Тепловой баланс печи. Коэффициент полезного действия. Расход топлива

Уравнение теплового баланса печи составляется для 1 кг жидкого или 1 м³ газообразного топлива, при этом состав­ляющие уравнения измерены в кДж/кг или кДж/ м³ соответственно.

где - располагаемая теплота, т.е. теплота, вносимая в трубчатую печь при сжигании 1 кг жидкого или 1 м³ газового топлива;

- полезно используемая теплота в печи;

- потери теплоты с уходящими продуктами сгорания;

- потери теплоты от химической неполноты сгорания;

- потери теплоты от механической неполноты сгорания;

- потери теплоты в окружающую среду через ограждения печи (стены, под и т.д.).

Располагаемая теплота

где - низшая теплота сгорания;

- физическая теплота используемого жидкого или твер­дого топлива для газа 0. _т ф» 0);

Q _в - теплота воздуха, подаваемого в печь, если воздух предварительно подогревается до печи;

- теплота форсуночного пара.

 

где С_т - теплоемкость топлива; принять С_т = 1,9 кДж/(кгК) (для жидкого топлива);

- температура топлива, °С.

где Н_в - энтальпия нагретого воздуха на входе в печь, кДж/кг.

где - расход пара для распыливания 1 кг жидкого топлива_; принимается 0,3...0,5 кг пара/кг топл.;

- энтальпия пара, поступающего к форсункам, кДж/кг;

r - теплота парообразования, кДж/кг.

Разделив уравнение теплового баланса на , получим

где слагаемые представляют собой величины, выраженные в долях от располагаемой теплоты.

При сжигании жидких и газообразных топлив и пренебрежимо малы, а принимают в размере

Тогда

 

где - определяется по диаграмме Н- t, а - по формуле при t₀.

Коэффициент полезного действия печи

Расход тетива, кг/с, м³/с,

Проверка теплового баланса, кВт,

 

ЛЕКЦИЯ 16

Котельные установки. Общие сведения

Устройства, предназначенные для по­лучения пара или горячей воды повы­шенного давления за счет теплоты, вы­деляемой при сжигании топлива или под­водимой от посторонних источников (обычно с горючими газами), называют котлами. Они делятся соответственно на котлы паровые и котлы водогрей­ные. Котлы, использующие (т. е. утили­зирующие) теплоту отходящих из печей газов или других основных и побочных продуктов различных технологических процессов, называют котлами-утилиза­торами.

С целью обеспечения стабильной и безопасной работы котла его снабжают вспомогательным оборудованием, служа­щим для подготовки и подачи топлива, воздуха, очистки и подачи воды, отвода продуктов сгорания и их очистки от золы и токсичных примесей, удаления золошлаковых остатков.

Комплекс устройств, включающий в себя собственно котел и вспомогатель­ное оборудование, называют котель­ной установкой.

 

Устройство парового котла

Одна из схем котла с естественной циркуляцией приведена на рисунке. Ба­рабанный паровой котел состоит из то­почной камеры и газоходов, барабана, поверхностей нагрева, находящихся под давлением рабочей среды (воды, парово­дяной смеси, пара), воздухоподогревате­ля, соединительных трубопроводов и воз­духоводов.

Топливо подается к горелкам 7 (рисунок 16.1). К горелкам подводится также воздух, предварительно нагретый уходящими из котла газами в воздухопо­догревателе 5. Топливовоздушная смесь, подаваемая горелками в топочную каме­ру (топку) 8 парового котла, сгорает, образуя высокотемпературный (примерно 1500 °С) факел, излучающий теплоту на трубы /, расположенные на внутрен­ней поверхности стен топки. Это испари­тельные поверхности нагрева — экраны. Отдав часть теплоты экранам, топочные газы с температурой около 1000 °С про­ходят через верхнюю часть заднего экра­на, трубы которого здесь разведены в два-три ряда, и омывают пароперегре­ватель 3. Затем продукты сгорания дви­жутся через водяной экономайзер, воз­духоподогреватель и покидают котел с температурой около ПО—150 °С.

 

 

Рисунок 16.1 - Вертикально-водо­трубный барабанный паровой котел

с естест­венной циркуляцией:

ПВ — подача питательной воды; НП — линия на­сыщенного пара; ПП — отвод перегретого пара; Т — подача топлива к горелке; В — подвод возду­ха к воздухоподогревателю; ГВ — горячий воздух; ПС — У Г — тракт продуктов сгорания топлива и уходящих (из котла) газов; Ш — шлак; 1 — эк­ранные трубы; 2 — барабан; 3 — пароперегрева­тель; 4 — водяной экономайзер; 5 — воздухоподо­греватель; 6 — коллекторы; 7 — горелка; 8 — топ­ка; 9 контур (стена) топки и газоходов; 10 — опускная труба; 11 — излучающий теплоту топоч­ный факел.

 

Вода, поступающая в паровой котел, называется питательной. Она подогрева­ется в водяном экономайзере 4, забирая теплоту от продуктов сгорания (уходя­щих газов), экономя тем самым теплоту сожженного топлива. Испарение воды происходит в экранных трубах 1. Испа­рительные поверхности подключены к ба­рабану 2 и вместе с опускными трубами 10, соединяющими барабан с нижними коллекторами экранов, образуют цирку­ляционный контур. В барабане происхо­дит разделение пара и воды, кроме того, большой запас воды в нем повышает надежность работы котла. Сухой насы­щенный пар из барабана поступает в па­роперегреватель 3, перегретый пар на­правляется к потребителю.

Все поверхности нагрева котла, в том числе и воздухоподогреватель, как пра­вило, трубчатые. Лишь некоторые мощ­ные паровые котлы имеют воздухоподог­реватели иной конструкции.

Газоход, в котором расположены во­дяной экономайзер и воздухоподогрева­тель, называют конвективным (конвек­тивная шахта), в нем теплота передается воде и воздуху в основном конвекцией. Поверхности нагрева, встроенные в этот газоход и называемые также хвостовы­ми, позволяют снизить температуру про­дуктов сгорания от 500—700 °С после пароперегревателя почти до 100 °С, В газоходах и топке котла за счет тяги специально устанавливаемого ды­мососа поддерживается разрежение. Оно не позволяет продуктам сгорания выби­ваться в атмосферу котельного цеха че­рез возможные неплотности обмуровки, через лючки и лазы.

Паровые котлы оснащаются система­ми дистанционного управления и автома­тизации, обеспечивающими надежную, безопасную и экономичную их работу.