Тепловой баланс котла. Анализ статей потерь тепла

- внесённая химическая теплота.

- внесённая физическая теплота.

Qэкз учитывают при использовании теплоты экзотермической реакции.

Qэнд учитывает затраты на возможные эндотермические реакции.

Физическая теплота топлива , МДж/кг (МДж/м3)

Физическая теплота воздуха: , где

- отношение количества воздуха на входе в котёл (воздухоподогреватель) к теоретически необходимому;

и - энтальпия теоретически необходимого кол-ва подогретого перед воздушным подогревателем воздуха до и холодного воздуха с темп-ой .

Теплота, вносимая в агрегат паром Qпар при паровом распыливании мазута и при подаче под решётку пара для улучшения её работы при слоевом сжигании:

,

где Gп – удельный расход дутьевого пара, кг/кг; hп – энтальпия пара;

2,51 – примерное значение энтальпии пара, уходящего в атмосферу с продуктами сгорания. Для котла, испо-го в качестве источника теплоты энтальпию отходящих газов теплотехнического устройства Qог (котёл – утилизатор), при отсутствии в газах продуктов неполного горения:

Где Q1 – тепло, полезно расходуемое на процесс парообразования:

, МДж/кг;

D – выход пара кг/с;

B – расход топлива, кг/с;

hпп и hпв’ – энтальпия перегретого пара и питательной воды.

Q₂ – потери тепла с уходящими газами;

Q₃ – потери от химической неполноты сгорания;

Q₄ – потери от механической неполноты сгорания;

Q₅ – потери через наружные стенки котлоагрегата;

Q₆ – потери тепла со шлаками.

 

КПД:

Потеря теплоты с уходящими газами.

Возникает из-за того, что физическая теплота газов Hуг, покидающих котёл при tуг, превышает физ-ую теплоту поступ-их в котёл воздуха и топлива . Если пренебречь малым знач-м энтальпии т-ва, а также теплотой золы (для твёрдых топлив), сод-ся в уходящих газах, потеря теплоты с уходящими газами будет:

.

Q₂ примерно = 5 - 12% и определяется объёмом и составом продуктов сгорания, существенно зав-их от балластных сост-их т-ва и от темп-ры уходящих газов. Q₂ зав-т от вида сжигаемого т-ва, коэф-та избытка воздуха в уходящих газах, tуг, чистоты наружной и внутренней пов-ти нагрева КУ, от тем-ры наружного воздуха, от типа и мощности дутьевой установки.

Q₂ уменьшается при уменьшении tуг (с помощью установки в хвостовой части котла теплоиспользующих элементов – экономайзер, воздухоподогреватель).

Потеря теплоты от механического недожога.

Связана с недожогом тверд топлива в топочной камере(Q_м.н. ,q).Часть его в виде горючих частиц, содержащих С,Н₂,S, могут уносится газообразными продуктами сгорания, часть- удаляется вместе со шлаком. При слоевом сжигании возможен также провал части топлива через отверстия колосниковой решетки. Т.обр. Q_м.н. сост из потерь с провалом (Q^пр_м.н.), со шлаком(Q^шл_м.н) и с уносом(Q^ун_м.н).

Q_м.н.=Q^пр_м.н+Q^шл_м.н+Q^ун_м.н

q_м.н.=q^пр_м.н+q^шл_м.н+q^ун_м.н

Для промышленных котлов q_м.н может доходить до 10-12%. q_м.н зависит от сорта топлива и содержания в нем мелочи, спекаемости топл и от конструкции колосниковой решетки. Для “беспровальной” конструкции решетки q_м.н=0,5-1%.

Q^пр_м.н.=G_прQ_пр/В,

где G_пр-выход провала,кг/с;

Q_пр-теплота сгорания провала,МДж/кг;

q^шл_м.н связано с тем, что в образующемся в пр-се горения шлака может содержатся невыгоревшие частицы топлива. q^шл_м.н увелич-ся с увеличением зольности топлива, с увелич-ем выхода летучих, зависит от размера кускового топлива.

Q^шл_м.н=G_шлQ_шл/В;

G_шл-выход шлака,кг/с;

Q_шл-теплота сгорания шлака;

q^ун_м.н связано с выносом из топки несгоревших или частично сгоревших частиц топлива. q^ун_м.н увелич-ся при заниженной тем-ре в топочной камере и при высокой тем-ре в связи с уменьш-ем времени пребывания частиц в топке.

Q^ун_м.н=G_унQ_ун/В;

Значение G_ун может быть определено из ур-ния золового баланса, учит-щих распределение золы топлива(А^р) м/у провалом(А_пр),шлаком(А_шл) и уносом(А_ун).

ВА^р/100=G_прА_пр/100+ G_шлА_шл/100+ G_унА_ун/100.

При сжигании газообразного и ж-кого топлива q_м.н.=0%

Потери теплоты в окружающую среду и со шлаками.

Потери от наружного охлаждения Q_но(q_но)возникает потому, что тем-ра наружной поверхности котла(обмуровки, тр-дов, барабана и др) превышает тем-ру окружающей среды.

где ΣF_к- суммарная наружная площадь пов-ти котла;

t_ст(Т_ст),t_х.в,Т_оп-тем-ры нар стен котла, холодного воздуха, окружающих предметов; α_к-коэф-т теплоотдачи конвекцией,МВт/(м²*К );

С-коэф-т излучения; В-расход топлива,кг/с;

q_но мало по значению и уменьш-ся с увелич-ем мощности котла(опред по номограммам в зав-ти от D, т/ч).

Потеря с физич теплотой шлака возникает потому, что при сжигании тв топлива удаляемый из топки шлак имеет высокую тем-ру(Q_ф.ш,q_ф.ш). Это в первую очередь относится к топкам с жидким шлакоудалением, для которых q_ф.ш=1-2%, а также к слоевым топкам.

где а_шл-доля золы топлива в шлаке;

с_шл-теплоемк шлаков,кДж/(кг*град);

t_шл-тем-ра шлаков,⁰С.

Потерю с физич теплом шлаков учит-т при слоевом сжигании всех тв топлив и в тех случаях факельного и вихревого сжигания, когда шлаки удаляются в жидком виде или когда сжигается многозольное топливо, для которого А^р≥Q^р_р%. Температуру шлаков принимают при сухом шлакоудалении равной 600⁰С, а при ж-ком шлакоудалении равной тем-ре жидкоплавкого состояния золы, увеличенной на 100 град. Средняя теплоемкость шлаков с повышением тем-ры от 100 до 1500⁰С возрастает приблизительно от 0,8 до 1,2 кДж/(кг*град).