Общая характеристика котельного агрегата, котельной установки. Элементы, входящие в состав котельного агрегата. Тракты котла. Состав и параметры продуктов сгорания. Тепловой баланс котла, страница 14

Уравнение теплового баланса для установившегося режима работы котла при номинальной нагрузке имеет вид, кДж/кг (кДж/м³):

.

Если обе части уравнения разделить на  и умножить на 100, то получим, %:

.

Полезно используемая теплота для производства пара.

Количество полезно используемой теплоты для производства пара, кДж/кг, в общем случае вычисляется по формуле:

,

где ,  – количество отпускаемого перегретого, насыщенного и вторично перегретого пара и продувочной воды, т/ч; , ,  - энтальпия перегретого пара,  продувочной воды (кипящей воды в барабане котла) и питательной воды, кДж/кг; В - расход топлива, т/ч (тыс. м³/ч).

 - количество теплоты, отпускаемой в виде перегретого пара, включает в себя расход теплоты на подогрев воды, поступающей в котел, до кипения, ее испарение и перегрев пара в пароперегревателе;

 - количество теплоты, уносимое из котельного агрегата с водой  непрерывной продувки; учитывается при использовании теплоты продувочной воды для подогрева химически очищенной воды или для других целей.

Потеря теплоты с уходящими газами  возникает из-за того, что энтальпия газов, покидающих котел, превышает энтальпию поступающих в котел холодного воздуха и топлива.

Потеря теплоты с уходящими газами занимает основное место среди тепловых потерь котла и составляет 5 – 12 % располагаемой теплоты .

Значение потери теплоты с уходящими газами, кДж/кг (%), определяется по формуле:

;

,

где  – энтальпия уходящих из котла газов, кДж/кг;  - коэффициент избытка воздуха в последнем газоходе;  - энтальпия холодного воздуха;  - коэффициент, учитывающий полноту сгорания топлива (значения энтальпии рассчитаны на 1 кг введенного топлива без учета механической неполноты его сгорания).

, т. е. потеря теплоты с уходящими газами зависит в основном от объема и температуры уходящих газов.

Для снижения объема уходящих газов необходимо уменьшать коэффициент избытка воздуха , который в свою очередь зависит от коэффициента избытка воздуха в топке  и присосов по газоходам.

С уменьшением  потеря теплоты  снижается, однако при этом в связи с уменьшением количество воздуха, подаваемого в топочную камеру, возможно появление другой потери теплоты –  - от химической неполноты сгорания топлива. Оптимальное значение  выбирается с учетом достижения минимального суммарного значения .

Значение присосов для котлов, работающих под разрежением, всегда больше нуля, так как полное уплотнение мест прохода труб через обмуровку, лючков и гляделок, имеющихся в газоходах, затруднено.

С понижением температуры уходящих газов на 12 - 15 °С потери теплоты уменьшаются примерно на 1 %. Для снижения температуры уходящих газов в хвостовой части котла устанавливают низкотемпературные конвективные поверхности нагрева - экономайзер и воздухоподогреватель, площадь поверхности нагрева которых обратно пропорциональна температурному напору между газами и нагреваемым рабочим телом.

Оптимальная температура уходящих газов определяется на основе технико-экономических расчетов при сопоставлении годовых капитальных затрат на сооружение поверхностей нагрева и затрат на топливо (величина которых зависит в том числе и от q₂).

В то же время при понижении температуры уходящих газов до температуры точки росы происходит конденсация водяного пара, находящегося в продуктах сгорания, что, особенно при наличии в продуктах сгорания оксидов серы, является причиной коррозии хвостовых поверхностей нагрева (при взаимодействии водяных паров с SO₃ образуется серная кислота). Температура точки росы чистых водяных паров не превышает 60°С, продуктов сгорания, содержащих SO₃ - 100 - 150 °С.

В связи с этим температура уходящих газов котлов в зависимости от их производительности, качества и стоимости сжигаемого топлива, температуры питательной воды и поступающего воздуха принимается равной 110 - 170 °С.