Расчет потерь теплоты и КПД-брутто котельном агрегате

Тепловой баланс котельного агрегата устанавливает равенство между поступающим в агрегат количеством теплоты и его расходом. На основании теплового баланса определяется расход топлива и вычисляется коэффициент полезного действия, эффективность работы котельного агрегата.

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

Уравнение теплового баланса для установившегося теплового состояния агрегата:

кДж/ (29)

 

или

кДж/ (30)

 

где – располагаемая теплота,

– полезно использованная теплота,

- суммарные потери,

– потери теплоты с уходящими газами,

– потери теплоты от химического недожога,

– потери теплоты от механической неполноты сгорания,

– потери теплоты в окружающую среду,

– потери теплоты с физической теплотой шлаков.

 

Левая приходная часть уравнения теплового баланса (30) является суммой следующих величин:

кДж/ (31)

 

где – теплота, вносимая в котлоагрегат с воздухом на 1 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 воздухонагревателе, то, теплота не учитывается, так как она возвращается в топку агрегата;

- теплота, вносимая с паром для распыления мазута (форсуночный пар);

- физическая теплота 1 топлива.

Т.к. предварительный подогрев воздуха и топлива отсутствует и пар для распыления топлива не используется, то формула (31) принимает вид:

кДж/ (32)

 

кДж/ (33)

 

где - энтальпия 1 воздуха, кДж/ .

Тогда

кДж/

 

Коэффициентом полезного действия водогрейного котла называют отношение полезной теплоты, израсходованной на выработку горячей воды, к располагаемой теплоте котла. Не вся полезная теплота, выработанная котельным агрегатом, направляется потребителям, часть теплоты расходуется на собственные нужды. С учетом этого различают КПД котла по выработанной теплоте (КПД-брутто) и по отпущенной теплоте (КПД-нетто).

По разности выработанной и отпущенной теплоты определяется расход на собственные нужды.

В итоге КПД-брутто котла характеризует степень его технического совершенства, а КПД-нетто — коммерческую экономичность. Для котельного агрегата КПД-брутто определяется по уравнению прямого баланса:

% (34)

 

где — количество полезно используемой теплоты, кДж/ ;

— располагаемая теплота, кДж/ .

То же по уравнению обратного баланса:

% (35)

 

где — относительные потери теплоты с уходящими газами, от химической неполноты сгорания топлива, от наружного охлаждения.

 

Относительные потери теплоты с уходящими газами определяются по формуле:

% (36)

 

где - энтальпия холодного воздуха:

кДж/

- потери теплоты от механической неполноты сгорания (учитывается только при сжигании твердого и жидкого топлива), %

 

% (37)

 

 

Потери теплоты в окружающую среду определяются по графику на рис.8.1 [9] q5=1,7%.

Потери теплоты от химического недожога определяются по табл.3.1 [10] q3=0,5%.

 

КПД-брутто котельного агрегата:

% (38)