Расход сжигаемого топлива должен обеспечивать получение необходимого количества полезной теплоты, а также восполнение тепловых потерь, сопровождающих работу котельной установки. Полезно используемая теплота в котельной установке Q 1 идет на подогрев воды, ее испарение, получение и перегрев пара. Соотношение, связывающее приход и расход теплоты в котле, носит название теплового баланса.
Тепловой баланс составляется на 1 кг твердого или жидкого топлива либо на 1 м3 газообразного топлива, или в % от введенной теплоты. В паровом или водогрейном теплогенераторе общее количество введенной в топку теплоты называется располагаемой теплотой – Q рр.
Тепловой баланс теплогенератора сводится в табл. 8.4. В исходных данных и расчетах теплового баланса необходимо учитывать вид топлива, тип теплогенератора, параметры пара и воды и др.
Физическая теплота с топливом Q ф.т учитывается только при его предварительном подогреве от постороннего источника, обычно при сжигании мазута, когда его температура t м ≈ 100…120 °С.
Потери теплоты от наружного охлаждения ограждающих конструкций котла q 5 зависят прямо пропорционально от номинальной нагрузки парового D ном (т/ч) или номинальной мощности водогрейного котла Q ном (МВт) и обратно пропорционально – от расчетной нагрузки парового – D (т/ч) или расчетной мощности водогрейного котла Q (МВт). Потери теплоты от наружного охлаждения ограждающих конструкций, при номинальной нагрузке парового (q 5ном) и водогрейного (q вк5ном) котлов определяют по табл. П5.
Коэффициент полезного действия (КПД) брутто ηбр парового и водогрейного котла определяется из уравнения обратного теплового баланса. Расчетный расход топлива В р при сжигании газа и мазута равен натуральному расходу В н, так как потери теплоты от механической неполноты сгорания q 4 = 0.
Для сравнения тепловой ценности различных видов топлива, учета и планирования используют условное топливо – В у.
Расчет топочных камер
При проектировании и эксплуатации теплогенератора выполняют поверочный расчет топочных устройств. При расчете топки по чертежам или конструктивным данным определяются: объем топочной камеры, степень ее экранирования, площадь поверхности стен и площадь лучевоспринимающих (радиационных) поверхностей нагрева, а также конструктивные характеристики труб экранов (диаметр и шаг труб).
Поверочный расчет топок производится в следующей последовательности.
1. Предварительно задаются температурой продуктов сгорания на выходе из топочной камеры: для промышленных паровых котлов эту температуру рекомендуется принимать при сжигании газа – 950…1000 °С, мазута – 1000…1050 °С, а для водогрейных котлов 950…1150 °С или по табл. П2 [5].
2. По построенной ранее диаграмме I – ϑ, для принятой температуры продуктов сгорания на выходе из топочной камеры определяется энтальпия продуктов сгорания на выходе из топки.
3. Вычисляются коэффициенты и параметры топочной камеры:
• коэффициенты загрязнения и тепловой эффективности экранов;
• эффективная толщина излучающего слоя;
• суммарная поглощательная способность трехатомных газов и водяных паров;
• коэффициент ослабления лучей трехатомными газами и сажистыми частицами;
• степень черноты светящейся и несветящейся части факела;
• видимое тепловое напряжение топочного объема;
• эффективная степень черноты факела и степень черноты топки;
• полезное тепловыделение в топке;
• теоретическая (адиабатическая) температура горения, которую могли бы иметь продукты сгорания, если бы в топке отсутствовал теплообмен с экранными поверхностями обмена;
• средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания;
• параметр М, зависящий от относительного положения максимума температуры пламени по высоте топки: для котлов ДКВР, КВ-ГМ, ДЕ, при сжигании газа и мазута, можно принять.
4. Вычисляется действительная температура дымовых топочных газов на выходе из топки.
5. Полученная температура на выходе из топки сравнивается с температурой, принятой ранее. Если расхождение между полученной действительной температурой на выходе из топки и ранее принятой на выходе из топки не превысит ±50 °С, то расчет считается оконченным.
В противном случае задаются новым, уточненным значением температуры на выходе из топки, и весь расчет повторяется.
