ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

&

£

А

подпись: &
£
а

А^

’ сз9аун 1б0

подпись: а^
’ сз9аун 1б0

При сжигании топлива в топочной камере необходимая мощность котлоагрегата достигается выработкой (или подогревом) определенного количества пара (или воды) С заданными параметрами.

Расход сжигаемого топлива должен обеспечивать получение необ­ходимого количества теплоты для образования пара (или подогрева воды) и восполнения тепловых потерь, сопровождающих работу ко­тельной установки.

В котельном агрегате степень использования теплоты топлива, или экономичность работы, характеризуют коэффициентом полез­ного действия (к. л.д.) агрегата.

При испытаниях котельной установки определяют величины отдель­ных потерь при установившемся состоянии агрегата или установки и со­ставляют баланс теплоты, а при проектировании выбирают величины потерь и также составляют тепловой баланс установки на 1 кг или 1 м3 топлива, внесенного в агрегат.

В тепловом балансе учитывается количество теплоты, поступившей в котлоагрегат (или установку) с горячим воздухом, при подогреве воз­духа вне котлоагрегата и установки — QBH, физическая теплота, внесен­ная топливом при его подогреве вне установки, и теплота, внесенная паром при распыливании им жидкого топлива или при подаче пара под

КОЛОСНИКОВУЮ решетку — Q<f)H3.

Суммарное количество теплоты, внесенное в котельный агрегат, на­зывают располагаемой теплотой, и оно подсчитывается по форму­ле, кДж/кг, кДж/м3 или ккал/кг, ккал/м3:

Располагаемая теплота расходуется на получение некоторого коли­чества рабочего тела с нужными параметрами, которое называют использованным и обозначают через Qi, кДж/кг, кДж/м3 (ккал/кг, (ккал/м3).

Для 1 кг твердого, жидкого или 1 м3 газообразного топлива, кДж/кг, кДж/м3 (ккал/кг, ккал/м3), уравнение теплового баланса име­ет вид: — ——— —

Qg + Q3 Qs+(2-60)

В уравнении:

Q2 — потеря теплоты с уходящими газами из. агрегата или уста­новки; —

Q3 — потеря теплоты от омической неполноты сгорания топлива;

(?4 — потеря теплоты от механической неполноты сгорания топлива;

Qb — потеря теплоты агрегатом в окружающую среду;

Qe — потеря теплоты с физической теплотой шлака.

Если отнести все слагаемые баланса к теплоте сгорания QpH 1 кг или 1 м3 топлива и выразить их в процентах, уравнение (2-60) при­мет вид:

100=^1 + #2+*7з+<74+*75+Cjq. (2-61) %

Количество теплоты, вносимое в котельный агрегат воздухом, по­догретым за счет постороннего источника теплоты, кДж/кг, кДж/м3 (ккал/кг, ккал/м3), определяется из следующего выражения:

СС, = а(1°г-1°У (2-62)

В формуле:

А — коэффициент избытка воздуха на входе в воздухоподогрева­тель, а при отсутствии его на входе в топочную камеру за вычетом при — • coca в ней;

1° 1 и 1° — энтальпии теоретически необходимого количества возду­ха, подогретого вне котельного агрегата, и холодного воздуха, темпера­тура которого принимается равной 30°С.

62

, Q физ=с т • (2-63)

В формуле:

Ст — теплоемкость топлива, кДж/(кг-К), кДж/(м3-К); или ккал/(кг-°С), ккал/(м3-^С) (см. табл. 2-10 и 2-7); и — температура топлива, °С.

Таблица 2-10

Теплоемкость сухой массы твердого и жидкого топлива, кДж/(кг-К),

Ккал/(кг°С)

Топливо

Ст

КДж/(кг-К)

Ккал/(кг*°С)

Антрацит и тощий уголь

0,92

0,22

Каменный уголь

1,09

0,26

Бурые угли и торф

1,13

0,27

Сланцы

0,88

0,21

Мазут

1,74 + 0,0025 и

0,415 + 0,0006 и

Эта теплота учитывается в тех случаях, когда температура жидкого или газообразного топлива превышает 30°С, твердого топлива — 20°С,

Пр

А его влажность У?*’ .

Если топливо поступает смерзшимся, на его размораживание по [Л. 12] приходится расходовать некоторое количество теплоты. Отме­тим, что количество теплоты, внесенное с топливом, обычно невелико и им в учебных расчетах можно пренебречь.

Количество теплоты, внесенное с паром при распыливании жидкого топлива или подаче пара под решетку, кДж/кг (ккал/кг), составляет:

ОфЮ=С? ф («"—600). (2-64)

В формуле:

Бф — расход пара, кг/кг топлива, принимаемый при распыливании жидкого топлива равным от 0,3 до 0,4 кг/кг, а при подаче пара под ре­шетку— 0,7—0,8 кг/кг топлива;

I"— энтальпия пара, кДж/кг(ккал/кг) (табл. 2-11).

Так как при сжигании твердого топлива подача пара под решетку применяется редко, а паровые форсунки в стационарных установках для жидкого топлива, в частности мазута, не всегда рациональны, для боль­шей части установок это количество теплоты обычно равно нулю. Ис­пользованная теплота складывается из теплоты, пошедшей на подогрев воды, ее испарение и перегрев пара — первичный и вторичный, кДж/кг, кДж/м3 или ккал/кг, ккал/м3:

С?1г=Спод фисп г Р^гер "Ь ч^пер — (2-65)

В водогрейных котлах и теплофикационных водяных экономайзе­рах количество теплоты, пошедшее на подогрев воды, кДж/кг, кДж/м3 или ккал/кг, ккал/м3, составляет:

Та блица 2-11

Термодинамические свойства воды и водяного пара на линии насыщения

Давление,

Температу-

ПО ШОШТР»

Удельный объем, мз/кг

Энтальпия, кДж/кг

Теплота

Энтальпия,

Ккал/кг

Давление р.

МПа

Ния *н, °С

Пара V"

Воды V9 Х108

Пара і"

ВОДІЯ і9

Испарения г, кДж/кг

Пара і"

ВОДЫ

І9

Кгс/см*

0,020

60

7,65

1

€2

2609

251

2358

623

60

0,20

0,025

65

6,21

1

02

2618

272

2346

623

65

0,?5

0,030

69 ;

5,23

1

02

2625

289

2336

627

68,7

0,30

0,035

73

4,60

1

03

2630

303

2327

628

72,2

0,35

0,040

76

. 4,00

1

03

2636

318х

231&

629,5

75,4

0,40

0,050

* 81

3,40

1

03

2645

341

2304

631,6

81

0,50

0,060

86

2,75

Л

03

2653

360*.

2293

633,5

85,51

0,60

0,070

90,

2,39

1

03′

2660

377

2283

63511

89,5

0,70

0,080

93

2,11

1

04

2665

392’

2273

636,4

93

0,80

0,09

97

1,89

1

04

2670

405

2265

637,6

96,3

0,90

0,10

99,5

1,71

1

04

2675

417

2258

639

99,2

1,00

0,12

104,4

*1,44

1

05

2683

439-

2244

640,7

104,4

1,20

0,15

111

1,17

1

05

2693

463

2230

643,1 ,

111

1,50

0,20

120

0,89

1

06

2707

505

2202

646,Зі

119,9

2,00′

0,30

133

ОМ

1

07

2725

562

2163

650,7

133,4

3,00

0,50

151

0,38

1

09

2749

640

2109

656,5

152,1

5,00

0,60

158,5

0,32

1

10

2751,

6701

2087

659

160

6,0

0,70 >

165

0,28

1

11

2703

69Ї

2066

660

166

7,0

0,80

170

0,24

1

11

2769

721

2048

661

171

8,0

0,90

175

0,22

1

12

2774

743

2031

662

176

9,0

1,0

180

0,195

1

13

2778

762

2016

664

181

10

1,2

188

0,17

1

14

2785

798

1987

665

190

12

1,4

195

0,14

1

15

2790

830

1960

666

197

14

1,5

198

0,13

1

15

2792

4 844

1948

667

Ш

15

2,0

212

0,10

1

18

2799

907

1892

669′

216

20

2,2

217

0,091

1

18

2801

931

1870

669

221

22

2,4

‘ 222

0,084

1

19

2802

952

1850

669

226

24

2,6

226

0,077

1

20

2803

972

1831

670

231

26

3,0

234

0,068

1

21

2803

1008

1088

1795

670

240

30

4.0

250

0,051

1

25

2801

1713

669

258

40і

4,2

253

0,048

1

26

2801

1095

1706

669

262

42

4,4

256

0,046

1

26

2795

1105

1690

668

265

44

4,6

259

0,044

1

27

2795

1120

1675

668

268

46

5,0

264

0,040

1

28

2794

1154

1640

667

274

50

6,0

275

0,032

1

32

2784

1214

1570

665

288

60

7,0

286

0,028

1

35

2772

1268

1504

663

301

70

8,0

295

0,024

1

38

2759

1317

1442

659

313

80

‘9,0

303

0,021

1

41

2743

1364

1379

656

324

90

10

311

0,018

1

44

2725

1408

1317

652

334

100

И

В ф

318

Юрмуле:

0,016

1

481

2705

1450

І

1255

647

344

110

(?в и В — расходы воды и топлива, кг/с, м3/с (кг/ч, мэ/ч);

1Г2 и /’ 1 — энтальпия горячей и холодной воды, кДж/кг (ккал/кг); для температур воды до 150°С она может быть принята равной темпе­

Ратуре, так как теплоемкость воды в этой области близка к единице (см. табл. 2-11).

В водяном экономайзере даровых котлоагрегатов возможны только подбгрев воды или подогрев воды — и частичное ее испарение, т. е. во­дяной экономайзер может быть некипящего и кипящего типа» ..Кроме того, в водяных экономайзерах паровых котлоалрёгатов с барабанами нагревается дополнительное количество воды, с помощью которой уда­ляются из котла накапливающиеся во время работы соли и шлам, т. е.

Фпод = Фв. эк = -£-|У — г’п. вН £Г~ — *’„,)] • (2-66)

В формуле:

И — количество пара, образовавшегося в котлоагрегате, кг/с (кг/ч);

В — расход топлива:

Г и Гп. в — энтальпии воды при давлении в котле и питательной во­ды, кДж/кг (ккал/кг);

£>пр — количество воды, ушедшее на продувку, кг/с (кг/ч).

Для давления до 1 МПа (—’10 кгс/см2) выражение для определе­ния количества теплоты, пошедшей на подогрев воды, принимает вид:

<3В. эк=4- [* — <* — «] •

При наличии поверхностного регулятора температуры перегретого пара энтальпия воды и температура ее перед водяным экономайзером ]растут за счет теплоты, полученной в регуляторе:

* П. В1 ~=’ ^ п. в‘Ь^р. п*

Если вода в экономайзере кипит, то энтальпия на выходе из него будет выше энтальпии котловой воды и количество пара, образовавше­гося в экономайзере, %, можно найти из выражения

Х= -.100»/»-

Количество теплоты, пошедшее на испарение, кДж/кг, кДж/м3 (ккал/кг, ккал/м3), будет:

<2’67>

Где и V — энтальпии насыщенного пара при давлении в барабане котла и воды при температуре насыщения.

Количество теплоты, пошедшее на перегрев пара в первичном или вторичном перегревателе, кДж/кг, кДж/м3 или ккал/кг, ккал/м3, мож­но подсчитать по выражению

-П. (2-68)

Где Г, пе1 и V — энтальпии пара после и до перегревателя, кДж/кг, ккал/кг (табл. 2-12); при установке одного перегревателя энтальпия

Пара до него равна энтальпии за барабаном. •

Суммируя слагаемые, входящие в величину использованной тепло­ты топлива, кДж/кг, кДж/м3 или ккал/кг, ккал/м3, можно получить:

Qг=-w[rП’:-i’n. в+-^r(i’-*’«.*)] ■ (2-69)

При отсутствии перегревателя вместо энтальпии перегретого пара г"пе в формулу (2-69) ставят энтальпию насыщенного пара I". Отнеся величину <21 к расчетному количеству теплоты, внесенному в котлоагре — гат, и умножив его на 100%, получим:

*,= §-• 100 = ЧЙ,

Или к. п. д. брутто °/0. Далее, если обозначить через Дг разность

Энтальпий пара, выходящего из агрегата, и питательной воды, то можно

Написать, что ф, — М; но, с другой стороны, ^г — = т1^ или

О

0

Давление

А

В

А

1,4 МПа (14 кг с/см*)

1,8 МПа (18 кгс/см*)

2,2 МПа (22 кгс/см2)

2,4 МПа (24 кгс/см?)

3,3 МПа (33 кгс/сма)

4,0 МПа (40 кгс/сма)

§,

І

П

І

Р >

І

//

І

П

І

Г/

І

V",

V",

V",

V",

V",

V".

І

М®/кг

КДж/кг

Ккал/кг

М&/КГ

КДж/кг

Ккал/кг

Мз/кг

КДж/кг

Ккал/кг

М*/кг

КДж/кг

Ккал/кг

Мз/кг

КДж/кг

Ккал/кг

МЯ/КГ

КДж/кг

Ккал/кг

240

0,163

2905

693,5

250

0,167

2925

629

0,127

2910

695

260

0,171

2950

704,2

0,131

2940

700,6

270

0,175

2970

709,4

0,134

2960

706,2

300

0,186

3040

725,1

0,143

3030

722,8

0,Л6

3015

720

0,105

ЗОЮ

718,6

310

0,190

3060

730,5

0,146

3050

728,2

0,118

3045

725,6

0,103

3035

724,3

320

0,193

3080

735,8

0,149

3070

733,6 .

0,121

3070

731,1

0,110

3055

729,9

330

0,197

3100

741,1

0,152

3095

738,9

0,123

3090

736,6

0,112

Зр75

735,4

340

0,200

3130

746,4

0,155

3115

744,3

0,126

3110

742,2

0,115

3100

741

350

0,204

3145

751,4

0,158

3140

749,7

0,128

3135

748

0,117

3132

746,6

0,083

3105

741,8

0,06?

3095

737,7

360

0,208

3170

756,9

0,160

3165

755

0,130

3150

753,1

0,119

3150

752,1

0,085

3135

747,5

0,069

3110

743,8

370

0,211

3190

762,2

0,163

3185

760,3

0,133

3180

758,5

0,121

3175

757,6

0,087

3155

753,2

0,071

3140

749,7

430

0,134

3320

789,9

0,096

3300

786,8

0,079

3280

784,2

440

0,136

3335

795,3

0,098

3325

792,3

0,080

3320

789,8

450

0,138

3350

800,6

0,100

3340

797,7

0,082

3335

795,4

460

0,101

3365

803,1

0,083

3355

801

470

0,103

3390

808,5

0,084

3380

806,5

.шиї яріииі. „

<21 = (}РНГ1£1. Приравнивая первое и последнее выражения для Q1, кДж «ли ккал/ч, можно написать что

-|-Л*=СРн\аР или = (2-70)

Эти выражения позволяют по заданному расходу теплоты при извест-

«ом топливе и к. п. д. агрегата определить расход топлива или во время испытаний,

Зная расход топлива, и А/, найти к. п. д. брутто котлоагрегата. Величину

Называют видимой испарительностью топлива, так как она показывает ко­личество, кг, пара, полученное в данном агрегате при сжигании 1 кг топлива. Для со­поставления эффективности работы котлоагрегатов с разными приращениями энталь­пий принято пересчитывать последние в условную величину Агн = 2680 кДж/кг, или <540 ккал/кг, которую назвали «нормальным» паром. В этом случае испарительность но «нврмальному» пару, кг/кг, будет:

° “ (2-71,

В 2680 В 640′

Ваш отзыв

Рубрика: Котельные установки

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *