Тепловой баланс парового котла

Распределение теплоты, вносимой в котел при сжигании топлива, на полезно использованную теплоту и тепловые потери носит название теплового баланса. Тепловой баланс составляется на 1 м³ газообразного топлива. Уравнение теплового баланса имеет вид:

 

 

где  - располагаемая теплота топлива;

Q₁- полезно используемая теплота для производства водяного пара;

Q₂- потери теплоты с уходящими газами;

Q₃- потери теплоты от химической неполноты сгорания;

Q₄- потери теплоты от механической неполноты сгорания;

Q₅- потери теплоты в окружающую среду;

Q₆-потери с физической теплотой шлаков;

Если отнести все слагаемые теплового баланса к располагаемой теплоте и выразить их в процентах, то уравнение теплового баланса примет вид:

 

В связи с тем, что в котле сжигается газ, то q₄ и q₅ отсутствуют.

 

 

Коэффициент полезного действия котельного агрегата (брутто) определяется из данного уравнения:

 

 

Располагаемая теплота газообразного топлива определяется по уравнению:

 

 

Потеря теплоты с уходящими газами определяется по формуле:

 

 

где J_ух - энтальпия уходящих газов при   ,

определяется по   диаграмме;

 - коэффициент избытка воздуха за экономайзером, =1,25;

 - энтальпия воздуха при температуре в котельной t_хв=30°C, определяется по формуле:

 

.

 

Потеря теплоты от химической неполноты сгорания  зависит от рода топлива и типа топочного устройства. При сжигании природного газа .

Потеря теплоты от наружного охлаждения  для стационарных паровых котлов принимается =1,7% [5, рис.2]при производительности котла D=10 .

Распределение  по отдельным элементам котельного агрегата, производится пропорционально количеству теплоты, отдаваемому продуктами сгорания в соответствующем элементе и учитывается введением коэффициента сохранения теплоты :

 

 

Полное количество полезно используемой теплоты Q₁ для производства водяного пара определяется по формуле:

 

 

где D - паропроизводительность агрегата, D=10000 кг/ч;

i", i', i_п.в - энтальпия, соответственно сухого насыщенного пара, котловой и питательной воды, при P=0,7МПа,

 

где с_в - теплоёмкость питательной воды, принимают равной 4,19 кДж/кг;

t_п.в - температура питательной воды, принимают равной 104 ^оС.

П - процент непрерывной продувки, принимается равным 3%.

Расход топлива, подаваемого в топку, определяется по формуле:

 

 

Расчётный расход топлива определяется с учётом потери теплоты от механической неполноты сгорания. В связи с тем, что сжигается газ, то

 

Расчет теплообмена в топке

 

Топка парового котла служит для сжигания топлива и получения продуктов сгорания с высокой температурой. Перенос теплоты в топке от факела горящего топлива и высокотемпературных продуктов сгорания к экранным поверхностям нагрева осуществляется, в основном, излучением. Поэтому, расчет теплообмена в топке проводится с условием преобладающего влияния радиационной составляющей.

Целью расчета является определение температуры продуктов сгорания на выходе из топки , удельной нагрузки на единицу объема топки .

 

Таблица 3(а). Конструктивные характеристики топки

Наименование величины	Обозначение	Размеры	ДЕ 4	ДЕ 6,5	ДЕ 10	ДЕ 16	ДЕ 25
Лучевосприн. поверхность нагрева	М^221,8127,9338,9648,1360,46
Полная поверхность стен топки	М^223,8029,9741,4751,8464,22
Объем топочной камеры	М^38,0111,2017,1722,629,0
Диаметр труб	d	мм	51	51	51	51	51
Шаг труб	S	мм	55	55	55	55	55

 

Таблица 3: Расчет теплообмена в топке

Рассчитываемая величина	Обозначение	Размерность	Формула и обоснование	Расчет
Коэффициент избытка воздуха в топке	-[5, табл.2]
Теплота, вносимая дутьевым воздухом	Qв
Полезное тепловыделение в потоке	Qт
Энтальпия
Теоретическая температура горения	^оС диаграмма =1840
Лучевоспринимающая поверхность	Fл	м^2	Табл. 3(а)	Fл=38,96
Полная поверхность стен топки	Fст	м^2	Табл. 3(а)	Fст=41,47
Объем топки	Vт	м^3	Табл. 3(а)	Vт=17,17
Степень экранирования топки	-
Эффективная толщина излучающего слоя	S	м
Температура на выходе из топки	^оСпредварительно принимается =1100

Суммарная поглощательная способность 3-х атомных газов

,

где P=0,1МПа
Коэффициент ослабления лучей 3-х атомных газов
Сила поглощения потока
Коэффициент теплового излучения несветящихся газов

Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами

Коэффициент теплового излучения светящейся частью факела -

Коэффициент усреднения	- m=0,1
Коэффициент теплового излучения факела при сжигании газа	-
Условный коэффициент загрязнения лучевоспринимающей поверхности	-
Относительный шаг труб настенного экрана	-Табл. 3(а)
Угловой коэффициент экрана	x	-
Коэффициент тепловой эффективности экранов	-
Тепловыделение в топке на 1 м. ограждающей поверхности
Параметр	М	-	где
Температура газов на выходе из топки
Энтальпия газов на выходе из топки	диаграмма =18800
Коэффициент теплоты, воспринятое в топке	φ
Количество теплоты, воспринятое в топке
Среднее тепловое напряжение лучевоспринимающей поверхности нагрева
Теплонапряжение топочного объема