Определение основных характеристик работы котельного агрегата по результатам испытаний.

Во время испытаний водогрейного котла производятся следующие группы измерений:

1. Производительность и параметры прямой и обратной сетевой воды.

2. Качество и количество сжигаемого топлива.

3. Состав и температура газов перед экономайзером и за ним.

Замеры, необходимые при балансовых испытаниях водогрейного котла, указаны на принципиальной схеме замеров и расстановки измерительных приборов (рис. 3).

Расход воды определяется с помощью крыльчатого водомера, установленного на линии обратной сетевой воды.

Давление и температура прямой сетевой воды замеряется по приборам, установленным на верхней части корпуса котла.

 

Отбор газов на анализ осуществляется с помощью газоотборных трубок, устанавливаемых в специальных отверстиях в газоходах котла. Здесь же замеряется температура уходящих газов ( _ух, ^оС) и температура газов перед экономайзером ( _эк, ^оС). В топке котла избыточное давление при номинальной тепловой мощности котла за счет вентилятора составляет не более 900 Па, общее аэродинамическое сопротивление котла без экономайзера составляет 350 Па. Поэтому газоходы котла перед экономайзером и сразу за ним находятся под небольшим избыточным давлением, и для отбора проб газа не

Для достоверности испытаний необходимо провести 5 - 7 замеров, затем определяются средние за период испытаний величины, по которым и рассчитывается методом обратного баланса и расход топлива B.

 

Определение КПД брутто котлоагрегата методом прямого баланса.

 

Определение к.п.д. брутто по методу прямого баланса основано на измерениях количества подведённого и использованного тепла путём непосредственных замеров расхода топлива, пара и его параметров. КПД брутто по методу прямого баланса вычисляется по формуле:

, % (1)

где Q₁ - полезно использованное тепло, кДж/кг; Q - располагаемая теплота, поступающая в котлоагрегат на 1 кг или на 1 м³ топлива, кДж/кг; q₁ - полезно использованное тепло, отнесенное к располагаемому теплу топлива и представляющее собой к.п.д. брутто, %; D_пе - производительность котлоагрегата, кг/с; В - расход топлива в котле, кг/с (м³/с); h_пе, h_пв - соответственно энтальпии перегретого пара и питательной воды, кг/с.

Для водогрейного котла к.п.д. определяется по формуле:

, % (3) где D_в - расход сетевой воды через котел, кг/с; h_пр, h_обр - соответственно энтальпии прямой и обратной сетевой воды, кДж/кг.

Располагаемое тепло топлива определяется по формуле:

, кДж/кг (кДж/м³) (4)

где - низшая удельная теплота сгорания рабочей массы твёрдого, жидкого или сухой массы газообразного топлива, кДж/кг или кДж/нм³; Q_{в. вн} - тепло, внесённое в котлоагрегат воздухом, при нагреве в калорифере, кДж/кг; Q_тл - физическое тепло топлива, кДж/кг; Q_ф - тепло, поступаемое в котлоагрегат с паровым дутьём (форсуночным паром).

Физическое тепло топлива учитывается в тех случаях, когда оно предварительно нагрето посторонним источником тепла (паровой нагрев мазута и т.д.)

Тепло, затраченное на нагрев воздуха, поступающего в котлоагрегат, кДж/кг или кДж/нм³.

, (7)

где - отношение количества воздуха на входе в воздухоподогреватель к теоретически необходимому расходу воздуха ; - энтальпия теоретически необходимого количества воздуха на выходе из калорифера и на входе в него (холодного воздуха), кДж/кг или кДж/м³.

Тепло, вносимое в котёл паровым дутьём, определяется по формуле:

Q_ф=G_ф(h_ф-2510),

где G_ф - выход пара, идущего на дутьё или распыливание топлива, кг/кг; h_ф - энтальпия этого пара кДж/кг.

Для определения энтальпии пара и питательной воды по таблицам перегретого пара и воды необходимо знать их давление и температуру.

Давление пара и питательной воды, замеряется по приборам на щите управления котла. Температура перегретого пара и питательной воды замеряется термопарами, установленными на паропроводе и входном коллекторе водяного экономайзера. Вторичные показывающие или самопишущие приборы расположены на тепловом щите.

 

7 Определение к.п.д. нетто котлоагрегата.

 

Для определения к.п.д. нетто котлоагрегата необходимо подсчитать расход электроэнергии (привод дымосов, дутьевых и мельничных вентиляторов, мельниц, вентиляторов рециркуляции дымовых газов, питателей пыли и сырого угля) и тепла (на обдувку, распыливание мазута, с продувочной водой и на собственные нужды).

Мощность, потребляемая электродвигателем, подсчитывается по замерам силы тока и напряжения, с учётом косинуса j

,кВт (9)

где I - сила тока, а; V - напряжение, в; Cos j - принимают равным 0,85. Суммарная мощность , расходуемая электродвигателями всех вспомогательных агрегатов на собственные нужды равна:

, кВт (10)

где - мощность, затрачиваемая на привод соответственно дымососов, дутьевых вентиляторов и вентиляторов рециркуляции дымовых газов.

Расход тепла на собственные нужды самого котла могут быть незначительными, тогда общий расход энергии на собственные нужды в % от располагаемого тепла топлива будет составлять:

Dh_сн= , % (11)

Таким образом, КПД нетто котла равен:

h_нетто=h_бр-Dh_сн, % (12)

 

 

9 Определение коэффициента избытка воздуха

по газовому анализу продуктов сгорания.

Коэффициент избытка воздуха a - есть отношение действительного количества воздуха V_д поданного в топочную камеру котла к теоретически необходимому для горения V^о

(16)

Величина a зависит от состава и вида топлива, топочного режима, степени совершенства смешения топлива с воздухом и т.п. Если известен химический состав газов, получаемых при сгорании топлива, коэффициент избытка воздуха может быть определён по "азотной" формуле, которая для случая полного горения топлива записывается следующим образом:

. (17)

где N₂ – содержание азота в сухих продуктах горения, %.

10 Определение тепловых потерь котла.

1) Потери тепла с уходящими газами определяются разницей энтальпий газов на выходе из последней поверхности нагрева котла и холодного воздуха, поступающего в котёл .

Величины энтальпий и могут быть определены в соответствии с рекомендациями нормативного расчета котельных агрегатов /1/.

, % (21)

2) Потери тепла от химической неполноты сгорания определяются суммарной теплотой сгорания продуктов неполного горения, остающихся в уходящих газах.

При наличии в продуктах сгорания потери тепла с химической неполнотой сгорания находят по формуле:

, кДж/кг (22)

где - объем сухих газов, м³/кг (м³/м³)

Эта потеря может быть выражена в % от располагаемого тепла

, % (23)

Величина может быть рассчитана по формуле:

Для жидкого топлива:

, м³/кг (24)

Для газового топлива:

,м³/м³ (25)

В формулах (24) и (25) CO₂, SO₂, CO – содержание в продуктах сгорания двуокиси углерода, сернистого газа и окиси углерода, %; - содержание в исходном топливе двуокиси углерода, окиси углерода, сероводорода и различных углеводородов, %.

Процентное содержание Н₂, СО, СН₄ определяется на хроматографе.

3) Потери тепла в окружающую среду за счет естественной конвекции и излучения наружными поверхностями агрегата изменяются в зависимости от тепловой нагрузки котла.

Экспериментальное определение потерь тепла от наружного охлаждения представляет значительные трудности. Для стационарных котлов величина q₅ принимается по данным рис. 5 для парового котла и рис.4 для водогрейного котла.

При нагрузках, отличающихся от номинальной более чем на 25 %, величина q₅ уточняется по формуле:

, % (26)

При испытании котлов на твердом топливе необходимо производить дополнительные замеры для определения потерь теплоты от механического недожога q₄ и физического тепла шлаков q₆.

Балансовые испытания на различных нагрузках проводятся после выхода котлоагрегата из ремонта для выявления оптимальных эксплуатационных характеристик

 

4-3. Материальные и тепловые балансы КУ при работе на жидком топливе

 

 

Тепловой баланс котла