Тепловой баланс котлов

Тепловой баланс характеризует равенство между приходом и расходом тепла: Q_прих= Q_расх.

Приходная часть баланса (располагаемое тепло ) определяется:

Q_прих = Q = Q + Q_ф.т + Q_ф.в + Q_пар+(Q_экз – Q_энд) +Q_эл.

За основу теплового баланса принимается Q - низшая рабочая теплота сгорания единицы топлива (МДж/кг, МДж/м³), не учитывающая теплоту образовании водяных паров.

Q_ф.т - физическое тепло топлива, Q_ф.т = с_т ∙ t_т, где с_т - теплоёмкость топлива, МДж/(кг∙К), МДж/(м³∙К), t_т - температура топлива, ⁰С. Q_ф.т - учитывается в случае предварительного подогрева топлива вне котла посторонним источником.

Q_ф.в - физическое тепло воздуха, как поступившего в котёл через воздушный подогреватель, так и присосанного через газоходы. Учитывается при подогреве вне агрегата за счёт постороннего источника тепла.

, где

- отношение количества воздуха на входе в парогенератор к теоретически необходимому;

; и - энтальпия теоретически необходимого количества подогретого и холодного воздуха.

Q_пар - учитывает тепло, вносимое в агрегат при паровом распылении мазута или при подаче под решётку пара для улучшения работы при слоевом сжигании антрацита.

, где

G_п - удельный расход дутьевого пара, кг/кг; при паровом распылении мазута – 0,3-0,35 кг/кг, при слоевом сжигании антрацита – 0,2-0,4 кг/кг;

- энтальпия дутьевого пара, МДж/кг;
2,51 МДж/кг - энтальпия водяного пара в продуктах сгорания, уходящих в атмосферу.

Q_экз - - учитывает тепло экзотермических реакций, возможных при осуществлении некоторых технологических реакций (обжиг колчедана в кипящем слое).

Q_энд - учитывает затраты тепла на возможные эндотермические реакции. Например, при сжигании сланцев часть тепла затрачивается на разложение карбонатов. , где

4,05 – теплота разложения 1 кг карбонатной золы, МДж/кг;

к – коэффициент разложения карбонатов, 0,7-1,0;

- углекислота карбонатов.

Q_{эл .} - учитывают при выработке пара с использованием в качестве источника тепла электроэнергии. В этом случае для электропарогенераторов: Q_прих =Q_эл.

Часто принимают при составлении теплового баланса парогенератора Q_прих= Q = Q .

 

Расходная часть содержит тепло, затраченное на выработку пара и различные потери, МДж/кг или МДж/м³.

Q_расх. = Q_пол.+ Q_у.г +Q_х.н +Q_м.н +Q_н.о +Q_ф.ш +Q_охл. ± Q_акк.

Q_пол. - тепло, полезно затраченное на выработку пара: Q_пол.= , где

- выход пара кг/с;

- расход топлива, кг/с или м³/с;

и - энтальпии перегретого пара и питательной воды, МДж/кг.

Остальные слагаемые представляют собой тепловые потери:

Q_у.г - потеря теплоты с уходящими газами, МДж/кг. Значение потерь с уходящими газами зависит прежде всего от значения энтальпии газов I_у.г, т.е. зависит от температуры этих газов и их объёма, характеризуемого избытком воздуха α_у.г. Следует выбирать оптимальное значение .

Q_х.н - потери тепла от химической неполноты сгорания топлива, МДж/кг; В продуктах сгорания топлива могут находиться газообразные горючие компоненты СО, Н₂, СН₄. Их догорание практически невозможно из-за небольшой температуры за пределами топочной камеры и недостаточного количества кислорода. В процентном соотношении потери при сжигании газа и мазута составляют q₃ = 0-0,5 %, при сжигании твёрдого топлива составляют 0. Для уменьшения этой потери следует хорошо перемешивать топливо с воздухом, повышать температуру в области горения, повышать скорости выхода топлива и воздуха из горелок.

Q_м.н - потери тепла от механической неполноты сгорания топлива, МДж/кг; Механический недожог представляет собой коксовые частицы, которые в зоне факела частично обгорели. Потери можно разделить на потери с уносом и потери со шлаком.

Q_н.о - потери от наружного охлаждения внешних ограждений котла, МДж/кг; Обмуровка и обшивка котла и его элементы отдают часть теплоты в окружающую среду.. Потеря будет тем больше, чем выше температура обмуровки котла. Потери меньше у котлов с большей производительностью, чем у котлов с малой мощностью.

Q_ф.ш - потеря тепла с физическим теплом шлаков, МДж/кг; Потеря характеризуется тем, что удаляемый шлак имеет высокую температура и уносит теплоту, которая безвозвратно теряется.

Q_охл. - потеря тепла на охлаждение балок, панелей, не включенных в циркуляционную систему агрегата, МДж/кг;

Q_акк - расход (+) или приход (-), связанный с неустановившимся тепловым режимом работы парогенератора, МДж/кг; при установившемся тепловом состоянии Q_акк=0.