Общее уравнение теплового баланса котельного агрегата

Целями составления теплового баланса котельного агрегата яв­ляются:

· определение значений всех приходных и расходных статей ба­ланса;

· расчет коэффициента полезного действия котельного агрегата;

· анализ расходных статей баланса с целью установления при­чин ухудшения работы котельного агрегата.

На основе такого анализа разрабатываются мероприятия по по­вышению энергетической эффективности котельного агрегата.

В котельном агрегате при сжигании органического топлива про­исходит преобразование химической энергии топлива в тепловую энергию продуктов горения. Выделившаяся теплота расходуется на выработку полезной теплоты пара или горячей воды и на компен­сацию тепловых потерь. В соответствии с законом сохранения энер­гии должно соблюдаться равенство прихода и расхода теплоты в котельном агрегате, т.е.

Общее уравнение теплового баланса котельного агрегата - student2.ru

Для котельных установок тепловой баланс обычно составляют на 1 кг твердого или жидкого топлива, или на 1 м3 газа, находяще­гося при нормальных условиях (273 К и 0,1013 МПа). Статьи, вхо­дящие в уравнение теплового баланса, должны иметь размерность МДж/кг или МДж/м3.

Поступившую в котельный агрегат теплоту называют также рас­полагаемой теплотой и обозначают Общее уравнение теплового баланса котельного агрегата - student2.ru . В общем случае при­ходная часть теплового баланса записывается в виде уравнения

Общее уравнение теплового баланса котельного агрегата - student2.ru ,

где Общее уравнение теплового баланса котельного агрегата - student2.ru — низшая рабочая теплота сгорания топлива, МДж/кг для твердого или жидкого топлива и МДж/м3 для газа; Общее уравнение теплового баланса котельного агрегата - student2.ru — физи­ческая теплота топлива, определяемая по формуле

Общее уравнение теплового баланса котельного агрегата - student2.ru ,

где ст — удельная теплоемкость топлива, МДж/(кг·°С) или МДж/ (м3·°С); Общее уравнение теплового баланса котельного агрегата - student2.ru — температура нагрева топлива, °С.

Физическая теплота твердого топлива, имеющего обычно низ­кую температуру (около 20 °С), в балансе не учитывается. Жидкое топливо (мазут) для снижения вязкости и улучшения распыла по­ступает в топку подогретым до температуры 80...120°С, потому его физическая теплота при выполнении расчетов учитывается. Учет Qф.т ведется при сжигании газообразного топлива с низкой тепло­той сгорания (например, доменного газа) при условии его подо­грева до 200... 300 "С.

Qф.в — физическая теплота воздуха учитывается лишь при по­догреве его вне котла за счет постороннего источника (например, в паровом калорифере или в автономном подогревателе при сжи­гании в нем дополнительного топлива);

Qпар — теплота, вносимая в топку котла с паром при паровом распыле мазута или при вводе пара под колосниковую решетку для улучшения горения в случае слоевого сжигания антрацита:

Общее уравнение теплового баланса котельного агрегата - student2.ru ,

где Gп — расход пара на 1 кг топлива, кг. При паровом распыливании мазута Gп=0,3...0,35, кг/кг топлива, при сжигании антрацита и подаче пара под решетку Gп=0,2...0,4 кг/кг топлива; hп — эн­тальпия пара, МДж/кг; 2,51 — примерное значение энтальпии водяного пара в продуктах сгорания, покидающих котельный аг­регат, МДж/кг.

Расходная часть теплового баланса включает в себя полезно ис­пользуемую теплоту Qпол, затраченную на выработку пара (или горячей воды), и различные потери ΣQпотерь, т.е.

Qpacx=Qпол+Qпотерь

или

Орасх= Общее уравнение теплового баланса котельного агрегата - student2.ru = Qпол+ Qу.г+ Qх.н + Qм.н + Qн.о+ Qф.ш+ Qохл ± Qакк,

где Общее уравнение теплового баланса котельного агрегата - student2.ru — располагаемая теплота котельного агрегата; Qy — поте­ри теплоты с уходящими газами; Qx— потери теплоты от хими­ческой неполноты сгорания; Qм.н — потери теплоты от механиче­ской неполноты сгорания; Qн.о — потери теплоты от наружного охлаждения внешних ограждений котла; Qф.ш — потери теплоты с физической теплотой шлаков; Qохл — потери теплоты с охлаждае­мыми элементами, не включенными в циркуляционную систему котла; Qакк — расход (знак «+») или приход (знак «-») теплоты, связанный с неустановившимся тепловым режимом работы котла. При установившемся тепловом состоянии Qакк= 0.

Если обе части приведенного уравнения баланса умножить на 100 % и разделить на то получим при установившемся тепло­вом режиме котла

Общее уравнение теплового баланса котельного агрегата - student2.ru

или

Общее уравнение теплового баланса котельного агрегата - student2.ru ,

где Общее уравнение теплового баланса котельного агрегата - student2.ru — слагаемые расходной части теплового баланса, %.

Наши рекомендации