2. Котельные агрегаты и установки
2.1 Тепловой баланс, к.П.Д. И расход топлива котельного агрегата. Тепловой баланс котельного агрегата
Тепловым балансом
называют распределение тепла
израсходованного топлива и тепловые
потери, сопровождающие рабочий процесс
котлоагрегата. Тепловой баланс составляет
на 1 кг твердого (жидкого) топлива или
на 1
газообразного топлива применительно
к установившемуся тепловому состоянию
котельного агрегата.
Уравнение теплового баланса [кДж/кг (кДж/ )]
(2.1)
или в процентах от располагаемого тепла топлива
(2.2)
где
;
и т.д.
В уравнениях (2.1)
и (2.2)
-
располагаемое тепло;
-
тепло, полезно использованное в
котлоагрегате на получение пара;
-
потери тепла с уходящими газами;
-
потери тепла от химической неполноты
сгорания;
-
потери тепла от механической неполноты
сгорания;
-потери
тепла в окружающую среду;
-
потери тепла с физическим теплом шлаков.
Располагаемое тепло [кДж/кг (кДж/ )] на 1 кг твердого (жидкого) или на 1 газообразного топлива определяется по формулам:
(2.3)
где
и
-
низшая теплота сгорания рабочей массы
твердого и жидкого топлива и сухой массы
газообразного топлива, кДж/кг (кДж/
);
-физическое
тепло топлива, кДж/кг (кДж/
);
- тепло, вносимое в топку с воздухом,
кДж/кг (кДж/
)
;
- тепло, вносимое в топку с паровым
дутьем, кДж/ кг (кДж/
):
- тепло, затраченное на разложение
карбонатов при сжигании сланцев, кДж/кг.
Физическое тепло топлива
,
(2.4)
где
- теплоемкость рабочей массы топлива,
кДж/(кгXK);
- температура топлива при входе в топку,
.
Теплоемкость рабочей массы топлива
=
(100
-
)/100+
/100,
(2.5)
где , - соответственно теплоемкости сухой массы твердого топлива и воды, кДж/ (кг К ); - для антрацита – 0,921, для каменных углей – 0,962, для бурых углей – 1,088, для фрезерного торфа – 1,297 и сланцев – 1,046.
Теплоемкость мазута
=1,74+0,0025 (2.6)
Физическое тепло топлива учитывается в том случае, если оно предварительно подогрето вне котлоагрегата (подогрев мазута, сушка топлива в разомкнутой системе и т.д.).
Тепло, вносимое в топку с воздухом, определяется по формуле
(2.7)
где αТ
- коэффициент избытка воздуха в топке;
- теоретическое количество воздуха,
необходимое для сгорания 1 кг топлива,
/кг;
-
средняя объемная теплоемкость воздуха
при постоянном давлении, кДж/(
K);
при температурах воздуха до 300
=1,33
(кДж/
× K);
-
разность температур подогретого и
холодного воздуха,
.
Тепло, вносимое в топку с паровым дутьем, находится по формуле
(2.8)
и
-
соответственно расход и энтальпия пара,
идущего на дутье или распыливание
топлива, кг/кг и кДж/кг; для дутья
=0,7÷0,8кг/кг;
для распыливания паровыми форсунками
=0,35
кг/кг, а паромеханическими -
=0,03÷0,035
кг/кг.
Тепло, затраченное
на разложение карбонатов при сжигании
сланцев,
=40,6К(С
,
где К- коэффициент разложения карбонатов.
Тепло полезно использованное (кДж/кг) в котлоагрегате,
(2.9)
где
-
отпускаемый перегретый и насыщенный
пар, кг/с; В- расход топлива, кг/c;
-
энтальпии перегретого и насыщенного
пара, питательной и котловой воды,
кДж/кг; Р- величина непрерывной продувки,
%.
Тепло, полезно использованное для водогрейных котельных агрегатов (кДж/кг),
=(
/B)(
-
),
(2.10)
где и -энтальпии воды, поступающей в котел и выходящей из него, кДж/кг; - расход воды через котельный агрегат , кг/с.
Тепло, полезно использованное в котлоагрегате, в процентах
=(
/
)100.
(2.11)
Потери тепла с уходящими газами (кДж/кг)
=
,
(2.12)
где
-
объем уходящих (дымовых) газов на выходе
из последнего газохода
котлоагрегата,
/кг;
-
средняя объемная теплоемкость газов
при постоянном давлении, определяемой
по
,
кДж/(
К);
-
температура уходящих газов на выходе
из последнего газохода,
;
-
коэффициент избытка воздуха за
котлоагрегатом;
-
теоретическое количество воздуха,
необходимое для сгорания 1 кг топлива,
/кг;
-
температура воздуха в котельной,
;
-
потери топлива от механической неполноты
сгорания, %;
-
энтальпии продуктов сгорания и холодного
воздуха, кДж/кг.