Общая характеристика котельного агрегата, котельной установки. Элементы, входящие в состав котельного агрегата. Тракты котла. Состав и параметры продуктов сгорания. Тепловой баланс котла, страница 13

Здесь и далее – С^р и прочие составляющие – в процентах.

Теоретический объем азота (при a = 1), м³/кг,

,

где первое слагаемое – азот, переходящий в продукты сгорания из воздуха, а второе – из топлива.

Теоретический объем водяного пара (при a = 1), м³/кг,

,

где первое слагаемое – водяной пар, образующийся при сгорании водорода, второе – внесенный влагой топлива, третье – внесенный с воздухом (влагосодержание воздуха  = 13 г/м³ сухого воздуха), четвертое – форсуночный или дутьевой пар, вносимый в топку при сжигании мазута и его распылении с помощью паровых форсунок ( - расход пара на распыл 1 кг мазута, кг/кг).

Для газообразного топлива объем трехатомных газов также определяется на основании химических уравнений реакций горения. Например, при сжигании 1 м³ оксида углерода образуется 1 м³ диоксида углерода.

Следовательно, выход трехатомных газов, м³/м³,

.

Теоретический объем азота (при a = 1), м³/м³,

.

Теоретический объем водяных паров (при a = 1), м³/м³,

,

где  - влагосодержание газообразного топлива, г/м³.

При коэффициенте избытка воздуха α > 1 продукты сгорания содержат дополнительное количество воздуха и влагу, внесенную этим воздухом. Объем RO₂ не изменяется, так как в присосах RO₂ = 0, но изменяются объемы азота и водяных паров.

В связи с этим для твердого, жидкого и газообразного топлива:

;

,

где  - коэффициент избытка воздуха в i-том газоходе.

Энтальпии воздуха и продуктов сгорания.

При расчетах котельной установки используются зависимости между температурой и энтальпией продуктов сгорания.

Энтальпия действительного объема продуктов сгорания, кДж/кг,

.

где  - энтальпия теоретического объема продуктов сгорания, кДж/кг,

,

где , ,  – удельная энтальпия двух- и трехатомных газов, кДж/м³;

энтальпия теоретически необходимого объема воздуха, кДж/кг,

,

где  – удельная энтальпия воздуха, кДж/м³;

энтальпия золы в продуктах сгорания, кДж/кг,

,

где  – удельная энтальпия золы, кДж/кг, если приведенное значение уноса золы, %·кг/МДж, то значением энтальпии золы можно пренебречь ( - доля золы топлива, уносимой газами).

Значения удельных энтальпий воздуха, двух- и трехатомных газов и золы приведены в справочной литературе.

Тема 5. Тепловой баланс котельного агрегата

Располагаемая теплота. Схема для расчета теплового баланса КА. Составляющие теплового баланса: полезно используемая теплота и потери. КПД КА брутто и нетто.

Тепловой баланс котельного агрегата.

Для того чтобы оценить экономичность работы котлоагрегата, составляется его тепловой баланс, из которого видно - какова располагаемая теплота и как она расходуется на полезные нужды и неизбежные потери (рис. 5.1).

Рис. 5.1. Схема для расчета теплового баланса котла: 1 - топочный объем; 2 - радиационные поверхности нагрева; 3 - поверхности нагрева пароперегревателя; 4 - поверхности нагрева водного экономайзера; 5 - поверхности нагрева воздухоподогревателя; контур котла

Располагаемая теплота  на 1 кг или 1 м³ рабочего топлива состоит в основном из теплоты , выделившейся при полном горении.

Располагаемая теплота топлива определяется по формулам:

для твердого и жидкого топлива, кДж/кг, -

;

для газообразного, кДж/м³, -

.

 - теплота, вносимая с воздухом, подогреваемым вне парового котла, кДж/кг;

- физическая теплота топлива, кДж/кг (кДж/м³), величина  зависит от температуры и теплоемкости топлива.

Величина теплоты, внесенной в топку извне (с воздухом и топливом), обычно небольшая по сравнению с теплотой сгорания, поэтому ею можно пренебречь и считать, что .

Для установившегося режима (когда котел разогрет) можно выделить следующие составляющие теплового баланса котельного агрегата, кДж/кг (кДж/м³):

полезная теплота, полученная паром, выработанным котлоагрегатом - ;

теплота, расходуемая на покрытие потерь:

 - с уходящими газами;  - от химической неполноты сгорания;  - от механической неполноты сгорания (с уносом и шлаком);  - от наружного охлаждения (потери в окружающую среду);  - с физическим теплотой шлаков.