Тепловой баланс, к.п.д. и расход топлива котельного агрегата

Тепловым балансом называют распределение тепла израсходованного топлива и тепловые потери, сопровождающие рабочий процесс котлоагрегата. Тепловой баланс составляет на 1 кг твердого (жидкого) топлива или на 1 м³ газообразного топлива применительно к установившемуся тепловому состоянию котельного агрегата.

Уравнение теплового баланса [кДж/кг, (кДж/ )]

(2.1)

или в процентах от располагаемого тепла топлива

(2.2)

где ; и т.д.

В уравнениях (2.1) и (2.2) - располагаемое тепло; - тепло, полезно использованное в котлоагрегате на получение пара; - потери тепла с уходящими газами; - потери тепла от химической неполноты сгорания; - потери тепла от механической неполноты сгорания; -потери тепла в окружающую среду; - потери тепла с физическим теплом шлаков.

Располагаемое тепло [кДж/кг (кДж/ )] на 1 кг твердого (жидкого) или на 1 газообразного топлива определяется по формулам:

(2.3)

где и - низшая теплота сгорания рабочей массы твердого и жидкого топлива и сухой массы газообразного топлива, кДж/кг (кДж/ );

-физическое тепло топлива, кДж/кг (кДж/ );

- тепло, вносимое в топку с воздухом, кДж/кг (кДж/ );

- тепло, вносимое в топку с паровым дутьем, кДж/ кг (кДж/ ):

- тепло, затраченное на разложение карбонатов при сжигании сланцев, кДж/кг.

Физическое тепло топлива

, (2.4)

где - теплоемкость рабочей массы топлива, кДж/(кг·K); - температура топлива при входе в топку, .

Теплоемкость рабочей массы топлива

= (100 - )/100+ /100, (2.5)

где , - соответственно теплоемкости сухой массы твердого топлива и воды, кДж/ (кг·К); - для антрацита – 0,921, для каменных углей – 0,962, для бурых углей – 1,088, для фрезерного торфа – 1,297 и сланцев – 1,046.

Теплоемкость мазута

=1,74+0,0025 (2.6)

Физическое тепло топлива учитывается в том случае, если оно предварительно подогрето вне котлоагрегата (подогрев мазута, сушка топлива в разомкнутой системе и т.д.).

Тепло, вносимое в топку с воздухом, определяется по формуле

(2.7)

где α _Т - коэффициент избытка воздуха в топке;

- теоретическое количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива, /кг;

- средняя объемная теплоемкость воздуха при постоянном давлении, кДж/( K); при температурах воздуха до 300 , =1,33 (кДж/ × K);

- разность температур подогретого и холодного воздуха, .

Тепло, вносимое в топку с паровым дутьем, находится по формуле

(2.8)

где и - соответственно расход и энтальпия пара, идущего на дутье или распыливание топлива, кг/кг и кДж/кг; для дутья =0,7÷0,8кг/кг; для распыливания паровыми форсунками =0,35 кг/кг, а паромеханическими - =0,03÷0,035 кг/кг.

Тепло, затраченное на разложение карбонатов при сжигании сланцев: =40,6К(С ,где К- коэффициент разложения карбонатов.

Тепло полезно использованное (кДж/кг) в котлоагрегате:

(2.9)

где - отпускаемый перегретый и насыщенный пар, кг/с;

В- расход топлива, кг/c;

- энтальпии перегретого и насыщенного пара, питательной и котловой воды, кДж/кг;

Р- величина непрерывной продувки, %.

Тепло, полезно использованное для водогрейных котельных агрегатов (кДж/кг),

=( /B)( - ), (2.10)

где и -энтальпии воды, поступающей в котел и выходящей из него, кДж/кг;

- расход воды через котельный агрегат, кг/с.

Тепло, полезно использованное в котлоагрегате, в процентах

=( / )100. (2.11)

Потери тепла с уходящими газами (кДж/кг)

= , (2.12)

где - объем уходящих (дымовых) газов на выходе из последнего газохода котлоагрегата, /кг;

- средняя объемная теплоемкость газов при постоянном давлении, определяемой по , кДж/( К);

- температура уходящих газов на выходе из последнего газохода, ;

- коэффициент избытка воздуха за котлоагрегатом;

- теоретическое количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива, /кг;

- температура воздуха в котельной, ;

- потери топлива от механической неполноты сгорания, %;

- энтальпии продуктов сгорания и холодного воздуха, кДж/кг.

 

Потери тепла с уходящими газами в процентах

(2.13)

Потери тепла от химической неполноты сгорания топлива (кДж/кг) определяются обычно по содержанию в продуктах горения СО по формуле

, (2.14)

где и – содержание углерода и серы в топливе, %;

CO – содержание окиси углерода в уходящих газах, %;

RO₂= CO₂+ SO₂ - содержание CO₂ и SO₂ в уходящих газах, %.