Показатели работы топочных устройств. Материальный баланс. Тепловой баланс котельной установки

Показатели работы топочных устройств.

1. Пригодность для сжигания того или иного топлива.
2. Тепловая мощность Q=B_PQ^P_P(МВт) B_P-расход горючего (кг/сек) Q^P_P-располагаемая теплота сгорания (Мдж/кг)
3. Видимая объемная плотность тепловыделения (удельное тепловое напряжение топочного объема) q_V= B_PQ^P_P/V_T(МВт/м³)
4. Удельное тепловое напряжение зеркала горения q_R=B_PQ^P_P/R(МВт/м²) R-поверхность зеркала горения.
5. Видимое тепловое напряжение поперечного сечения топки q_f = B_PQ^P_P/f (МВт/м²)
6. Коэффициент избытка воздуха a=V_В/V_В⁰  V_В⁰-теоретически необходимое кол-во воздуха.
7. Величина механического недожога  q_МН-механический недожог-доля теплоты которая не выделилась.
8. Химический недожог
9. Давление, под которым работает топка
10. Доля золоуноса   a_УН
11. Температура  дутьевого воздуха t_В  газообразные и жидкие »200⁰С твердые»450⁰С

Материальный баланс.

Цель составления материального баланса.

1.  Определение кол-ва окислителя необходимого для сжигания заданного кол-ва горючего.

2.  определение состава и кол-ва продуктов сгорания L_В+B^Р_Р+åDL_i=L_Г+åG_i

L_В-кол-во воздуха подаваемое в топку котла

B^Р_Р-кол-во горючего

DL_i-выбросы воздуха

L_Г-кол-во топочных газов в окр. среду

G_i-масса шлаков и золы

Расчет м.б. производится на 1 кг. Тв. Или жид. Или 1 н*м³ газообразных горючих.

Кол-во газообразного горючего проводится при нормальных физических условиях.

Расчет окислителя на основе закона сохранения массы

2Н₂+О₂=2Н₂0   1С+8/3О₂=11/3СО₂  4Н₂+32О₂=36Н₂0   1Н₂+8О₂=9Н₂0    1С+1О₂=2СО₂

Расчет кол-ва окислителя необходимого для сжигания 1Кг твердого топлива 

Н^Р+С^Р+О^Р+N^P+S^P_{г ор}+А^Р+W^P=100%       L_O2=(8 Н^Р+8/3 С^Р+ S^P_{г ор}- О^Р)/100  (КГ_О2/1кг_гор)

V_В⁰==(8 Н^Р+8/3 С^Р+ S^P_{г ор}- О^Р)/100 r_O2  g_O2  (М³_ВОЗ/1кг_гор)  g=0,21   r_O2  =1,431Þ V_В⁰=0,0889(С^Р+0,375 S^P_{г ор})+0,265 Н^Р+0,033 О^Р  (М³/1кг_гор) – теоретически необходимое кол-во воздуха для сжигания  1кг. Тв. Топлива (или жидкого)  a= V_В/V_В⁰  1,03¸1,25

Определение кол-ва и состава продуктов сгорания.

V_Г=V_CO2+V_SO2+V_H2O+V_N2+(a-1) V_В⁰+V_NO+V_CO+V_H2+V_CmHn

V_RO2=11С^Р/3 ·100 ·r_СO2+2S^P/100 2,86) (НМ³/1кг_гор)  r_СO2=1,964 

V⁰_N2=0.79 V_В⁰+N^P/100·r_N2 (НМ³/1кг_гор)  r_N2=1.251

V_H2O=9 Н^Р/100*0.804+ W^P/100*0.804+ dV_В⁰/1000*0.804+G_Ф/0.804 d-влагосодержание дутьевого воздуха GФ-расход дутьевого пара  V^ИЗБ_В=(a-1) V_В⁰

Для газообразного:

V_В⁰=0,0426(0,9СО^Р+0,5 Н^P₂+1,5Н₂S^P+å(m+n/4) CmH^P_n-O^P₂) (HМ³/HM³_ГАЗА)

V_RO2=0,01(СО^Р₂+ СО^Р+ Н₂S^P+å(m CmH^P_n))  (HМ³/HM³_ГАЗА)

V⁰_N2=0,79 V_В⁰+0,01 N^P₂        V⁰_Н2О= 0,01(Н^P₂+2 Н₂S^P+ån/2 CmH^P_n+0,124d_Г+0,124 d_В V_В⁰)

Для любых горючих  совокупный объем  сухих продуктов сгорания

V_СГ= V_RO2+ V⁰_N2+(a-1) V_В⁰     V_H2O= V⁰_H2O+0,0161(a-1) V_В⁰     V_Г= V_СГ+ V_H2O [M³/КГ_ГАЗА]

Тепловой баланс котельной установки.

Q_ПРИХ=Q_РАСХ       Q_ПРИХ=Q^P_P= Q^P_П+ Q_ФТ+ Q_СР.В.+ Q_ПАР

Q_РАСХ= Q_ПОЛЕЗ+ Q_УХ.+ Q_Х.Н.+ Q_М.Н.+ Q_Н.О.+ Q_КР.Ш+- Q_{НЕУСТ.РЕЖИМ}

Полезная  теплота  -  теплота воспринятая рабочим телом (Q_ПОЛЕЗ) теплота потерянная с уходящими газами (Q_УХ)теплота потерянная при механическом недожоге (Q_М.Н) теплота потерянная при химическом недожоге (Q_Х.Н) теплота  потерянная из-за контакта с окружающей средой (Q_Н.О) теплота теряемая с критической  теплотой шлака (Q_КР.Ш)  теплота затрачиваемая  на нагрев конструкции котла при растопке (+)  или возвращение рабочему телу от конструкции (-)  (Q_{НЕУСТ.РЕЖИМ})  теплота, отводимая от балок конструкции.

Энтальпия топочных газов  H_Г=åН_i=[V_RO2(C’_PJ) _RO2+ V_N2(C’_PJ) _N2+V⁰_H2O(C’_PJ) _H2O+(a-1) V⁰_B(C’_PJ) _B]JÞ H_Г=(A+BJ)J   C’_P-объемная теплоемкость   J-температура топочных газов. Теплота, полезно используемая в К.У. расходуется на подогрев  питательной воды образование пара и его перегрев на продувку и т.д.

Q_ПОЛЕЗ=D/B(h_ПП- h_ПВ)+ D_Н.П./B(h_НП- h_ПВ)+ D_ПР/B(h’_К- h_ПВ)+D_ВТ/В(h’’_ВТ- h'_ВТ) 

D-паропроизводительность   В-расход горючего А-теплота воспринятая перегретым паром Б-теплота воспринятая насыщенным   паром идущим на производство В-теплота воспринятая продувочной водой   Г-теплота воспринятая вторичным перегревателем  D/B(h_ПП- h_ПC)= D/B[(h_ПП- h_HC)+ (h_HП- h’’_ЭК)+ ( h’’_ЭК- h'_ПВ)

100%=1/Q^P_P[Q_ПОЛЕЗ+ Q_УХ.+ Q_Х.Н.+ Q_М.Н.+ Q_Н.О.+ Q_КР.Ш+- Q_Н.Р]100

100%=[q₁+q₂+q₃+q₄+q₅+q₆+-q₇]- в относительных величинах

q₁= Q_ПОЛ/ Q^P_P100%-доля полезно используемой теплоты  сгорания топлива  q₁=h^БР_К-КПД Брутто (не учитывает энергии идущей на котел и теплоты на собственные нужды)     q₂= Q_УХ/Q^P_P100%-доля  теплоты  теряемая с уходящими газами  зависит от энтальпии уходящих газов.    q₂=[(H_УХ-a H_ХВ)(100- q₄]/ Q^P_P      q₃= Q_ХН/Q^P_P100%-доля  теплоты   теряемая от х.н.   Причины х.н.:1)Низкий коэффициент избытка воздуха. 2)несовершенство смеси образования 3) низкий уровень температур. 4)малые размеры топки 5)высокий уровень температур Þрекомбинация продолжительности сгорания  6)Объемная плотность тепловыделения в топке  (q_V)

q₄-доля теплоты теряемая от мех.недожога (0¸5%) при сжигании газообразных и мазута  =0     q₅-доля  теплоты теряемая  с наружным охлаждением (0,2¸1%)  Q_НО=F_СТ/B [a(t_CT-t_XB)+C [(T_CT/100)⁴-(T_XB/100)⁴]]  XB-холодный воздух

q₅= Q_НО/Q^P_P100%  для D<250кг/с  q₅=D/60/LgD   q₆-доля теплоты теряемая  с шлаками (0¸3%) при жидком шлакоудалении для газа =0  Q_ШЛ=a_ШЛС(t_ШЛ)А^РÞ