Ефективність роботи газифікованих котельних агрегатів

Охтирський технікум СНАУ

ЛЕКЦІЯ № 13

(Тематична)

Навчальна дисципліна – ГКА.

Тема лекції: Ефективність роботи газифікованих котельних агрегатів.

Для студентів ІІІ курсу, спеціальність 5. 092123.

Тривалість – 65 хв.

План

викладення  лекційного матеріалу

1. Показники ефективності спалювання газового палива в котлах.

2. Визначення коефіцієнту корисної дії котлоагрегату.

        Тепловий баланс котла.

Викладач: Пугачов О.О.

Розглянуто і схвалено на засіданні предметної циклової

 комісії спеціальних дисциплін (спеціальність 5. 092123)

протокол №від „     „                2004 р.

Голова циклової комісії                      Пугачов О.О.

1.  Показники ефективності спалювання газового палива в котлах

Оцінка роботи котельної здійснюється по її техніко-економічним показникам.

Основним показником економічності спалювання газоподібного палива в котельних є витрати його на виробництво 1 Гкал тепла або 1 кг (т) пари. Витрати газу нормуються в кілограмах умовного палива (кг у.п.).  Для перерахунку газу в умовне паливо застосовують паливний еквівалент Е_П.

Питомі витрати газоподібного палива на виробництво гарячої води або пари в кг у.п./т пари визначається за формулою:

b_У =  V_Н·Е_П/D_П   або b_У = V_Н·Е_П/Q_К,   

де   V_П – кількість газу, який затрачено на виробництво пари за годину, м³/год;

        Е_П – паливний еквівалент;

        D_П – кількість пари, яка вироблена в котельні за годину, кг/год,

       Q_К – кількість тепла, яке вироблено за годину в котельні, Гкал/год.

Нормативні питомі витрати палива – це максимально допустима кількість умовного палива, яка повинна витрачатись на виробництво одиниці пари при умовах визначених технологічним режимом.

Кількість відпущеного тепла визначається як різниця між кількістю виробленого тепла і витратами на свої потреби та втратами в котельні. Витрати тепла на свої потреби котельні залежать від теплової схеми, типу котлоагрегату, кліматичних умов та експлуатаційного стану обладнання. Повні витрати на свої потреби в котельні ∑Q_С.П складаються з таких складових: втрати з періодичною Q_П.ПР та безперервною Q_Б.ПР продувками; витрати тепла в установках хімводопідготовки  Q_Х.В; витрати палива на розпалювання котла Q_Р.К; витрати на привід парових живильних насосів Q_Ж.Н; витрати для нагріву води Q_Г.В та опалення котельні Q_О.К; втрати з відкритих баків і неізольованих трубопроводів Q_Н.Т.

∑Q_С.П = Q_П.ПР + Q_Б.ПР + Q_Х.В + Q_Р.К + Q_Ж.Н + Q_Г.В + Q_О.К + Q_Н.Т.

Витрати тепла на свої потреби котельні та втрати тепла в котельні можливо визначити безпосереднім вимірюванням або розрахунком.

Приблизні, експериментально визначені витрати тепла на свої потреби котельні такі:

Парові котли, які мають деаерацію і безперервну продувку …………….2,5 – 3%

Теж, без деаерації і безперервної продувки ………………………………2,0 – 2,5%

Водогрійні котли ……………………………………………………………0,5 – 1,5%

По діючим нормативам максимальні часові розрахункові витрати тепла на свої потреби котельної не повинні перевищувати 3% від встановленої теплопродуктивності котлів.

Питомі витрати палива на 1 Гкал відпущеного тепла  визначають з співвідношення:

b_П.В = V_Н·E_П / (Q_К - ∑Q_С.П).

Питомі витрати поділяють на агрегатні (котел) і цехові (котельна). Агрегатні питомі витрати палива на 1 Гкал відпущеного палива для котельних з різними типами котлів приблизно такі, кг у.п.:

Чавунні секційні котли ……………………….200-205

Жаротрубні …………………………………….185-190

Вертикально-циліндрічні ……. ………………185-190

Горизонтально-водотрубні ……………………168-172 

ДКВР (без хвостових частин) ………………….163-165

Водотрубні (більше 25 т/год) ………………….158-160

Питомі витрати палива на виробництво тепла (пари) визначаються ступінню удосконалення процесу перетворення хімічної енергії палива в котлі в теплову енергію робочого середовища, яка характеризується к.к.д. брутто ή_К.Б.

ή_К.Б =  Q_К / (7000· V_Н·E_П),

де  Q_К – тепло, яке сприйняло робоче тіло;

     7000· V_Н·E_П = Q_П – кількість тепла, яке отримано від спалювання палива.

Питомі витрати палива  на відпущене тепло (пару) визначаються к.к.д. нетто ή_К.Н., враховує витрати тепла на свої потреби.

ή_К.Н = (Q_К - ∑Q_С.П) / (7000· V_Н·E_П).

2. Визначення коефіцієнту корисної дії котлоагрегату.

Тепловий баланс котла.

Співвідношення між теплом, яке надходить в котел, корисно використаним теплом в котлі та втратами визначається тепловим балансом, віднесеним до 1 кг або 1 м³ спаленого палива. Тепловий баланс котла визначається рівнянням, ккал/кг або ккал/м³,

Q_Н + Q_Ф.П + Q_Ф.пов = Q₁ + Q₂ + Q₃ +Q₄ + Q₅,         (1 )

де Q_Н – нижча теплота згоряння палива;

     Q_Ф.П – фізичне тепло палива;

     Q_Ф.пов – фізичне тепло повітря;

     Q₁ – тепло, яке сприйняло робоче тіло;

     Q₂ – тепло, яке втрачається з виходящими газами;

     Q₃ - тепло, яке втрачається внаслідок хімічної неповноти згоряння;

     Q₄ - тепло, яке втрачається внаслідок механічної неповноти згоряння;

Q₅ - тепло, яке втрачається з поверхні котлоагрегату в навколишнє середовище.

В розрахунках пов’язаних з спалювання газу  Q₄ дорівнює нулю. Фізичне тепло, яке надходить до котла з газом і паливом (Q_Ф.П, Q_Ф.пов), як правило, враховується не в приходні частині, а відповідним зменшенням втрат з газами, які видаляються з котла.

І тоді, якщо складові рівняння (1) поділити на Q_Н то, воно прийме вигляд:

1 = q₁ + q₂ + q₃ + q_5,

або

q₁ = 1 – (q₂ + q₃ + q₅).

 

Для визначення к.к.д. застосовують прямий і зворотній методи (прямого і зворотного балансу). При прямому методі потрібно вимірювати параметри і кількість пари і води, температуру, тиск і склад газу та вихідних газів. Таке вимірювання трудомістке, а іноді сумування складових балансу призводить до неузгодженості. Тому частіше користуються зворотним методом, застосування якого потребує визначення величин, які характеризують втрати тепла з вихідними газами. Значення q₅ застосовують по нормативним даним.

Визначення к.к.д. по зворотному балансу вважається більш достовірним і рекомендується при обробці даних іспитів котла.

Корисно використане тепло з розрахунку на 1 м³ спалюваного палива для парових котлів визначають за формулою:

Q₁ = [D_П.П·(i_п.п – і_ж..в) + D·(і_п – і_ж.в) + G_пр·(і_к.в – і_ж.в)];

якщо виробляється насичена пара то:

Q₁ = D·( і_п – і_ж.в)/ V_Н;

для водогрійних котлів:  Q₁ = G_в·(і₂ – і₁)·с/ V_Н,

де  D_П.П, D – кількість перегрітої і насиченої пари, кг/год;

   i_п.п, і_п, і_ж..в, і_к.в – ентальпія перегрітої і насиченої пари, живильної і котлової води, ккал/кг;

  G_пр – витрати продув очної води, кг/год;

  G_в – витрати води через водогрійний котел, кг/год;

  і₁, і₂ – ентальпія води на вході в котел і на виході з нього, ккал/кг;

  с – теплоємність води, приймаємо рівною 1.

К.к.д. брутто котла в % буде визначено так:

ή_К.Б = q₁ = (Q₁/ Q_Н)·100.