Тепловой баланс котла и расход топлива

Объёмы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания, сведённые в таблицы.

Объемы воздуха и продуктов сгорания рассчитываются на 1 м³ газообразного топлива при нормальных условиях (О °С и 101,3 кПа).

Теоретические объемы воздуха и продуктов сгорания заданного топлива при полном его сгорании (а = 1) принимаются по таблице XIII Приложения и заносятся в таблицу 5.4. Таблица 5.4. Теоретические объемы воздуха и продуктов сгорания

Таблица 5.4. Теоретические объемы воздуха и продуктов сгорания

Наименование величины	Условное обозначение	Величина, м3/м3
1. Теоретический объём воздуха
2. Теоретические объёмы продуктов сгорания: - трехатомных газов	=
- азота
- водяных паров

Объемы газов при полном сгорании топлива и а > 1 определяются для каждого газохода по формулам, приведенным в таблице 5.5. Данные расчетов заносятся в эту же таблицу.

Таблица 5.5. Действительные объемы газов (м³ /м³) и их объемные доли при α > 1

Величина	Поверхность нагрева
топка	первый конвективный пучок	второй конвективный пучок	экономайзер
1. α=αср
2. = + 0,0161(α-1)
3. = + + + (α-1)
4. =
5. =
6. = +
7.

Пояснения к таблице 5.5

Коэффициент избытка воздуха а = а^cp принимается по таблице 5.3;

берутся из таблицы 5.4,м³/м³ ;

- объем водяных паров при а > 1, м³/кг;

- объем дымовых газов при а > 1, м³ /кг;

- объемная доля водяных паров;

- объемная доля трехатомных газов;

- объемная доля водяных паров и трехатомных газов;

– масса дымовых газов;

= + + 1,306α , кг/м³,

где:

- = – плотность сухого газа при нормальных условиях, кг/м³; принимается по таблице 5.1;

- = 10 г/м³ – влагосодержание газообразного топлива, отнесённое к 1 м³ сухого газа.

Таблица 5.6. Энтальпии 1 м3 воздуха и продуктов сгорания

ϑ°C	(cϑ)CO2	(cϑ)N2	(cϑ)H2O	(cϑ)в
кДж/м3
				-

Пояснения к таблице 5.6

Энтальпии 1 м³ углекислого газа азота водяных паров и воздуха принимаются по данным таблицы XIV Приложения.

Таблица 5.7. Энтальпии воздуха и продуктов сгорания при а >1 (/-S-таблица)

Поверхности нагрева	ϑ (t), °С	I0.г	I0.в	(α-1)I0.в	Iг	ΔIг
кДж/м3
Топка, вход в пер­вый конвективный пучок и пароперегреватель   αт=

Продолжение таблицы 5.7

Поверхности нагрева	ϑ (t), °С	I0.r	I0.в	(α-1) I0.в	Iг	ΔIг
кДж/м3
Первый конвективный пучок и пароперегреватель (вход во второй конвективный пучок) αк.пI =
Второй конвектив­ный пучок (вход в экономайзер) αк.пII =
Экономайзер αэк =

Пояснения к таблице 5.7

Данные для расчета энтальпий принимаются из таблиц 5.4 и 5.6.

Энтальпия газов при коэффициенте избытка воздуха α = 1 и температуре газов ϑ, °С, принимается по таблице XVI Приложения или рассчитывается по формуле

I_0.г = V^H_RO2 (cϑ)_CO2 + V^H_0.N2 (cϑ)_N2 + V^H_0.H2O (cϑ)_H2O , кДж/м³. (5-2)

Энтальпия теоретически необходимого количества воздуха для полного сгорания газа при температуре t, °С, принимается по таблице XVI Приложения или определяется по формуле

I_0.в=V^Н₀ (сϑ)_в , кДж/м³. (5-3)

Энтальпия действительного объема дымовых газов на 1 м³ топлива при температуре ϑ, °С,

I_г = I_0.г + (α-1)I_0.в , кДж/м³. (5.4)

Изменение энтальпии газов

∆I_г = I­_гi-1 – I_гi, кДж/м³, (5.5)

где I_гi - расчетное значение энтальпии, кДж/м³;

I­_гi-1 - предыдущее по отношению к расчетному значение энтальпии, кДж/м³.

Показатель ∆I_г снижается по мере уменьшения температуры газов ϑ, °С. Нарушение этой закономерности указывает на наличие ошибок в расчете энтальпий.

Таблицей 5.7 придется постоянно пользоваться в дальнейших расчетах. По ней опреде­ляется энтальпия по известной температуре или температура по известной энтальпии. Расчеты ведутся методом интерполяции по следующим формулам:

- энтальпия по заданной температуре ϑ

I = ( , кДж/м³ , (5.6)

или

I = ( , кДж/м³ , (5.7)

- температура по заданной энтальпии I

ϑ = ( , ֯С, (5.8)

или

= ( , ֯С, (5.9)

где энтальпии газов I_min , I_max принимаются по графе I_г , а энтальпии воздуха I_min , I_max – по графе I_0.в таблицы 5.7.

Тепловой баланс котла и расход топлива

Составление теплового баланса котла заключается в установлении равенства между поступившим в котел количеством тепла, называемого располагаемым теплом Q_р, и суммой полезно использованного тепла Q₁ и тепловых потерь Q₂, Q_з, Q₄, Q₅, Q_6. На основании теплового баланса вычисляются КПД и необходимый расход топлива.

Тепловой баланс составляется применительно к установившемуся тепловому состоянию котла на 1 кг (1 м³ ) топлива при температуре 0 °С и давлении 101,3 кПа.

Общее уравнение теплового баланса имеет вид:

Q_P + Q_в.вн +Q_ф = Q₁ + Q₂ +Q₃ + Q₄ + Q₅ + Q₆ , кДж/м³ ,

где Q_{P –} располагаемое тепло топлива, кДж/м³;

Q_{в.вн –} тепло, внесенное в топку воздухом при его подогреве вне котла, кДж/м³;

Q_{ф –} тепло, внесенное в топку паровым дутьем («форсуночным» паром), кДж/м³;

_­­ Q_{1 –} полезно использованное тепло, кДж/м³;

Q_{2 –} потеря тепла с уходящими газами, кДж/м³;

Q_{3 –} потеря тепла от химической неполноты сгорания топлива, кДж/м³;

Q_{4 –} потеря тепла от механической неполноты сгорания топлива, кДж/м³;

Q₅ – потеря тепла от наружного охлаждения, кДж/м³;

Q₆ – потеря с теплом шлака, кДж/м³;

В условиях курсового проектирования при сжигании газообразного топлива в отсутствие внешнего подогрева воздуха и парового дутья величины Q_в.вн, Q_ф, Q₄ и Q₆ равны нулю, поэтому уравнение теплового баланса будет иметь вид:

Q_P = Q₁ + Q₂ +Q₃ + Q₅ , кДж/м³,

Располагаемое тепло 1 м³ газообразного топлива

Q_P = Q^d_i + i_тл , кДж/м³ ,

Коэффициент полезного действия котла (брутто)

η_к = 100 – Σ_q ,% . (6.10)

Расход топлива

Расход топлива, подаваемого в топку котла,

B= , м/с³, (6.14)

где Q_к – полезно использованная теплота в котле, кВт;

Q­­_p – располагаемое тепло 1 м³ газообразного топлива, кДж/м³;

η – коэффициент полезного действия котла, %.