Тепловой баланс котельных агрегатов, структура тепловых потерь.
Эффективность сжигания топлива в парогенераторе определяется следующими тремя основными факторами:
1. Полнотой сгорания шва в топочной камере.
2. Глубиной охлаждения продуктов сгорания.
3. Снижением потерь теплоты в окружающую среду.
Эффективность работы парогенераторов определяется брутто КПД по прямому балансу.
=Q
/Q
100%
(1).
Q
=Q
+Q
+Q
+Q
+Q
(2).
Q
=D
/B
(i
-i
)+D
/B
(i
-i
)+D
/B
(i
-i
)
(3).
Располагаемая теплота рабочей массы определяется по формуле (2).
Q - это теплота топлива, поступившее на горение.
Q - Это теплота воздуха, подаваемого в топку и подогретого вне котла и паровоздушных калориферах.
Q -это теплота пара, подаваемого в форсунки для распыления мазута.
Q - это теплота разложения карбонатов.
Формула (2) является обобщающей для всех видов топлива (для бурого угля, торфа, мазута) Q =Q +Q +Q
При наличии испарения;. Q =Q +Q +Q +Q
Q
=
Q
(4) - низшая теплота сгорания сухой массы.
1 кг сжигания топлива определяется по формуле (3).
D и D - расход перегретого пара и пара вторичного перегрева при наличии промежуточного пароперегрева.
D - pacход продувочной воды, кг/с.
i и - i , i – энтальпия при давлении в барабане котла.
i - Энтальпия на входе и выходе из промежуточного пароперегревателя.
Брутто КПД - парогенератора можно определить из (6), т.е. по методу обратного баланса.
=100-
(6)
КПД котла брутто можно определить, зная сумму потерь тепла при его работе, пользуясь методом обратного баланса.
Этот метод дает большую точность, чем метод определения КПД по прямому балансу.
2. Анализ тепловых потерь.
Потеря
тепла с уходящими газами.
(q
)
определяется следующим образом:
,
где
I
-
энтальпия уходящих газов
;
I
-
энтальпия холодного воздуха; а)
-
коэффициент избыточного воздуха в
потоке уходящих газов;
-
коэффициент, учитывающий потери от
механического недожога. Из формулы
следует, что значение потерь
определяется, прежде всего, I
,
т. е зависит от температуры этих газов
и их объема, характеризуемого
.
Величина
,
где
- коэффициент избытка воздуха в потоке
продуктов сгорания на выходе из топочной
камеры;
-
величина присосов воздуха. Котлы работают
под некоторым разряжением, которое
создается дымососами. Из-за этого через
неплотности в ограждениях, а так же
через смотровые люки и т.д. подсасывается
из атмосферы некоторое количество
воздуха, которое называют присосами
воздуха. Его выражают в % к
и обозначают
.
Общая величина
не должна превышать 20 – 30%. Поэтому
снижение присоса воздуха и улучшение
качества горения (снижение
)
приводит к уменьшению
.
Для снижения t
используют дополнительные конвективные
поверхности нагрева – воздухонагревателя
и экономайзеры. Причем, чем полнее мы
хотим использовать теплоту уходящих
газов, тем больше должны быть размеры
поверхности теплообменника. Снижение
на 15 – 20
С приводит к уменьшению потерь, (то есть
к росту КПД) на 1%. Но увеличение площади
поверхности теплообменников повышает
стоимость котла и эксплутационные
расходы.
Другой
важный фактор, влияющий на выбор
- это содержание серы в топливе. При
низкой температуре газов возможна
конденсация водяных паров на поверхностях
нагрева. При взаимодействии с
и
образуется сернистая и серная кислота.
В результате поверхность нагрева
подвергается интенсивной коррозии.
Практически
не должна превышать 140 – 160
С.
б)
Потеря с химическим недожогом топлива
- это
(q
).
Газы на выходе из топки могут содержать
продукты неполного сгорания
и др., теплота сгорания которых должна
использоваться топке, суммарная теплота
сгорания этих газов и составляет
химический недожог. Причинами его могут
быть:
1.
недостаток воздуха (
1)
2. плохое перемешивание топлива с воздухом
3. слишком большой избыток воздуха. Недостаток воздуха приводит к тому, что часть горючих элементов не сгорает. Плохое перемешивание топлива с воздухом является причиной местного недостатка или избытка воздуха. Большой избыток воздуха вызывает снижение температуры горения, что уменьшает скорость реакции горения. Расчет потерь теплоты производят по формуле:
;
где
и т.д. объемное содержание в % по отношению
к сухим газам.
в)
Потеря теплоты с механическим недожогом
-
.
При сжигании твердых топлив механический
недожог представляет собой коксовые
частицы, которые успели выделить летучие
вещества и частично обгорели. При
камерном сжигании твердого топлива эти
потери включают в себя потери с уносом
и
со шлаком
.
Потери с уносом определяются мелкими
частицами, которые уносятся газовым
потоком из топки в газоходы котла. Потери
со шлаком определяются тем, что часть
не полностью сгоревших частиц топлива
попадает в шлак и удаляется из топки.
Для каменных и бурых углей
,
для антрациты – 5%. Потери
при сжигании мазута и газа не велики <
0,1%.
г)
Потери теплоты в окружающую среду - Q
(
).
Эти потери определяются тем, что обмуровка
котла и его элементов: барабана,
трубопроводов, имеет более высокую
температуру, чем окружающий воздух. И
поэтому отдают ему часть теплоты.
Абсолютная величина
можно определить по следующей формуле
,
где
- площадь наружной поверхности обмуровки
(стенки) котла
t
и t
- температура стенки обмуровки и
окружающего воздуха.
и
- коэффициенты теплоотдачи поверхностей
излучением. Потеря
будет тем больше, чем выше температура
поверхности котла. Согласно ПТЭ
поверхность котла должна иметь изоляцию,
обеспечивающую температуру не выше
45-50
С
В приближенных расчетах пользуются
средним значением теплового потока с
поверхности обмуровки
=200
– 300
.
д)
Потери с физической теплотой удаляемых
шлаков Q
(q
).
Эти потери характеризуется тем, что
удаляемый из топки шлак, имея довольно
высокую температуру, уносит определенное
количество теплоты, которая передается
в окружающую среду. Расчет относительных
потерь в % проводится формуле:
,
где
=
1-
- доля шлака удаления в топочной камере
-
энтальпия шлака ;
-
зольность рабочей массы топлива
При
организации твердого шлакоудаления
доля
=0,005
0,1%,
а температура шлака 600 - 700 градусов. При
относительно небольшой зольности
топлива потери
будут
незначительны.
№83 (Не подготовлен)
№84 (Не доработан)