Тепловой баланс парового котла. Коэффициент полезного действия

Тепловой баланс котла, как и любого теплотехнического агрегата, характери­зуется равенством между количествами подведенной (располагаемой) и расходу­емой теплоты: . Обычно теп­ловой баланс составляют на единицу ко­личества сжигаемого топлива 1 кг твер­дого или жидкого, либо 1 м³ газообраз­ного топлива, взятый при нормальных условиях. С учетом этого и пренебрегая физической теплотой топлива и холодно­го воздуха, можно считать

Здесь — низшая теплота сгорания единицы топлива в рабочем состоянии.

Часть теплоты, затрачиваемая на по­догрев, испарение воды и перегрев пара, составляет использованную теплоту , остальное — потери. В итоге уравнение теплового баланса котла будет иметь вид

=

где — потери теплоты со­ответственно с уходящими газами, от хи­мической неполноты сгорания топлива, от механического недожога, через ограждения топки и конвективных газо­ходов.

В процентах от располагаемой тепло­ты тепловой баланс может быть за­писан так:

100 = q₁ + q₂ + q₃ + q₄ + q₅ + q₆

Доля теплоты, использованной в ко­тельном агрегате (переданной воде и па­ру), есть коэффициент полезно­го действия котла брутто , (так называют КПД, подсчитанный без учета затрат энергии на собственные нужды).

Таким образом,

,

или

Теплота , воспринятая водой и па­ром в котле, может быть определена из уравнения

Здесь и — энтальпии перегретого пара и питательной воды.

Величина взята здесь в долях единицы.

Лекция 17 Состав и основные характеристики жидкого топлива

Практически все жидкие топлива по­ка получают путем переработки нефти. Сырую нефть нагревают до 300—370 °С, после чего полученные пары разгоняют на фракции, конденсирующиеся при раз­личной температуре : сжиженный газ (выход около 1 %), бензиновую (около 15%, = 30…80°С), керосиновую (около 17%, =120…135°С), дизель­ную (около 18%, = 180…350 °С). Жидкий остаток с температурой начала кипения 330—350 °С называется мазу­том. Указанные фракции служат исход­ным сырьем для получения смазочных материалов и топлив для двигателей внутреннего сгорания и газотурбинных установок — бензина, керосина, дизель­ных топлив и т. д.

Мазутная фракция может подвер­гаться дальнейшей переработке на свет­лые нефтепродукты путем крекинга, т. е. расщепления тяжелых молекул на более легкие.

Мазут, как и мотор­ные топлива, представляет собой слож­ную смесь углеводородов, в состав кото­рых входят в основном углерод (C'= 84-86%) и водород (Н'=10 - 12%).

Мазуты, получаемые из нефти ряда месторождений, могут содержать много серы (до 4,3%), что резко усложняет защиту оборудования и окружающей среды при их сжигании.

Зольность мазута не должна превы­шать 0,14 %, а содержание воды должно быть не более 1,5 %. В состав золы вхо­дят соединения ванадия, никеля, железа и других металлов, поэтому ее часто ис­пользуют в качестве сырья для получе­ния, например, ванадия.

Состав и основные характеристики газообразного топлива

К газообразным топливам относится, прежде всего, природный газ, огромными запасами которого располагает СССР. Основным его компонентом явля­ется метан СН₄, кроме того, в газе раз­ных месторождений содержатся небольшие количества азота N₂, высших угле­водородов С_nН_m, диоксида углерода СO₂. В процессе добычи природного газа его очищают от сернистых соединений, но часть их (в основном сероводород) мо­жет оставаться. Кроме того, в бытовой газ для обнаружения утечек добавляют так называемые одоризаторы, придаю­щие газу специфический запах; они тоже содержат соединения серы. Принято счи­тать, что концентрация водяного пара в природном газе соответствует состоя­нию насыщения при температуре газа в трубопроводе.