Расчет теплового баланса котлоагрегата

Общие положения

Тепловой баланс составляется для определения расхода топлива и КПД котлоагрегата при установившемся тепловом состоянии (режиме работы) котла.

Уравнение теплового баланса котлоагрегата на единицу (килограмм) сгоревшего топлива имеет вид

, (27)

где – располагаемая теплота, поступившая в топку котлоагрегата, кДж/кг;

Q₁ – теплота, полезно использованная на парообразование, кДж/кг;

- потери теплоты, состоящие из:

Q₂ – потери теплоты с уходящими газами, кДж/кг;

Q₃ – потери теплоты от химической неполноты сгорания, кДж/кг;

Q₄ – потери теплоты от механической неполноты сгорания, кДж/кг;

Q₅ – потери теплоты в окружающую среду, кДж/кг;

Q₆ – потери теплоты с физическим теплом удаляемых шлаков, кДж/кг.

В курсовом проекте в располагаемой теплоте не учитывается теплота горячего воздуха, подаваемого в топку и подогретого вне котлоагрегата, а также тепло парового дутья, затраты теплоты на размораживание смерзшегося топлива и т.д. Поэтому можно считать, что располагаемая теплота равна низшей теплоте сгорания топлива , кДж/кг.

Приняв располагаемую теплоту за 100 %, выражение (25) можно записать в другом виде:

%, (28)

где – относительная величина (доля) i-х тепловых потерь, %.

Если известны все потери теплоты в котлоагрегате, то его коэффициент полезного действия (КПД) "брутто" определяется выражением

, %. (29)

Рассмотрим методику расчета составляющих тепловых потерь котлоагрегата. Потери теплоты с уходящими газами

, кДж/кг; (30)

, %, (31)

где - энтальпия теоретического объема воздуха, подаваемого в топку. В курсовом проекте температуру холодного воздуха следует принять равной t_хв = t_хво (не следует искать смысловую связь между этими температурами). Объемная теплоемкость воздуха в интервале температур 0…100 °С составляет примерно с_хв = 1,3 кДж/(м³×К). Энтальпия теоретического объема воздуха равна

, кДж/кг. (32)

В связи с тем, что объемы продуктов сгорания рассчитываются в предположении полного сгорания топлива, в уравнение (28) введена поправка на величину q₄ – долю тепловых потерь от механической неполноты сгорания.

Потери тепла от химической неполноты сгорания (недожога) q₃ возникают вследствие неполного сгорания горючих газов и летучих и принимаются по данным таблицы 5 в зависимости от вида топлива и метода сжигания, согласно характеристикам топочных устройств.

Потеря тепла от механической неполноты сгорания (недожога) q₄ возникают вследствие провала или уноса частиц твердого топлива с уходящими газами и недожога топлива в шлаках. Значение относительных потерь тепла q₄ также можно принять по таблице 5.

Таблица 5 – Характеристики тепловых потерь слоевых и камерных топок

Тип топки	Вид топлива	Относительные потери теплоты
от химического недожога q3 , %	от механического недожога q4 , %
Слоевая	Антрацит	0,5	10,0
Каменный уголь	1,0	6,0
Бурый уголь	0,5…1,0	7,0
Камерная	Мазут	1,0	0,0
Природный газ

Потери тепла котлоагрегатом в окружающую среду q₅ в курсовом проекте могут быть найдены для котлоагрегатов типа КЕ по таблице 6.

Таблица 6 – Потери тепла котлоагрегатами КЕ в окружающую среду

Марка котлоагрегата	Потери тепла в окружающую среду q5 , %
без экономайзера	с экономайзером
КЕ - 2,5 - 13	2,8	3,6
КЕ - 4 - 13	2,2	3,0
КЕ - 6,5 - 13	1,4	2,3
КЕ - 10 - 13	0,9	1,7
КЕ - 10 - 23	0,5	1,3

Потерями теплоты q₆ с физическим теплом удаляемых из топки горячих шлаков в курсовом проекте можно пренебречь (q₆ = 0 %).

После нахождения значений всех потерь определяется КПД котлоагрегата "брутто" и расход подаваемого в котел топлива по уравнению

. (33)

С учетом потерь от механического недожога расчетный расход полностью сгоревшего в топке твердого топлива (угля) составит

, кг/с. (34)