Тепловым балансом котельного агрегата называется распределение тепла, выделившегося при сжигании топлива, на полезное и работу; сопровождающие работу котельного агрегата.
(38)
где Q1 – полезно использованное тепло на образование пара или горячей воды, кДж/м3;
Q2 – потери тепла с уходящими дымовыми газами, кДж/м3;
Q3 – потери тепла от химической неполноты сгорания, кДж/м3;
Q5 – потери тепла в окружающую среду, кДж/м3.
Разделив обе части уравнения на Qрр и умножив на 100 % получим уравнение теплового баланса следующего вида
100% = q1 + q2 + q3 + q5, (39)
Определяем потери тепла с уходящими газами, кДж/м3, по формуле
(40)
где Iух – энтальпия уходящих газов при температуре продуктов сгорания после экономайзера, tух = 150 °С (определяем по Iθ-диаграмме), Iух = 3090 кДж/м3;
αух – коэффициент избытка воздуха в экономайзере (αух = 1,35);
Qpp – располагаемая теплота введенная в топку котла при сжигании газообразного топлива (принимается численно равной Qнс – низшей теплоте сгорания топлива);
I°ВВ – энтальпия теоретического объема воздуха, кДж/м3, при температуре tB = 30 °С (в помещении котельной), определяется по формуле
(41)
где V0 – теоретический объем воздуха, м3/м3.
Iвв = 39,8 .9,52 = 378,896кДж/м3
Qpp = Qнс = 35880 кДж/м3..
q2 = (3090-(1,35. 378.896)/35880 .100 =7 %
Определяем потери тепла от химической неполноты сгорания q3, по Л1, табл. 4.4 (принимается в зависимости от вида топки и топлива).
q3 = 0,5 %.
Определяем потери тепла q5, %,в окружающую среду по формуле
(42)
где q5ном – максимально допустимые потери теплоты от наружного ограждения парового котла, принимаем по Л1, табл. 4.5 (в зависимости от паропроизводительности котла);
Дном и Д – соответственно номинальная и расчетная паропроизводительность котла, т/ч.
Дном = Д = 4 т/ч.
q5ном = 2,9 %.
q5 = 2,9·4/4 = 2,9 %.
Определяем сумму тепловых потерь при работе парового котла, %, по формуле
(43)
Σq = 7 + 0,5 + 2,9;
Σq =10,4%
Работа котельного агрегата характеризуется коэффициентом полезного действия. Различают КПД: брутто и нетто. В КПД брутто не учитываются затраты тепла на собственные нужды котельной, т. е. на привод питательных насосов, дутьевых вентиляторов и дымососов.
На практике КПД котла уменьшается из-за расходов на собственные нужды, поэтому КПД нетто всегда меньше КПД Брутто.
Определяем полезную мощность котла, кВт, по формуле
(44)
где iн.п, iк, iп.в – соответственно энтальпии насыщенного пара в барабане котла, кипящей воды и питательной воды при соответствующей температуре, кДж/кг°С;
iн.п = 2789 кДж/кг°С;
iк = 830 кДж/кг°С;
iп.в = 432,5 кДж/кг°С (при tп.в = 103 °С).
Д – паропроизводительность котла, кг/с;
Дпр – расход пара на непрерывную продувку котла, кг/с, определяется по формуле
(45)
где Пр – процент продувки (5 %).
Переведем паропроизводительность котла из т/час в кг/с
Д = 4·1000/3600 = 1,81 кг/с.
Дпр = 0,01·5·1,81 = 0,09 кг/с.
По таблицам термодинамических параметров
Dпр= 0,01. 7 . 1,11 =0,0777т/ч
Q = 1,11(2789–432,5.)+0,0777(830–432,5) = 2647кВт
Определяем КПД парового котла, %, по формуле
η = 100–(q2+q3+q5) (46)
η =100–(7+0,5+2,9)= 89,6%
Определяем расход топлива, м³/с, по формуле
Вр = Q / Qсн. η.100 (47)
Вр = 2647/(35880.89,6).100 = 0,08м³/с
Определяем коэффициент сохранения тепла (для последующих расчетов)
φ =1 – q5/100 (48)
φ = 1 – 2,9/100 = 0,971.
Определяем КПД брутто, %, по формуле
Определенный КПД брутто котла равен 89,6 %; расход топлива равен 0,08 м3/с; коэффициент сохранения тепла равен 0,971.