається за формулою

. (15.4)

ККД котла показує наскільки ефективно (повно) використовується наявна теплота.

Для сучасних (не конденсаційних) котлів ККД сягає 85…95%. Звичайно із збільшенням типорозміру котла ККД збільшується. Крім того ККД залежить від виду палива та умов експлуатації котлоагрегату.

В наведеному вище показнику не враховані експлуатаційні витрати, що супроводжують роботу котла, наприклад, витрати електроенергії на насоси, вентилятори, димососи тощо. Тому такий ККД називається ККД брутто котла.

Якщо врахувати всі витрати під час роботи котла можна отримати показник ККД нетто котла.

Конструкції котлів

Для парових котлів регламентують тиск і температуру первинної та вторинної перегрітої пари, паропродуктивність і температуру живиль­ної води. Маркують парові котли так: П — котел прямоточний; Е — котел з природною циркуляцією; Пр — котел з примусовою циркуляці­єю; Пп — прямоточний котел з вторинним перегрівом пари; Еп — котел з природною циркуляцією і вторинним перегрівом пари. Типорозміри парових котлів визначають у такій послідовності: перше число — паро­продуктивність, т/год; друге число — тиск пари, кгс/см². Наведені типо­розміри стосуються котлів з топками для спалювання твердого палива при видаленні з них шлаку у твердому стані. При спалюванні палива інших видів надають додаткові позначення: Г — газоподібне паливо; М — мазут; ГМ — газ і мазут; К — комбіноване: тверде паливо, газ і мазут; Ж — рідинне шлаковидалення. Наприклад, типорозмір Е-420-140ГМ озна­чає: паровий котел з природною циркуляцією для спалювання газу і мазу­ту паропродуктивністю 420 т/год з тиском 140 кгс/см² (- 14 МПа).

Для маркування водогрійних котлів прийнято такі позначення: КВ — котел водогрійний; тип топки (ГМ — камерна топка для газу й мазу­ту; ТК — топка камерна для твердого палива; ТС — топка шарова для твердого палива); перше число — продуктивність, Гкал/год; друге чис­ло — кінцева температура підігрівання води, °С. Наприклад, типороз­мір КВ-ГМ-180-150 означає: котел водогрійний з камерною топкою для спалю­вання газу і мазуту теплопродуктивністю 180 Гкал/год (209 МВт) з кінце­вою температурою підігрівання води 150 °С.