Консультация № 5
1
2
3
Продольный (а) и поперечный (б) разрезы газомазутного однокорпусного котла ТГМП-314А на 1000 т/ч,
255 кгс/см2: 1 – топка; 2 – горелка; 4 – ширмы; 5 – конвективный пароперегреватель высокого давления; 6 и 7 –
соответственно I и II по ходу пара части промежуточного пароперегревателя; 8 – экономайзер; 9 – отвод дымовых
газов к регенеративному воздухоподогревателю. |
4 |
|
АНАЛИЗ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ
Потеря теплоты с уходящими газами. Потеря теплоты с уходящими газами является наибольшей. Относительное значение этой потери, %, определяют, как
2 = 2Р ∙ 100,
Р
где 2 − абсолютное значение потери, кДж/кг:
2 = ух − ух х0.в ∙ 1 − 0,014 .
Здесь ух – энтальпия уходящих газов, кДж/кг; х0.в – энтальпия теоретически необходимого объема холодного воздуха, кДж/кг. Первый сомножитель характеризует превышение энтальпии уходящих газов над энтальпией поступающего в котел организованного и неорганизованного воздуха, второй – вводит поправку на полноту сгорания топлива. Значение потерь с уходящими газами 2 определяется прежде всего энтальпией газовух, т.е. зависит от температуры этих газов ух и их объема, характеризуемого избытком воздуха ух.
Снижение температуры уходящих газов на 15–20°С приводит к уменьшению потери 2 и к росту КПД котла примерно на 1%.
5
Характерные зависимости оптимальной температуры уходящих газов ухопт от определяющих факторов приведены на рисунке. Оптимальная температура существенно зависит от стоимости топлива и его качества, прежде всего от влажности. Чем выше цена топлива, тем при прочих равных условиях больше стоимость сэкономленного топлива, что окупает более развитую поверхность
нагрева и тем самым позволяет иметь более низкую температуру уходящих газов.
Рис. Зависимость оптимальной температуры уходящих газов от стоимости поверхностей и стоимости сжигаемого топлива
1 − затраты на поверхности нагрева; 2 н 2' − затраты на дорогое и дешевое топливо; 3 и 3' – суммарные расчетные затраты при дорогом и дешевом топливе
Практически расчетные значения ух при проектировании паровых котлов составляют от 120
до 160°С.
При выборе ух учитывается также возможность коррозии низкотемпературных поверхностей нагрева, главным образом воздухоподогревателя. Поэтому при сжигании высокосернистых топлив ( р > 2%) идут на повышение температуры уходящих газов до 140−160°С с одновременным
подогревом поступающего в воздухоподогреватель воздуха до 60−80°С. |
6 |
Потеря теплоты с химическим недожогом топлива. В продуктах сгорания топлив могут находиться газообразные горючие компоненты СО, Н2, СН4. Их догорание за пределами топочной камеры практически невозможно вследствие недостаточно высокой температуры газов и низкой концентрации как горючих компонентов, так и кислорода. Теплота, потерянная в результате недогорания газообразных горючих веществ, составляет химический недожог топлива, 3, кДж/кг. Расчет потерь теплоты3, %, производят по формуле
|
= 126,4СО + 108Н |
|
+ 358,2CH |
|
Vс.г 100 − q4 |
, |
|
|
|
||||
3 |
|
2 |
|
4 |
Qрр |
|
где СО, Н2, СН4 − объемные содержания продуктов неполного сгорания топлива по отношению к сухим газам, %; Vс.г − объем сухих газов, м3/кг; 100 − q4 − полнота сгорания твердой части топлива, %; цифры перед обозначением газов СО, Н2, СН4 − уменьшенная в 100 раз теплота сгорания 1 м3 соответствующих газов, кДж/м3.
Химический недожог при сжигании газового и жидкого топлив составляет3 = 0 ÷ 0,5%, а при сжигании твердого топлива, как правило, очень мал и принимается равным нулю. В эксплуатации он определяется главным образом содержанием в продуктах сгорания СО и в меньшей мере Н2. Наличие в составе продуктов сгорания
СН4 свидетельствует о ненормальности организации процесса горения. |
7 |
Потери теплоты с химическим недожогом сильно зависят от коэффициента избытка воздуха и нагрузки котла. В условиях полного перемешивания топлива с кислородом (1) химический недожог может иметь место только при α < 1. В реальных условиях (2) при полной нагрузке наличие химического недожога при α = 1 определяется несовершенством перемешивания топлива с воздухом. При коэффициенте избытка
воздуха, названном |
критическим αкр, |
химический недожог не |
возникает. Обычно |
αкр = 1,02 ÷ 1,03 |
и характеризует, |
таким образом, степень |
аэродинамического |
несовершенства горелочного устройства. При работе парового котла на пониженной нагрузке (3) снижаются скорости выхода топлива и воздуха из горелок, тем самым уменьшается энергия перемешивания потоков, несколько снижается уровень температур в зоне горения, что также ведет к росту химического недожога топлива.
Потери теплоты с химическим недожогом топлива |
8 |
|
Потеря теплоты от наружного охлаждения. Эта потеря определяется
тем, что обмуровка и обшивка котла и его элементы: барабан, коллекторы,
трубопроводы, имея более высокую температуру, чем температура окружающего воздуха, отдают ему часть теплоты. В общем виде потерю 5,
кДж/кг, можно выразить следующей формулой:
|
= |
ст |
|
|
+ |
|
− |
|
, |
|
к |
|
|||||||
5 |
|
р |
|
л |
ст |
окр |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где ст − наружная поверхность |
|
стен |
котла и |
его высокотемпературных |
|||||
элементов, м2; к, л − коэффициенты теплоотдачи конвекцией и излучением,
кВт/(м2 ∙ К); ст , окр − соответственно средняя температура поверхности теплоотдающих стен и температура окружающего воздуха, °С.
Согласно ПТЭ внешние поверхности котла и его элементов должны иметь изоляцию, обеспечивающую температуру ст не выше 55°С.
9
Определение оптимального избытка воздуха в топке по минимуму тепловых потерь при сжигании природного газа и мазута
10