🗊Презентация Тепловой баланс котла

В топочном устройстве котла химическая энергия топлива в процессе горения преобразуется в энтальпию нагретых продуктов сгорания (дымовых газов), от которых передаётся пароводяному теплоносителю путём теплоотдачи к поверхностям нагрева и частично теряется. В топочном устройстве котла химическая энергия топлива в процессе горения преобразуется в энтальпию нагретых продуктов сгорания (дымовых газов), от которых передаётся пароводяному теплоносителю путём теплоотдачи к поверхностям нагрева и частично теряется. Эффективность использования топлива в котельном агрегате определяется в основном двумя факторами: полнотой процесса сгорания топлива и глубиной охлаждения продуктов сгорания.

Бóльшая часть располагаемой теплоты, вносимой в котельный агрегат (теплота сгорания топлива, физическая теплота топлива, воздуха, иногда – пара), воспринимается поверхностями нагрева и передается нагреваемому рабочему телу (вода, пар). Бóльшая часть располагаемой теплоты, вносимой в котельный агрегат (теплота сгорания топлива, физическая теплота топлива, воздуха, иногда – пара), воспринимается поверхностями нагрева и передается нагреваемому рабочему телу (вода, пар). Это – полезно использованная теплота Q1 (кДж/кг), за счет которой производятся: в водогрейном котле подогрев сетевой воды от t х.в. до t г.в. в паровом котле подогрев питательной воды до т-ры насыщения, испарение воды и перегрев пара до t пп .

Остальная часть располагаемой теплоты (от 5–7 % в мощных котлоагрегатах до 15–20 % в котлах малой мощности) теряется вследствие потерь тепла, сопутствующих работе котельного агрегата. Остальная часть располагаемой теплоты (от 5–7 % в мощных котлоагрегатах до 15–20 % в котлах малой мощности) теряется вследствие потерь тепла, сопутствующих работе котельного агрегата. Распределение вносимого в котельный агрегат тепла на полезно используемое и отдельные потери описывется уравнением теплового баланса котельного агрегата. В общем виде уравнение теплового баланса при установившемся режиме работы записывается следующим образом

Qрр – располагаемое (подводимое) тепло на 1 кг рабочего твердого/жидкого топлива , кДж/кг (или на 1 м3 сухого газообразного топлива, кДж/м3) Qрр – располагаемое (подводимое) тепло на 1 кг рабочего твердого/жидкого топлива , кДж/кг (или на 1 м3 сухого газообразного топлива, кДж/м3) Q1 – полезно использованное тепло, кДж/кг (кДж/м3) Q2 - потери тепла с уходящими газами, кДж/кг (кДж/м3) Q3 – потери тепла от химической неполноты сгорания топлива, кДж/кг Q4 – потери тепла от механической неполноты сгорания топлива, кДж/кг Q5 – потери тепла от наружного охлаждения котельного агрегата, кДж/кг (кДж/м3) Q6 – потери с физическим теплом шлаков, кДж/кг.

Уравнение теплового баланса обычно относится к величине располагаемого тепла (нормируется на Qрр ) и выражается в процентах Уравнение теплового баланса обычно относится к величине располагаемого тепла (нормируется на Qрр ) и выражается в процентах q1+ q2+q3+q4+q5+q6= 100% или долях: q1+ q2+q3+q4+q5+q6= 1 Отношение полезно использованного тепла Q1 к располагаемому Qрр представляет собой коэффициент полезного действия (КПД) брутто котельного агрегата

Коэффициент полезного действия котельного агрегата с учетом расхода электроэнергии и тепла на с.н. называют КПД к.а. нетто: Коэффициент полезного действия котельного агрегата с учетом расхода электроэнергии и тепла на с.н. называют КПД к.а. нетто:

Непрерывная продувка Для предотвращения накопления растворимых солей (в основном натриевых) и шлама в котловой воде из циркуляционного контура непрерывно отводится (продувается) часть воды. Величина непрерывной продувки, которая зависит от чистоты питательной воды и допустимой концентрации солей в циркуляционном контуре, составляет обычно 0.5–2.0 % от паровой производительности котла (Dп).

КПД котла брутто может быть рассчитан по обратному балансу путём вычитания суммарных тепловых потерь из располагаемой теплоты (в относительном виде) КПД котла брутто может быть рассчитан по обратному балансу путём вычитания суммарных тепловых потерь из располагаемой теплоты (в относительном виде)

Располагаемая теплота Qрр котельного агрегата может быть представлена следующим уравнением: Располагаемая теплота Qрр котельного агрегата может быть представлена следующим уравнением: Qрр = Qнр +Q в.внеш+ Q тл +Q ф - Qкарб (кДж/кг или кДж/м3) Qрн - низшая теплота сгорания твердого или жидкого, кДж/кг, и кДж/м3 сухой массы газового топлива, Q в.внеш - теплота, вносимая в топку воздухом, подогретым вне котла до входа в воздухоподогреватель, кДж/кг или кДж/м3,

При сжигании высокосернистых мазутов, углей воздух предварительно подогревают вне котла – например, в калориферах При сжигании высокосернистых мазутов, углей воздух предварительно подогревают вне котла – например, в калориферах

Физическая теплота топлива Физическая теплота топлива

Количество теплоты, вносимое с паром, используемым для распыливания мазута Количество теплоты, вносимое с паром, используемым для распыливания мазута

РАСХОД ТОПЛИВА НА КОТЁЛ

Вследствие механической неполноты сгорания не все топливо, поступающее в топку, полностью сгорает, что приводит к уменьшению количества газов – продуктов сгорания. Вследствие механической неполноты сгорания не все топливо, поступающее в топку, полностью сгорает, что приводит к уменьшению количества газов – продуктов сгорания. Так как расчётные объёмы и энтальпии продуктов сгорания отнесены к 1 кг рабочего топлива, то для учета механического недожога условно полагают, что в топку поступает несколько меньшее количество топлива, т.е. тепловой расчет производят по расчетному расходу топлива (Влиянием химической неполноты сгорания пренебрегают).

Потери теплоты с уходящими газами В тепловом балансе котельного агрегата наибольшей является потеря теплоты с уходящими газами q2, составляющая 4–8 % располагаемого тепла. Относительная потеря теплоты с уходящими газами абсолютная

Энтальпия теоретического объема газов при температуре оС Энтальпия теоретического объема газов при температуре оС

Энтальпия теоретически необходимого воздуха Энтальпия теоретически необходимого воздуха

Реальные объемы дымовых газов меньше расчетных вследствие механической неполноты сгорания топлива. Поэтому разность энтальпий продуктов сгорания и холодного воздуха уменьшается на величину q4. Реальные объемы дымовых газов меньше расчетных вследствие механической неполноты сгорания топлива. Поэтому разность энтальпий продуктов сгорания и холодного воздуха уменьшается на величину q4. С повышением температуры уходящих газов потери тепла увеличиваются. При росте температуры уходящих газов на 12-16 0С q2 повышаются примерно на 1 %. Поэтому желательно иметь возможно более низкую температуру дымовых газов, покидающих котельный агрегат.

Однако глубокое охлаждение газов требует увеличения конвективных поверхностей нагрева и гидравлического сопротивления газоходов. Однако глубокое охлаждение газов требует увеличения конвективных поверхностей нагрева и гидравлического сопротивления газоходов. Оптимальные значения температуры уходящих газов для различных топлив устанавливаются на основании технико-экономических расчетов, сравнивающих стоимость дополнительных поверхностей нагрева и увеличение затрат на собственные нужды котельных агрегатов с получаемой экономией топлива. Обычно для больших энергетических котлов температура уходящих газов 110-150 0 С.

Ограничения температуры уходящих газов снизу

Помимо температуры, большое влияние на величину потери тепла с уходящими газами оказывает объем дымовых газов, покидающих котельный агрегат. Помимо температуры, большое влияние на величину потери тепла с уходящими газами оказывает объем дымовых газов, покидающих котельный агрегат. Увеличение коэффициента избытка воздуха в топке, а также присосы холодного воздуха обусловливают повышение объема уходящих газов, удаляемых в атмосферу, и их энтальпии. В результате потери тепла с уходящими газами увеличиваются. При этом несколько интенсифицируется конвективный теплообмен и возрастает гидродинамическое сопротивление в газоходах котла.

Потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива q3 Процесс сжигания топлива не всегда идет полностью до образования продуктов полного сгорания: СО2, SО2 и Н2О. Иногда в дымовых газах содержатся и продукты неполного горения: СО, Н2, СН4, тяжелые углеводороды СmНn.

Теплота, которая осталась химически связанной в газообразных продуктах неполного окисления смеси, содержащихся в дымовых газах, не используется в котельном агрегате и составляет потерю от химической неполноты сгорания (хим. недожога) Теплота, которая осталась химически связанной в газообразных продуктах неполного окисления смеси, содержащихся в дымовых газах, не используется в котельном агрегате и составляет потерю от химической неполноты сгорания (хим. недожога)

Потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива q4 Теплота сгорания углерода, содержащегося в твердых частицах топлива, унесённых дымовыми газами или удаленных из топки вместе со шлаком и провалом, не используется в котельном агрегате и составляет потерю от механической неполноты сгорания топлива. Механическая неполнота сгорания сопутствует сжиганию также жидких и газообразных топлив. Тяжелые углеводороды, содержащиеся в них, подвергаясь разложению, выделяют значительные количества свободного углерода в виде сажи. Особенно сильное сажеобразование наблюдается при горении вязких мазутов. Сажеобразование при сжигании твёрдых топлив иногда относят к потерям от химического недожога q3.

Потери теплоты от наружного охлаждения котельного агрегата Наружные поверхности топки и газоходов, опускные и пароотводящие трубы экранов, коллекторы экранов, пароперегревателей и водяных экономайзеров, барабаны, трубопроводы, воздухопроводы и газопроводы при работе котельного агрегата всегда имеют температуру, более высокую, чем окружающая среда. За счет конвекции (и частично излучения) происходят потери тепла этими поверхностями в окружающую среду (q5).

Потеря с физической теплотой шлака