Тепловой баланс паровых и водогрейных котлов

Тепловой баланс парового или водогрейного котла характеризует равенство между приходом и расходом теплоты. За основу приходной части теплового баланса принимается - низшая рабочая теплота сгорания топлива, не учитывающая теплоту

Таблица 3.1

Технические характеристики котельных установок типа АКУ-МПНУ

образования водяных паров. Составляют тепловой баланс котла обычно на 1 кг твердого или жидкого топлива или на 1 м³ газового топлива при 0 ºС и 0,098 МПа.

В дальнейшем из приходной части теплового баланса котла с целью упрощения выведены физическая теплота топлива, воздуха; теплота, вносимая в топку котла при паровом распыле мазута (который практически не применяется в модульных котельных). Таким образом,

. (3.1)

Расходная часть теплового баланса содержит теплоту, затраченную на выработку пара (в паровых котлах) или подогрев воды (в водогрейных котлах) с учетом различных потерь. В общем виде расходная часть теплового баланса котла может быть записана в следующем виде:

, (3.2)

где полезно затраченная теплота;

потеря теплоты с уходящими из котла газами;

потери теплоты от химической и механической неполноты сгорания топлива;

потери теплоты от наружного охлаждения внешних ограждений котла;

потеря теплоты с физическим теплом шлаков;

потери теплоты на охлаждение балок, панелей, не включенных в циркуляционную систему агрегата;

расход или приход теплоты, связанный с неустановившемся тепловым режимом работы котла. При установившемся тепловом состоянии

В простейшем случае (без учета продувки) полезно затраченная теплота на выработку пара в паровом котле может быть определена из следующего выражения:

, (3.3)

где паропроизводительность котла;

расход топлива;

энтальпии перегретого пара и питательной воды.

Для водогрейного котла полезно затраченная теплота определяется по следующему соотношению:

, (3.4)

где расход воды, подающей в водогрейный котел;

температура воды на входе и выходе из котла.

Отношение количества теплоты, полезно затраченной на выработку пара в паровом котле или на подогрев воды в водогрейном котле, к теплоте топлива дает КПД парового или водогрейного котла:

, (3.5)

. (3.6)

Определение КПД котла по уравнениям (3.5) и (3.6) как отношение полезно затраченной теплоты к располагаемой теплоте топлива называют методом прямого баланса.

КПД паровых и водогрейных котлов можно определить и по обратному балансу с учетом тепловых потерь. Для установившегося режима работы парового или водогрейного котла можно записать:

(3.7)

(3.8)

Однако при определении КПД котлов методом прямого и обратного баланса не учитывались затраты электрической энергии на собственные нужды (привод насосов, вентиляторов, дымососов, механизмов топливоподачи и др.). Полученные по уравнениям (3.5) - (3.7) КПД парового и водогрейного котла называют КПД брутто и обозначают следующим образом:

. (3.9)

Если обозначить электропотребление вспомогательного оборудования собственных нужд как , то КПД парового и водогрейного котлов с учетом затрат на собственные нужды называют КПД нетто. Данные КПД можно определить по следующим соотношениям:

; (3.10)

, (3.11)

где удельный расход топлива на выработку электрической энергии.

Для паровых и водогрейных котлов отопительных котельных затраты на собственные нужды могут составлять 3-6 % вырабатываемой энергии.

Фактически КПД котла нетто является КПД отопительной котельной, характеризующей ее эффективность.

Как правило, в паспортных данных на котлы приводятся их КПД, что позволяет рассчитать расход топлива при номинальной нагрузке по следующим уравнениям:

для парового котла ; (3.12)

для водогрейного котла . (3.13)