Для работающего парового котла тепловой баланс составляют на основании результатов теплового испытания с целью определения эффективности его работы, его КПД. При тепловом расчете тепловой баланс составляют, используя нормативные данные для расчета часового расхода топлива проектируемого котла.
Итак, тепловой баланс характеризует равенство между приходом и расходом тепла.
Составляют баланс на 1кг твердого или жидкого топлива или на 1м3 газа при 0°С и 0,098 МПа.
Qприх = Qрасх.
 |
Qприх [МДж/кг], [МДж/м3] Qрасх [МДж/кг], [МДж/м3]
|
Qприх = Qрр= Qрн+Qфт+Qфв+Qпар+(Qэкз-Qэнд)+Qэл |
Qрасх = Qпол+Нуг+Qхн+Qмн+Qно+Qфш+ Qохл+Qакк |
|
Qфт – физическая теплота сгорания Qфт=Стtт, Ст [МДж/(кгК)] для мазута Ст=(1,738+0,0025tт) 10-3 Qфв – физическое тепло воздуха Qфв = β(Н0гв-Н0хв) Н0гв=V0вСвtгв, Н0хв=V0вСвtхв На входе в котел β=α Qпар – при паровом распыле мазута Qпар=Gп(iп-2,51) Qэкз – тепло экзотермических реакций Qэнд – тепло эндотермических реакций Qэл – тепло электроэнергии для электропарогенераторов. Часто принимают Qприх = Qрр= Qрн |
Qпол – тепло, затраченное на выработку пара Qпол=D/В(hпп-h'пв) где D – выход пара, кг/с В – расход топлива, кг/с (м3/с) hпп, h'пв – энтальпии перегретого пара и питательной воды, МДж/кг Остальные слагаемые – тепловые потери. Нуг – энтальпия уходящих из ПК газов, МДж/кг, МДЖ/м3 Qхн, Qмн – потери от химической и механической неполноты сгорания Qно – потери от наружного охлаждения внешних ограждений Qфш – потеря с физической теплотой шлаков Qохл – потеря на охлаждение балок, панелей, не включенных в циркуляционную систему ПК (например, в слоевых топках) Qакк – расход или приход тепла в неустановившемся состоянии. Для установившегося состояния Qакк=0 |
Приравнивая приход и расход теплоты получим:
Qрн+αтН0хв+(αуг-αт) Н0хв = D/В(hпп-h'пв)+Нуг+Qхн+Qмн+Qно+Qфш+ Qохл
Отсюда Qрн= Д/В(hпп-h'пв)+(Нуг- αугН0хв)+Qхн+Qмн+Qно+Qфш+ Qохл
величина αугН0хв – тепло холодного воздуха, поступающего в ПК из окружающей среды: в воздухоподогреватель и с присосом в газоход. Разница между энтальпией уходящих газов и теплом холодного воздуха – потеря тепла с уходящими газами
Qуг = Нуг - αугН0хв
С учетом этого общее уравнение теплового баланса (уравнение прямого баланса)
Qрн= D/В(hпп-h'пв)+Qуг +Qхн+Qмн+Qно+Qфш+Qохл
КПД – есть отношение полезно затраченного тепла к израсходованному. КПД брутто котла из уравнения прямого баланса:
D(hпп-h'пв)
ηпк = В∙Qрн ∙100, %
Отсюда расход топлива, кг/с, [м3/с]:
(hпп-h'пв)
В = ηпк∙Qрн ∙100
В балансовом уравнении не отражена работа воздухоподогревателя, т.к.воздух греется теплом уходящих газов, то есть работа воздухоподогревателя отражена в tуг. Если бы воздух в котел подавался холодный, то потребовалось бы увеличить расход топлива пропорционально нагреву воздуха
Qвп = αт (Н0гв-Н0хв)
Если Qрн принять за 100%, то из уравнения прямого баланса получим уравнение обратного баланса
Qрн Qпол Qуг Qхн Qмн Qно Qфш
Qрн ∙100 =
Qрн ∙100 + Qрн ∙100 +
Qрн ∙100 + Qрн ∙100 +
Qрн ∙100 + Qрн ∙100
Отсюда: 100 = qпол + qуг + qхн + qмн + qно + qфш + qохл + qакк,
где qпол= ηпк = Qпол/Qрн ∙100, %
qуг= ηпк = Qуг/Qрн ∙100, % и т.д.
Составляющие баланса обозначаются обычно:
qпол=q1; qуг=q2; qхн=q3; qмн=q4 ; qно=q5; qшп=q6
Подробнее, что из себя представляет каждая составляющая, от чего зависит, как определяется, когда ее следует учитывать – разобрать самостоятельно.
7. Топки и горелочные устройства.
Топкой называется часть парового котла, предназначенная для сжигания топлива. Вместе с тем топка – теплообменник, в котором происходит лучистый теплообмен между факелами и испарительными и пароперегревательными трубами. Кроме того, в топке происходит отделение части очаговых остатков (шлака) от газообразных продуктов сгорания и легких частиц летучей золы и удаление шлаков.
В настоящее время существует 3 основных способа сжигания топлива: в слое, в факеле, и вихре (циклоне).
Топки для сжигания в слое подразделяются на 3 класса:
а) топки с неподвижной колосниковой решеткой и неподвижным слоем топлива;
б) топки с движущейся колосниковой решеткой, перемещающей лежащий на ней слой топлива;
в) топки с неподвижной колосниковой решеткой и перемещающимся по ней слоем топлива.
Конструкции проработать самостоятельно.
Факельная топка представляет собой прямоугольную камеру, в которую через горелки вводят в тесном контакте топливо и воздух – топливно-воздушную смесь, которая сгорает в факеле. Стенки топки покрыты трубами – экранами – поверхностями нагрева. Факельные топки предназначены для сжигания твердого топлива в пылевидном состоянии, жидкого с разбрызгиванием и газообразного.
Факельные топки для пылевидного топлива разделяют на два класса:
а) топки с удалением твердых шлаков;
б) с жидким шлакоудалением.
Для первых топка снизу ограничена шлаковой воронкой, стенка которой защищена экранными трубами – «холодная воронка» (самостоятельно). Под вторых горизонтальный или слегка наклонный, теплоизолированный, шлак в жидком состоянии удаляется через летку в шлакоприемную камеру, заполненную водой (самостоятельно – однокамерные и двухкамерные).
Факельные топки для жидкого и газообразного топлива выполняют с горизонтальным или слегка наклонным неизолированным подом.
Топки с пережимом.
Факельные топки также классифицируют по виду горелок (прямоточные и вихревые) и по расположению горелок: на передней стенке и боковых, по углам, в крупных котлах – встроенные на передней и задней стенках топки.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.