Тепловой баланс котельного агрегата.

Расчет теплового баланса котельного агрегата выполняется для определения к.п.д. котельного агрегата «брутто» и расхода топлива действительного и расчетного.

1. К.п.д. котельного агрегата «брутто» может быть определен после расчета тепловых потерь по формулам:

- при сжигании газа и мазута, %

 

(4.1)

 

- при сжигании твердого топлива, %

 

. (4.2)

 

2. Потеря теплоты с уходящими газами определяется по выражению, %

 

, (4.3)

 

где I_ух – энтальпия газов, покидающих котлоагрегат, кДж/кг, кДж/м³, Определяется по I- таблице или диаграмме для соответствующего коэффициента избытка воздуха _ух и предварительно принятой температуре уходящих газов _ух, в соответствии с рекомендациями, приведенными ниже.

Угли с приведенной влажностью 0,7 кг%/МДж и природный газ……………………………………………..120-130 ^оС;

Угли с приведенной влажностью 1-5 кг%/МДж…140-150 ^оС;

Мазут…………………………………………….150-160 ^оС;

Торф и древесные отходы при установке воздухоподогревателя……………………………………………170-190 ^оС.

 

- энтальпия холодного воздуха, кДж/кг, кДж/м³, определяется по таблице 3.5 для температуры поступающего в котел воздуха t_хв=30^оС;

q₄ – потеря теплоты от механического недожога, %. определяется по характеристикам топочных устройств для сжигания твердого топлива, таблицы 2.1-2.6, при сжигании газа и мазута q₄=0;

- расчетная располагаемая теплота топлива, кДж/кг, кДж/м³. Для большинства топлив = , исключение составляют сильновлажные твердые топлива, у которых W^р /100, а также жидкие топлива. В этих случаях, кДж/кг

 

^, (4.4)

здесь i_тл – физическая теплота топлива, кДж/кг,

 

i_тл = с_тл*t_тл. (4.5)

 

Для твердых топлив в расчетах принимается t_тл=20 ^оС,

 

с_тл= 0,01W^р+ (1-0,01W^р). (4.6)

 

Для углей типов Б, К и группы А, ПА, Т теплоемкость сухой массы топлива составляет соответственно 1,13, 1,09, 0,92 кДж/кг.

Мазут перед распыливанием подогревается до 90-130 ^оС, а его теплоемкость, кДж/кг^оС,

 

С_тл= 1,74+0,0025t_тл. (4.7)

 

При предварительном подогреве воздуха вне котельного агрегата (в паровых калориферах) теплота подогрева воздуха включается в величину , тогда

^. (4.8)

 

Значение выбирается в соответствии с рекомендациями таблиц 2.1-2.6.

При паровом дутье под колосниковую решетку или паровом распыливании мазута теплота, вносимая в котлоагрегат, кДж/кг

 

, (4.9)

 

где - расход пара на паровое дутье или паровое распыливание мазута, = 0,3 кг/кг для паровых форсунок и 0,03 кг/кг для паромеханических;

i_ф – энтальпия пара, идущего на распыливание.

3. Потеря теплоты от химической неполноты сгорания q₃ определяется по характеристикам топочных устройств, приведенных в таблицах 2.1-2.6. При нагрузках менее 0,75D_ном значение q₃ следует увеличить на 0.5%.

4. Потеря теплоты от наружного охлаждения q₅ определяется для паровых котлов по рис.4.1 или по таблице 4.1 для паровых котлов и таблице 4.2 для водогрейных котлов. При пониженных нагрузках менее 0,75D_ном

 

(4.10)

 

Рис.4.1

1-котлоагрегат с хвостовыми поверхностями нагрева;

2- без хвостовых поверхностей нагрева.

 

 

Таблица 4.1.

 

Потеря теплоты от наружного охлаждение парового котла

 

Номинальная производительность парового котельного агрегата, т/ч	Потеря теплоты q5ном котельного агрегата с хвостовыми поверхностями, %
2,0	3,8
4,0	2,9
6,0	2,4
8,0	2,0
10,0	1,7
15,0	1,5
20,0	1,3
30,0	1,2
40,0	1,0
60,0	0,9
80,0	0,8
	0,7

 

Таблица 4.2.

 

Потеря теплоты от наружного охлаждение водогрейного котла

 

Номинальная мощность водогрейного котла, МВт	Потеря теплоты от наружного охлаждения q5ном, %
1,0	5,0
2,0	3,0
3,0	2,0
5,0	1,7
10,0	1,5
20,0	1,2
30,0	1,0
40,0	0,9
60,0	0,7
100,0	0,5

 

Распределение потерь теплоты по отдельным газоходам

осуществляется введением в формулу, определяющую тепловосприятие в газоходе, коэффициента сохранения теплоты

 

. (4.11)

 

5. Потеря теплоты с физической теплотой шлаков q_6шл определяется по формуле. %

 

(4.12)

 

где доля золы в топливе, перешедшей в шлак ;

а_ун принимается по таблицам характеристик топочных устройств для сжигания твердого топлива 2.1-2.6. =133,8 кДж/кг – энтальпия золы при температуре шлака 600 ⁰С при сухом шлакоудалении.

Если в топке котлоагрегата имеются водоохлаждаемые балки или панели, на включенные в циркуляционную схему, потери теплоты на их охлаждение q_6охл принимаются равными 1-3% или рассчитываются.

Действительный расход топлива (кг/с, м³/с), подаваемого в топку, определяется для котлоагрегатов, вырабатывающих перегретый пар по формуле

 

, (4.13)

 

вырабатывающих насыщенный пар

 

 

, (4.14)

 

и для водогрейных котлов

 

, (4.15)

 

где D – паропроизводительность котла, кг/с;

D_пр- количество продувочной воды, кг/с;

 

(4.16)

 

р - величина непрерывной продувки, %;

i_пп - энтальпия перегретого пара, кДж/кг;

i_нп - энтальпия насыщенного пара, кДж/кг;

i_кв - энтальпия котловой воды (энтальпия кипящей воды на линии насыщения при рабочем давлении в барабане котла), кДж/кг;

i₂- энтальпия питательной воды, кДж/кг;

i₂ - энтальпия воды на выходе из водогрейного котла, кДж/кг;

i₁ – энтальпия воды на входе в водогрейный котел, кДж/кг;

G_в – расход воды через водогрейный котел, кг/с.

Расчетный расход топлива (определяется только при сжигании твердого топлива), кг/с

 

(4.17).