4. Тепловой баланс котельного агрегата.

При работе парового котла теплота, поступившая в котел, расходуется на выработку полезной теплоты в виде пара или горячей воды и на покрытие различных потерь теплоты.

Тепловой баланс котла - это равенство между приходом и расходом тепла.

Тепловой баланс составляется на 1кг (м³) при н.у. топлива при установившемся режиме.

Тепловой баланс – это равенство между поступившем в котел количество тепла с топливом Q_р , теплом вносимым в топку воздухом Q_в.вн и теплом парового дутья Q_ф и суммой полезно использованного тепла Q_пол и тепловых потерь Σ Q_пот.

Общее уравнение теплового баланса имеет вид:

Q_р + Q_в.вн + Q_ф = Q_пол + Σ Q_пот или

Q_р + Q_в.вн + Q_ф = Q + Q₂ + Q₃ +Q₄ +Q₅ +Q₆ , кДж/кг (кДж/м³ ), где

Q_р - поступившая теплота с топливом (располагаемая);

Q_в.вн – теплота, вносимая в топку воздухом;

Q_ф – теплота, вносимая паровым (форсуночным) дутьем;

Q_пол = Q - полезно использованная теплота;

Σ Q_пот (Q₂ +...+Q₆) – потери теплоты:

Q₂ = Q_ух – потеря теплоты с уходящими газами;

Q₃ = Q_хн – потеря тепла от химического недожога;

Q₄ = Q_мн – потеря тепла от механического недожога;

Q₅ = Q_но – потеря тепла от наружного охлаждения внешних ограждений котла;

Q₆ : Q_6шл = Q_фш – потеря с физической теплотой шлаков;

Q_6охл =Q_охл – потеря тепла с охлаждающими балками.

В левой части основной составляющей является располагаемая теплота топлива, которая определяется по уравнениям:

Q_р = Q^r_i + iтл. + (1-k)Q_крб, кДж/кг;

Q_р = Q^d_i + iтл., кДж/м³ , где

Q^r_i - низшая теплота сгорания твердого и жидкого топлива;

Q^d_i - низшая теплота сгорания газообразного топлива.

Обычно принято потери теплоты выражать в % от располагаемой теплоты топлива.

Если Q_прих = Q_р, тогда Q_р = Q + Q₂ + Q₃ +Q₄ +Q₅ +Q₆ разделим обе части этого уравнения на Q_р и получим:

1= Q/ Q_р + Q₂ / Q_р +...+Q₆ / Q_р

И т.к. принято, что q_i = Q_i/ Q_р*100%, то получим:

100= q₁ + q₂ + ...+ q₆

q₁= Q/ Q_р*100% - доля топлива (теплоты) полезно использованная при сжигании топлива.

Полное количество тепла, полезно использованное в котле низкого и среднего давления для котла без пароперегревателя:

Q_к = D_нп (i"_s - i_пв ) + D_пр (i'_s - i_пв ), кВт, где

Q_к – полное количество полезно использованной теплоты, кВт;

D_нп^, D_пр – соответственно, количество выработанного насыщенного пара и расход воды на продувку, кг/с;

i_пв – энтальпия питательной воды, кДж/кг

i"_s, i'_s – соответственно энтальпия насыщенного пара при давлении P_к в барабане и кипящей воды, кДж/кг

Таблица№4: Тепловой баланс котельного агрегата

Наименование величин	обознач.	Расчётная ф-ла или обоснование	Размерн.	Расчёт	результат
1	2	3	4	5	6
Располагаемое тепло топлива	Qр	Qid (при iтл =0 )		-	35880
Потери тепла: От химич. недожога	q	Табл. 2 (прил.)	%	-	0,5
От наруж. охлаждения	q	Табл. 4.1	%	-	2,8
Температура уходящих газов		Принята предварительно по табл.2.2	°С	-	160
Энтальпия	I	По I-υ диагр.		-	2883
Энтальпия теоретического объёма холодного воздуха	I	По I-υ диагр. (при υ=30°С)		-	380
Потери тепла с уходящими газами	q		%	(2883-1,3*380)/35880*100	6,66
Коэффициент полезного действия котельного агрегата	ηк	100-( q+ q+ q)	%	100-(6,66+0,5+2,8)	90
Расчётная паропроизводительность	D	табл. 1.2		-	1,11
Давление насыщенного пара	P	табл. 1.2	МПа	-	1,4
Энтальпия насыщенного пара	i"s	Прил. табл. 8		-	2790
Энтальпия кипящей воды в барабане котла	i's	Прил. табл. 8		-	830
Температура питательной воды	t	табл. 1.1	°С	-	100
Энтальпия	i	≈ 4,187· t		4,187*100	419
Расход воды на продувку	D	0,05 D		0,05*1,11	0,0555
Тепло, полезно используемое в агрегате	Qк	D( i"s - i)+ D( i's - i)	кВт	1,11(2790-100)+0,0555(830-419)	2655
Полный расход топлива	B	По ф-ле 4.11 при Qв.вн =0 и Qф= Qк 100/ Qр ηк	м3/с	2655*100/35880*90	0,082
Расчётный расход топлива	В	В= B	м3/с	-	0,082
Коэффициент сохранения тепла	φ		-	1-2,8/90+2,8	0,97