Коэффициент полезного действия и потери теплоты

КПД брутто котла можно определить по прямому балансу:

 

= , (5.4)

где D_пе, D_вТ – расходы свежего и вторично-перегретого пара, кг/с;

h_пе, h_пв, h_вТ^¢¢ и h_вТ^¢ - энтальпия перегретого пара, вторично-перегретого пара на выходе и на входе в промежуточный перегреватель, кДж/кг;

В_р – расчетный расход топлива, кг/с;

Q^p_н – низшая удельная теплота сгорания топлива, кДж/кг.

При балансовых испытаниях такой метод не находит применения из-за высокой погрешности. При подсчете по обратному балансу находится косвенным путем через потери тепла в виде:

,%. (5.5)

У котельных агрегатов большой мощности = 8¸12 %.

Полезно используемая теплота Q₁ - это та теплота, которая расходуется на нагрев воды, парообразование и перегрев пара:

, (5.6)

где D_пе, D_вт, D_пр – расходы свежего, вторично – перегретого пара и продувочной воды из барабана котла, кг/с;

- энтальпия перегретого пара, питательной воды и воды на линии насыщения при давлении в барабане, кДж/кг;

- энтальпии вторично - перегретого пара на выходе из промежуточного перегревателя и на входе в него, кДж/кг.

1) Потери тепла с уходящими газами Q₂ - это теплота, уносимая газами через дымовую трубу в атмосферу (при t =120¸170 ºС).

, (5.7)

где - энтальпия уходящих из котлов газов и поступающего холодного воздуха, кДж/кг топлива.

Факторы, влияющие на величину q₂:

1) температура уходящих газов (для ¯ υ_ух размещают дополнительные поверхности нагрева);

2) присосы холодного воздуха (с ­ ∆α_i, Þ ­ объем и температура уходящих газов, соответственно возрастает их энтальпия, а значит, растет q₂);

3) влажность топлива (с ­ влажности, ­ содержание воды в топливе Þ ­q₂);

4) загрязнение поверхностей нагрева (с ­ толщины загрязненного слоя
¯ коэффициент теплопередачи Þ ¯ Q_отд, ­ υ_ух и как следствие ­ q₂);

5) паропроизводительность котла (с ­ паропроизводительности ­:
Q_выд - пропорционально D¹, Q_отд - пропорционально D^0,6.

 

Меры по ¯ q₂: чистота поверхностей нагрева; устранение присосов.

2) Потеря теплоты от химической неполноты сгорания топлива Q_3.

При сжигании топлива, кроме СО₂, Н₂О и SО₂, образуются СО, Н₂ и СН₄, сжигание которых за пределами топки невозможно в виду низких температур. Та теплота, которая выделилась бы при их сжигании, называется потерей от химического недожога - Q₃.

(5.8)

где - объемы горючих газов в продуктах сгорания, м³/кг;

- объемная теплота сгорания горючих газов, кДж/ м³.

Исходя из величины объемной теплоты сгорания горючих газов, удельная величина тепловых потерь определяется по формуле:

. (5.9)

Факторы, влияющие на величину q₃:

1) коэффициент избытка воздуха α_т (при α_т<α_кр появляются зоны с недостатком окислителя и как Þ образуются СО, Н₂ СН₄, что ведет к ­ q₃);

2) температура в топке (при t_т £ 1000^оС ¯ скорость реакции горения Þ ­ содержание СО, Н_2, СН₄ Þ ­ q₃. Если t_т >2000 ^оС - идет процесс диссоциации);

3) тепловые напряжение топочного объема (при q_V<0,1 ¯ расход топлива Þ ¯ температуре в топке Þ ¯ скорость горения Þ растет q₃. Если q_V>0,4 Þ
­ расход топлива, температура в топке, скорость горения ¯ τ_преб, Þ растет q₃;

4) паропроизводительность котла;

5) скорость вторичного воздуха (при ¯ скорости вторичного воздуха ¯ скорость смесеобразования, а значит, ­ СО, Н₂, СН₄ Þ растет q₃.

 

Меры снижения q₃: интенсивное предварительное смесеобразование при α_т - оптимальном, высокие температуры - оптимальный расход для данной топки.