Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

3.1. Коэффициент полезного действия и потери теплоты

Коэффициент полезного действия, %, проектируемого парового котла определяется из обратного баланса:

55.wmf, %, (3.1)

здесь q2 – потери теплоты с уходящими газами, %; q3 – потери теплоты от химической неполноты сгорания, %; q4 – потеря теплоты от механической неполноты сгорания, %; q5 – потери теплоты от наружного охлаждения, %; q6 – потери теплоты с физическим теплом шлаков, %.

Задача расчета сводится к определению тепловых потерь для принятого типа парового котла и сжигаемого топлива. Потеря теплоты с уходящими газами q2 зависит от выбранной температуры газов, покидающих паровой котел (§ 1.5 [2]), и избытка воздуха и определяется по формуле

56.wmf (3.2)

где Hух – энтальпия уходящих газов, кДж/кг или кДж/м3; определяется по ?ух из табл. 2.6 при избытке воздуха в продуктах сгорания за воздухоподогревателем; 57.wmf – энтальпия холодного воздуха при расчетной температуре tх.в и ? = 1:

58.wmf (3.3)

где 59.wmf – располагаемая теплота, кДж/кг (кДж/м3). В общем случае располагаемая теплота топлива определяется по формуле

60.wmf (3.4)

Для большинства видов достаточно сухих и малосернистых твердых топлив и газового топлива принимается 61.wmf. Для сильновлажных твердых топлив, когда 62.wmf, и жидких топлив учитывается физическая теплота топлива Qтл, которая зависит от температуры и теплоемкости поступающего на горение топлива:

63.wmf (3.5)

Для твердых топлив в летний период времени принимают tтл = 20 °С, и теплоемкость топлива

64.wmf (3.6)

Теплоемкость сухой массы топлива 65.wmf составляет: бурые
угли – 1,13; каменные угли – 1,09; угли А, ПА, Т – 0,92 кДж/(кг·К). В зимний период принимают tтл = 0 °С и физическую теплоту не учитывают [1].

Температура жидкого топлива (мазута) должна быть высокой для обеспечения тонкого распыла в форсунках котла. Обычно она составляет 66.wmf.

Теплоемкость мазута

67.wmf (3.7)

В случае предварительного (внешнего) подогрева воздуха в калориферах перед его поступлением в воздухоподогреватель котла теплоту такого подогрева Qвнш включают в располагаемую теплоту топлива:

68.wmf (3.8)

где ?г.в – отношение количества горячего воздуха к теоретически необходимому, определяется по (1.10); ??вп выбирается по указаниям
§ 2.1 [2]; 69.wmf – энтальпия теоретического объема холодного воздуха, определяется по (3.3); 70.wmf – энтальпия теоретического объема воздуха на входе в воздухоподогреватель, определяется по формуле (3.3), в которую вместо tх.в надо подставить 71.wmf (§ 1.5 [2]).

При использовании для распыла мазута паромеханических форсунок в топку котла вместе с разогретым мазутом поступает пар из общестанционной магистрали. Он вносит дополнительную теплоту в топку Qп.ф, кДж/кг, определяемую по формуле

72.wmf (3.9)

где dп – удельный расход пара на 1 кг мазута, кг/кг; hп – энтальпия пара, поступающего в форсунку, кДж/кг.

Параметры пара, поступающего на распыл мазута, обычно составляют 0,3–0,6 МПа и 280–350 °С; удельный расход пара при номинальной нагрузке dп = 0,03...0,05.

При сжигании сланцев в результате разложения карбонатов происходит поглощение части теплоты Qк, кДж/кг, определяемой из выражения

73.wmf (3.10)

где 74.wmf – содержание СО2, образующегося при разложении карбонатов, %; данные о содержании приводятся в справочных таблицах. При наличии механического недожога топлива объем продуктов сгорания и их энтальпия будут несколько меньше, чем при полном сгорании топлива. Это учитывается введением поправки (100 – q4) в формуле (3.2).

Потери теплоты с химическим и механическим недожогом топлива (q3 + q4) зависят от вида топлива и способа его сжигания и принимаются на основании опыта эксплуатации паровых котлов (табл. 2.4).

Потери теплоты от наружного охлаждения через внешние поверхности котла (или одного корпуса при двухкорпусном исполнении) q5, %, невелики и с ростом номинальной производительности котла Dном, кг/с, уменьшаются, что выражается следующей зависимостью:

при Dном = 42...250 кг/с (160–900 т/ч)

75.wmf (3.11)

при Dном ? 250 кг/с

76.wmf

При нагрузках, отличающихся от номинальной, потери теплоты q5 увеличиваются и пересчитываются по формуле

77.wmf (3.12)

Потери от наружного охлаждения учитываются введением в уравнение теплового баланса по газовой стороне коэффициента сохранения теплоты ?:

78.wmf (3.13)

Потери теплоты от наружного охлаждения системы пылеприготовления невелики; они в значительной мере компенсируются выделением теплоты при работе мельниц, и поэтому оба указанных фактора не учитываются.

Потери с физической теплотой удаляемых шлаков q6, %, при твердом шлакоудалении весьма невелики и учитываются только для многозольных топлив, когда 79.wmf, где 80.wmf выражено в МДж/кг.
В случае жидкого шлакоудаления определение потерь с теплотой шлаков обязательно при любой зольности топлива.

Расчет потерь с физической теплотой шлаков ведется по формуле

81.wmf (3.14)

где 82.wmf – доля шлакоулавливания в топочной камере; (ct)шл – энтальпия шлака, при твердом шлакоудалении принимается tшл = 600 °С и (ct)шл = 560 кДж/кг.

В случае жидкого шлакоудаления температура вытекающего шлака принимается tшл + tз + 100 °С.

Температура начала плавления золы топлив tз приводится в сбравочниках по топливным месторождениям.

Энтальпия вытекающего шлака находится по расчетной температуре tшл:

tш , °С 1300 1400 1500 1600

(ct)шл, кДж/кг 1380 1590 1760 1890


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074