"Баланс котла"

Введение
Тепловой баланс котельного агрегата устанавливает равенство между поступающим в агрегат количеством теплоты и его расходом. На основании теплового баланса котельного агрегата определяют расход топлива и вычисляют коэффициент полезного действия, который является важнейшей характеристикой энергетической эффективности работы котла [2].В котельном агрегате химически связанная энергия топлива в процессе горения преобразуется в физическую теплоту горючих продуктов сгорания. Эта теплота расходуется на выработку и перегрев пара или нагревание воды. Вследствие неизбежных потерь при передаче теплоты и преобразовании энергии вырабатываемый продукт (пар, вода и т.д.) воспринимает только часть теплоты. Другую часть составляют потери, которые зависят от эффективности организации процессов преобразования энергии (сжигания топлива) и передачи теплоты вырабатываемому продукту.Цель изучить тему «Баланс котла».Из выше указанной цели необходимо определить задачи: выяснить что такое баланс котла и его расчет.Тепловой баланс котлаТепловой баланс котла – равенство располагаемой теплоты Qрр сумме полезно используемой теплоты Q1 и потерь теплоты Q2 –Q6 при стационарном режиме работы котла. Общее уравнение теплового баланса имеет вид [1, с.22]Qрр=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6,где Qрр – располагаемая теплота на 1 кг твердого, жидкого топлива или на 1 м3 газообразного топлива, ккал/кг (ккал/м3); Q1 – полезно используемая теплота (нагрев, испарение воды и перегрев пара в паровом котле, нагрев воды в водогрейном котле), ккал/кг (ккал/м3); Q2 – потери теплоты с уходящими газами, ккал/кг (ккал/м3); Q3 – потери теплоты от химической неполноты сгорания, ккал/кг (ккал/м3); Q4 – потери теплоты от механической неполноты сгорания, ккал/кг; Q5 – потеря теплоты от наружного охлаждения, ккал/кг (ккал/м3); Q6 – потери с физической теплотой шлаков, ккал/кг. При делении обеих частей уравнения на Qрр и умножении на 100 % получаем100 %=q1+q2+q3+q4+q5+q6 или 100 %=ηбр+q2+q3+q4+q5+q6.Схема движения тепловых потоков в паровом котле с воздухоподогревателем показана на рисунке 1. Расчет теплового баланса котла выполняется в следующей последовательности. 1) Определяется располагаемая теплота, ккал/кг (ккал/м3): при сжигании твердого и жидкого топливаQрр=Qнр+Qв.вн+iтл+Qф-Qк,при сжигании газообразного топливаQрр=Qнс,где Qнр, Qнс – низшая теплота сгорания на рабочую массу (для твердых и жидких топлив) и сухую массу (для газообразных топлив); Qв.вн – теплота, вносимая в котельный агрегат воздухом, определяется только при его предварительном подогреве в калорифере, устанавливаемом перед воздухоподогревателем, ккал/кг (ккал/м3); iтл – физическая теплота топлива, определяется только при предварительном подогреве мазута, ккал/кг; Qф – теплота, вносимая в котел с паровым дутьем (форсуночным), ккал/кг; Qк – теплота, затраченная на разложение карбонатов при сжигании сланцев, ккал/кг.Рисунок 1 – Схема теплового баланса парового котла с воздухоподогревателемПри приведенной зольности твердого топлива Ап≥2 %⋅103 кг/ккал и низшей теплоте сгорания Qнр ≤ 6000 ккал/кг в качестве хвостовой поверхности нагрева применяют воздухоподогреватели. Для твердого топлива при Ап<2 %⋅103 кг/ккал и низшей теплоте сгорания Qнр > 6000 ккал/кг, а также для газообразного и жидкого топлива в качестве хвостовой поверхности нагрева применяют экономайзеры (при этом Qв.вн=0). Для предотвращения конденсации водяных паров из дымовых газов в воздухоподогревателе необходимо предварительно подогревать воздух в калорифере. Теплота, вносимая в котельный агрегат воздухом, при его подогреве в калорифере, ккал/кг [1, с.23]Qв.вн=(αт-Δαт+Δαвп)∙(Iвп0-Iх.в0)где Δαт, Δαвп – присосы воздуха в топке, в воздухоподогревателе; Iвп0, Iх.в0 – энтальпии теоретического объема воздуха после и до калорифера, ккал/кг;Iвп0=V0∙0,32∙tвп',Iх.в0=V0∙0,32∙tх.в,где tвп' – температура воздуха перед воздухоподогревателем; 0,32 – теплоемкость воздуха, ккал/(кг⋅°С); tх.в – температура холодного воздуха в котельной (tх.в =30 °С). При сжигании твердого топлива температуру воздуха перед воздухоподогревателем (после подогрева в калорифере) можно принять, °Сtвп'=tк+10,где tк – температура конденсации водяных паров из дымовых газов при αвп''. При отсутствии воздухоподогревателя Qв.вн=0. Физическая теплота топлива (только при сжигании мазута), ккал/кг iтл=cтл∙tтл,где cтл – удельная теплоемкость топлива, ккал/(кг⋅°С), (для мазута cтл=0,415+0,0006∙tтл); tтл – температура топлива, °С, (можно принять tтл=110 °С).Теплота, вносимая в котел с паровым дутьем (только при сжигании мазута), ккал/кгQф=0,35∙iп-600,где k = 0,7 при слоевом сжигании; k = 1 при камерном сжигании сланцев; (CO2)кр – содержание двуокиси углерода карбонатов на рабочую массу, %.Qк=9,7∙k∙(CO2)кр,2) Определяются потери теплоты от механической неполноты сгорания. По справочным данным в литературе, учитывая вид используемого топлива и тип топочного устройства, определяют процентное значение механического недожога q4. При сжигании газа и жидкого топлива q4 = 0 %. 3) Выбор температуры уходящих газов [1, с.24]. Температура уходящих газов ϑух выбирается по виду топлива. При сжигании: природного газа ϑух=120-140 °С;углей с Wп<4,2 %⋅103 кг/ккал (W п <1⋅102 кг/МДж) ϑух =120–140 °С;углей с 4,2