Работа 2. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА И РАСХОДА ТОПЛИВА ДЕЙСТВУЮЩЕГО ПАРОВОГО КОТЛА

I. Цель работы

Приобретение навыков расчета теплового баланса, рас­хода топлива и КПД котла по показаниям приборов в про­цессе его эксплуатации.

II. Основные теоретические положения

Соотношение, связывающее приход и расход теплоты в котле, представляет его тепловой баланс. Для работающего парового котла тепловой баланс составляют на основании результатов теплового испытания с целью определения эф­фективности его работы, его КПД. При тепловом расчете баланс составляют, используя нормативные данные, для расчета часового расхода топлива в топку котла.

Составляют баланс по приходным и расходным статьям на 1 кг твердого или жидкого топлива или на 1 м³ газооб­разного топлива при 0°С и 0,098 МПа.

Qприх Qприх = Qр^р= Qн^р + Qф.т + Qф.в + Qпар + +(Qэкз – Qэнд) + Qэл, где Qр^р – располагаемая рабочая теплота; Qн^р – низшая тепло­та сгорания рабочей массы топлива; Qф.т – физическая теплота топлива; Qф.в – физи­ческая теплота воздуха; (учи­тывается только при подогре­ве воздуха вне котла, т. е .. от посторонних источников тепло­ты); если воздух холодный, то Qф.в = αН°хв + (αуг – α) Н°хв, (α – коэффициент избытка воздуха, подаваемого в топку; αуг – коэффициент избытка воздуха на выходе из котла; Н°хв – энтальпия теоретически необходимого для горения холодного воздуха, подаваемого в топку; (αуг – α) Н°хв – энтальпия холодного воздуха, поступившего в газоход с присосами); Qпар – теплота пара при паровом распыливании мазута; Qэкз, Qэнд – теплота экзотермических и эндотермических реакций; Qэл – учитывают только при выработке пара с использованием электроэнергии в качестве источника теплоты.

Qpacx Qрасх = Qпол + Нуг + Qхн + Qмн + Qно + +Qфш + Qохл ± Qакк, где Qпол – теплота, затраченная на выработку пара; Qпол = D/В (hпп – h'пв), (D – выход пара; В – расход пара; hпп и h'пв – энтальпии перегретого пара и питательной воды). Остальные слагаемые – тепловые потери: Hуг – энтальпия уходящих из котла газов; Qхн, Qмн – потери от химической и механической неполноты сгорания; Qно – потери от наружного охлаждения внешних ограждений; Qфш – потери с физической теплотой шлаков; Qохл – потери на охлаждение балок, панелей, не включенных в циркуляционную систему котла; Qакк – расход или приход теплоты в неустановившихся режимах, для установившихся состояний Qакк=0.

Приравнивая приход теплоты и расход ее, получим

Q_н^р + αH°_хв + (α_уг – α) H°_хв = D/В (h_пп – h'_пв) + H_уг + Q_хн + Q_мн + Q_но + Q_фш + Q_охл.

Разница между энтальпией уходящих газов и теплотой хо­лодного воздуха – это потеря теплоты с уходящими газами

Q_уг = H_уг – α_угH°_хв.

С учетом этого общее уравнение теплового 6аланса, (т.е. уравнение прямого баланса) имеет вид:

Q_н^р = D/В (h_пп – h'_пв) + Q_уг + Q_хн + Q_мн + Q_но + Q_фш + Q_охл.

Если принять Q_н^р за 100%, то уравнение прямого баланса можно записать в виде

100 = q_пол + q_уг + q_хн + q_мн + q_но + q_фш + q_охл,

где

; и т.д.

Составляющие баланса обозначаются обычно

q_пол = q₁, q_уг = q₂, q_хн = q₃, q_мн = q₄, q_но = q₅, q_фш = q₆.

КПД брутто котла как отношение полезно затраченного тепла к из­расходованному может быть найдено из уравнения прямого баланса, %

,

или по обратному балансу, %

η_пк = q₁ = 100 – (q₂ + q₃ + q₄ + q₅ + q₆).