Проверечный расчет котла БКЗ 75-39 (стр. 4 из 8)

Определение расхода топлива.

Тепловой баланс, как известно [α] составляется для установившегося теплового режима работы котлоагрегата на 1 кг твёрдого или жидкого и 1м³ газообразного топлива.

Тепловой баланс дает представление о характере распределения теплоты вносимой в котлоагрегат (располагаемой теплоты – Q_р^р, кДж/кг или кДж/м³) на полезно использованную теплоту (Q₁, кДж/кг или кДж/м³) и тепловые потери (∑Q_ПОТ= Q₂+ Q₃+Q₄+Q₅+Q₆, кДж/кг или кДж/м³):

Q_P^P=Q₁+∑Q_ПОТ= Q₁+ Q₂+ Q₃+Q₄+Q₅+Q₆, (2.24)

где Q₂ – потеря теплоты с уходящими газами, кДж/кг или кДж/м³;

Q₃ – потеря теплоты от химической неполноты сгорания, кДж/кг или кДж/м³;

Q₄ – потеря теплоты от механической неполноты сгорания, кДж/кг или кДж/м³;

Q₅ – потеря теплоты в окружающую среду, кДж/кг или кДж/м³;

Q₆ – потеря с физической теплотой шлака, кДж/кг или кДж/м³;

Теплота, вносимая в котлоагрегат (распологаемая теплота), в общем случае определяется как:

Q_P^P= Q_Н+ Q_Ф^B+Q_ФТ+Q_П-Q_ЖД(2.25)

Здесь Q_Н низшая теплота сгорания топлива (для твердого и жидкого топлива – Q^P_H, кДж/кг; для газообразного – Q^P_H, кДж/м³).

При выполнении теплового расчета потери теплоты в котлоагрегате чаще всего выражаются относительными величинами (в процентах от распологаемой теплоты Q_P^P):

q_i=

(2.26)

Потеря теплоты с уходящими газами (q₂=

)

– наибольшая из тепловых потерь, обусловлена превышением температуры уходящих газов над температурой окружающего воздуха и определяется как разность энтальпий продуктов сгорания на выходе из котла и холодного воздуха, поступающего в агрегат:

(2.27)

I⁰_хв – энтальпия теоретически необходимого количества воздуха (кДж/кг или кДж/м³), рассчитываемая по выражению:

I⁰_хв= V⁰∙C_B∙t_B, (2.28)

где С_В – теплоемкость воздуха, кДж/(м³К);

t_B – температура холодного воздуха, поступающего в котлоагрегат (при отсутствии специальных указаний принимается t_B=30⁰, для которой теплоёмкость воздуха С_В = 1,3 кДж/(м³ К)). Потеря теплоты от химической неполноты сгорания (

) обусловлена наличием в дымовых газов продуктов неполного горения (Н₂, СО, С_mН_n и др.) и определяется как одна из расчётных характеристик топки в зависимости от её конструкции и вида сжигаемого топлива по данным таблиц 5.1–5.3. Потеря теплоты от механической неполноты сгорания (

) обусловлена недожогом твёрдого топлива топочной камере (удалением из топки несгоревших топливных частиц со шлаком, выносим их с дымовыми газами или провалом через щели колосниковой решетки). Потеря теплоты в окружающую среду (

) обусловлена наружным охлождением котлоагрегата (потерей теплоты через его обмуровку) и при выполнении теплового расчёта определяется в зависимости от тепло- или паропроизводительности котла. В ходе расчёта суммарная потеря теплоты в окружающую среду распределяется по отдельным элементам котельного агрегата (топке, конвективному пучку и т.д.) пропорционально количеству теплоты, отдаваемой газами соответствующим поверхностям нагрева, и учитывается введением коэффициента сохранения теплоты:

(2.29)

где η_ка – к.п.д. котлоагрегата, %. Потеря с физической теплотой шлака (

)

вводится в расчёт только при сжигании твёрдых топлив и обуславливается тем, что удаляемый шлак, имея высокую температуру, выносит из топки определённое количество теплоты. Величина потери q₆ рассчитывается по формуле:

(2.30)

где α_шл= 1-α_ун – доля золы топлива в шлаке (α_ун – доля золы в топливе уноса, определяемая по данным таблицам 5.1, 5.2); Коэффициент полезного действия котлоагрегата (η_ка, %), характеризующий эффективность использования располагаемой теплоты как:

Η_ка= 100 – ∑q_пот= 100 – (q₂+q₃+q₄+q₅+q₆), (2.31)

Полное количество теплоты, полезно использованное в паровом котле (Q_КА, кДж/ч), (теплоты воспринятой поверхностями нагрева и переданной рабочему теплу), находится по уравнению:

Q_KA= D∙(i_n∙i_ПБ)+ D_пр∙(i^I – i_пв), (2.32)

D_пр – расход воды на продувку котла, кг/ч, определяемый по соотношению:

(2.33)

где Р – величина непрерывной продувки, % (при отсутствии данных по величине продувки принимается Р= 5%.

Для водогрейного котлоагрегата полное количество полезно использованной теплоты (Q_КА, кДж/ч) принимаются равным его номинальной теплопроизводительности, а расход воды через котел (G, кг/ч) рассчитывается по формуле:

(2.34)

где i₁ и i₂ – энтальпия воды на входе в котел и на выходе из него, кДж/кг, определяемые в зависимости от ее температуры и расчетного давления по данным таблицы 8.4.

Полный расход топлива, подаваемого в топку на горение (В, кг/с или м³/с), определяется по уравнению:

(2.35)

Расчетный расход твердого топлива (В_р, кг/с) учитывающий механическую теплоту сгорания и используемый в дальнейшем для определения суммарных объемов дымовых газов и теплоты, передаваемой в поверхностях нагрева котла, вычисляется по формуле:

(2.36)

Расчёт теплового баланса котла БКЗ – 75 – 39 Таблица 1.3

Рассчитываемая величина	Обозначение	Размерность	Формула или обоснование	Расчёт	Результат
Располагаемая теплота	Q_р^р	кДж/кг	Q_р^р = Q_н^р	–	12820
Температура уходящих газов	υ_ух	^оC	По заданию	–	141
Энтальпия уходящих газов	J_ух	кДж/кг	По табл. 1.2.	При υ_ух =141⁰Сα_ух = α^«_э =1,4	1150
Температура холодного воздуха	t_B	^оC	По § 8	–	30
Энтальпия теоретически необходимого количества воздуха	J^о_XB	кДж/кг	V^о · C_B · t_BC_B = 1,3 кДж/м³ · Kпри t_B =30⁰С	_3,531,330	137,7
Потеря теплоты:
А) от химического недожога	q₃	%	Из расчётных характеристик топки	–	0,5
Б) от механического недожога	q₄	%	«»	–	1
В) с уходящими газами	q₂	%	(J_ух – α_ух · J^о_ХВ)– · (100 – q₄)Q_р^р		7,39
Г) в окружающую среду	q₅	%	По рис. 8.1.	При D =75т/ч	0,7
Д) с физической теплотой шлака	q₆	%	α_шл · (Cυ)_шл · A^р / Q_р^рα_шл = 1 – α_ун =1–0,950,92(Cυ)_шл =0,056,8*561	0,014
Сумма тепловых потерь	Σ q_пот	"	q₂ + q₃ + q₄ + q₅ + q₆	0,5+1+6+7,39+0,7+0,014	9,6
КПД котлоагрегата	η_ка	"	100 – Σq_пот	100–9,6	90,4
Энтальпия вырабатывемого пара	i^"_п	кДж/кг	По табл. 8.2.	Пар насыщенныйP = 3,9мПА	2799
Энтальпия котловой воды	i^'	"	По табл. 8.2.	При P =3,9мПа	1080
Энтальпия питательной воды	i_пв	"	По табл. 8.4.	При t_пв =145⁰СP =3,9	600
Расход воды на продувку котла	D_пр	кг/ч	P · D/100P = 5% D =10000 кг/ч	5*75000/100	3750
Теплота, полезно использованная в котлоагрегате	Q_ка	кДж/ч	D ·(i_п – i_пв) + D_пр ·(i^' – i_пв)	75000(2799–600)+3750(1080–600)	166725000
Полный расход топлива	B	кг/с	Q_ка/36 · Q^р_р · η_ка	166725000/361282090,4	3,996
Расчётный расход топлива	B_р	"	B · (1 – (q₄/100)	3,996 (1–1/100)	3,95
Коэффициент сохранения теплоты	φ	–	q₅1 – –η_ка + q₅	1-	0,992

2.5 Расчет теплообмена в топке