Тепловой баланс котла

Эффективность использования топлива в котлах и котельных установках

Теплота, затрачиваемая на образование пара или нагревание воды, называется полезно используемой теплотой. Для паровых и водогрейных котлов она определяется, соответственно, по формулам:

Q₁ =D (i _П– i_ПВ) кДж / ч (3.1)

Q₁ = СС

\W (t_Г - t _х) кДж / ч, (3.2)

Где Д и W – расходы пара и воды, кг / ч; i_П, i_ПВ – энтальпии пара и питательной воды, кДж/кг; t_Г и t_Х– температуры горячей и холодной воды, ⁰С.

Вместе с тем работа котлов сопровождается рядом неизбежных тепловых потерь. Так, например, выбрасываемые в атмосферу горячие дымовые газы имеют температуру 120 - 250 ⁰С, что обуславливает потерю теплоты с уходящими газами Q₂. Для снижения потери теплоты с уходящими газами нужно вести горение с минимальным расходом воздуха и тщательно уплотнять котел от присосов воздуха, чтобы уменьшить объем уходящих газов. Кроме того, котел необходимо своевременно очищать от наружных загрязнений и накипи, чтобы глубоко охлаждать продукты сгорания. Установка и развитие хвостовых поверхностей нагрева (экономайзеров, воздухоподогревателей) приводит к значительному снижению потери Q₂.

При горении топлива не все горючие элементы окисляются и часть химической энергии топлива не превращается в теплоту. Эта потеря энергии называется потерей теплоты от химической неполноты сгорания топливаQ₃. Снижению потери способствует совершенствование процессов подготовки и сжигания топлива. Главная роль при этом отводится коэффициенту избытка воздуха, который для каждого котла имеет свое оптимальное значение.

При сжигании твердого топлива часть его не участвует в процессе горения, поскольку проваливается под колосниковую решетку, выносится из топки c газами и со шлаком. Такие потери энергии в совокупности называются потерей теплоты от механической неполноты сгорания топливаQ₄.

Обмуровка котла снаружи имеет температуру значительно выше температуры окружающего котел воздуха (до 50-60 ⁰С). Поэтому возникает потеря теплоты от наружного охлаждения котла Q_5.

При удалении горячего шлака из котла вместе со шлаком теряется теплота Q₆.

Количественное распределение теплоты, вносимой в котел, на полезно используемое и отдельные потери устанавливает общее уравнение теплового баланса котла:

Q_н^р = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄ + Q₅ +Q₆ кДж / кг (3.3)

Если обе части уравнения разделить на низшую теплоту сгорания и умножить на 100%, то получим уравнение теплового баланса в форме:

q₁ + q₂ + q₃ + q₄ + q₅ + q₆ = 100 % (3.5)

Входящие в уравнение величины имеют следующие числовые значения:

- полезно используемая теплота q₁= 60 ÷ 93 %;

- потеря теплоты с уходящими газами q₂ = 5 ÷ 25 %;

- потеря теплоты от химической неполноты сгорания топлива q₃ = 0,5÷3 %;

- потеря теплоты от механической неполноты сгорания топлива q₄ = 5÷10;

- потеря теплоты от наружного охлаждения котла q₅ = 1,5÷6 %;

- потеря теплоты со шлаком q₆ = 0,5÷1,5 %.

-