6.3.5. Потери с физической теплотой удаляемых шлаков.

Потери теплоты с физической теплотой шлаков Q₆ характеризуются тем, что удаляемый из топки шлак, имея довольно высокую температуру, уносит определенное количество теплоты, которое передается воде, находящейся в шлаковой ванне, и безвозвратно теряется. Расчет относительных потерь (в процентах) ведется по формуле

6.27

где а_ШЛ = 1 - а_УН - доля шлакоудаления в топочной камере; (сt)_ШЛ - энтальпия удаляемого шлака, включая теплоту плавления шлака при температуре выше 1300°С, кДж/кг. Значение потерь q₆ существенно зависит от способа удаления шлаков из топки. При организации твердого шлакоудаления принимают долю а_ШЛ = 0,05, температура шлаков при этом составляет 600…700°С. Учет этих потерь при твердом шлакоудалении производится только для многозольных топлив (A^P > 2,5 Q^Р_Н, где Q^Р_Н выражено в МДж/кг). В случае жидкого шлакоудаления температура вытекающего шлака определяются значением температуры плавления t_ШЛ = t_C + 100°С и в среднем составляет 1400…1600°С, доля шлакоудаления также возрастает до a_ШЛ = 0,15…0,30. В этом случае потери q₆ становятся заметными (q₆ = 0,5…1,5%) и их учитывают обязательно.

6.3.6. Оптимизация показателей работы парового котла по сумме тепловых потерь.

Из анализа тепловых потерь следует, что тепловые потери (потери q₂, q₃, q₄) существенно и по-разному зависят от избытка воздуха. В связи с этим возникает необходимость в установлении оптимального избытка воздуха в топке α^ОПТ_Т, обеспечивающего минимум суммарных потерь. При этом потери q₂ относятся к значению α_Т, поскольку присосы по газоходам известны. При сжигании газа и мазута определяющими экономичность котла являются потери q₂ + q₃ а в случае сжигания твердого топлива - q₂ + q₃+q₄.

Рис. 6.5. К определению оптимального избытка воздуха в топке по минимуму тепловых потерь: а - при сжигании природного газа и мазута; б - при сжигании твердого топлива

На (рис. 6.5) показан пример определения оптимального избытка воздуха в топке на основании балансовых испытаний котла. Поскольку значения α^ОПТ_Т ≈ α_КР, потери q₃ в условиях нормальной эксплуатации незначительны при сжигании любого вида топлива.

При сжигании природного газа значение α^ОПТ_Т определяет быстрота уменьшения потерь q₃ с ростом α_ГОР >1, т.е. аэродинамической характеристикой горелок и аэродинамикой потоков в объеме топки. Обычно в этом случае α^ОПТ_Т = 1,05.

При сжигании твердого топлива значение α^ОПТ_Т главным образом зависит от характера изменения q₄ и определяется видом сжигаемого топлива (см. § 6.3). Здесь значение α^ОПТ_Т = 1,15…1,25 и увеличивается по мере снижения выхода летучих веществ из топлива. Во всех случаях отклонение оптимального значения избытка воздуха (не строго по минимуму q₃ или q₄) происходит за счет роста потерь q₂ с повышением избытка воздуха.

В Нормативных материалах [10] все тепловые потери приведены для номинальной нагрузки. При нагрузке, отличной от номинальной, основные тепловые потери изменяются по разным зависимостям (см. пример 2).

В итоге в современных паровых котлах большой мощности основную часть потерь составляют потери с уходящими газами, которые в основном и определяют характер изменения КПД котла от нагрузки (рис. 6.6).

Рис. 6.6. Изменение тепловых потерь и КПД котла от нагрузки при работе на разных видах топлив: а - на природном газе; б - на каменном угле; в - на антраците с жидким шлакоудалением

Обычно паровые котлы работают с нагрузкой 70…100% номинальной и разгружаются на короткое время в ночной или воскресный провал нагрузки до 30…50%, чтобы сохранить стабильный тепловой режим оборудования, вместо кратковременного останова отдельных котлов.