Тепловой баланс теплогенератора и расход топлива

Тепловой баланс теплогенератора.

 

 

Тепловой баланс теплогенератора выражает равен­ство теплоты поступившей в агрегат, сумме по­лезно использованной теплоты и всех тепловых по­терь, имею­щихся при его работе.

Цель составления теплового баланса - вычислить коэффициент полезного действия теплогенератора и оп­ределить необходимый расход топлива.

Тепловой баланс составляют применительно к ус­тановившемуся тепловому состоянию теплогенератора. Все статьи теплового баланса принято относить к 1кг твердого и жидкого или 1м³ газообразного топлива.

Общее уравнение теплового баланса имеет вид, кДж/кг (кДж/м³)

 

, (3.1)

 

где - располагаемая теплота;

-полезноиспользованная теплота;

- потери теплоты с уходящими газами;

- потери теплоты от химической неполноты сгора­ния;

- потери теплоты от механической непол­ноты сгорания;

-потери теплоты всеми элементами теплоге­нера­тора в окружавшую среду (потери от наруж­ного охлаждения);

- потери теплоты в виде физической теп­лоты шлака.

Располагаемая теплота на 1кг твердого или жид­кого топлива, кДж/кг (кДж/м³)

 

, (3,2)

 

где - теплота, внесенная в теплогенератор воздухом при условии подогрева его вне агрегата, кДж/кг;

- физическая теплота, внесенная в теплоге­нератор топливом, кДж/кг;

- теплота, вносимая в агрегат при паровом распы­ливании жидкого топлива, кДж/кг;

- теплота, затраченная на разложение карбо­натов при сжигании сланцев, кДж/кг.

Распола­гаемая теплота на 1 м³ газообразного топлива, кДж/м³

, (3.3)

 

Для упрощения расчетов в курсовой работе можно при­нимать:

для твердого и жидкого топлив

 

, (3.4)

 

для газообразного топлива

 

, (3.5)

 

Если статьи теплового баланса выразить в отно­сительных величинах (процентах от располагаемой теп­лоты , то уравнение теплового баланса (3.1) примет вид

 

100 = q ₁ + q ₂ + q ₃ + q ₄ + q ₅+ q _6шл. (3.6)

Величину полезно использованной теплоты Q₁(q₁) прямым путем определить нельзя, т.к. заранее неиз­вестно количество сжигаемого топлива. Поэтому Q₁(q₁) можно найти из уравнений теплового баланса (3.1) или (3.6) лишь после определения всех потерь теплоты.

Далее расчет осуществляют в следующей последо­вательности:

1. Потери теплоты с уходящими газами находят по разности энтальпий продуктов сгорания, уходящих из теплогенератора, и холодного воздуха, %

 

, (3.7)

где - энтальпия уходящих дымовых газов, кДж/кг (кДж/м³)при соответствующем избытке воздуха и температуре уходящих газов t_ух;

- коэффициент избытка воздуха в уходящих газах, берется в сечении газохода после последней поверхности нагрева;

- энтальпия теоретического объема холод­ного воздуха, кДж/кг (кДж/м³)

 

, (3,8)

 

где -энтальпия 1м³ холодного воздуха, кДж/м³, оп­ределяется по прил. 7 в зависимости от темпера­туры холодного воздуха t_хв, которую при от­сутст­вии специальных указаний принимают t_хв =30⁰С.

 

Энтальпию уходящих дымовых газов I_ух находят по It-диаграмме (рис. 2.1) при соответствующем избытке воздуха и температуре уходящих газов t_ух. При этом температурой t_ух следует задавать­ся.

Для теплогенераторов с хвостовыми поверхностя­ми нагрева рекомендуемые температуры уходящих га­зов указаны в табл. 3.1.

 

2. Расчетные потери от химической q ₃,%и меха­нической q ₄, % неполноты сгорания топлива принимают из расчетных характеристик топок.

 

3. Потери теплоты в окружающую среду (от на­ружного охлаждения) q₅ , % для стационарных тепло­генерато­ров принимают по графику (рис. 3.1) в зави­симости от паропроизводительности котельного агре­гата и наличия хвостовой поверхности.

 

4. Потери теплоты с физическим теплом шлаков вводят в расчет для твердых топлив при камерном сжигании с жидким шлакоудалением и слоевом сжига­нии.

Таблица 3.1. Рекомендуемые температуры

уходящих газов

 

Вид топлива	Производительность теплогенера­тора Д, т/ч
	<10	10...20	>20
Твердое:
сухое (Wn<1,5)	140...160 ...160	130...150	120...140
влажное (Wn=1,5 5) (Wn=1,5...5)	150...170 ...170	140...160	130...150
высоковлажное(Wn>5)   (Wn<1,5) (Wn<1,5) (Wn>5)	160...180 ...18 0	150...170	140...160
Мазут	160...180 ...180	140...160	130...150
Природный газ	150...170 ...170	130...150	120...140

Примечание: Большие значения t_ух следует прини­мать для аг­регатов меньшей паропроизводительности.

 

 

При камерном сжигании твердым шлакоудалением q_6шл можно не учитывать при .

Потери q_6шл рассчитывают по формуле, %

 

, (3.9)

 

где a_шл - доля золы топлива, перешедшей в шлак,

а_шл = 1 - а_ун, а_ун находят по прил. 5,

(ct)_зл - энтальпия 1кг золы, кДж/кг, прини­мают по прил.7.

Температуру шлаков при твердом шлакоудалении принимают равной 600°С, а при жидком шлакоудале­нии - температуре жидкоплавного состояния золы t₃ плюс 100°С.

 

5. Коэффициент полезного действия теплогенера­тор (брутто) определяют по уравнению обратного ба­ланса,%

 

= q₁ = 100-(q₂ + q₃ + q₄ + q₅ + q_6шл), (3,10)

 

6. Номинальный расход топлива определяют по формуле, кг/ч (м³/ч)

, (3,11)

 

где Д_пп, Д_нп - количество выработанного пара, соот­ветст­венно перегретого и насыщенного, кг/ч, принимают со­гласно заданию;

Д_пр - расход воды на продувку теплогенера­тора, кг/ч, причем

 

, (3.12)

 

где Р - непрерывная продувка, %; учитывается только при Р 2, в курсовой работе следует прини­мать Р = 2...7%;

i_пп - энтальпия перегретого пара при давлении и тем­пературе в барабане теплогенератора, кДж/кг, опре­деляют по прил.8;

i_нп - энтальпия сухого насыщенного пара при давлении в барабане котла, кДж/кг, определяют по прил. 9;

i^’ - энтальпия кипящей воды при давлении в барабане котла, кДж/кг, определяют по прил.9;

i_пв - энтальпия питательной воды, кДж/кг, оп­ределяют по ее температуре и давлению на входе в теплогенератор из прил. 10.

 

7. Расчетный расход топлива определяют по фор­муле кг/ч (м³/ч)

 

 

, (3.13)

 

Рис. 3.1. Потери тепла от наружного охлаждения [2]

 

1 - теплогенераторы без хвостовых поверхностей;

2 - теплогенераторы с хвостовыми поверхностями.