Тепловой баланс котла реферат

Составление теплового баланса котлоагрегата заключается в установлении равенства между поступившим в агрегат количеством теплоты, называемым располагаемой теплотой , и суммой полезно использованной теплоты и тепловых потерь . На основании теплового баланса вычисляется КПД и необходимый расход топлива.

Общее уравнение теплового баланса имеет вид (в абсолютных величинах), кДж/кг:

Принимая за 100%, находим составляющие баланса (q_i) в относительных единицах. Тогда .

КПД котлоагрегата (брутто) по обратному балансу

где q₂=6,22% - потери теплоты с уходящими газами; q₃ = 0% - потери теплоты в котлоагрегате с химическим недожогом; q₄ = 0,33% - потери теплоты в котлоагрегате от механической неполноты сгорания топлива; q₅ = 0,935% - потери теплоты от наружного охлаждения; q₆ = 0,00096% - потери с физической теплотой шлаков.

Относительная погрешность определения КПД котлоагрегата (брутто) методом обратного баланса составила:

Потери теплоты с уходящими газами по [4]

где t_ух=145єС - температура уходящих газов; t_хв=30єС - температура холодного воздуха; t'_макс =2015,86єС - жаропроизводительность топлива с учетом влаги в воздухе; c'=0,835-отношение средней теплоемкости не разбавленных воздухом продуктов горения в температурном интервале от 0єС до t_ух=145єС к их теплоемкости в температурном интервале 0єС до t_макс =2042,26єС по табл. 14-12 [5]; h - изменение объема сухих продуктов горения в реальных условиях и при теоритических;- соотношение объемов влажных и сухих продуктов горения при б=1; k = 0,79 отношение средней теплоемкости 1м 3 воздуха в температурном интервале от 0єС до t_ух=145єС к теплоемкости 1м 3 неразбавленных воздухом продуктов горения в температурном интервале от 0єС до t_макс =2042,26єС по табл. 14-12 [5].

Потери теплоты в котлоагрегате по [4] с химическим недожогом отсутствуют q₃=0%.

Потери теплоты по [4] в котлоагрегате от механической неполноты сгорания топлива

где Q_ун - теплота сгорания уноса, отнесенная к 1м 3 /кг продуктов горения, ккал/м 3 ; P - максимальное теплосодержание сухих продуктов горения топлива, ккал/м 3 .

Теплота сгорания уноса, отнесенная к 1м 3 продуктов горения [4]:

где a_ун=0,95 - доля золы топлива в уносе; с_ун=3% - содержание горючих в золе-уносе.

Потери теплоты от наружного охлаждения котлоагрегата принимаются по рис. 4-9 из [2] при номинальной нагрузке (50т/ч) и составляют .

Потери с физической теплотой шлаков рассчитываются по формуле [6]

где а_шл=1 - а_ун = 1-0,95=0,05 - доля золы в шлаке по табл.2.6 из [6]; (сt)_шл=0,56 кДж/кг - энтальпия шлака при твердом шлакоудалении при температуре t_шл=600єС по табл.3.5 из [6].

В расчетно-графической работе были определены тепловые потери топлива, которые составили:

q₂ = 6,22% - потери теплоты с уходящими газами;

q₃ = 0% - потери теплоты в котлоагрегате с химическим недожогом;

q₄ = 0,33% - потери теплоты в котлоагрегате от механической неполноты сгорания топлива;

q₅ = 0,935% - потери теплоты от наружного охлаждения;

q₆ = 0,00096% - потери с физической теплотой шлаков.

Из анализа тепловых потерь следует, что в современных паровых котлах наибольшее значение имеют потери теплоты с уходящими газами q₂, которые в основном и определяют величину КПД.

В соответствии с рассчитанной суммой тепловых потерь котла () по упрощенной методике теплотехнических расчетов Равича М.Б. был определен коэффициент полезного действия котла брутто, который составил . Относительная погрешность определения КПД котла (брутто) этим методом по сравнению с расчетным (92,51%) составила .

1. Исаев А.В. Тепловой баланс паротурбинной установки (ПТУ). Курсовая работа по дисциплине "Анализ теплотехнической эффективности оборудования"

2. Справочное пособие теплоэнергетика электрических станций/ под ред. А.М. Леонкова. - Минск: Беларусь, 1974. - 368 с.

3. Сорокина Л.А. Топливо и основы теории горения: учеб. пособие / Л.А. Сорокина. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2004. - 78 с.

4. Практические занятия по дисциплине "Анализ теплотехнической эффективности оборудования", 2007.

5. Трембовля В.И. Теплотехнические испытания котельных установок / В.И. Трембовля, Е.Д. Фингер, Л.А. Авдеева. - М.: Энергия, 1977. - 269 с.

6. Сорокина Л.А. Котельные установки и парогенераторы: учеб. пособие / Л.А. Сорокина, В.В. Федчишин, А.Н. Кудряшов. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2002. - 146 с

Чтобы скачать работу бесплатно нужно вступить в нашу группу ВКонтакте. Просто кликните по кнопке ниже. Кстати, в нашей группе мы бесплатно помогаем с написанием учебных работ.

>>>>> Перейти к скачиванию файла с работой
Кстати! В нашей группе ВКонтакте мы бесплатно помогаем с поиском рефератов, курсовых и информации для их написания. Не спешите выходить из группы после загрузки работы, мы ещё можем Вам пригодиться ;)

Секреты идеального введения курсовой работы (а также реферата и диплома) от профессиональных авторов крупнейших рефератных агентств России. Узнайте, как правильно сформулировать актуальность темы работы, определить цели и задачи, указать предмет, объект и методы исследования, а также теоретическую, нормативно-правовую и практическую базу Вашей работы.

Секреты идеального заключения дипломной и курсовой работы от профессиональных авторов крупнейших рефератных агентств России. Узнайте, как правильно сформулировать выводы о проделанной работы и составить рекомендации по совершенствованию изучаемого вопроса.

Заказать реферат (курсовую, диплом или отчёт) без рисков, напрямую у автора.

Похожие работы:
Воспользоваться поиском

Перейти в список рефератов, курсовых, контрольных и дипломов по
дисциплине Физика и энергетика

Где С2н и Q, i ~ низшая теплота сгорания соответственно рабочей массы твердого или жидкого топлива и сухой массы газообразного топлива; Qu — теплота, вносимая с поступающим в котел воздухом при подогреве его вне агрегата посторонним источником энергии (отбором пара турбины и т. д. ). В случае отсутствия такого подогрева вместо Ql> подставляется значение теплоты, внесенной атмосферным воздухом… Читать ещё >

• теплотехника. том 2. энергетическое использование теплоты

Тепловой (энергетический) баланс котла ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Общие принципы составления энергетического баланса изложены в параграфе 6.5.

Тепловой баланс работающего котла составляется на основе результатов тепловых испытаний с целью анализа эффективности работы котла и определения его КПД. При тепловом расчете проектируемого котла тепловой баланс составляется на 1 кг твердого (жидкого) топлива или на 1 м 3 газообразного (при 273 К и 0,1013 МПа) при установившемся тепловом режиме работы котла. При этих условиях уравнение теплового баланса, кДж/кг, имеет вид.

где Qp P — расчетная располагаемая (внесенная в топку) теплота; Q, — полезно используемая теплота, расходуемая на подогрев воды до температуры кипения, парообразование и перегрев пара; Q₂ — потери теплоты с уходящими газами; — потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива; Q_i — потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива; Q- — потери теплоты от наружного охлаждения; Q$ — потери теплоты с физической теплотой шлаков.

На рис. 15.13 приведена схема теплового баланса котла при наличии газового воздухоподогревателя. Теплота Q, дымовых газов, отдаваемая воздуху в воздухоподогревателе и вносимая обратно в топку с нагретым воздухом, показана в виде замкнутого потока, вследствие чего она в тепловом балансе не учитывается.

Расчетная располагаемая теплота определяется по следующим формулам:

• для твердого или жидкого топлива, кДж/кг,

Рис. 15.13. Схема теплового баланса котла.

• для газообразного топлива, кДж/м 3 ,.

где С2н и Q, i ~ низшая теплота сгорания соответственно рабочей массы твердого или жидкого топлива и сухой массы газообразного топлива; Q_u — теплота, вносимая с поступающим в котел воздухом при подогреве его вне агрегата посторонним источником энергии (отбором пара турбины и т. д. ). В случае отсутствия такого подогрева вместо Q_l> подставляется значение теплоты, внесенной атмосферным воздухом, I_XB; i_TJl — физическая теплота топлива; (Т — теплота, внесенная в котел распыливающим (форсуночным) паром при применении паромеханических или паровых форсунок для распыливания жидкого топлива.

В большинстве случаев физическая теплота топлива слишком мала, поэтому расчетная располагаемая теплота определяется только теплотой сгорания топлива так, что (Q? = Q^').

Полезно используемая теплота.

где D_nn — расход перегретого пара, вырабатываемого котлом, кг/с; D_uu — расход насыщенного пара, отданного потребителям помимо пароперегревателя, кг/с; D_np — расход продувочной воды, кг/с; г_пп, i_Hn, г_пр, г_пв — энтальпии соответственно перегретого, насыщенного пара, продувочной (котловой) и питательной воды, кДж/кг; В — расход топлива, кг/с.

Потери теплоты с уходящими газами.

где / и /_хв — энтальпии соответственно уходящих газов и холодного воздуха'.

Потери теплоты с уходящими газами зависят от избытка воздуха в топке и температуры газов. В современных мощных стационарных котлоагрегатах и главных судовых котлах они составляют 6—7% и ниже. Температура уходящих газов при этом достигает 125— 130 °C. Во вспомогательных судовых котлах, не имеющих развитых хвостовых поверхностей, температура уходящих газов находится в пределах 300—450°С, а потери теплоты с уходящими газами составляют 12—23% (14, "https://referat.bookap.info").

Потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива (химического недожога) Q₃ возникают при неполном окислении горючих элементов топлива, когда в продуктах сгорания присутствуют горючие газы — продукты неполного окисления горючих компонентов топлива или его разложения (СО, Н₂, СН₄ и др.), наличие которых определяется на основе химического анализа дымовых газов.

Химическая неполнота сгорания топлива означает, что реакция окисления горючих компонентов топлива имела место, однако она не завершена, и в составе продуктов сгорания присутствуют вещества, способные к дальнейшему окислению с выделением теплоты. Причинами, вызывающими химическую неполноту сгорания топлива, являются:

• • недостаточное количество воздуха, подаваемого в топку;
• • плохое смесеобразование;
• • низкая температура в топке, приводящая к снижению скорости выгорания топлива;
• • малый размер топочной камеры, обусловливающий недостаток времени для завершения процесса горения.

Значения Q₃ для слоевых механических топок находятся в пределах 0,5—3%, для камерных топок — 0,5—1,5%.

Потери теплоты от механической неполноты сгорания (механический недожог) Q4 обусловливаются недожогом твердого топлива в топочной камере, удалением части топлива вместе со шлаком (в результате его запекания при сжигании крупных кусков угля), провалом его в шлаковый бункер в слоевых топках (мелкие куски угля), а также уносом (угольная пыль). То есть горючие компоненты топлива не вступают в химическую реакцию окисления.

Потери с уносом вызываются тем, что мелкие кусочки топлива увлекаются потоком воздуха и продуктов сгорания и уносятся в не полностью сгоревшем виде в газоходы котла. Эти потери зависят от свойств топлива, его фракционного состава, конструкции колосниковой решетки при слоевом сжигании, тонкости помола в пылеугольных топках, температурного уровня в топке, ее аэродинамики и других факторов. При сжигании твердого топлива потери являются вторыми основными потерями теплоты, для промышленных котлов они могут достигать более 10—12%. При слоевом сжигании основными составляющими Q являются потери с провалом и со шлаком, а при камерном сжигании — с уносом. При теплотехнических расчетах котлов, работающих на жидком или газообразном топливе, эту составляющую теплового баланса не учитывают.

Потери теплоты от наружного охлаждения Q- зависят от размеров и температуры наружной поверхности котла и температуры окружающего воздуха. Потери Q₃ зависят от производительности котла и составляют от 0,1—0,5% в современных главных судовых котлах до 4—6% во вспомогательных котлах. При эксплуатации котла потери Q₃ определяют на основе теории теплообмена по данным измерения температуры наружных стен котла и окружающего воздуха.

Потери с физической теплотой шлаков зависят от количества удаляемых из котла шлаков, их теплоемкости и температуры. В большинстве случаев они незначительны, но при жидком шлакоудалении они увеличиваются до 1—5%. В котлах, работающих на жидком или газообразном топливе,.

Отношение полезно использованной в котле теплоты к располагаемой представляет собой КПД котла:

или в относительных величинах.

По формуле (15.7) рассчитывается КПД парогенератора по прямому балансу (по паровой стороне). Из формулы (15.8) определяется КПД по обратному балансу (по газовой стороне).

По формулам (15.7) и (15.8) рассчитывается КПД котельной установки брутто. При учете расходов котла на собственные нужды (привод насосов, вентиляторов, дымососов и т. п. ), составляющие около 4%, определяется КПД нетто.

Тепловой баланс котельного агрегата устанавливает равенство между поступающим в агрегат количеством теплоты и его расходом. На основании теплового баланса котельного агрегата определяют расход топлива и вычисляют коэффициент полезного действия, который является важнейшей характеристикой энергетической эффективности работы котла.

В котельном агрегате химически связанная энергия топлива в процессе горения преобразуется в физическую теплоту горючих продуктов сгорания. Эта теплота расходуется на выработку и перегрев пара или нагревание воды. Вследствие неизбежных потерь при передаче теплоты и преобразовании энергии вырабатываемый продукт (пар, вода и т.д.) воспринимает только часть теплоты. Другую часть составляют потери, которые зависят от эффективности организации процессов преобразования энергии (сжигания топлива) и передачи теплоты вырабатываемому продукту.

Тепловой баланс котельного агрегата заключается в установлении равенства между поступившим в агрегат количеством теплоты и суммой использованной теплоты и тепловых потерь. Тепловой баланс котельного агрегата составляется на 1 кг твердого или жидкого топлива или для 1 м 3 газа. Уравнение, при котором тепловой баланс котельного агрегата для установившегося теплового состояния агрегата записывают в следующем виде:

Где Q_р/ р - теплота, которой располагают; Q₁ - использованная теплота; ∑Q_n - общие потери; Q₂ - потери теплоты с уходящими газами; Q₃ - потери теплоты от химического недожога; Q₄ - потери теплоты от механической неполноты сгорания; Q₅ - потери теплоты в окружающую среду; Q₆ - потери теплоты с физической теплотой шлаков.

Если каждое слагаемое правой части уравнения (19.3) разделить Q_p/ p и умножить на 100%, получим второй вид уравнения, при котором тепловой баланс котельного агрегата:

В уравнении (19.4) величина q₁ представляет собой коэффициент полезного действия установки "брутто". Он не учитывает затраты энергии на обслуживание котельной установки: привод дымососов, вентиляторов, питательных насосов и прочие расходы. Коэффициент полезного действия "нетто" меньше КПД "брутто", так как он учитывает затраты энергии на собственные нужды установки.

Левая приходная часть уравнения теплового баланса (19.3) является суммой следующих величин:

где Q_B.BH - теплота, вносимая в котлоагрегат с воздухом на 1 кг топлива. Эта теплота учитывается тогда, когда воздух нагревается вне котельного агрегата (например, в паровых или электрических калориферах, устанавливаемых до воздухоподогревателя); если воздух нагревается только в воздухоподогревателе, то эта теплота не учитывается, так как она возвращается в топку агрегата; Q_пap - теплота, вносимая в топку с дутьевым (форсуночным) паром на 1 кг топлива; Q_физ.т - физическая теплота 1 кг или 1 м 3 топлива.

Теплоту, вносимую с воздухом, рассчитывают по равенству

где β - отношение количества воздуха на входе в воздухоподогреватель к теоретически необходимому; с_р - средняя объемная изобарная теплоемкость воздуха; при температуре воздуха до 600 К можно считать с_р = 1,33 кДж/(м 3 К); Т_г.вз - температура нагретого воздуха, К; Т_х.вз - температура холодного воздуха, принимаемая обычно равной 300 К.

Теплоту, вносимую с паром для распыления мазута (форсуночный пар), находят по формуле:

где W_ф - расход форсуночного пара, равный 0,3 - 0,4 кг/кг; i_ф - энтальпия форсуночного пара, кДж/кг; r - теплота парообразования, кДж/кг.

Физическая теплота 1 кг топлива:

где с_т - теплоемкость топлива, кДж/(кгК); Т_т - температура топлива, К.

Значение величины Q_{физ. т} обычно незначительно и в расчетах учитывается редко. Исключением являются мазут и низкокалорийный горючий газ, для которых значение Q_физ.т существенно и должно обязательно учитываться.

Если предварительный подогрев воздуха и топлива отсутствует и пар для распыления топлива не используется, то Q _p /_р = Q р /_н. Слагаемые потерь тепла в уравнении теплового баланса котельного агрегата подсчитывают на основании равенств, приводимых ниже.

1. Потерю теплоты с уходящими газами Q₂(q₂) определяют как разность между энтальпией газов на выходе из котельного агрегата и воздуха, поступающего в котельный агрегат (двоздухоподогревателя), т.е.

где V_r - объем продуктов сгорания 1 кг топлива, определяемый по формуле (18.46), м ₃ /кг; c_р.r, с_р.в - средние объемные изобарные теплоемкости продуктов сгорания топлива и воздуха, определяемые как теплоемкости газовой смеси (§ 1.3) с помощью таблиц (см. прил. 1); Т_ух, Т_х.вз - температуры уходящих газов и холодного воздуха; а - коэффициент, учитывающий потери от механического недожога топлива.

Котельные агрегаты и промышленные печи работают, как правило, под некоторым разрежением, которое создается дымососами и дымовой трубой. Вследствие этого через не плотности в ограждениях, а также через смотровые лючки и т.д. подсасывается из атмосферы некоторое количество воздуха, объем которого необходимо учитывать при расчете I_ух.

Энтальпию всего поступающего в агрегат воздуха (с учетом присосов) определяют по коэффициенту избытка воздуха на выходе из установки α_ух = α_т + ∆α.

Общий подсос воздуха в котельных установках не должен превышать ∆α = 0,2 ÷ 0,3.

Из всех потерь теплоты величина Q₂ - самая значительная. Величина Q₂ возрастает с увеличением коэффициента избытка воздуха, температуры уходящих газов, влажности твердого топлива и забалластированности негорючими газами газообразного топлива. Снижение присосов воздуха и улучшение качества горения приводят к некоторому уменьшению потери теплоты Q₂. Основным определяющим фактором, влияющим на потерю теплоты уходящими газами, является их температура. Для снижения Т_ух увеличивают площадь теплоиспользующих поверхностей нагрева - воздухоподогревателей и экономайзеров.

Величина Т_ух влияет не только на КПД агрегата, но и на капитальные затраты, необходимые для установки воздухоподогревателей или экономайзеров. С уменьшением Т_ух возрастает КПД и снижаются расход топлива и затраты на него. Однако при этом возрастают площади теплоиспользующих поверхностей (при малом температурном напоре площадь поверхности теплообмена необходимо увеличивать; см. § 16.1), в результате чего повышаются стоимость установки и эксплуатационные расходы. Поэтому для вновь проектируемых котельных агрегатов или других теплопотребляющих установок значение Т_ух определяют из технико - экономического расчета, в котором учитывается влияние T_ух не только на КПД, но и на величину капитальных затрат и эксплуатационных расходов.

Другой важный фактор, влияющий на выбор Т_ух, - содержание серы в топливе. При низкой температуре (меньше, чем температура точки росы дымовых газов) возможна конденсация водяных паров на трубах поверхностей нагрева. При взаимодействии с сернистым и серным ангидридами, которые присутствуют в продуктах сгорания, образуются сернистая и серная кислоты. В результате этого поверхности нагрева подвергаются интенсивной коррозии.

Современные котельные агрегаты и печи для обжига строительных материалов имеют Т_ух = 390 - 470 К. При сжигании газа и твердых топлив с небольшой влажностью Т_ух - 390 - 400 К, влажных углей

Т_ух = 410 - 420 К, мазута Т_ух = 440 - 460 К.

Влажность топлива и негорючие газообразные примеси являются газообразующим балластом, который увеличивает количество получающихся при горении топлива продуктов сгорания. При этом повышаются потери Q₂.

При использовании формулы (19.6) следует иметь в виду, что объемы продуктов сгорания рассчитывают без учета механического недожога топлива. Фактическое количество продуктов сгорания с учетом механической неполноты горения будет меньше. Это обстоятельство учитывают, вводя в формулу (19.6) поправочный коэффициент a = 1 - р₄/100.

2. Потеря теплоты от химического недожога Q₃(q₃). Газы на выходе из топки могут содержать продукты неполного горения топлива СО, Н₂, СН₄, теплота сгорания которых не использована в топочном объеме и далее по тракту котлоагрегата. Суммарная теплота сгорания этих газов и обусловливает химический недожог. Причинами появления химического недожога могут быть:

Недостаток воздуха приводит в тому, что часть горючих элементов газообразных продуктов неполного горения топлива может вообще не сгорать из-за отсутствия окислителя.

Плохое перемешивание топлива с воздухом является причиной или местного недостатка кислорода в зоне горения, или, наоборот, большого его избытка. Большой избыток воздуха вызывает снижение температуры горения, что уменьшает скорости реакций горения и делает процесс сжигания неустойчивым.

Малое удельное тепловыделение в топке (q_v = BQ p_{/ н}/V_т, где В - расход топлива; V_T - объем топки) является причиной сильного рас сеяния теплоты в топочном объеме и ведет к снижению температуры. Завышенные значения qv также вызывают появление химического недожога. Объясняется это тем, что для завершения реакции горения требуется определенное время, а при значительно завышенном значении qv время нахождения топливовоздушной смеси в топочном объеме (т.е. в зоне наиболее высоких температур) оказывается недостаточным и ведет к появлению в газообразных продуктах сгорания горючих составляющих. В топках современных котельных агрегатов допустимое значение qv достигает 170 - 350 кВт/м 3 (см. § 19.2).

Для вновь проектируемых котельных агрегатов значения qv выбирают по нормативным данным в зависимости от вида сжигаемого топлива, способа сжигания и конструкции топочного устройства. При балансовых испытаниях эксплуатируемых котельных агрегатов величину Q₃ рассчитывают по данным газового анализа.

При сжигании твердого или жидкого топлива величину Q₃, кДж/кг, можно определить по формуле(19.7)

3.Потеря теплоты от механической неполноты сгорания топлива Q₄(g₄). При горении твердого топлива остатки (зола, шлак) могут содержать некоторое количество несгоревших горючих веществ (в основном углерода). В результате химически связанная энергия топлива частично теряется.

Потеря теплоты от механической неполноты сгорания включает ее потери вследствие:

• провала мелких частиц топлива через зазоры в колосниковой решетке Q_пр (q_пр);
• удаление некоторой части недогоревшего топлива со шлаком и золой Q_шл (q_шл);
• уноса мелких частиц топлива дымовыми газами Q_ун (q_ун)

Потеря теплоты q_yн принимает большие значения при факельном сжигании пылевидного топлива, а также при сжигании неспекающихся углей в слое на неподвижных или подвижных колосниковых решетках. Значение q_ун для слоевых топок зависит от видимого удельного энерговыделения (теплонапряжения) зеркала горения q_R, кВт/м ₂ , т.е. от количества выделяющейся тепловой энергии, отнесенного к 1 м 2 горящего слоя топлива.

Допустимое значение q_R BQ р /_н/R (В - расход топлива; R - площадь зеркала горения) зависит от вида сжигаемого твердого топлива, конструкции топки, коэффициента избытка воздуха и т.д. В слоевых топках современных котельных агрегатов величина q_R имеет значения в пределах 800 - 1100 кВт/м₂. При расчете котельных агрегатов величины q_R, q₄ = q_np + q_шл + q_ун принимают по нормативным материалам. При балансовых испытаниях потерю теплоты от механического недожога рассчитывают по результатам лабораторного технического анализа сухих твердых остатков на содержание в них углерода. Обычно для топок с ручной загрузкой топлива q₄ = 5 ÷ 10%, а для механических и полумеханических топок q₄ = 1 ÷ 10%. При сжигании пылевидного топлива в факеле в котельных агрегатах средней и большой мощности q₄ = 0,5 ÷ 5%.

4. Потеря теплоты в окружающую среду Q₅ (q₅) зависит от большого числа факторов и главным образом от размеров и конструкции котла и топки, теплопроводности материала и талщины стенок обмуровки, тепловой производительности котлоагрегата, температуры наружного слоя обмуровки и окружающего воздуха и т. д.

Потери теплоты в окружающую среду при номинальной производительности определяют по нормативным данным в зависимости от мощности котлоагрегата и наличия дополнительных поверхностей нагрева (экономайзера). Для паровых котлов производительностью до 2,78 кг/с пара q₅ - 2 - 4%, до 16,7 кг/с - q₅ - 1 - 2%, более 16,7 кг/с - q₅ = 1 - 0,5%.

Потери теплоты в окружающую среду распределяются по различным газоходам котлоагрегата (топка, пароперегреватель, экономайзер и т.д.) пропорционально теплоте, отдаваемой газами в этих газоходах. Эти потери учитывают, вводя коэффициент сохранения теплоты φ = 1 q₅/(q₅ + ȵ_к.а) где ȵ_к.а - КПД котельного агрегата.

5. Потеря теплоты с физической теплотой удаляемых из топок золы и шлаков Q₆(q₆) незначительна, и ее следует учитывать только при слоевом и камерном сжигание многозольных видов топлива (типа бурых углей, сланцев), для которых она составляет 1 - 1,5%.

Потери теплоты с горячей золой и шлаком q₆, %, рассчитывают по формуле

где а_шл - доля золы топлива в шлаке; С_шл - теплоемкость шлака; Т_шл - температура шлака.

При факельном сжигании пылевидного топлива а_шл = 1 - а_ун (а_ун - доля золы топлива, уносимой из топки с газами).

Для слоевых топок а_{сл шл} = а_шл + а_пр (а_пр - доля золы топлива в "провале"). При сухом шлакоудалении температура шлака принимается Т_ш = 870 К.

При жидком шлакоудалении, которое наблюдается иногда при факельном сжигании пылевидного топлива Т_шл = Т_зол + 100 К (Т_зол - температура золы в жидкоплавком состоянии). При слоевом сжигании горючих сланцев к зольности Aр вводится поправка на содержание углекислоты карбонатов, равная 0,3 (СО₂), т.е. зольность принимается равной А_Р + 0,3 (СО₂) р /_к. Если удаляемый шлак находится в жидком состоянии, то значение величины q₆ достигает 3%.

В печах и сушилках, применяемых в промышленности строительных материалов, помимо рассмотренных потерь теплоты приходится учитывать также потери на прогрев транспортных устройств (например, вагонеток), на которых материал подвергается тепловой обработке. Эти потери могут доходить до 4% и более.

Таким образом, КПД "брутто" может быть определен как

Теплоту, воспринятую вырабатываемым продуктом (пар, вода), обозначим Qк.a, кВт, тогда имеем:

для паровых котлов

для водогрейных котлоагрегатов

Где D - производительность котла, кг/с; i_п.п - энтальпия перегретого пара (если котел вырабатывает насыщенный пар, то вместо i_п.в следует поставить (i_пн) кДж/кг; i_п.в - энтальпия питательной воды, кДж/кг; р - количество воды, удаляемой из котлоагрегата с целью сохранения допустимого содержания солей в котловой воде (так называемая непрерывная продувка котла), %; i - энтальпия котловой воды, кДж/кг; М_в - расход воды через котлоагрегат,кг/с; с_р.в - теплоемкость воды, кДж/(кгК); T_вых - температура горячей воды на выходе из котла; Т_вх - температура воды на входе в котел.

Расход топлива В, кг/с или м 3 /с, определяют по формуле

Объем продуктов сгорания (см. § 18.5) определяют без учета потери от механического недожога. Поэтому дальнейший расчет котельного агрегата (теплообмен в топке, определение площади поверхностей нагрева в газоходах, воздухоподогревателя и экономайзера) осуществляется по расчетному количеству топлива В_р:

(19.13)

Тепловой баланс, как известно [α] составляется для установившегося теплового режима работы котлоагрегата на 1 кг твёрдого или жидкого и 1м 3 газообразного топлива.

Тепловой баланс дает представление о характере распределения теплоты вносимой в котлоагрегат (располагаемой теплоты – Q_р р , кДж/кг или кДж/м 3 ) на полезно использованную теплоту (Q₁, кДж/кг или кДж/м 3 ) и тепловые потери (∑Q_ПОТ= Q₂+ Q₃+Q₄+Q₅+Q₆, кДж/кг или кДж/м 3 ):

где Q₂ – потеря теплоты с уходящими газами, кДж/кг или кДж/м 3 ;

Q₃ – потеря теплоты от химической неполноты сгорания, кДж/кг или кДж/м 3 ;

Q₄ – потеря теплоты от механической неполноты сгорания, кДж/кг или кДж/м 3 ;

Q₅ – потеря теплоты в окружающую среду, кДж/кг или кДж/м 3 ;

Q₆ – потеря с физической теплотой шлака, кДж/кг или кДж/м 3 ;

Теплота, вносимая в котлоагрегат (распологаемая теплота), в общем случае определяется как:

Здесь Q_Н низшая теплота сгорания топлива (для твердого и жидкого топлива – Q P _H, кДж/кг; для газообразного – Q P _H, кДж/м 3 ).

При выполнении теплового расчета потери теплоты в котлоагрегате чаще всего выражаются относительными величинами (в процентах от распологаемой теплоты Q_P P ):

q_i= (2.26)

Потеря теплоты с уходящими газами (q₂=)

– наибольшая из тепловых потерь, обусловлена превышением температуры уходящих газов над температурой окружающего воздуха и определяется как разность энтальпий продуктов сгорания на выходе из котла и холодного воздуха, поступающего в агрегат:

(2.27)

I 0 _хв – энтальпия теоретически необходимого количества воздуха (кДж/кг или кДж/м 3 ), рассчитываемая по выражению:

где С_В – теплоемкость воздуха, кДж/(м 3 К);

t_B – температура холодного воздуха, поступающего в котлоагрегат (при отсутствии специальных указаний принимается t_B=30 0 , для которой теплоёмкость воздуха С_В = 1,3 кДж/(м 3 К)). Потеря теплоты от химической неполноты сгорания () обусловлена наличием в дымовых газов продуктов неполного горения (Н₂, СО, С_mН_n и др.) и определяется как одна из расчётных характеристик топки в зависимости от её конструкции и вида сжигаемого топлива по данным таблиц 5.1–5.3. Потеря теплоты от механической неполноты сгорания () обусловлена недожогом твёрдого топлива топочной камере (удалением из топки несгоревших топливных частиц со шлаком, выносим их с дымовыми газами или провалом через щели колосниковой решетки). Потеря теплоты в окружающую среду () обусловлена наружным охлождением котлоагрегата (потерей теплоты через его обмуровку) и при выполнении теплового расчёта определяется в зависимости от тепло- или паропроизводительности котла. В ходе расчёта суммарная потеря теплоты в окружающую среду распределяется по отдельным элементам котельного агрегата (топке, конвективному пучку и т.д.) пропорционально количеству теплоты, отдаваемой газами соответствующим поверхностям нагрева, и учитывается введением коэффициента сохранения теплоты:

(2.29)

где η_ка – к.п.д. котлоагрегата, %. Потеря с физической теплотой шлака ()

вводится в расчёт только при сжигании твёрдых топлив и обуславливается тем, что удаляемый шлак, имея высокую температуру, выносит из топки определённое количество теплоты. Величина потери q₆ рассчитывается по формуле:

(2.30)

где α_шл= 1-α_ун – доля золы топлива в шлаке (α_ун – доля золы в топливе уноса, определяемая по данным таблицам 5.1, 5.2); Коэффициент полезного действия котлоагрегата (η_ка, %), характеризующий эффективность использования располагаемой теплоты как:

Полное количество теплоты, полезно использованное в паровом котле (Q_КА, кДж/ч), (теплоты воспринятой поверхностями нагрева и переданной рабочему теплу), находится по уравнению:

D_пр – расход воды на продувку котла, кг/ч, определяемый по соотношению:

(2.33)

где Р – величина непрерывной продувки, % (при отсутствии данных по величине продувки принимается Р= 5%.

Для водогрейного котлоагрегата полное количество полезно использованной теплоты (Q_КА, кДж/ч) принимаются равным его номинальной теплопроизводительности, а расход воды через котел (G, кг/ч) рассчитывается по формуле:

(2.34)

где i₁ и i₂ – энтальпия воды на входе в котел и на выходе из него, кДж/кг, определяемые в зависимости от ее температуры и расчетного давления по данным таблицы 8.4.

Полный расход топлива, подаваемого в топку на горение (В, кг/с или м 3 /с), определяется по уравнению:

(2.35)

Расчетный расход твердого топлива (В_р, кг/с) учитывающий механическую теплоту сгорания и используемый в дальнейшем для определения суммарных объемов дымовых газов и теплоты, передаваемой в поверхностях нагрева котла, вычисляется по формуле:

(2.36)

Читайте также:

  
• Основы экологической токсикологии реферат
  
• Реферат на тему допуски и технические измерения
  
• Методы географических исследований реферат
  
• Развитие зрительного восприятия реферат
  
• Реферат система применения удобрений