Общее уравнение теплового баланса. Располагаемое тепло

Для определения к.п.д. котла составляют тепловой баланс, под кот. понимают распределение выделившейся теплоты при горении тл на полезную часть для получения пара требуемых параметров и на тепловые потери.

При сжигании 1 кг (или 1 м3) рабочей массы топлива полное количе­ство теплоты, которое может выделиться в топке, называют располагаемой теплотой топлива, , кДж/кг или кДж/м3. Она включает в себя следую­щие источники поступления теплоты:

где Qдоп – дополнительные источники теплоты, сопутствующие организа­ции сжигания топлива:

Здесь – низшая удельная теплота сгорания топлива на рабочую массу, кДж/кг(м3); Qвнш – теплота, поступившая в котел с воздухом при подогре­ве его вне агрегата. Эта теплота учитывается в тех случаях, когда воздух предварительно, до поступления в воздухоподогреватель котла, подогрева­ется от постороннего источника, например, в калориферах паром из отбора турбины; Qтл – физическая теплота топлива, поступающего на сжигание в горелки, например, при сжигании мазута необходим подогрев его перед поступлением в котел; QП – теплота пара, поступающего в форсунки для распыления мазута; Qк – теплота, затраченная на разложение карбонатов рабочей массы сланцев, содержащей СаСОз и МgСОз, с образованием га­зообразного .

Та часть теплоты, которая затра­чивается на подогрев и испарение воды в трубах поверхностей нагрева, а также на перегрев пара, составляет полезно использованное количество теплоты в паровом котле Qисп, или Q1, и определяется повышением эн­тальпии рабочего тела (вода, пар) при прохождении поверхностей нагрева:

где Dпе, Dвт – расход свежего и вторично-перегретого пара на турбину, кг/с; Dпр – расход продувочной воды из барабана котла с естественной или принудительной циркуляцией для поддержания заданного солевого режима в контурах циркуляции, кг/с; hп.п, hп.в, h/ – энтальпия перегретого пара, питательной воды, поступающей в экономайзер котла, и воды на линии насыщения при давлении в барабане, кДж/кг; – энтальпия вторич­но-перегретого пара на выходе из промежуточного перегревателя и пара и входе в него, кДж/кг; Вк – расход сжигаемого топлива, кг/с или м3/с.

Остальная часть выделившейся теплоты составляет различные тепло­вые потери, сопутствующие работе парового котла: Q2 – с теплотой уходящих из котла продуктов сгорания; Q3 – с химическим недожогом топлива (газовые горючие компоненты); Q4 – с механическим недожогом топлива (твердые несгоревшие частицы); Q5 – с рассеянием теплоты через внешние ограждения (тепловую изоляцию); Q6 – с физической теплотой удаляемого из топки шлака.

На относительно небольших по производительности паровых котлах выделяют еще Qпр – прочие тепловые потери, связанные с отдачей ча­сти насыщенного пара из барабана на нужды станции, с отводом теп­лоты охлаждающими боковыми панелями в топках с цепными решетка­ми и т. п.

В итоге уравнение теплового баланса котла запишем в следующем виде:

Полезно использованное количество теплоты складывается из тепловосприятий отдельных поверхностей нагрева котла:

где Qтк – тепловосприятие рабочей среды в поверхностях топочной ка­меры, кДж/кг; – тепловосприятие пара в конвективных поверх­ностях основного и промежуточного (вторичного) перегревателей, кДж/кг; Qэк – тепловосприятие экономайзера, кДж/кг. Из уравнения следует, что тепловосприятие ВЗП прямо не входит в тепловой ба­ланс котла. Это связано с тем, что теплота, отданная продуктами сгорания воздуху в этой поверхности, возвращается снова в топочную камеру в ви­де горячего воздуха и дополнительно увеличивает теплосодержание газов в топке. Теплота, отданная газами в воздухоподогревателе, рециркулирует внутри газовоздушого тракта. Вместе с тем, ввод горячего воздуха в зону сжигания топлива повышает температуру газов, скорость горения топлива и глубину его выгорания, т. е. приводит к росту эффективности использова­ния топлива.

Если отнести все расходные статьи теплового баланса к значению , получим относительные доли затрат теплоты в процентах:

qi=Qi/Qрр

где Qi – любая из абсолютных затрат теплоты. Используя относительные значения затрат теплоты, уравнение теплового баланса можно записать так:

100=q1-q2-q3-q4-q5-q6.

q2,q6 – зависят от сжигаемого тл и ус–й эксплуатации.

Вопрос № 95