Тепловой баланс

Тепловой баланс котельного агрегата устанавливает равенство между поступающим в агрегат количеством теплоты и его расходом. На основании теплового баланса определяют расход топлива и вычисляют коэффициент полезного действия, эффективность работы котельного агрегата. В котельном агрегате химически связанная энергия топлива в процессе горения преобразуется в физическую теплоту горючих продуктов сгорания. Эта теплота расходуется на выработку и перегрев пара или нагревания воды. Вследствие неизбежных потерь при передаче теплоты и преобразования энергии вырабатываемый продукт (пар, вода и т.д.) воспринимает только часть теплоты. Другую часть составляют потери, которые зависят от эффективности организации процессов преобразования энергии (сжигания топлива) и передачи теплоты вырабатываемому продукту.

Запишем уравнение теплового баланса в общем виде:

Приходная часть теплового баланса для заданного вида топлива запишется в виде:

_{Qприх.=Qрр =Q нр+ Qфт + Qвв + Qф – Qк}

где

-располагаемое количество теплоты;

–низшая теплота сгорания топлива;

_{Qфт – физическая теплота топлива, кДж/кг;}

–кол-во теплоты, которое вносит в-ух;

_{Qф – теплота, внесенная паром на распыл мазута, кДж/кг}

_{Qк – теплота, идущая на разложение карбонатов в сланцах, кДж/кг}

1) _{Низшая теплота сгорания для новой влажности пыли определяется по формуле Менделеева:}

=338+1025-108,5 (-) - 25= 338 * 62.234+1025*2.586+108,5(1.493-2.387) -25* 5.52=24996.7

2) Рассчитаем физическую теплоту топлива.

Определим физическую теплоту топлива:

_{где Ст – теплоемкость рабочего топлива, кДж/кг * ˚С.}

- температура топлива,

Для вычисления рабочей теплоемкости сначала находят теплоемкость на сухой состав () по температуре топлива. Определим её по таблице.

Методом интерполяции определим при температуре пыли

Теперь вычислим по следующей формуле:

_{И тогда:}

_{3) Qвв = 0, т.к воздух в калорифере не подогревается.}

_{4) Теплота Qхв, внесенная холодным воздухом при tвп = 30,18 ˚С:}

_{Qхв =α* Vв0 *(сt)вп, где (сt)вп – удельная энтальпия воздуха, взятая при температуре воздуха на входе в воздухоподогреватель (tвп =30,18 ˚С);}

_{Используя Таблицу 5 и интерполируя, получаем:}

_{(сt)пв=0+ (132,4-0)*30,18/100= 39,72 кДж/м3 ;}

_{Получаем:}

_{Qхв =1,2 * 6.603*39,72 = 314.725 кДж/кг.}

5) Подставляя посчитанные значения в формулу для расчета , получим:

_{В итоге: Qприх = Qрр + Qхв = 25108.9 + 314.725= 25423.625 кДж/кг.}

6) Определим расходную часть теплового баланса, которая в общем случае записывается в виде:

,

где

–полезно используемое количество теплоты;

–потери тепла с уходящими газами;

- потери тепла от химического недожога топлива;

- потери тепла от механического недожога топлива;

- потери тепла в окружающую среду;

- потери тепла с физической теплотой шлака;

4) Определение полезно используемого количества теплоты:

_{Так как вторичный пароперегреватель отсутствует, то будем производить расчеты по формуле:}

, где

–паропроизводительность котла;

- энтальпия перегретого пара; . Определяется по температуре и давлению перегретого пара. Определяется по таблицам.

–энтальпия питательной воды;. Находится на линии насыщения по температуре питательной воды. Определяется по таблицам.

–энтальпия котловой воды; . Находится на линии насыщения по давлению воды в барабане. Определяется по таблицам.

–продувка; %.

- расход топлива.

_, ,

7) Определение потерь тепла с уходящими газами:

, где

–механический недожог топлива.

–удельная энтальпия воздуха;

–энтальпия продуктов сгорания;. Определяется по формуле:

Где – удельная энтальпия трехатомных газов;

- удельная энтальпия азота;

- удельная энтальпия кислорода;

–удельная энтальпия водяных паров;

–определяются из таблицы 8 при температуре уходящих газов.

Определяем удельные энтальпии продуктов сгорания при температуре уходящих газов ():

Тогда:

Тогда:

7) Определение потерь тепла от химической неполноты сгорания топлива:

Обусловлена суммарной теплотой сгорания продуктов неполного сгорания, содержащихся в уходящих газах. Величина определяется в зависимости от вида топки и топлива.

Тогда

8) Определение потерь тепла от механического недожога топлива:

–определяется по справочной литературе в зависимости от марки топлива, паропроизводительности котла, типа топки.

9) Определение потерь тепла в окружающую среду:

Величина определяется из графика потерь теплоты от наружного ограждения..

Тогда

10) Определение потерь тепла с физической теплотой шлака:

_{где qпл – удельная теплота плавления шлака (qпл ≈0);}

_{(сt)шл – удельная энтальпия шлака. энтальпия шлака (сt)шл берется из Таблицы 5 при tшл=600 ˚С и равна (сt)шл =560,2 кДж/кг;}

_{αшл – доля золы топлива в шлаке, αун = 0,95}

11) Теперь подставляем полученные данные в формулу и находим В.

_{Qрр + Qхв = Q1./В + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 , откуда}

_{Q1/В= Qрр + Qхв – Q2 – Q3 – Q4 – Q5 – Q6 =25423.625 – 110.32 – 125.544 – 376.65– 225.98 – 5.822 =24579.309 кДж/кг}

_{В = 36596.29/24579.309=1,489 кг/с,}

Тогда

12) Определяем коэффициент полезного действия котла:

Результаты расчета сводим в таблицу.

Приход		Расход
	24996.7	Полезно используемое количество теплоты,	(96.6788%)
		2.Потери теплоты с уходящими газами,	(0.43395%)
		3.Потери теплоты от химического недожога топлива,	(0.4938%)
		4.Потери теплоты от механического недожога топлива,	(1.4816%)
		5.Потери теплоты в окружающую среду,	(0.8889%)
	314.725	6.Потери теплоты с физической теплотой шлака,	(0.0229%)
Итого	25423.625	Итого	25422.08