Общая характеристика котельного агрегата, котельной установки. Элементы, входящие в состав котельного агрегата. Тракты котла. Состав и параметры продуктов сгорания. Тепловой баланс котла, страница 15

Потеря теплоты от химической неполноты сгорания (химического недожога)  возникает при неполном сгорании топлива в пределах топочной камеры котла и появлении в продуктах сгорания горючих газообразных составляющих (СО, Н₂, СН₄, С_mH_n и др.). Их догорание за пределами топочной камеры невозможно из-за недостаточно высокой температуры газов и низкой концентрации как самих горючих компонентов, так и кислорода.

Значение потери теплоты от химического недожога, кДж/кг (%), определяется по формуле:

;

,

где  - объем i-го продукта неполного сгорания в продуктах сгорания топлива, м³/кг;  - объемная доля i-го продукта неполного сгорания;  - объем сухих газов, м³/кг;  - теплота сгорания i-го продукта неполного сгорания, кДж/м³.

Потери  зависят от вида топлива, способа его сжигания, избытка воздуха в горелках и от условий его перемешивания с топливом. Величина q₃ составляет при камерном сжигании топлива 0 - 0,5 %, при слоевом - 0,5 до 2 %.

Для снижения потери теплоты от химического недожога необходимо достаточное количество кислорода для горения, соответствующая температура в топке (при пониженных температурах снижается скорость реакции горения), достаточное время пребывания горючих частиц в топочной камере (при малых размерах топки время пребывания снижается) и хорошее перемешивание топлива с воздухом.

Потеря теплоты от механической неполноты сгорания (механического недожога)  связана с недожогом твердого топлива в топочной камере. Часть его в виде горючих (коксовых) частиц, содержащих углерод, водород и серу, может уноситься газообразными продуктами сгорания, часть – удаляться вместе со шлаком. При слоевом сжигании возможен также провал части топлива через отверстия колосниковой решетки. Таким образом, потеря теплоты от механической неполноты сгорания в общем случае состоит из потерь с провалом, со шлаком и с уносом.

;

,

где ,  - доли золы топлива в шлаке, провале и уносе; ,  - содержание горючих (кокса) в шлаке, провале и уносе, %; 32700 - условная теплота сгорания углерода, кДж/кг.

При слоевом сжигании основными составляющими потери являются потери со шлаком и провалом, а при камерном – потеря с уносом (в камерных топках 85 - 95 % золы топлива уносится с дымовыми газами).

При сжигании твердого топлива потеря  является второй основной потерей в тепловом балансе и при слоевом сжигании топлива находится в пределах 1,5 – 5 % (до 10 - 12 % для котлов малой мощности), при камерном - 0,5 – 2 %.

При сжигании мазута и газа механический недожог при нормальных условиях эксплуатации отсутствует, но может иметь место в виде сажевых частиц, возникающих в высокотемпературных зонах горения, при нехватке кислорода (при a < 0,6).

Потери теплоты от механической неполноты сгорания зависят от вида сжигаемого топлива, его зольности (потери со шлаком возрастают с увеличением зольности топлива и снижении выхода летучих), фракционного состава (чем меньше размер частиц топлива, тем полнее происходит их выгорание), конструкции колосниковой решетки (для «беспровальных» колосниковых решеток значение потерь с провалом не превышает 1 %), коэффициента избытка воздуха и других факторов.

Потеря теплоты от наружного охлаждения  возникает потому, что температура наружной поверхности котла (обмуровки, трубопроводов, барабана и др.) всегда превышает температуру окружающей среды. В соответствии с «Правилами технической эксплуатации тепловых энергоустановок» температура внешних поверхностей котла не должна быть выше 45 °С при  = 25 °С.

В общем виде потерю , кДж/кг, можно выразить формулой:

,

где  - площадь наружной поверхности стен котла и его высокотемпературных элементов, м²;  - коэффициенты теплоотдачи конвекцией и излучением, кВт/(м²∙°С); ,  - соответственно средняя температура поверхности теплоотдающих стен и температура окружающего воздуха, °С.

Поскольку относительная величина  мала и экспериментальное определение ее по формуле связано с определенными трудностями, при тепловых расчетах используют нормативные значения , приведенные в справочной литературе.