9. Тепловой баланс теплогенератора и расход топлива

Тепловой баланс теплогенератора выражает равен­ство теплоты поступившей в агрегат, сумме полезно использованной теплоты и всех тепловых потерь, имею­щихся при его работе.

Цель составления теплового баланса - вычислить коэффициент полезного действия теплогенератора и оп­ределить необходимый расход топлива.

Тепловой баланс составляют применительно к ус­тановившемуся тепловому состоянию теплогенератора. Все статьи теплового баланса принято относить к 1кг твердого и жидкого или 1м³ газообразного топлива.

Общее уравнение теплового баланса имеет вид, кДж/кг (кДж/м³)

, (9,1)

где

- располагаемая теплота;

- полезно использованная теплота;

- потери теплоты с уходящими газами;

- потери теплоты от химической неполноты сгора­ния;

- потери теплоты от механической неполноты сго­рания;

- потери теплоты всеми элементами теплогенера­тора в окружавшую среду (потери от наружного охлажде­ния) ;

- потери теплоты в виде физической теплоты шлака.

Располагаемая теплота на 1кг твердого или жид­кого топлива, кДж/кг (кДж/м³)

, (9,2)

где

- теплота, внесенная в теплогенератор воздухом при условии подогрева его вне агрегата, кДж/кг;

- физическая теплота, внесенная в теплогенератор топливом, кДж/кг;

- теплота, вносимая в агрегат при паровом распи­ливании жидкого топлива, кДж/кг;

- теплота, затраченная на разложение карбонатов при сжигании сланцев, кДж/кг; располагаемая теплота на 1м³ газообразного топлива, кДж/м³

, (9,3)

Для упрощения расчетов в курсовой работе можно при­нимать :

для твердого и жидкого топлив

, (9,4)

для газообразного топлива

. (9,5)

Если статьи теплового баланса выразить в отно­сительных величинах (процентах от располагаемой теп­лоты Q₁(q₁), то уравнение теплового баланса (9.1) примет вид

100 = q₁ + q₂ + q₃ + q₄ + q₅ + q_6шл. (9,6)

Величину полезно использованной теплоты Q₁(q₁) прямым путем определить нельзя, т.к. заранее неиз­вестно количество сжигаемого топлива. Поэтому Q₁(q₁)

можно найти из уравнений теплового баланса (9.1) или (9.6) лишь после определения всех потерь теплоты.

Далее расчет осуществляют в следующей последо­вательности :

9.1. Потери теплоты с уходящими газами находят по разности энтальпий продуктов сгорания, уходящих из теплогенератор, и холодного воздуха, %

(9,7)

где

- энтальпия уходящих дымовых газов, кДж/кг (кДж/м³) при соответствующем избытке воздуха и температуре уходящих газовt_ух ; - коэффициент избытка воздуха в уходящих

газах, берется в сечении газохода после последней поверхности нагрева;

- энтальпия теоретического объема холодного воздуха, кДж/кг (кДж/м³)

, (9,8)

где

ct - энтальпия 1м³ холодного воздуха, кДж/м³, оп­ределяется по прил.7 в зависимости от темпера­туры холодного воздуха t_хв которую при отсутст­вии специальных указаний принимают t_хв = 30⁰ С.

Энтальпию уходящих дымовых газов I_ух находят по I-t-диаграмме (рис. 8.1) при соответствующем избытке воздуха и температуре уходящих газов t_ух. При этом температурой t_ух следует задавать­ся.

Для теплогенераторов с хвостовыми поверхностя­ми нагрева рекомендуемые температуры уходящих га­зов указаны в табл. 9.1.

Таблица 9.1. Рекомендуемые температуры уходящих газов

Вид топлива	Производительность теплогенератора Д, т/ч
	<10 10	10...20	>20
Твердое:
сухое (Wn<1,5)	140...160 ...160	130...150	120...140
влажное (Wn =1,5...5)	150...170 ...170	140...160	130...150
высоковлажное (Wn>5)	160...180 ...18 0	150...170	140...160
Мазут	160...180 ...180	140...160	130...150
Природный газ	150...170 ...170	130...150	120...140

Примечание: Большие значения t_ух следует прини­мать для агрегатов меньшей паропроизводительности.

9.2. Расчетные потери от химической q₃,% и механической q₄,% неполноты сгорания топлива принимают из расчетных характеристик топок (см. разд.4).

3. Потери теплоты в окружающую среду (от наружно­ го охлаждения) q₅ , % для стационарных теплогенерато­ров принимают по графику (рис. 9.1) в зависимости от паропроизводительности котельного агрегата и наличия хвостовой поверхности.

4. Потери теплоты с физической теплотой шлаков вводят в расчет для твердых топлив при камерном сжигании с жидким шлакоудалением и слоевом сжигании. При камерном сжигании твердым шлакоудалением q_6ша

можно не учитывать при

Потери q_6ша рассчитывают по формуле ,%

, (9,9)

где

a_ша - доля золы топлива, перешедшей в шлак,

а_ша = 1 - а_ун, а_ун находят по прил. 5 .

(ct)_за - энтальпия 1кг золы, кДж/кг, принимают по

прил.7.

Температуру шлаков при твердом шлакоудалении принимают равной 600°С, а при жидком шлакоудале­нии - температуре жидкоплавного состояния золы t₃ плюс 100°С.

9.5. Коэффициент полезного действия теплогенератор (брутто) определяют по уравнению обратного баланса, %

= q₁ =100-(q₂ + q₃ + q₄ + q₅ + q_6ша) . (9,10)

9.6. Номинальный расход топлива определяют по формуле, кг/ч (м³/ч)

,(9,11)

где

Д_пп, Д_нп - количество выработанного пара, соответст­венно перегретого и насыщенного, кг/ч, принимают со­гласно заданию; Д_пр - расход воды на продувку тепло­генератора, кг/ч, причем

, (9,12)

где

Р - непрерывная продувка ,%, учитывается только при Р2, в курсовой работе следует принимать Р = 2...7%;

i_пп - энтальпия перегретого пара при давлении и тем­пературе в барабане теплогенератора, кДж/кг, опре­деляют по прил.8;

i_нп - энтальпия сухого насыщенного пара при давлении в барабане котла, кДж/кг, определяют по прил.9; i^’ - энтальпия кипящей воды при давлении в барабане котла, кДж/кг, определяют по прил.9;

i_пв - энтальпия питательной воды, кДж/кг, определяют по ее температуре и давлению на входе в теплогенера­тор из прил.10.

9.7. Расчетный расход топлива определяют по формуле кг/ч (м³/ч)

. (9,13)

Рис. 9.1. Потери тепла от наружного ограждения [1] 1-теплогенераторы без хвостовых поверхностей; 2-теплогенераторы с хвостовыми поверхностями.