Лекция 14.4: Тепловой баланс топливосжигающего устройства

Топливосжигающее устройство – промышленная установка или устройство составной частью которого является топка. Например: котельный агрегат, промышленная печь, огневая кухонная плита, и др.

Топка – техническое устройство или часть промышленной установки, предназначенные для сжигания топлива с целью получения продуктов сгорания с высокой температурой.

Тепловой баланс – соотношение, связывающее статьи прихода SQприх и расхода теплоты SQрасх в установке или устройстве.

Тепловой баланс котельного агрегата – соотношение, связывающее статьи прихода и расхода теплоты в котельном агрегате, отнесенные к единице массы или объёма сжигаемого топлива, в кДж/кг или кДж/м3:

<![endif]–>                                                            (23)

где       Qр – располагаемая теплота;

Q1 – полезноиспользованная теплота;

<![endif]–> – потери теплоты.

Располагаемая теплота Qр – суммарное количество теплоты, внесенное в котельный агрегат. В общем случае ее подсчитывают по формуле, кДж/кг или кДж/м3:

<![endif]–>,                                                            (24)

где       <![endif]–>  – низшая теплота сгорания твердого или жидкого топлива, кДж/кг;

<![endif]–> – низшая теплота сгорания сухой массы газа, кДж/м 3;

<![endif]–>- теплота вносимая в топку с воздухом, подогретом вне котельного

агрегата;

<![endif]–>- теплота вносимая топливом.

Полезноиспользованная теплота Q1 – теплота, использованная в котельном агрегате  на нагрев воды и превращение ее в пар или только на нагрев воды, кДж/кг или кДж/м3:

<![endif]–>,                                         (25)

где       Qп – теплота, израсходованная на подогрев воды  до температуры насыщения при давлении в котельном агрегате;

Qи – теплота, использованная на превращение кипящей жидкости во влажный или сухой насыщенный пар;

Qпе – теплота, затраченная на подсушку влажного насыщенного пара и последующий перегрев сухого насыщенного пара до заданной температуры;

Qо – теплота, затраченная на нагрев в котельном агрегате воды, отдаваемой затем потребителю.

Потери теплоты – суммарные потери теплоты в котельном агрегате, складывающиеся из потерь теплоты, кДж/кг или кДж/м3

–     с уходящими дымовыми газами – Q2;

–     от химического недожога топлива – Q3;

–     от механического недожога твердого топлива – Q4;

–     от наружного охлаждения – Q5;

–     с физическим теплом шлаков, удаляемых из топки Q6.

Тогда с учетом п.п. 4.4. и 4.5.  уравнение теплового баланса (23) записывают в виде:

<![endif]–>        (26)

или принимаемая располагаемую теплоту за 100%:

<![endif]–>                                       (27)

Потеря теплоты с уходящими газами q2  возникает вследствие того,  что  температура удаляемых из  котельного  агрегата дымовых газов (110 – 300 0С) значительно выше температуры окружающей среды, которую при расчетах принимают равной 30 0С. Обычно q2  составляет 5 – 15% от располагаемой теплоты. Пути снижения q2 состоят в снижении температуры уходящих газов путем утилизации их теплоты в хвостовых поверхностях нагрева: водяных экономайзерах (см. п. 7.12) и воздухоподогревателях (см. п. 7.13) и в уменьшении коэффициента избытка воздуха, путем совершенствования процесса горения и ликвидации присосов  воздуха  по газовому тракту котельного агрегата.

Потеря теплоты  от химической неполноты сгорания топлива q3 происходит из-за  недостатка воздуха  или  неправильного  его распределения в  топочном   пространстве, плохого смесеобразования   на   начальных стадиях процесса горения или низкой  температуры в топке. В топках современных паровых котлов при камерном сжигании топлива потеря q3 не превышает 1%, а при слоевом сжигании может достигать 2 – 3%.

Потеря теплоты от механического недожога q4 происходит вследствие провала части топлива через отверстия в колосниковой решетке, уноса летучих частиц несгоревшего топлива в газоходы котельного агрегата и шлакования крупных кусков топлива. В камерных топках q4 не превышает 1,5%, а в слоевых топках при сжигании рядовых углей может достигать 10 -14%.

Потеря теплоты от наружного охлаждения q5 происходит из-за  того,  что  температура наружной поверхности обмуровки и  элементов котельного агрегата больше чем температура окружающей среды и  часть  теплоты отдается ей конвекцией и излучением. Эта потеря зависит от конструкции котельного агрегата и его мощности и изменяется от 0,2% у мощных котельных агрегатов до 3,5% у котлов малой мощности.

Потеря с физическим теплом шлаков q6 возникают вследствие того, что удаляемые из топки шлаки имеют температуру 600-700 0С и безвозвратно передают теплоту окружающей среде. Обычно эта потеря не превышает 1%.

КПД топливосжигающего устройства – отношение полезноиспользованной теплоты Q1 к располагаемой теплоте Qр, %:

<![endif]–>                                                                                 (28)

КПД может быть найден как по прямому балансу (28), так и по обратному балансу, %:

<![endif]–>                            (29)

Читайте также:

Добавить комментарий

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