Балансовые испытания парового котла

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9

Балансовые теплотехнические испытания проводятся с целью получения типовых энергетических характеристик (режимных карт) паровых котлов. Эксплуатация котлов по таким характеристикам позволяет достичь максимальной экономичности при обеспечении требуемых надежности и экологической безопасности.

Цель работы – изучение методики теплотехнических испытаний парового котла ДЕ-10-14 ГМ, составление его теплового баланса, выяснение влияния режимных параметров (избытка воздуха a_ух, температуры уходящих газов и др.) на КПД котла, оптимизация работы котла, получение практических навыков по работе со штатными и переносными приборами для теплотехнических измерений.

Тепловой баланс котла

Тепловой баланс котла позволяет выяснить степень эффективности использования теплоты, виды потерь теплоты и их величину.

Из уравнения теплового баланса для котла в установившемся режиме его работы

Q₁= Q^p_p – ( Q₂ + Q₃ + Q₅) _,

где Q₁ – теплота, полезно используемая в котле; Q^p_p – располагаемая теплота; Q₂ – потери теплоты с уходящими газами; Q₃ – потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива; Q₅ – потери теплоты от наружного охлаждения (для газа Q₄ = 0). Поскольку предварительный подогрев газа и воздуха отсутствует, то Q^p_p= Q^c_{н .}Такой способ определения полезно использованной в котле теплоты называется методом об ратного баланса.

Полезное тепловыделение при определении КПД котла брутто по прямому балансу рассчитывается по формуле (9.11).

Потери теплоты с уходящими газами из экономайзера котла при a=a_ух определяются по формуле (9.8), потери от химической неполноты

сгорания газа – из соотношения

Q₃ = V_с.г. × (СО × Q_CO + H₂ × Q_H2 + CH₄ ×Q_CH4 +…) / 100 ,

где СО, H₂, CH₄ … - объемное содержание горючих газов в уходящих дымовых газах по результатам газового анализа; Q_CO ,Q_H2, Q_CH4 –
соответствующие им теплоты сгорания

Q_CO = 12,64 МДж/м³, Q_H2 = 10,79 МДж/м³, Q_CH4 = 35,82 МДж/м³,

V_с.г – объем сухих уходящих газов

V_с.г= V_RO2 +Vº_N2 + (a_у.г – 1) ×Vº_в .

Потеря теплоты от наружного охлаждения

Q₅ = q₅ × Q^c_н / 100 ,

где q₅ берется по графику на рис. 12.

Определение КПД котла брутто и нетто

Коэффициент полезного действия котла брутто характеризует эффективность использования поступившей в котел теплоты и не учитывает затрат электрической энергии на привод дутьевых вентиляторов, дымососов, питательных насосов и другого оборудования. При работе на газе

h^бр_к = 100 × Q₁/ Q^c_н. (11.1)

Затраты энергии на собственные нужды котельной установки учитываются КПД котла нетто

h^н_к = h^бр_к – q_т – q_э , (11.2)

где q_т, q_э – относительные расходы на собственные нужды теплоты и электроэнергии, соответственно. К расходам теплоты на собственные нужды относят потери теплоты с продувкой, на обдувку экранов, распыливание мазута и т.д.

Основными среди них являются потери теплоты с продувкой

q_т = G_пр × (h_к.в – h_п.в) / (В × Q^c_н) .

Относительный расход электроэнергии на собственные нужды

q_эл = 100 × (N_п.н/h_п.н+ N_д.в/h_д.в+ N_д.с/h_д.с)/(B × Q^c_н) ,

где N_п.н, N_д.в, N_д.с – расходы электрической энергии на привод питательных насосов, дутьевых вентиляторов и дымососов, соответственно; h_п.н, h_д.в, h_д.с - КПД питательных насосов, дутьевых вентиляторов и дымососов соответственно.

11.3. Методика выполнения лабораторной работы
и обработки результатов

Балансовые испытания в лабораторной работе проводятся для стационарного режима работы котла при выполнении следующих обязательных условий:

- продолжительность работы котельной установки от растопки до начала испытаний – не менее 36 ч,

- продолжительность выдерживания испытательной нагрузки непосредственно перед испытанием – 3 ч,

- допустимые колебания нагрузки в перерыве между двумя соседними опытами не должны превышать ±10%.

Измерение величин параметров производятся с помощью штатных приборов, установленных на щите котла. Все измерения должны производиться одновременно не менее 3-х раз с интервалом 15-20 мин. Если результаты двух одноименных опытов различаются не более, чем на ±5%, то в качестве результата измерения берется их среднее арифметическое. При большем относительном расхождении используется результат измерения в третьем, контрольном опыте.

Результаты измерений и расчетов записывают в протокол, форма которого приведена в табл. 26.

Таблица 26