Расчет КПД и расхода топлива

Коэффициентом полезного действия (КПД) парового или водогрейного котла называют отношение полезной теплоты к располагаемой теплоте. Не вся полезная теплота, выработанная агрегатом, направляется к потребителю. Часть выработанной теплоты в виде пара и электрической энергии расходу-ется на собственные нужды. Так, например, на собственные нужды расходу-ется пар для привода питательных насосов, на обдувку поверхностей нагрева и т.д., а электрическая энергия – для привода дымососа, вентилятора, питате-лей топлива, мельниц системы пылеприготовления и т.д. Под расходом на собственные нужды понимают расход всех видов энергии, затраченной на производство пара или горячей воды. Поэтому различают КПД агрегата

Q В

брутто и нетто. Если КПД агрегата определяется по выработанной теплоте, то его называют брутто, а если по отпущенной теплоте - нетто.

КПД брутто котельного агрегата (%) можно определить по уравнению прямого баланса:

для парового котла

Qпкбр р

р пк

100; (3.7)

для водогрейного котла

Qв. кбр р

р в. к

100, (3.8)

где Qпк – полезная мощность парового котла, кВт; Qвк – полезная мощность водогрейного котла, кВт; Bпк и Bвк – расход топлива паровым и водогрей-ным котлом, кг/с или м3/с; Qр – располагаемая теплота, кДж/кг или кДж/м3.

КПД парового или водогрейного котла, работающего на жидком или

(

газообразном топливе, по уравнению обратного баланса (%)

бр =100 q 2 + q 3 + q 5. (3.9)

При тепловом расчете парового или водогрейного котла тепловой ба-ланс составляет для определения КПД брутто и расчетного расхода топлива.

Расчет рекомендуется производить в следующей последовательности: 1. Определить располагаемую теплоту:

р р

для жидкого топлива (кДж/кг)

Qр = Qн + iтл + Qф; (3.10) для газообразного топлива (кДж/м3)

р н

Qр = Qс, (3.11)

где Qр – низшая теплота сгорания жидкого топлива, кДж/кг, принимается по табл. П.1; Qс – низшая теплота сгорания сухой массы газа, кДж/м3, принима-ется по табл. П.2; iтл – физическая теплота, внесенная топливом, кДж/кг; Qф

– теплота, вносимая в агрегат при паровом распыливании жидкого топлива, кДж/кг.

Физическая теплота топлива учитывается только при его предвари-тельном подогреве от постороннего источника теплота (паровой подогрев мазута (кДж/кг) по формуле:

iтл = стлtтл, (3.12) где tтл – температура топлива, °С (для мазута в зависимости от его вязкости 90-130°С); cтл – удельная теплоемкость топлива, кДж/(кг·К).

Удельная теплоемкость мазута

cтл =1,74 + 0,0025 tтл. (3.13) Теплота, вносимая в агрегат через форсунку при паровом распылива-

)

нии жидкого топлива (кДж/кг),

Qф = 0,35 iф 2520, (3.14)

где iф – энтальпия пара, расходуемого на распыливание топлива, определя-ется из таблиц для водяного пара по его параметрам, кДж/кг.

2. Определить потерю теплоты с уходящими газами по формуле (3.3). Для парогенераторов низкого давления с хвостовыми поверхностями

нагрева температуру уходящих газов рекомендуется принимать не менее следующих значений (°С):

Природный газ……………………………………………… 120-130 Мазут………………………………………………………... 150-160

3. Определить потерю теплоты от химической неполноты сгорания (табл. 3.1).

4. Определить потерю теплоты от наружного охлаждения по формулам (3.5), (3.6).

5. Вычислить полезную мощность парового или водогрейного котла (кВт) по формулам:

(3.15)

Qпг Dпе (iп. п iп. в.) Dн. п (iн. п iп. в.) 0,01 P (Dпе + Dн. п)(iкип iп. в.);

Qв. к = Gв (iг. в. iх. в.), (3.16) где Dпе – расход выработанного перегретого пара, кг/с; Dн. п – расход выра-ботанного насыщенного пара, кг/с; iп. п, iп. в, iн. п, iкип – энтальпия перегретого пара, питательной воды на входе в индивидуальный водяной экономайзер, насыщенного пара и кипящей воды в барабане котла, кДж/кг; P – непрерыв-ная продувка парового котла, %, учитывается только при 2%; Gв – рас-ход воды через водогрейный котел, кг/с; iх. в, iг. в – энтальпия холодной и го-рячей воды (на входе и выходе водогрейного котла), кДж/кг.