Тепловой баланс котла и расход топлива

Объёмы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания, сведённые в таблицы.

Объемы воздуха и продуктов сгорания рассчитываются на 1 м³ газообразного топлива при нормальных условиях (О °С и 101,3 кПа).

Теоретические объемы воздуха и продуктов сгорания заданного топлива при полном его сгорании (а = 1) принимаются по таблице XIII Приложения и заносятся в таблицу 5.4. Таблица 5.4. Теоретические объемы воздуха и продуктов сгорания

Таблица 5.4. Теоретические объемы воздуха и продуктов сгорания

Наименование величины	Условное обозначение	Величина, м3/м3
1. Теоретический объём воздуха
2. Теоретические объёмы продуктов сгорания: - трехатомных газов	=
- азота
- водяных паров

Объемы газов при полном сгорании топлива и а > 1 определяются для каждого газохода по формулам, приведенным в таблице 5.5. Данные расчетов заносятся в эту же таблицу.

 

Таблица 5.5. Действительные объемы газов (м³ /м³) и их объемные доли при α > 1

Величина	Поверхность нагрева
топка	первый конвективный пучок	второй конвективный пучок	экономайзер
1. α=αср
2. = + 0,0161(α-1)
3. = + + + (α-1)
4. =
5. =
6. = +
7.

Пояснения к таблице 5.5

Коэффициент избытка воздуха а = а^cp принимается по таблице 5.3;

берутся из таблицы 5.4,м³/м³;

- объем водяных паров при а > 1, м³/кг;

- объем дымовых газов при а > 1, м³ /кг;

- объемная доля водяных паров;

- объемная доля трехатомных газов;

- объемная доля водяных паров и трехатомных газов;

– масса дымовых газов;

= + + 1,306α , кг/м³,

где:

- = – плотность сухого газа при нормальных условиях, кг/м³; принимается по таблице 5.1;

- = 10 г/м³ – влагосодержание газообразного топлива, отнесённое к 1 м³ сухого газа.

Таблица 5.6. Энтальпии 1 м3 воздуха и продуктов сгорания

ϑ°C	(cϑ)CO2	(cϑ)N2	(cϑ)H2O	(cϑ)в
кДж/м3
				-

Пояснения к таблице 5.6

Энтальпии 1 м³ углекислого газа азота водяных паров и воздуха принимаются по данным таблицы XIV Приложения.

 

Таблица 5.7. Энтальпии воздуха и продуктов сгорания при а >1 (/-S-таблица)

Поверхности нагрева	ϑ (t), °С	I 0.г	I 0.в	(α-1) I 0.в	I г	Δ I г
кДж/м3
Топка, вход в пер­вый конвективный пучок и пароперегреватель   αт=

 

Продолжение таблицы 5.7

Поверхности нагрева	ϑ (t), °С	I 0.r	I 0.в	(α-1) I 0.в	I г	Δ I г
кДж/м3
Первый конвективный пучок и пароперегреватель (вход во второй конвективный пучок) αк.пI =
Второй конвектив­ный пучок (вход в экономайзер) αк.пII =
Экономайзер αэк =

Пояснения к таблице 5.7

Данные для расчета энтальпий принимаются из таблиц 5.4 и 5.6.

Энтальпия газов при коэффициенте избытка воздуха α = 1 и температуре газов ϑ, °С, принимается по таблице XVI Приложения или рассчитывается по формуле

I_0.г = V^H_RO2 (cϑ)_CO2 + V^H_0.N2 (cϑ)_N2 + V^H_0.H2O (cϑ)_H2O, кДж/м³. (5-2)

Энтальпия теоретически необходимого количества воздуха для полного сгорания газа при температуре t, °С, принимается по таблице XVI Приложения или определяется по формуле

I_{0 .в}=V^Н₀ (сϑ)_в , кДж/м³. (5-3)

Энтальпия действительного объема дымовых газов на 1 м³ топлива при температуре ϑ, °С,

I _г = I _0.г + (α-1) I _0.в, кДж/м³. (5.4)

Изменение энтальпии газов

∆ I _г = I­ _{г i -1} – I _{г i}, кДж/м³, (5.5)

 

где I _{г i} - расчетное значение энтальпии, кДж/м³;

I­ _{г i -1} - предыдущее по отношению к расчетному значение энтальпии, кДж/м³.

Показатель ∆ I _г снижается по мере уменьшения температуры газов ϑ, °С. Нарушение этой закономерности указывает на наличие ошибок в расчете энтальпий.

Таблицей 5.7 придется постоянно пользоваться в дальнейших расчетах. По ней опреде­ляется энтальпия по известной температуре или температура по известной энтальпии. Расчеты ведутся методом интерполяции по следующим формулам:

- энтальпия по заданной температуре ϑ

 

 

I = (, кДж/м³ , (5.6)

или

I = (, кДж/м³ , (5.7)

- температура по заданной энтальпии I

ϑ = (, ֯С, (5.8)

или

= (, ֯С, (5.9)

где энтальпии газов I _min, I _max принимаются по графе I _г , а энтальпии воздуха I _min, I _max – по графе I _0.в таблицы 5.7.

 

Тепловой баланс котла и расход топлива

Составление теплового баланса котла заключается в установлении равенства между поступившим в котел количеством тепла, называемого располагаемым теплом Q _р, и суммой полезно использованного тепла Q₁ и тепловых потерь Q ₂, Q _з, Q₄, Q ₅, Q _6. На основании теплового баланса вычисляются КПД и необходимый расход топлива.

Тепловой баланс составляется применительно к установившемуся тепловому состоянию котла на 1 кг (1 м³) топлива при температуре 0 °С и давлении 101,3 кПа.

Общее уравнение теплового баланса имеет вид:

Q _P + Q _в.вн +Q _ф = Q ₁ + Q ₂ +Q ₃ + Q ₄ + Q ₅ + Q ₆ , кДж/м³,

где Q _{P –} располагаемое тепло топлива, кДж/м³;

Q _{в.вн –} тепло, внесенное в топку воздухом при его подогреве вне котла, кДж/м³;

 

Q _{ф –} тепло, внесенное в топку паровым дутьем («форсуночным» паром), кДж/м³;

_­­ Q _{1 –} полезно использованное тепло, кДж/м³;

Q _{2 –} потеря тепла с уходящими газами, кДж/м³;

Q _{3 –} потеря тепла от химической неполноты сгорания топлива, кДж/м³;

Q _{4 –} потеря тепла от механической неполноты сгорания топлива, кДж/м³;

Q ₅ – потеря тепла от наружного охлаждения, кДж/м³;

Q ₆ – потеря с теплом шлака, кДж/м³;

В условиях курсового проектирования при сжигании газообразного топлива в отсутствие внешнего подогрева воздуха и парового дутья величины Q _в.вн, Q _ф, Q ₄ и Q ₆ равны нулю, поэтому уравнение теплового баланса будет иметь вид:

Q _P = Q ₁ + Q ₂ +Q ₃ + Q ₅, кДж/м³,

Располагаемое тепло 1 м³ газообразного топлива

 

Q _P = Q^d_i + i _тл , кДж/м³,

 

Коэффициент полезного действия котла (брутто)

 

η_к = 100 – Σ _q,%. (6.10)

 

Расход топлива

Расход топлива, подаваемого в топку котла,

B = , м/с³, (6.14)

где Q _к – полезно использованная теплота в котле, кВт;

Q­­ _p – располагаемое тепло 1 м³ газообразного топлива, кДж/м³;

η – коэффициент полезного действия котла, %.