Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания. Теоретический объем воздуха, необходимого для полного сгорания

Суммарное количество теплоты, поступившее в котельный агрегат, называют располагаемой теплотой и обозначают Q^P_P. Между теплотой, поступившей в котельный агрегат и покинувшей его, должно существовать равенство. Теплота, покинувшая котельный агрегат, представляет собой сумму полезной теплоты, связанных с технологическим процессом выработки пара или горячей воды. Следовательно, тепловой баланс котла имеет вид

 Q^P_P=Q₁+Q₂+Q₃ +Q₅,

где  Q^P_P – располагаемая теплота, кДж/кг; Q₁– полезная теплота, кДж; Q₂,Q₃ ,Q₅ – потери теплоты с уходящими газами, от химической теплоты сгорания, от наружного охлаждения, кДж/кг.

Потеря теплоты с уходящими газами ( q₂) обусловлена тем, что температура продуктов сгорания, покидающих котельный агрегат, значительно выше температуры окружающего атмосферного воздуха. Потеря теплоты с уходящими газами зависит от вида сжигаемого топлива, коэффициента избытка воздуха в уходящих газах, температуры  уходящих газов, чистоты наружных и внутренних поверхностей нагрева, температуры воздуха, забираемого дутьевым вентилятором.

Потеря теплоты  от химической неполноты сгорания ( q₃) обусловлена появлением в уходящих газах горючих газов СО,H₂,CH₄. Потеря теплоты  от химической неполноты горения зависит от вида топлива и содержания в нем летучих, способа сжигания топлива и конструкции топки, коэффициента избытка воздуха в топке, от уровня и распределения температуры в топочной камере, организации смесеобразовательных процессов в топке ( горелке и топочной камере ).

Потеря теплоты  от наружного охлаждения ( q₅) обусловлена       передачей теплоты  от обмуровки агрегата наружному воздуху, имеющему более низкую температуру. Потеря теплоты  от наружного охлаждения зависит от теплопроводности обмуровки, ее толщины, поверхности стен, приходящейся на единицу паропроизводительности парового  или теплопроизводительности вогрейного котла.

Потеря теплоты c уходящими газами определяется по формуле

Q₂ =     ( 13 )     

где      h_XY  -энтальпия уходчщих газов, кЖ/кг;  h^O_X.B – энтальпия теоретического объема холодного воздуха, кДж/кг; - коэффициент избытка воздуха в уходящих газах, % .

Энтальпия теоретического объема холодного воздуха при температуре 30 ^оС ( кДж/кг )

h^O_X.B =39,8 V^O.      ( 13 )

Потеря теплоты  от химической неполноты горения определяется по формуле

q₃ =( 15 )

где       -теплотворная способность горючих компонентов, в 1 нм³  сухих продуктов горения, ккал/кг

   =30,2

 - объем сухих продуктов горения, образующихся при сжигании топлива, м³/кг;

 - низшая теплотворная способность топлива, ккал/кг

Потеря теплоты  от наружного охлаждения  (в %) определяется по формулам:

Для парового котла

q₅ = q_{5НОМ;           ( 16 )}

_ДЛЯ  водогрейного котла

q₅^ВК = q_5НОМ^ВК,      (17)

где      q_5НОМ и q_5НОМ^ВК - потери теплоты  от наружного ох  лаждения при номинальной нагрузке парового и водогрейного котла; D_НОМ - номинальная нагрузка парового котла,т/ч; D – расчетная нагрузка парового котла, т/ч; N_ном– номинальная мощность водогрейного котла, Мвт; N -  расчетная мощность водогрейного котла, Мвт.

Расчет КПД и расхода топлива

Коэффициентом полезного действия ( КПД ) парового котла или водогрейного котла называют отношение полезной теплоты к распологаемой теплоте. Не вся полезная теплота, выработанная агрегатом, направляется к потребителю. Часть выработанной теплоты в виде пара и электрической энергии расходуется на собственные нужды.

При тепловом расчете парового или водогрейного котла тепловой баланс составляет для определения КПД брутто и расчетного расхода топлива.

Распологаемая теплота топлива,Q^P_P,  кДж/кг определяется по формуле

Q^P_P= + Q_B.BH + h_ТЛ + Q_Ф        (18 )

Где      - низшая теплота сгорания рабочей массы топлива, кДж/кг; Q_B.BH – теплота, внесенная в котельный агрегат воздухом при подогреве его вне агрегата отборным паром, отработанным паром или другим теплоносителем в калорифере, устанавливаемом перед воздухоподогревателе, кДж/кг; h_ТЛ – физическая теплота, внесенная топливом, кДж/кг.

В случае предварительного подогрева воздуха в калорифере теплота, внесенная воздхом Q_B.BH, кДж/кг

Q_B.BH =     (19)

где      h^O_ВП - энтальпия теоретического объема воздуха при входе в воздухоподогреватель после предварительного подогрева в калорифере; h^O_Х.B объема холодного воздуха при, кДж/кг.

Отношение количества воздуха на входе в котельный арегат ( воздухоподогреватель ) к теоретически необходимому

 =      (20)

где        - прирост воздуха в топку, и воздухоподогреватель.

Физическая теплота топлива учитывается только при его предварительном подогреве от постороннего источника теплоты (паровой подогрева мазуты, паровые сушилки и т.п. ), а так же  при сушке по разомкнутому циклу (кДж/кг) по формуле

H_ТЛ =С_ТЛt_ТЛ,        (21)

где        t_ТЛ – температура топлива, ^OC; С_ТЛ – удельная теплоемкость