Показатели работы топочных устройств. Материальный баланс. Тепловой баланс котельной установки, страница 2

q₆= Q_ШЛ/ Q^P_P100%     a_ШЛ-доля шлаков учитывает кол-во несгоревших частиц в шлаке  С(t_ШЛ)-теплоемкость зависящая от температуры   А^Р-зольность  q₇-доля теплоты при неустановившемся режиме работе котла  уменьшение нагрузки котла (-)  увеличение нагрузки котла (+)   q₈-доля теплоты теряемая на охлаждение конструкции котла не включенных в общую схему циркуляции.  Определение КПД брутто по обратному тепловому балансу q₁=h^БР_К=100%- q₂-q₃-q₄-q₅-q_6….КПД нетто учитывает все потери

h^НЕТ_К= Q_ПОЛЕЗ/(В+åN_В)Q^P_P100%     N_В-расход горючего на различные энергопотребляющие элементы  В=([D(h_ПП- h_ПВ)+D_ПР(h’_К- h_ПВ)]/h^БР_К Q^P_P)100% [кг/с]

D_ПР=(0,01¸0,02)D  расход продувочной воды

Определение энтальпии продуктов сгорания  и располагаемой теплоты в топке.

Q_Т= Q^P_P(1- q₃/100)+ Q_В+ Q_Г+ Q_Ф.П.                   Q_В=a_ТН_В=a_Т(а_В+в_ВJ_В) J_В V⁰_B  [Кдж/кг]

Q_Т-полезное тепловыделение Q_Г-теплота вносимая горючим Q_{В………..}воздухом  Q_Ф.П-теплота форсуночного пара  a_Т-коэф избытка воздуха в топке  (а_В+в_ВJ_В)-теплоемкость воздуха выраженная линейным уравнением от температуры.

H_Г=[V_RO2(а _RO2+в _RO2J _RO2)+ V_N2(а _N2+в _N2J _N2)+V⁰_H2O(а _H2O +в _H2O J _H2O)

+(a-1)V⁰_B(а_В+в_ВJ_Г)JÞ H_Г=(A+BJ_Г)J_Г-основное расчетное уравнение

Эксергетический анализ.

Эксергия – минимальная работа, которую может совершить термодинамическая система при переходе к равновесному состоянию с окр. Средой.   Нулевая(химическая) эксергия горючего (Q^P_Н) эксергия замкнутого объема   эксергия потока в-ва. е=(h-h₀)-T₀(S-S₀)   эксергия теплового потока  е=q(1-T₀/T) Уравнение эксергетического баланса котельной установки.

Е_0Х+Е_{ВОЗДУХА}+Е_ПИТ.В.+Е_{ДОПОЛ.ВОЗ}=

Е_ПП+Е_УХ+Е_{ХИМ.НЕД}+Е_М,Н+Е_{НАРУЖ.ОХЛ.}+Е_ШЛ.+Е_DГ+Е_DТ+Е_СМ

Приходная часть: Е_0Х-химическая эксергия горючего Е_0Х=Q^P_HB_Г   Квт.  Е_В-воздуха  =0 в расчетах   Е_ПИТ.В-питательной воды  Е_ПИТ.В=М(h-h₀)-T₀(S-S₀))=0     Е_{ДОПОЛ.ВОЗ}-дополнительного воздуха =07

РАСХОДНАЯ ЧАСТЬ. Е_ПП-перегретого пара   Е_ПП=D[(h_ПП-h_{ПИТ.Вод})-T₀(S_ПП-S_{ПИТ.Вод})]  Е_УХ-потери эксергии с уходящими газами  Е_УХ=В_Г((Н_УХ-Н⁰_УХ)-Т₀(S_УХ-S⁰_УХ))  Н⁰_УХ-энтальпия уходящих газов при t=30⁰С   (S_УХ-S⁰_УХ)=(А+ВJ_УХ)ln(J_УХ+273/273)-(А+ВJ₀)ln(J₀+273/273)-    Е_{ХИМ.НЕД}-от хим.нед.  Е_{ХИМ.НЕД}= Е_ОХ q₃/100     Е_М,Н-мех.нед.  Е_М,Н= Е_ОХ q₄/100     Е_ШЛ-от уходящего шлака Е_ШЛ= Е_ОХ q₆/100       Е_{НАРУЖ.ОХЛ}-наружного охлаждения  Е_{НАРУЖ.ОХЛ}=(1-(q₃+q₄+q₆)/100) Е_ОХ(1-Т₀/Т_m) q₅/100  

Т_m-средняя температура котельной установки

h_ех=Е_ПП/Е_ОХ-Эксергический  КПД                 Т_m=J_m+273 где  J_m=(Н”_T-H_УХ)/(S”_T-S_УХ)    

 Н”_T=(A+BJ”_Т) J”_Т             S”_T-S_УХ=(А+ВJ_T)ln(J_T+273/273)-(А+ВJ_УХ)ln(J_УХ+273/273)-   

Е_DГ-при горении Е_DГ=Е_ОХ-(Е_ПР.СГР.+Е_Х.Н.+Е_М.Н.+Е_ШЛ.)  Е_{ПРОД.СГОР.}=

В[(Н^АД_Т+Н⁰_Т)-Т₀(S^АД_N-S⁰_Т)]

Н^АД_Т-энтальпия при адиабатной температуре   Н⁰_Т-энтальпия при температуре окр. Среды

S^АД_N-S⁰_Т=(А+ВJ^АД_T)ln (J^АД_T +273/273)-(А+ВJ⁰_Т)ln(J⁰_Т+273/273)

Е_DТ-эксергия при теплообмене   м/у  топочными газами и рабочим телом (вода, пар, пароводяная эмульсия)  Е_DТ=Е_ОХ-Е_ПП-Е_УХ-Е_ХН-Е_МН-Е_ШЛ-Е_Н.ОХЛ-Е_DГ

Е_СМ-от смещения    Е_СМ=В_Г[(h_Г-h_Bm_B/m_Г)-T₀(S_Г-S_Bm_B/m_Г)]

Определение  h_ех   по обратному балансу   h_ех=1-Е_D/Е_ОХ   где  Е_D=åЕ_ПОТЕРЬ

Анализ топочных процессов.

Радиационный теплообмен.

q_Л-воспринимаемое рабочей поверхностью тепло   q_Л=q_ПАД-q_ЭФ    q_ПАД=x_ФС₀(Т_Ф/100)⁴    q_ЭФ==x_СТС₀(Т_СТ/100)⁴    С₀=5,67 (Вт/м²К⁴)      x_Ф-коэф. Черноты    Т_Ф-температура факела   Т_СТ- температура  стенки.  q_Л=x_Т С₀ y_Э[(Т_Ф/100)⁴-(Т_СТ/100)⁴]  (Вт/М²)    y_Э-коэф. Эффективности экрана    y_Э=Х Z    Х-угловой коэффициент экрана »1   Z-коэф. Загрязнения 

Z=(Т⁴ _Ф-Т⁴ _СТ)/ Т⁴ _Ф»0,65       x_Т-приведенная степень черноты топки.

Определение приведенной степени черноты в топке.

x_Т=1/(1+(1/x_Ф-1) y_Э)    y_Э-коэф. Тепловой эффективности поверхности нагрева.

Определение степени черноты факела.

x_Ф=1-е^-КРSЭФ        К-коэф. Ослабления лучей топочной средой     Р-абсолютное давление топочной среды МПа чаще всего 0,1Мпа      S_Эф эффективная толщина излучающего слоя. S_Эф=3,6V_T/F_СТ  (М)

Определение коэф. Ослабления лучей топочной средой.

К_ТВ=К_ГR_{ПРОД.СГОРАНИЯ}+К_ЗОЛЫ  m_ЗОЛЫ  +К_КОКСА æ    К_ГR_{ПРОД.СГОРАНИЯ}-объемная доля 3-х  атомных газов продуктов сгорания   К_Г-коэф. Ослабления  лучей 3-х  атомными газами

К_Г=[(7,8+16R_Н2О)/(10РR_ПСS_Э)^0,5-1](1-0,37Т”_Т/1000)  (1/мМпа)   R_Н2О-Обьемная доля водяного пара в продуктах сгорания.  R_П.С=.  R_Н2О+.  R_СО2+.  R_SО2=.R_Н2О+R_RO2         R_RO2= V_RO2/V_Г

Т”_Т-температура факела.  К_ЗЛ-коэф. Ослабления эоловыми частицами  К_ЗЛ=55900/((Т”_Т)²d_ЗЛ²)^1/3   (1/мПа)            d_ЗЛ=10¸40 микрон    m_ЗЛ=(А_Р/100G_Г)a_УН    (КГ_ЗОЛ/КГ_Т)

К_К-коэф. Ослабления лучей коксовыми частицами=1 для высокореакционных горючих  æ=0,5  для малоæ=1

Определение степени черноты топки при сжигании газообразного и жидкого горючего.

x_Ф=mx_СВ+(1-m) x_Г       x_СВ=1-exp(-(K_ГR_ПС+К_С)РS_Э)-степень черноты светящейся части факела.

К_С-коэф. Ослабления лучей сажестыми частицами  К_С=0,3(2-d_T)(1.6 Т”_Т/1000-0.5)C^P/H^P  (1/мПа)         C^P   и  H^P – процентное содержание  углерода и водорода в топливе. Для газообр.

C^P/H^P=0,12åm/CmHn x_Г –степень черноты газовой части факела.

x_Г =1- exp(-(K_ГR_ПСРS_Э)   m-учитывает распределение теплоты м/у светящейся и газовой частями факела.