- •Системы газовоздушного тракта
- •Тепловой расчет котельного агрегата Общие положения. Схема расчета
- •Материальный баланс котла
- •Материальный баланс горения топлива
- •Материальный баланс нагреваемой среды
- •Приходная часть теплового баланса
- •Расходная часть теплового баланса
- •После преобразования эту формулу можно представить
- •Расчет конвективных поверхностей
- •Котлы производительностью до 1 т/ч.
- •Классификация
- •Выбор дымососа и вентилятора
- •Дымовые трубы
Материальный баланс котла
Материальный баланс горения топлива
Приходная часть материального баланса
процесса горения (кг/с)
В – расход топлива;
LВ – расход воздуха;
ΔL i – присосы воздуха:
ΔL 1 – в топку, которые участвуют в процессе горения;
ΔL 2, ΔL 3 – по газоходу, не участвуют в процессе горения, являются балластными.
Расходная часть баланса
процесса горения (кг/с)
1.Lг – расход уходящих газов;
2.Gзл i – твердые минеральные остатки (зола и шлак), выпадающие по газоходу котла:
Gзл 1, Gзл 2 – выпадающие по газовому тракту;
Gзл 3 – зола, улавливаемая в золоуловителе;
Gзл 4 – зола, уносимая с уходящими газами.
В + LВ + Σ ΔL i = Lг + Σ Gзл i.
При работе на газовом топливе в уравнении отсутствуют слагаемые, характеризующие твердые минеральные остатки.
При работе котла под наддувом (в газоходах поддерживается избыточное давление) отсутствует присос воздуха.
Материальный баланс нагреваемой среды
(пароводяной баланс)
Dпв = D + Dпр .
Dпв – расход питательной воды;
D – расход пара (паропроизводительность котла);
Dпр – расход котловой воды на продувку.
Если котел кроме перегретого пара вырабатывает насыщенный пар, то баланс записывается:
Dпв = D + Dпр + Dнас.
Dнас – расход насыщенного пара.
Тепловой баланс и к.п.д. котельного агрегата
Эффективность использования топлива в к/а определяется, в основном, двумя факторами:
1. полнотой процесса горения топлива;
глубиной охлаждения продуктов сгорания.
В общем виде уравнение теплового баланса показывает распределение вносимой теплоты и записывается в следующем виде:
Qрр = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6. (кДж/кгтопл, кДж/м3топл)
Qрр – располагаемая теплота топлива;
Q1 – полезно используемая теплота (на нагрев воды и получение пара);
Q2 – потери тепла с уходящими газами,
Q3 - потери тепла из-за химической неполноты сгорания топлива;
Q4 - потери тепла из-за физической неполноты сгорания топлива;
Q5 - потери тепла в окружающую среду;
Q6 - потери тепла с физической теплотой шлаков.
Если все составляющие теплового баланса разделить на Qрр и умножить на 100%, то получим уравнение теплового баланса, записанное в процентах:
100 = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6.
В этом уравнении величина
-является к.п.д. котельного агрегата
брутто.
Величина этого к.п.д. 88…92%. Этот к.п.д. не учитывает затраты котла на собственные нужды.
К.п.д. КА нетто:
ηкан = ηкабр – qсн.
К.п.д. котельного агрегата может быть определен по прямому или по обратному тепловому балансу.
К .п.д. по прямому балансу:
то есть, по прямому балансу рассчитывается полезная теплота в КА.
по обратному балансу:
ηка = 100 - q1 - q2 - q3 - q4 - q5 - q6,
т.е. к.п.д. рассчитывается определением суммы потерь.
Приходная часть теплового баланса
Располагаемая теплота котельного агрегата определяется по формуле:
Qрр = Qpн + Qф.т. + Qф.в. + Qф.п. + Qо.г.
Qрн – низшая теплота сгорания топлива;
Qф.т. – физическая теплота или энтальпия топлива:
Qф.т. = стtт
ст = 0.92 … 1.3 кДж/кг* град – твердое топливо
ст = (1.738+0.0025tт) кДж/кг*град – жидкое топливо
В основном это слагаемое появляется в уравнении располагаемой теплоты при сжигании мазута, при сжигании газа и твердого топлива подогрев не осуществляется, поэтому эта величина в уравнении отсутствует;
Qф.в. – физическая теплота воздуха подогретого вне котла:
Qф.в. = αL0(с вt г.в. – свt х.в.)
α – коэффициент избытка воздуха
α = Lд/L0
Коэффициентом избытка воздуха называется отношение действительного количества воздуха в топке или газоходе котла к теоретически необходимому для полного сгорания топлива.
α = 1.05…1.1 – при сжигании газообразного топлива в топке;
α = 1.1…1.2 – при сжигании жидкого топлива;
α = 1.2…1.5 – при сжигании твердого топлива.
Вследствие наличия присосов воздуха ΔLi по газоходам котла значение α по газоходу увеличивается.
L0 – теоретически необходимое количество воздуха, определяется видом топлива и его составом.
Тепло, получаемое воздухом в воздухоподогревателе котла, в располагаемую теплоту не включается. Подогрев воздуха производится продуктами сгорания топлива, энтальпия которых при этом снижается, а энтальпия воздуха возрастает. Так как тепловой баланс составляется относительно температуры уходящих газов за воздухоподогревателем, то циркулирующий поток теплоты не имеет смысла включать в тепловой баланс. Теплота холодного воздуха (tх.в. =300С в расчетах) так же в располагаемую теплоту не включается, а учитывается уменьшение величины Q2.
Qф.п. – количество теплоты, которое вносится в котельный агрегат вместе с паром используемым для распыливания мазута или при слоевом сжигании антрацитов.
Qф.п. = Gпар(hп – 2500)
Gпар – массовый расход пара на 1 кг мазута, Gпар = 0.3…0.35 кг/кг;
hп – энтальпия пара, подаваемого в горелку.
Qо.г. – теплота отходящих газов технологических установок. Эта величина учитывается, если котел использует в качестве источника теплоты горячие газы или продукты сгорания технологических установок (котлы утилизаторы).
В конкретных условиях отдельные члены уравнения приходной части теплового баланса могут отсутствовать.