III – 2. Расчёт теплового баланса, определение КПД и расхода топлива

Тепловой баланс котельного агрегата выражает количественное соотношение между поступившей в агрегат теплотой (располагаемой теплотой топлива ) и суммой полезно использованной теплоты Q₁ и тепловых потерь Q₂, Q₃, Q₄,Q₅,Q_{6 шл .}

Для твёрдого и жидкого топлива располагаемая теплота:

, (III – 24)

где Q_{В.ВН .} – теплота, внесённая воздухом, кДж/кг;

i_{тл .} – физическая теплота топлива, кДж/кг.

, (III – 25)

где - отношение количества воздуха на выходе в воздухоподогреватель к теоретически необходимому;

и - энтальпии теоретически необходимого количества воздуха после его подогрева, например в калорифере, и холодного воздуха.

Физическую теплоту топлива i_тл учитывают при паровом подогреве мазута:

, (III – 26)

где t_М - температура подогретого мазута (принимается равной 120 – 130 ⁰С).

Удельную теплоёмкость мазута вычисляют по формуле:

. (III – 27)

Для газообразного топлива, располагаемая теплота (кДж/м³):

. (III – 28)

Таблица III – 4.

Энтальпии продуктов сгорания

Поверхность нагрева, коэффициент избытка воздуха за ней	Температура за поверхностью, , ^0С	Энтальпия, кДж/кг
Топка
Фестон
Пароперегреватель
Конвективный пучок
Водяной экономайзер
Воздухоподогреватель

Статьи теплового баланса

Общее уравнение теплового баланса кДж/кг (кДж/м³) имеет вид:

(III – 29)

или в процентах:

. (III –30)

Q₁ (q₁) находим как остаточный член уравнения теплового баланса после определения всех потерь теплоты.

Таблица III – 5.

Расчётные характеристики камерных марок топок

для сжигания горючих газов и мазутов

Топливо	Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки,	Допустимое тепловое напряжение объёма топки, q ·V, кВт/м^3	Потеря теплоты от химического недожога топлива, q3, %
Мазут Природный, попутный и коксовый газы Доменный газ	1,1-1,15 1,1-1,15   1,1-1,15	350-460	0,5 0,5   1,4

Меньшие значения – для агрегатов паропроизводительностью 50 т/ч.

Примечания: 1. Потеря теплоты от механического недожога топлива незначительна и её можно не учитывать.

2. Для газомазутных топок, длительное время работающих на мазуте, характеристики топок применяются по мазуту.

Расчётные потери теплоты от химической и механической неполноты сгорания (q₃ и q₄) принимают из расчётных характеристик топок (табл. III – 5), потерю тепла от наружного охлаждения находят по табл. III – 6 в зависимости от паропроизводительности агрегата.

Таблица III – 6.

Потери тепла от наружного охлаждения котельного агрегата

Паропроизводительность	2,5	4,0	6,5
Потери тепла	3,6	2,8	2,3	1,7	1,4	1,3	1,2	1,1	0,9	0,8	0,7	0,6

Потерю теплоты с уходящими газами находят по разности энтальпий дымовых газов уходящих из парогенератора и холодного воздуха:

, (III – 31)

где - энтальпия уходящих газов при коэффициенте избытка воздуха и температуре , кДж/кг (кДж/м³). Значение находят из предыдущего расчёта по принятой ;

- энтальпия холодного воздуха, кДж/кг (кДж/м³);

Значение находят по принятой .

- потеря физической теплоты шлаков, определяется для твёрдых топлив при их камерном сжигании с жидким шлакоудалением и слоевом сжигании. При камерном сжигании с сухим шлакоудалением увеличивается, если :

, (III – 32)

где а_ун - доля золы, уносимой газами;

- энтальпия золы, приведена в табл. III – 2;

- температура шлаков при сухом шлакоудалении, равна 600 ⁰С, при жидком – температура жидкого состояния золы t₃ + 100⁰С. t₃ принимается по приложению /13/.

Суммарную потерю теплоты в парогенераторе находят по формуле:

, (III – 33)

КПД генератора брутто:

, (III – 34)

Коэффициент сохранения теплоты (учитывающий потерю тепла) определяют по формуле:

, (III – 35)

Расход топлива, подаваемого в топку, кг/с (м³/с), рассчитывают по формуле:

, (III – 36)

где D – паропроизводительность агрегата, кг/с (принимается по заданию);

i_п – удельная энтальпия пара при давлении и температуре в выходном коллекторе парогенератора, кДж/кг (для агрегатов с перегревателем и без перегревателя определяют по термодинамическим свойствам насыщенного и перегретого пара);

i_пв – удельная энтальпия питательной воды, кДж/кг;

i_кип – удельная энтальпия воды при температуре кипения и давлении в барабане, кДж/кг;

D_пр – расход воды на продувку парогенератора (кг/с), причём

, (III – 37)

где Р- продувка, % (принимается по заданию).

Если Р 2%, то член в формуле III – 36 не учитывается.

Расчётный расход топлива с учётом механической неполноты сгорания находят по формуле:

, (III – 38)

Расчёты по определению теплового баланса и других величин сводят в таблице III – 7.

Таблица III – 7.

Наименование величин	Обозначение	Способ определения	Результат
Потери от химической неполноты сгорания топлива   Потери от механической неполноты сгорания топлива Потери от наружного охлаждения агрегата Потери с уходящими газами Потери физической теплоты шлаков Суммарные потери КПД генератора брутто Коэффициент сохранения теплоты Расход топлива Расчётный расход топлива	Вр	По расчётным характеристикам топки (табл. III-5) -˝-   по табл. III – 6   по табл. III - 30 по табл. III – 32   по табл. III - 33 по табл. III - 34 по табл. III - 35   по табл. III - 36 по табл. III - 38

Рис. III-2. Блок-схема алгоритма основной программы

Рис. III-3. Блок-схема алгоритма расчёта объёмов воздуха и характеристик продуктов сгорания

Рис. III-4. Блок-схема алгоритма расчёта энтальпии продуктов сгорания

Рис. III- 5. Блок-схема подпрограммы расчёта теплоёмкостей и энтальпий продуктов сгорания

Рис. III-6. Блок-схема алгоритма расчёта теплового баланса показателей работы котельного агрегата

Описанный расчёт характеристик продуктов сгорания и расчёт теплового баланса котельного агрегата реализуется программой №1 состоящей из трёх подпрограмм (рис. III – 2). В подпрограмме 1 в зависимости от вида топлива осуществляется расчёт объёмов воздуха и характеристик продуктов сгорания в поверхностях нагрева (рис. III – 3). В подпрограмме 2 (рис. III – 4) происходит расчёт энтальпии продуктов сгорания, причём расчёт теплоёмкостей по интерполяционному полиному, а расчёт самих энтальпий с учётом вида топлива внесён в подпрограмму 3 (рис. III –5), к которой обращается подпрограмма 2 при расчёте каждой поверхности нагрева. Подпрограмма 4 реализует расчёт теплового баланса котельного агрегата, определяет КПД, расчётный расход топлива и другие показатели работы котельного агрегата (рис. III – 6).

Дата добавления: 2015-12-07