![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Тепловой баланс котельного агрегата. Эффективность использования топлива.
Общее уравнение теплового баланса В процессе работы котельного агрегата неизбежны потери и степень экономического совершенства оценивается КПД. Для определения КПД агрегата составляют тепловой баланс, под которым подразумевают распределение теплоты, выделившейся при горении топлива, на полезную теплоту, используемую на получения пара требуемых параметров и на тепловые потери. При сжигании 1 кг (м3) топлива наибольшее количество теплоты, которое может выделиться в топке, складывается:
где
Чаще всего при расчётах полагают, что располагаемая теплота равна низшей теплоте сгорания. Часть располагаемой теплоты затрачивается на подогрев и испарение воды, а также перегрев пара – это использованная теплота. Другая часть теплоты, которая не может быть использована, составляет тепловые потери. Баланс котельного агрегата, составленный к часовому расходу топлива (В = кг/час) будет выглядеть следующим образом Чтобы повысить КПД котельного агрегата необходимо свести до минимума его тепловые потери. Q2 – потери теплоты с уходящими газами Q3 – потери теплоты от химического недожога Q4 – потери теплоты от механического недожога (потери теплоты со шлаком и уносом топлива) Q5 – потери теплоты от наружного охлаждения котельной установки Q6 – потери теплоты с физическим теплом шлака
Тепловые потери часто рассчитывают в относительной форме
Потери теплоты с уходящими газами, Q2. Эти потери обусловлены тем, что продукты сгорания имеют температуру более высокую, чем атмосферный воздух.
где
Из формулы видно, что потери зависят от температуры уходящих газов, а температура уходящих газов зависит от площади омываемых поверхностей. Температура уходящих газов зависит от величины омываемой поверхности и от интенсивности теплообмена. С другой стороны, поверхность нагрева, помещённая в зоне высоких температур, воспринимает во много раз больше теплоты, чем расположенная в зоне низкой температуры продуктов сгорания. Поэтому даже небольшое снижение tУХ требует существенного увеличения поверхности нагрева. На практике производят технико-экономическое сравнение, и расчётом определяют оптимальную температуру уходящих газов. На эту температуру оказывает влияние также влажность топлива. Чем выше влажность, тем выше температура уходящих газов и объём продуктов сгорания. Чем выше влажность топлива, тем больше потери с уходящими газами. Температуру уходящих газов, в больших котельных агрегатах выбирают в пределах 110-160 0С. Нижний предел для маловлажностного топлива, а высший - для высоковлажностного. Присосы по ходу газового тракта увеличивают объём продуктов сгорания, т.е. увеличивают потери теплоты с уходящими газами. Эта потеря является наибольшей из всех потерь и обычно составляет 5-10%. Расчётные значения потерь с уходящими газами достигаются лишь при чистых поверхностях нагрева. Если поверхности нагрева загрязнены, то теплообмен ухудшается и потери возрастают.
Потери теплоты от химического недожога, Q3. В продуктах сгорания могут находиться продукты неполного сгорания топлива СО, Н2, СН4, часть исходного топлива и другие газы. Сгорание этих газов за пределами топочной камеры невозможно из-за низкой температуры в газоходах котла. Тепло, которое могло быть выделено в топочной камере в случае догорания газообразных горючих, составляет химический недожог. Потери теплоты от химического недожога определяют:
где V – объем горючих газов, Qн – низшая теплота сгорания, При сжигании жидкого и твердого топлива содержание Н2 и СН4 в продуктах сгорания ничтожно, и потери теплоты от химического недожога не учитывают. Потери теплоты от химического недожога зависят от способа сжигания топлива, от количества воздуха для горения, от плохого перемешивания воздуха с топливом. Обычно топливо прибывает в камере 1.5 – 2 сек. За это время топливо должно полностью сгореть. Если объем топки мал, а топливо стараются подать больше, то топливо не успевает сгореть, вследствие чего появляется химический недожог. Если же топливо подавать мало и медленно, то снижается температура горения, а понижение температуры горения приводит к увеличению химического недожога. Ориентировочно эти потери составляют до 5%.
Потери теплоты от механического недожога, Q4. Эти потери обусловлены тем, что часть топлива, поступившего в топку, не до конца участвуют в процессе горения и уносится с уходящими газами. Это количество теплоты, которое должно было бы выделиться при полном сгорании топлива, называется механическим недожогом. Если при химическом недожоге несгоревшими продуктами являются газообразные вещества, то при механическом – твёрдые вещества. Чаще всего это происходит из-за неполного сгорания твердого топлива, т.е. в топке часть твёрдого топлива разлагается на золу и углерод и затем уноситься из топки. При камерном сжигании топлива, потери тепла состоят из потерь теплоты со шлаком и уносом топлива.
Потери теплоты со шлаком определяются тем, что частицы топлива оседают в жидком шлаке и, когда шлак застывает, удаляются вместе с ним. Эти потери составляют 1-3%.
Потери теплоты с уносом определяются тем, что частички топлива, а также топливо в мелких частичках золы по газоходу с потоком продуктов сгорания удаляются из котельного агрегата. Часть этих частичек оседает на конвективных поверхностях, а часть улавливается золоулавливающими устройствами. Эти потери составляют 0, 5-2, 5%.
Основные факторы, влияющие на Q4: тонкость размола, выход летучих, длительность пребывания продуктов сгорания в топке. При сгорании жидкого и газообразного топлива Q4 пренебрегают.
Потери теплоты от наружного охлаждения парогенератора, Q5. Эта потеря вызывается тем, что наружная поверхность котельной установки и элементы котла (барабан, коллектор) имеют более высокую температуру, чем окружающая среда, что и составляет потери. Все внешние поверхности должны иметь изоляцию, обеспечивающие температуру не выше 55 0С. где В – расход топлива, кг/час Из формулы видно, чем больше поверхностей, тем больше потери теплоты. Доля этих потерь мала и составляет 0, 4-0, 5% расхода топлива. Определение Чем больше производительность, тем меньше доля потерь. При расчётах считают, что потери теплоты поверхностью топки составляют 50%, а остальные 50% распределяют между отдельными конвективными газоходами, пропорционально их тепловосприятию.
Потери теплоты с физическим теплом шлака, Q6. Они определяются тем, что шлак имеет высокую температуру и содержит физическое тепло. Потери теплоты со шлаком учитывают при камерном сжигании топлива и жидком шлакоудалении. Эти потери составляют 1-2%. При твердом шлакоудалении Q6 учитывают только при высокой зольности топлива.
|