Определение кпд брутто и нетто энергоблока тепловой электростанции. Расчет потерь теплоты и кпд-брутто котельном агрегате

Для определения к.п.д. нетто котлоагрегата необходимо подсчитать расход электроэнергии (привод дымосов, дутьевых и мельничных вентиляторов, мельниц, вентиляторов рециркуляции дымовых газов, питателей пыли и сырого угля) и тепла (на обдувку, распыливание мазута, с продувочной водой и на собственные нужды).

Мощность, потребляемая электродвигателем, подсчитывается по замерам силы тока и напряжения, с учётом косинуса 

где I - сила тока, а; V - напряжение, в; Cos  - принимают равным 0,85. Суммарная мощность
, расходуемая электродвигателями всех вспомогательных агрегатов на собственные нужды равна:

где
- мощность, затрачиваемая на привод соответственно дымососов, дутьевых вентиляторов и вентиляторов рециркуляции дымовых газов.

Расход тепла на собственные нужды самого котла могут быть незначительными, тогда общий расход энергии на собственные нужды в % от располагаемого тепла топлива будет составлять:

 сн =
, % (11)

Таким образом, КПД нетто котла равен:

 нетто = бр - сн, % (12)

8 Определение кпд брутто котла методом

обратного баланса.

Определение КПД брутто методом обратного баланса производится косвенным путем и основывается на измерении тепловых потерь парового или водогрейного котла. При этом составление теплового баланса котла заключается в установлении равенства между располагаемым теплом топлива и полезно использованным теплом плюс сумма тепловых потерь.

Уравнение теплового баланса, отнесенное к единице количества топлива, имеет вид:

если располагаемое тепло принято за 100%, то

Отсюда к.п.д. котла по методу обратного баланса находится как разность

где q 1 – полезно использованное тепло, отнесенное к располагаемому теплу и представляющее собой к.п.д. брутто, %; q 2 – потери тепла с уходящими газами, %; q 3 – потери тепла с химической неполнотой сгорания топлива, %; q 4 – потери тепла с механическим недожогом, %; q 5 – потери тепла в окружающую среду с ограждающей поверхности котла, %; q 6 – потери тепла с физическим теплом шлаков, %.

При одинаковой точности замеров, метод обратного баланса обеспечит большую точность в определении к.п.д. по сравнению с методом прямого баланса. По этому метод обратного баланса используется как основной при балансовых испытаниях как паровых, так и водогрейных котлов.

При этом требуются следующие дополнительные измерения:

температуры уходящих газов ( ух, 0 С);

газового анализа уходящих газов (RO 2 = CO 2 + SO 2 ; О 2 , %).

Так как эти величины были определены ранее и занесены в таблицу, то можно продолжать обработку результатов испытания для определения к.п.д. котла методом обратного баланса.

Определение к.п.д. брутто по методу прямого баланса основано на измерениях количества подведённого и использованного тепла путём непосредственных замеров расхода топлива, пара и его параметров. КПД брутто по методу прямого баланса вычисляется по формуле:

где Q 1 - полезно использованное тепло, кДж/кг; Q- располагаемая теплота, поступающая в котлоагрегат на 1 кг или на 1 м 3 топлива, кДж/кг; q 1 - полезно использованное тепло, отнесенное к располагаемому теплу топлива и представляющее собой к.п.д. брутто, %; D пе - производительность котлоагрегата, кг/с; В - расход топлива в котле, кг/с (м 3 /с); h пе, h пв - соответственно энтальпии перегретого пара и питательной воды, кг/с.

Если при работе котлоагрегата на электростанции во время испытаний имеет место непрерывная продувка и отбор насыщенного пара из барабана котла на собственные нужды, то

где D пр - расход воды на непрерывную продувку, кг/с; D сн - расход насыщенного пара на собственные нужды, кг/с; ,- соответственно энтальпии кипящей воды и насыщенного пара при давлении в барабане котла, кДж/кг.

Для водогрейного котла к.п.д. определяется по формуле:

, % (3) где D в - расход сетевой воды через котел, кг/с; h пр, h обр - соответственно энтальпии прямой и обратной сетевой воды, кДж/кг.

Располагаемое тепло топлива определяется по формуле:

КДж/кг (кДж/м 3) (4)

где - низшая удельная теплота сгорания рабочей массы твёрдого, жидкого или сухой массы газообразного топлива, кДж/кг или кДж/нм 3 ; Q в. вн - тепло, внесённое в котлоагрегат воздухом, при нагреве в калорифере, кДж/кг; Q тл - физическое тепло топлива, кДж/кг; Q ф - тепло, поступаемое в котлоагрегат с паровым дутьём (форсуночным паром).

Состав топлива и величина должна определяться в химической лаборатории, а для известной марки топлива может быть принята по справочным данным.

Физическое тепло топлива может быть найдено по формуле:

, (5)

где t тл - температура рабочего топлива, о С; С тл - теплоёмкость топлива, кДж/(кг о С).

Теплоёмкость жидкого топлива зависит от температуры и определяется для мазута по приближенной формуле:

С тл =4,187(0,415 + 0,0006 t тл) , (6)

Физическое тепло топлива учитывается в тех случаях, когда оно предварительно нагрето посторонним источником тепла (паровой нагрев мазута и т.д.)

Тепло, затраченное на нагрев воздуха, поступающего в котлоагрегат, кДж/кг или кДж/нм 3 .

, (7)

где - отношение количества воздуха на входе в воздухоподогреватель к теоретически необходимому расходу воздуха
;
- энтальпия теоретически необходимого количества воздуха на выходе из калорифера и на входе в него (холодного воздуха), кДж/кг или кДж/м 3 .

Тепло, вносимое в котёл паровым дутьём, определяется по формуле:

Q ф =G ф (h ф -2510),

где G ф - выход пара, идущего на дутьё или распыливание топлива, кг/кг; h ф - энтальпия этого пара кДж/кг.

КПД брутто котла по методу прямого баланса рассчитывается по формуле (I) или (2).

Для определения энтальпии пара и питательной воды по таблицам перегретого пара и воды необходимо знать их давление и температуру.

Давление пара и питательной воды, замеряется по приборам на щите управления котла. Температура перегретого пара и питательной воды замеряется термопарами, установленными на паропроводе и входном коллекторе водяного экономайзера. Вторичные показывающие или самопишущие приборы расположены на тепловом щите.

Курсовая работа

на тему: «Определение КПД котельного агрегата нетто»

Задание на курсовую работу (проект)

1. Определение КПД котельного агрегата брутто
по данным испытаний

Коэффициент полезного действия котельного агрегата брутто определяется по обратному балансу, %.

а) Потери тепла от механического недожога определяются по формуле , %

где
=0,1% – зольность топлива на рабочую массу;

– доля золы топлива в шлаке и провале;

– доля золы топлива в уносе;

Содержание горючих в шлаке;

-содержание горючих в уносе;

Для мазута
;

– располагаемое тепло на 1 кг твердого или жидкого топлива, кДж/кг

Для технических расчетов определяется как
=38799,4+209,34=39008,74 кДж/кг

где
=38799,4 кДж/кг – низшая теплота сгорания топлива

– физическое тепло топлива, кДж/кг,

=2,326*90=209,34 кДж/кг,

где
– теплоемкость топлива

– температура топлива, о С.

=
кДж/кгּК

где
=3,0% – влажность топлива на рабочую массу

– теплоемкость сухой массы топлива, Дж/кгּК.

Теплоемкость мазута при температуре t определяется

при t1,89+0,0053t, кДж/кгּК

при t1,3+0,0112t, кДж/кгּК

Температура подогретого мазута принимается равной

Следовательно, при
,
1,89+0,0053*90=2,367 кДж/кгּК

б) Потери тепла с уходящими газами определяется, %

= %

где = 39008,74 – кДж/кг – располагаемое тепло на 1 кг твердого топлива,

- энтальпия уходящих газов при соответствующем коэффициенте избытка воздуха
и температуре
, кДж/кг,

2620,47 + (1,3167–1)*2321,97 = 3355,84 кДж/кг

Значения = 2620,47 кДж/кг, = 2321,97 кДж/кг

КДж/кг кДж/кг

=1,1667+0,15=1,3167 кДж/кг

где
;

=
– коэффициент избытка воздуха на выходе из топки;

3,0% – содержание кислорода на выходе из топки

=
кДж/кг

в) Потери тепла от химического недожога, %

,
,
- содержание в уходящих газах продуктов неполного сгорания топлива, %

где – объем сухих газов

=14,296–1,408=12,888 м 3 /кг

где - объем дымовых газов

1,563+8,09+1,408+(1,3167–1)*10,214=14,296 м 3 /кг

где
- объем трехатомных газов

0,0186*(83,0+0,375*2,8)=1,563м 3 /кг

где теоретический объем азота

0,79*10,214+0,08*0,3=8,09 м 3 /кг

где
– теоретически необходимый для полного сгорания топлива объем воздуха,

0,0889 (83,0+0,375*2,8)+0,265*10,4–0,0333*0,4=10,214 м 3 /кг

где
– объем водяных паров

1,356+0,016 (1,3167–1)*10,214=1,408 м 3 /кг

где
– теоретический объем водяных паров

0,111*10,4+0,0124*3,0+0,0161*10,214=1,356 м 3 /кг

г) Потери тепла от наружного охлаждения q 5 определяем по рис. 1.

Рис. 1. Потери тепла от наружного охлаждения

1 – котельный агрегат (с хвостовыми поверхностями); 2 – собственно котел (без хвостовых поверхностей).

д) Потери с физическим теплом шлаков для твердого топлива, %

Для мазута

Коэффициент полезного действия котельного агрегата брутто

100 – (5,186+0,596+0,02+0,65+0)=93,548%

2. Определяем часовой расход топлива, подаваемого в топку котельного агрегата, кг/ч

=
кг/ч =3,8 кг/с

где - тепло полезно-использованное в котельном агрегате

160000 (3476,9–924,24)+0,05*160000 (1491,3–924,24)=499155200 кДж/час

где =160000 кг/час – паропроизводительность котельного агрегата

– величина непрерывной продувки, принимаем
;

=1491,3 кДж/кг – энтальпия продувочной воды

=3476,9 кДж/кг-энтальпия перегретого пара

=924,24 кДж/кг – энтальпия питательной воды

Энтальпия перегретого пара i 0 определяется по давлению Р 0 =10 МПа и температуре t 0 =540С

Энтальпия питательной воды определяется по температуре питательной воды =215 о С и давлению
=13 МПа.

Для барабанных котельных агрегатов
=1,3*10=13 МПа

Энтальпия продувочной воды определяется по давлению в барабане
=1,2*10=12 МПа

3. Определение удельного расхода условного топлива на выработанный ГДж (Гкал) тепла

Удельный расход условного топлива на выработанный ГДж (Гкал) тепла определяется по формуле:

где – расход условного топлива, кгут/ч:

где – теплотворная способность топлива, кДж/кг;

– тепло полезно использованное в котельном агрегате, кДж/ч.

4. Температура точки росы определяется по формуле:

где
=
– приведенная сернистость в рабочей массе топлива

- температура, при которой происходит конденсация водяных паров, находящихся в составе дымовых газов, 0 С.

Парциальное давление водяных паров:

=
атм=0,0098 МПа

5. Определение мощности электродвигателя тягодутьевых машин (дутьевого вентилятора и дымососа)

Мощность электродвигателя дутьевого вентилятора и дымососа определяется по формуле, кВт

где = 1,2 – коэффициент запаса мощности;

= 68% – коэффициент полезного действия электродвигателя;

Q – расчетная подача тягодутьевой машины, м 3 /c.

– напор, развиваемый тягодутьевой машиной.

а) Расчетная подача дутьевого вентилятора

1,1*3,799*10,214 (1,1667–0,02+0,03–0,03)
65,87 м 3 /с

где
- коэффициент запаса;

=718*13,6*9,8=95695 Па – барометрическое давление

- расчетный расход топлива

= 3,8 (1–0,01*0,02)=3,799 кг/с

=1,1667 – коэффициент избытка воздуха на выходе из топки;

0,02,
=0,03,
=0,03 – присосы воздуха в газоходах котельного агрегата

Напор дутьевого вентилятора
1,6кПа

=

б) Расчетная подача дымососа

где = 1,1 – коэффициент запаса;

- коэффициент избытка воздуха за дымососом

Для мазута

- температура дымовых газов за дымососом

Для мазута

Напор дымососа
1,4кПа

=
238,3 кВт

6. Определяем мощность электродвигателя питательного насоса

Расчетная подача питательного насоса

=1,2*0,053 м 3 /с

где =44,44 – паропроизводительность котельного агрегата

1,2 – коэффициент запаса по производительности котельного агрегата

ρ – плотность воды, кг/м 3 ,
=833,33 кг/
; =0,0012/кг

Мощность электродвигателя питательного насоса, КВт:

=
=861,25 КВт

где

=13 МПа. – напор питательного насоса.

7. КПД котельного агрегата нетто
, который учитывает затраты электроэнергии на собственные нужды определяется по формуле:

=
%

где В=3,8 кг/с=13,68 т/ч – расход топлива

Q 1 =138654,2 Дж/с – тепло полезно использованное в котельном агрегате

W сн – расход электроэнергии на собственный нужды в котельном цехе

W сн = N дв + N дс + N пн + W р + W пл +W зу = 186+238,3+861,25=1285,55 кВт

где N дв =186 кВт – мощность дутьевого вентилятора;

N дс =238,3 кВт – мощность дымососа;

N пн =861,25 кВт – мощность питательного насоса;

8. Определим на сколько не точно определен расход топлива, подаваемого в топку котельного агрегата, если термопара показывает температуру острого пара (t o ) за котлом на 10 0 С выше

По условию задания изменим температуру острого пара:), точки измерения давления (Р), разряжения (S), отбора проб топлива (ОПТ), уноса (ОПУ), золы (ОПЗ) и т.д. и т.п.

Рис. 2. Типовая схема размещения точек измерений при балансовых испытаниях барабанного газомазутного котла:

Q рц – расход газообразных продуктов сгорания на рециркуляцию; G np – расход продувочной воды, С с – солесодержание питательной, котловой воды и насыщенного пара; К ф – калорифер; ДРГ – дымосос рециркуляции газов; t в, t пв, t п, t вп – температура воздуха, питательной воды, пара, воды на впрыск; υ – температура газообразных продуктов сгорания; р – давление; s – разряжение; Q – расход воздуха; G пв, G вп, D п – расходы питательной воды, воды на впрыск и свежего пара; R x – анализ газов; ОПТ, ОПУ – отборы проб топлива, уноса; Э сн – расход электроэнергии на собственные нужды; Д – дымосос; ДВ – дутьевой вентилятор.

Список литературы

Трембовля В.И., Фигнер Е.Я., Авдеева А.А. Тепломеханические испытания котельных установок. – М.: Энергия, 1991. -416 с.

Тепловой расчет котельных агрегатов. Нормативный метод / Под. ред. А.В. Кузнецова и др. – М.: Энергия, 1973. – 296 с.

Парилов В.А., Ушаков С.Г. Испытания и наладка паровых котлов. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 320 с.

Кемельман Д.Н., Эскин Н.Б. Наладка котельных установок. Справочник. – М.: Энергоатомиздат. 1989. -320 с.

Справочное пособие теплоэнергетика электрических станций./ Под. ред. А.М. Леонкова, Б.В. Яковлева. – Минск, Беларусь, 1974. – 368 с.

1. Перевод на природный газ котла ДКВР 20/13 котельной Речицкого пивзавода

   Дипломная работа >> Физика

   Теплового баланса котельного агрегата служит для определения часового расхода топлива на котельный агрегат . В настоящем разделе... и т. п. К экономическим показателям работы котельной установки относятся КПД брутто и нетто , удельный расход условного топлива...

2. Общая энергетика. Энергетические ресурсы земли и их использование

   Книга >> Промышленность, производство

   Ее под определенным давлением (см. т.4 на рис. 2.1) в нагревательные трубы котельного агрегата КА. В... расхода на собственные нужды) и КПД КЭС нетто (с учётом расходов на собственные... турбиной, МПа 4,32 5,88 6,46 КПД (нетто ), % 29,7 31,7 31,3 Реакторы с...

3. Индивидуальное задание по изучению оборудования и процессов теплоэнергетических установок

   Реферат >> Физика

   Работающего на неперегретом паре. 2. Определение КПД котла Мгновенный КПД котла – это соотношение полезной... степень его технического совершенства, а КПД -нетто - коммерческую экономичность. Для котельного агрегата

Тепловой баланс котельного агрегата устанавливает равенство между поступающим в агрегат количеством теплоты и его расходом. На основании теплового баланса определяется расход топлива и вычисляется коэффициент полезного действия, эффективность работы котельного агрегата.

В котельном агрегате химически связанная энергия топлива в процессе горения преобразуется в физическую теплоту горючих продуктов сгорания. Эта теплота расходуется на нагревания воды. Вследствие неизбежных потерь при передаче теплоты и преобразования энергии вырабатываемый продукт (вода) воспринимает только часть теплоты. Другую часть составляют потери, которые зависят от эффективности организации процессов преобразования энергии (сжигания топлива) и передачи теплоты вырабатываемому продукту.

Уравнение теплового баланса для установившегося теплового состояния агрегата:

(37)

(38)

где – располагаемая теплота, ;

– полезно использованная теплота, ;

Суммарные потери, ;

– потери теплоты с уходящими газами, ;

– потери теплоты от химического недожога, ;

– потери теплоты от механической неполноты сгорания, ;

– потери теплоты в окружающую среду, ;

– потери теплоты с физической теплотой шлаков .

Левая приходная часть уравнения теплового баланса (38) является суммой следующих величин:

(39)

где – теплота, вносимая в котлоагрегат с воздухом на 1 топлива; эта теплота учитывается тогда, когда воздух нагревается вне котельного агрегата (например, в паровых или электрических калориферах, устанавливаемых до воздухоподогревателя); если воздух нагревается только в воздухонагревателе, то, теплота не учитывается, так как она возвращается в топку агрегата;

– теплота, вносимая с паром для распыления мазута (форсуночный пар);

– физическая теплота 1 топлива.

Т.к. предварительный подогрев воздуха и топлива отсутствует и пар для распыления топлива не используется, то формула (39) принимает вид:

Коэффициентом полезного действия водогрейного котла называют отношение полезной теплоты, израсходованной на выработку горячей воды, к располагаемой теплоте котла. Не вся полезная теплота, выработанная котельным агрегатом, направляется потребителям, часть теплоты расходуется на собственные нужды. С учетом этого различают КПД котла по выработанной теплоте (КПД-брутто) и по отпущенной теплоте (КПД-нетто).По разности выработанной и отпущенной теплоты определяется расход на собственные нужды.

В итоге КПД-брутто котла характеризует степень его технического совершенства, а КПД-нетто – коммерческую экономичность. КПД-брутто котельного агрегата определяется по уравнению прямого баланса:

где – относительные потери теплоты с уходящими газами, от химической неполноты сгорания топлива, от наружного охлаждения.

Относительные потери теплоты с уходящими газами определяются по формуле:

– потери теплоты от механической неполноты сгорания (учитывается только при сжигании твердого и жидкого топлива), %

6.1.4 Расчет количества топлива, сжигаемого в котельном агрегате

Общий расчет топлива, подаваемого в топку котельного агрегата:

где – расход воды через котельный агрегат, кг/с;

– энтальпия горячей и холодной воды (на выходе и входе водогрейного котла) , кДж/кг

Таким образом,

Список использованных источников

1. Строительная климатология. СНиП 23-01-99.

2. Котельные установки. СНиП II-35-76.

3. Энергетическая эффективность жилых и общественных зданий. Нормативы по энергопотреблению и теплозащите. ТСН 23-341-2002 Рязанской области Администрация Рязанской области г. Рязань – 2002.

4. Тепловые сети. СНиП 2.04.07-86.

5. Тепловой расчет котельных установок. Методические указания для выполнения расчетной работы №1. Мордовский государственный университет им.Н.П.Орагева. Саранск, 2005.

6. Эстеркин Р.И. Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование: Учеб. пособ. Для техникумов. – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. Отд-ние, 1989.

7. Выбор и расчет теплообменников. Учебное пособие. Пензенский государственный университет. Пенза, 2001.

8. Роддатис К.Ф. Котельные установки. Учебное пособие для студентов неэнергетических специальностей вузов. – М.: «Энергия», 1977.

9. Роддатис К.Ф., Полтарецкий А.Н. Справочник по котельным установкам малой производительности. – М.: Энергоатомиздат, 1989.

10. Бузников Е.Ф., Роддатис К.Ф., Берзиньш Э.Я.. Производственные и отопительные котельные 2-е изд. – М.: Энергоатомиздат, 1984.

11. Справочник эксплуатационника газифицированных котельных. Л.Я.Порецкий, Р.Р.Рыбаков, Е.Б.Столпнер и др. – 2-е изд., перераб. и доб. - Л.: Недра,1988.

12. Александров А.А., Григорьев Б.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара: Справочник. Рек. Гос. службой стандартных справочных данных. ГСССД Р-776-98 – М.: Издательство МЭИ. 1999.

13. Сайт компании «Виссманн» www.viessmann.ru

14. Сайт компании «Grundfos» www.grundfos.ru

15. Сайт компании «Ридан» www.ridan.ru

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Таблица А.1 – Единицы измерения энергии

Таблица А.2 –Характеристика некоторых видов топлива

Таблица 1- Климатические параметры холодного периода года

Город	Температура воздуха наиболее холодных суток, °С, обеспеченностью	Температура воздуха наиболее холодной пятидневки, °С, обеспеченностью	Температура воздуха, °С, обеспеченностью 0,94	Абсолютная минимальная температура воздуха, °С	Средняя суточная амплитуда температуры воздуха наиболее холодного месяца, °С	Продолжительность, сут, и средняя температура воздуха, °С, периода со средней суточной температурой воздуха	Средняя месячная относительная влажность воздуха наиболее холодного месяца, %	Средняя месячная относительная влажность воздуха в 15 ч. наиболее холодного месяца, %.	Количество осадков за ноябрь-март, мм	Преобладающее направление ветра за декабрь-февраль	Максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь, м/с	Средняя скорость ветра, м/с, за период со средней суточной температ урой воздуха £ 8 °С
		£ 0°С	£ 8°С	£ 10°С
0,98	0,92	0,98	0,92	продолжительность	средняя температура	продолжительность	средняя температура	продолжительность	средняя температура
Москва	-36	-32	-30	-28	-15	-42	6,5		-6,5		-3,1		-2,2				ЮЗ	4,9	3,8
Нижний Новгород	-38	-34	-34	-31	-17	-41	6,1		-7,5		-4,1		-3,2				ЮЗ	5,1	3,7
Оренбург	-37	-36	-34	-31	-20	-43	8,1		-9,6		-6,3		-5,4				В	5,5	4,5
Орел	-35	-31	-30	-26	-15	-39	6,5		-6		-2,7		-1,8				ЮЗ	6,5	4,8
Пермь	-42	-39	-38	-35	-20	-47	7,1		-9,5		-5,9		-4,9				Ю	5,2	3,3
Екатеринбург	-42	-40	-38	-35	-20	-47	7,1		-9,7		-6		-5,3				З		3,7
Саратов	-34	-33	-30	-27	-16	-37	6,9		-7,5		-4,3		-3,4				СЗ	5,6	4,4
Казань	-41	-36	-36	-32	-18	-47	6,8		-8,7		-5,2		-4,3				Ю	5,7	4,3
Тула	-35	-31	-30	-27	-15	-42	6,8		-6,4		-3		-2,1				ЮВ	4,9
Ижевск	-41	-38	-38	-34	-20	-48	6,9		-9,2		-5,6		-4,7				ЮЗ	4,8

Примечание - Абсолютная минимальная температура воздуха выбрана из ряда наблюдений за период 1881-1985 гг.; в СНиП 2.01.01-82 "Строительная климатология и геофизика" абсолютная минимальная температура воздуха для отдельных пунктов определялась методом приведения.

Теплота, выделяемая топливом, не полностью исполь­зуется для нагрева рабочего тела котла. Часть теплоты теряется. Эффективность использования энергии в котле определяет его КПД. Различают КПД брутто и нетто. КПД котла (брутто) назы­вают выраженное в процентах отношение полезно использованной теплоты к количеству располагаемой теплоты вводимого в котел топлива.

Полезно использованная теплота слагается из теплоты нагрева питательной воды до состояния перегретого пара и теплоты допол­нительного нагрева пара промежуточного перегрева. Теплота может быть затрачена на подогрев части рабочего тела, впоследст­вии выводимого из котла (например, продувочная вода). Полное количество полезно использованной (воспринятой рабочим телом) в котле теплоты

Qn - D (І - і"пв) + Dim (І"пп - inn) 4~ Dnp (t"np - in»)»

Где D, D„n и Dnp - расход соответственно свежего пара, пара промежуточного перегрева и продувочной воды, кг/с; і, і„в, inn и /Пр - энтальпия соответственно свежего пара, питательной

2* 35 воды, пара промежуточного перегрева на выходе и входе в котел и продувочной воды, МДж/кг.

Энтальпия рабочего тела і ~ ct, где с - массовая теплоемкость, МДж/(кг-°С). Количество теплоты, поступившее в котел в расчете на единицу массы (или объема для газообразного топлива) исход­ного топлива, называют располагаемой теплотой топлива;

Qp = Qk ~Ь QВ. ВИ + ЇТЛ + Сф ----- Qk>

Где QB. вн - теплота, внесенная в топку с воздухом (при его на­греве вне котла); ітл - физическая теплота топлива, численно равная произведению теплоемкости топлива на его температуру; Фф ~ Оф (г"ф - 2,5) - теплота, вносимая в топку с паром, ис­пользуемым для распыливания жидкого топлива (вводится лишь при установке паровых форсунок при сжигании жидкого топлива); Сф и і"ф - соответственно расход (на 1 кг топлива) и энтальпия пара; QK - 0,0406 k (С02)к - теплота, затраченная на разложе­ние карбонатов топлива; (СОг)к- содержание углекислоты кар­бонатов.

Для газообразного топлива два последних члена отсутствуют.

Полное количество"вносимой в котел теплоты

Где В - расход топлива в котле, кг/с.

В соответствии с определением КПД брутто

Вследствие тепловых потерь в котле Qn < Qp.

При определении КПД нетто дополнительно учитываются (вычитаются из Qn) затраты энергии на работу основного и вспо­могательного оборудования (насосы, вентиляторы, дымососы, мельницы и т. д.), т. е. затраты энергии на собственные нужды .

Тепловые потери в котле зависят от эффективности процесса горения топлива в топке и передачи теплоты от продуктов сгора­ния к рабочему телу в поверхностях нагрева. Рассмотрим состав­ляющие потерь теплоты в котле.

Продукты сгорания выходят из последней поверхности нагрева котла при температуре #ух, значительно превышающей темпера­туру воздуха, поступающего из атмосферы в котел. Потери теп­лоты с уходящими газами равны разности энтальпий конечного состояния газов и воздуха, входящего в котел.

Если в уходящих газах содержатся горючие газообразные элементы (Н2, СН4 и др.) или продукты неполного сгорания СО, то имеют место потери с химическим недожогом топлива. Вели­чина этих потерь определяется количеством и теплотой сгорания указанных горючих элементов.

Поскольку частицы твердого топлива могут совсем не участ­вовать в химической реакции, потери теплоты с твердым непро - реагировавшим топливом называют потерями с механическим недожогом.

Наружная поверхность стен котла имеет более высокую тем­пературу, чем окружающая среда. Потери теплоты вследствие теплоотдачи от стен котла к окружающему воздуху называют по­терями в окружающую среду. И, наконец, в котлах имеют место потери теплоты со шлаком, выводимым из топки с высокой темпе­ратурой.

Потери теплоты с химическим и механическим недожогом, а также со шлаком относят к топочным потерям; потери теплоты в окружающую среду и с уходящими газами являются общими для котла. Равенство количества располагаемой теплоты сумме количества теплоты, полезно использованной в котле, и тепловых потерь называют тепловым балансом котла Обычно принято тепловой баланс котла составлять для единицы массы (твердого," жидкого) или объема (газообразного) сжигаемого топлива, В этом случае

■QS-=Qi + Q2 + Qa + Q4 + Qe + Qe, (20)

Где Qa - полезно использованная теплота; Q2, Qs, Q4, Q5 и Q, - потери теплоты соответственно с уходящими газами, с химиче­ским и механическим недожогом, в окружающую среду и со шла­ком.

Наиболее распространен тепловой бала не котла в относитель­ном виде. Если располагаемую теплоту принять за 100%, то зави­симость (20) примет вид

100 « qv + Яг + Чг + <7* + Чь + Я«>

Где qx = 100 = Т]бр - относительное количество полезно

Использованной теплоты,%; q2 = 100, qs = 100 и т. д. -

Относительные потери теплоты соответственно с уходящими га­зами, с химической и механической неполнотой горения (с недо­жогом), в окружающую среду и со шлаком.

При организации работы котла необходимо стремиться к сни­жению тепловых потерь. Рассмотрим факторы, от которых зави­сят тепловые потери, и возможности снижения потерь.

Потери теплоты с уходящими газами можно представить в еле-, дующем виде:

Где сг и сХЙ - теплоемкость соответственно газа и холодного воздуха, МДж/(м:1К); Фух и tXB - температура соответственно уходящих из котла газов (после последней поверхности нагрева) и холодного воздуха, 0 С; Vr - объем уходящих газов в расчете на 1 кг топлива, м3/кг; а? х - коэффициент избытка воздуха в уходящих газах; qt - относительные потери теплоты с меха­ническим недожогом.

Объем уходящих газов

Если принять коэффициент теплоотдачи" конвекцией ah{ = = idem = ак и ts, CTi = idem = tH. ст, то

BQS = aK(tH. рт - tXB)2 F, = q£Ft..

Тепловой поток q меняется незначительно с изменением мощ­ности котла, так как температуру стенки поддерживают на постоян­ном безопасном для человека уровне ст < 55 °С) при помощи изоляции. В то же время увеличение площади поверхности стен Fj котла с ростом его мощности происходит медленнее и hFi/BQp уменьшается, т. е. величина

Дь = - ЩL 100 BQI

Также снижается.

При изменении нагрузки котла температура ст, а следо­вательно, тепловые потоки меняются незначительно. В то же время вносимая с топливом теплота линейно зависит от нагрузки. Потери q& при отклонении нагрузки D от номинальной £)„ (%)

. (24)

Потери с физической теплотой шлака

<76 - атлА* (сОшл/Qj, (25)

Где /шл = 600 °С для ТШУ и *шл == ta +100 °С для ЖШУ; 6ШЯ - теплоемкость шлака.