ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС, КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ И РАСХОД ТОПЛИВА КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА

Тепловой баланс котельного агрегата.Тепловым балансом называют распределение теплоты, вносимой в котлоагрегат при сжигании топлива, на полезно использованную теплоту и тепло­вые потери. Тепловой баланс составляется на 1 кг твердого (жидкого) или на 1 м³ газообразного топлива применительно к установившемуся тепловому состоянию котельного агрегата.

Уравнение теплового баланса (кДж/кг, кДж/м³) имеет вид

Q =Q₁+Q₂+Q₃+Q₄+Q₅+Q₆, (2.1)

илив процентах от располагаемой теплоты топлива

q₁+q₂+q₃+q₄+q₅+q₆=100, (2.2)

где q₁=(Q₁/Q )100; q₂=(Q₂/Q )100 и т. д.

В уравнениях (2.1) и (2.2): Q — располагаемая теплота; Q₁(q₁)— теплота, полезно использованная в котлоагрегате на получение пара; Q₂(q₂) — потери теплоты с уходящими газами; Q₃(q₃)— потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива; Q₄(q₄)— потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива; Q₅(q₅)— потери теплоты в окружающую сре­ду; Q₆(q₆)— потеря теплоты с физической теплотой шлака.

Располагаемая теплота(кДж/кг, кДж/м³) на 1 кг твердого (жидкого) или на 1 м³ газообразного топлива определяется по формулам:

Q =Q +Q_тл+Q_в.вн+Q_ф-Q_к;

Q =Q +Q_тл+Q_в.вн+Q_ф, (2.3)

где Q и Q — низшая теплота сгорания рабочей массы твердого и жидкого топлива и сухой массы газообразного топлива, кДж/кг (кДж/м³); Q_mл — физическая теплота топлива, кДж/кг (кДж/м³);

Q_в.вн — теплота, вносимая в топку с воздухом, кДж/кг (кДж/м³); Q_ф — теплота, вносимая в топку с паровым дутьем, кДж/кг (кДж/м³); Q_к — теплота, затраченная на разложение карбонатов при сжигании сланцев, кДж/кг.

Физическая теплота топлива

Q_тл=с t_т, (2.4)

где с — теплоемкость рабочей массы топлива, кДж/(кг·К); t_т — температура топлива на входе, в топку, °С.

Теплоемкость рабочей массы топлива

, (2.5)

где с , с — соответственно теплоемкость сухой массы твердо­го топлива и воды, кДж/(кг·К): с для антрацита равно 0,921, для каменных углей — 0,962, для бурых углей — 1,088, для фрезер­ного торфа — 1,297 и сланцев — 1,046.

Теплоемкость мазута

c =l,74+0,0025t_T. (2.6)

Физическая теплота топлива учитывается в том случае, если оно предварительно подогрето вне котлоагрегата (подогрев ма­зута, сушка топлива в разомкнутой системе и т.д.).

Теплота, вносимая в топку с воздухом:

Q_в.вн=α_тV⁰c Δt_в, (2.7)

где α_т — коэффициент избытка воздуха в топке; V⁰ — теорети­ческий объем воздуха, необходимый для сгорания 1 кг топлива, м³/кг; с — средняя объемная теплоемкость воздуха при посто­янном давлении, кДж/(м³·К): при температуре воздуха до 300°С с =1,33 кДж/(м3·К); Δt_в — разность температур подогретого и холодного воздуха, °С.

Теплота, вносимая в топку с паровым дутьем:

Q_ф=W_ф(i_ф-2510), (2.8)

где W_ф и i_ф — соответственно расход и энтальпия пара, идуще­го на дутье или распиливание топлива, кг/кг и кДж/кг: для дутья W_ф=0,7...0,8 кг/кг; для распиливания паровыми форсун­ками W_ф=0,35 кг/кг, паромеханическими форсунками W_ф=0,03...0,035 кг/кг.

Теплота, затраченная на разложение карбонатов при сжигании сланцев,

Q_к=40,6К(СО₂) ,

где К — коэффициент разложения карбонатов.

Теплота (кДж/кг), полезно использованная в котлоагрегате:

, (2.9)

где D_пе, D_н.п — соответственно расход перегретого и насыщен­ного пара, кг/с; В — расход натурального топлива, кг/с; i_п.п, i_н.п, i_п.в, i_к.в — соответственно энтальпия перегретого и насыщенного пара, питательной и котловой воды, кДж/кг; Р — величина не­прерывной продувки, %.

Теплота (кДж/кг), полезно использованная в водогрейных ко­тлах:

, (2.10)

где i₁ и i₂ — соответственно энтальпии воды, поступающей в котел и выходящей из него, кДж/кг; М_в — расход воды, кг/с.

Теплота (%), полезно использованная в котлоагрегате:

q₁=(Q₁/Q )100. (2.11)