& £ А

А^ ’ сз9аун 1б0

При сжигании топлива в топочной камере необходимая мощность котлоагрегата достигается выработкой (или подогревом) определенного количества пара (или воды) С заданными параметрами.

Расход сжигаемого топлива должен обеспечивать получение необ­ходимого количества теплоты для образования пара (или подогрева воды) и восполнения тепловых потерь, сопровождающих работу ко­тельной установки.

В котельном агрегате степень использования теплоты топлива, или экономичность работы, характеризуют коэффициентом полез­ного действия (к. л.д.) агрегата.

При испытаниях котельной установки определяют величины отдель­ных потерь при установившемся состоянии агрегата или установки и со­ставляют баланс теплоты, а при проектировании выбирают величины потерь и также составляют тепловой баланс установки на 1 кг или 1 м3 топлива, внесенного в агрегат.

В тепловом балансе учитывается количество теплоты, поступившей в котлоагрегат (или установку) с горячим воздухом, при подогреве воз­духа вне котлоагрегата и установки — QBH, физическая теплота, внесен­ная топливом при его подогреве вне установки, и теплота, внесенная паром при распыливании им жидкого топлива или при подаче пара под

КОЛОСНИКОВУЮ решетку — Q<f)H3.

Суммарное количество теплоты, внесенное в котельный агрегат, на­зывают располагаемой теплотой, и оно подсчитывается по форму­ле, кДж/кг, кДж/м3 или ккал/кг, ккал/м3:

Располагаемая теплота расходуется на получение некоторого коли­чества рабочего тела с нужными параметрами, которое называют использованным и обозначают через Qi, кДж/кг, кДж/м3 (ккал/кг, (ккал/м3).

Для 1 кг твердого, жидкого или 1 м3 газообразного топлива, кДж/кг, кДж/м3 (ккал/кг, ккал/м3), уравнение теплового баланса име­ет вид: -- --------- —

Qg + Q3 Qs+(2-60)

В уравнении:

Q2 — потеря теплоты с уходящими газами из. агрегата или уста­новки; —

Q3 — потеря теплоты от омической неполноты сгорания топлива;

(?4 — потеря теплоты от механической неполноты сгорания топлива;

Qb — потеря теплоты агрегатом в окружающую среду;

Qe — потеря теплоты с физической теплотой шлака.

Если отнести все слагаемые баланса к теплоте сгорания QpH 1 кг или 1 м3 топлива и выразить их в процентах, уравнение (2-60) при­мет вид:

100=^1 + #2+*7з+<74+*75+Cjq. (2-61) %

Количество теплоты, вносимое в котельный агрегат воздухом, по­догретым за счет постороннего источника теплоты, кДж/кг, кДж/м3 (ккал/кг, ккал/м3), определяется из следующего выражения:

СС, = а(1°г-1°У (2-62)

В формуле:

А — коэффициент избытка воздуха на входе в воздухоподогрева­тель, а при отсутствии его на входе в топочную камеру за вычетом при - • coca в ней;

1° 1 и 1° — энтальпии теоретически необходимого количества возду­ха, подогретого вне котельного агрегата, и холодного воздуха, темпера­тура которого принимается равной 30°С.

62

, Q физ=с т • (2-63)

В формуле:

Ст — теплоемкость топлива, кДж/(кг-К), кДж/(м3-К); или ккал/(кг-°С), ккал/(м3-^С) (см. табл. 2-10 и 2-7); и — температура топлива, °С.

Таблица 2-10

Теплоемкость сухой массы твердого и жидкого топлива, кДж/(кг-К),

Ккал/(кг°С)

Топливо	Ст
КДж/(кг-К)	Ккал/(кг*°С)
Антрацит и тощий уголь	0,92	0,22
Каменный уголь	1,09	0,26
Бурые угли и торф	1,13	0,27
Сланцы	0,88	0,21
Мазут	1,74 + 0,0025 и	0,415 + 0,0006 и

Эта теплота учитывается в тех случаях, когда температура жидкого или газообразного топлива превышает 30°С, твердого топлива — 20°С,

Пр

А его влажность У?*' .

Если топливо поступает смерзшимся, на его размораживание по [Л. 12] приходится расходовать некоторое количество теплоты. Отме­тим, что количество теплоты, внесенное с топливом, обычно невелико и им в учебных расчетах можно пренебречь.

Количество теплоты, внесенное с паром при распыливании жидкого топлива или подаче пара под решетку, кДж/кг (ккал/кг), составляет:

ОфЮ=С? ф («"—600). (2-64)

В формуле:

Бф — расход пара, кг/кг топлива, принимаемый при распыливании жидкого топлива равным от 0,3 до 0,4 кг/кг, а при подаче пара под ре­шетку— 0,7—0,8 кг/кг топлива;

I"— энтальпия пара, кДж/кг(ккал/кг) (табл. 2-11).

Так как при сжигании твердого топлива подача пара под решетку применяется редко, а паровые форсунки в стационарных установках для жидкого топлива, в частности мазута, не всегда рациональны, для боль­шей части установок это количество теплоты обычно равно нулю. Ис­пользованная теплота складывается из теплоты, пошедшей на подогрев воды, ее испарение и перегрев пара — первичный и вторичный, кДж/кг, кДж/м3 или ккал/кг, ккал/м3:

С?1г=Спод фисп г Р^гер "Ь ч^пер - (2-65)

В водогрейных котлах и теплофикационных водяных экономайзе­рах количество теплоты, пошедшее на подогрев воды, кДж/кг, кДж/м3 или ккал/кг, ккал/м3, составляет:

Та блица 2-11

Термодинамические свойства воды и водяного пара на линии насыщения Давление, Температу- ПО ШОШТР» Удельный объем, мз/кг Энтальпия, кДж/кг Теплота Энтальпия, Ккал/кг Давление р. МПа Ния *н, °С Пара V" Воды V9 Х108 Пара і" ВОДІЯ і9 Испарения г, кДж/кг Пара і" ВОДЫ І9 Кгс/см* 0,020 60 7,65 1 €2 2609 251 2358 623 60 0,20 0,025 65 6,21 1 02 2618 272 2346 623 65 0,?5 0,030 69 ; 5,23 1 02 2625 289 2336 627 68,7 0,30 0,035 73 4,60 1 03 2630 303 2327 628 72,2 0,35 0,040 76 . 4,00 1 03 2636 318х 231& 629,5 75,4 0,40 0,050 * 81 3,40 1 03 2645 341 2304 631,6 81 0,50 0,060 86 2,75 Л 03 2653 360*. 2293 633,5 85,51 0,60 0,070 90, 2,39 1 03' 2660 377 2283 63511 89,5 0,70 0,080 93 2,11 1 04 2665 392’ 2273 636,4 93 0,80 0,09 97 1,89 1 04 2670 405 2265 637,6 96,3 0,90 0,10 99,5 1,71 1 04 2675 417 2258 639 99,2 1,00 0,12 104,4 *1,44 1 05 2683 439- 2244 640,7 104,4 1,20 0,15 111 1,17 1 05 2693 463 2230 643,1 , 111 1,50 0,20 120 0,89 1 06 2707 505 2202 646,Зі 119,9 2,00' 0,30 133 ОМ 1 07 2725 562 2163 650,7 133,4 3,00 0,50 151 0,38 1 09 2749 640 2109 656,5 152,1 5,00 0,60 158,5 0,32 1 10 2751, 6701 2087 659 160 6,0 0,70 > 165 0,28 1 11 2703 69Ї 2066 660 166 7,0 0,80 170 0,24 1 11 2769 721 2048 661 171 8,0 0,90 175 0,22 1 12 2774 743 2031 662 176 9,0 1,0 180 0,195 1 13 2778 762 2016 664 181 10 1,2 188 0,17 1 14 2785 798 1987 665 190 12 1,4 195 0,14 1 15 2790 830 1960 666 197 14 1,5 198 0,13 1 15 2792 4 844 1948 667 Ш 15 2,0 212 0,10 1 18 2799 907 1892 669' 216 20 2,2 217 0,091 1 18 2801 931 1870 669 221 22 2,4 ' 222 0,084 1 19 2802 952 1850 669 226 24 2,6 226 0,077 1 20 2803 972 1831 670 231 26 3,0 234 0,068 1 21 2803 1008 1088 1795 670 240 30 4.0 250 0,051 1 25 2801 1713 669 258 40і 4,2 253 0,048 1 26 2801 1095 1706 669 262 42 4,4 256 0,046 1 26 2795 1105 1690 668 265 44 4,6 259 0,044 1 27 2795 1120 1675 668 268 46 5,0 264 0,040 1 28 2794 1154 1640 667 274 50 6,0 275 0,032 1 32 2784 1214 1570 665 288 60 7,0 286 0,028 1 35 2772 1268 1504 663 301 70 8,0 295 0,024 1 38 2759 1317 1442 659 313 80 ‘9,0 303 0,021 1 41 2743 1364 1379 656 324 90 10 311 0,018 1 44 2725 1408 1317 652 334 100 И В ф 318 Юрмуле: 0,016 1 481 2705 1450 І 1255 647 344 110

(?в и В — расходы воды и топлива, кг/с, м3/с (кг/ч, мэ/ч);

1Г2 и /' 1 — энтальпия горячей и холодной воды, кДж/кг (ккал/кг); для температур воды до 150°С она может быть принята равной темпе­

Ратуре, так как теплоемкость воды в этой области близка к единице (см. табл. 2-11).

В водяном экономайзере даровых котлоагрегатов возможны только подбгрев воды или подогрев воды - и частичное ее испарение, т. е. во­дяной экономайзер может быть некипящего и кипящего типа» ..Кроме того, в водяных экономайзерах паровых котлоалрёгатов с барабанами нагревается дополнительное количество воды, с помощью которой уда­ляются из котла накапливающиеся во время работы соли и шлам, т. е.

Фпод = Фв. эк = -£-|У — г'п. вН £Г~ — *'„,)] • (2-66)

В формуле:

И — количество пара, образовавшегося в котлоагрегате, кг/с (кг/ч);

В — расход топлива:

Г и Гп. в — энтальпии воды при давлении в котле и питательной во­ды, кДж/кг (ккал/кг);

£>пр — количество воды, ушедшее на продувку, кг/с (кг/ч).

Для давления до 1 МПа (—'10 кгс/см2) выражение для определе­ния количества теплоты, пошедшей на подогрев воды, принимает вид:

<3В. эк=4- [* - <* - «] •

При наличии поверхностного регулятора температуры перегретого пара энтальпия воды и температура ее перед водяным экономайзером ]растут за счет теплоты, полученной в регуляторе:

* П. В1 ~=' ^ п. в‘Ь^р. п*

Если вода в экономайзере кипит, то энтальпия на выходе из него будет выше энтальпии котловой воды и количество пара, образовавше­гося в экономайзере, %, можно найти из выражения

Х= -.100»/»-

Количество теплоты, пошедшее на испарение, кДж/кг, кДж/м3 (ккал/кг, ккал/м3), будет:

<2'67>

Где и V — энтальпии насыщенного пара при давлении в барабане котла и воды при температуре насыщения.

Количество теплоты, пошедшее на перегрев пара в первичном или вторичном перегревателе, кДж/кг, кДж/м3 или ккал/кг, ккал/м3, мож­но подсчитать по выражению

-П. (2-68)

Где Г, пе1 и V — энтальпии пара после и до перегревателя, кДж/кг, ккал/кг (табл. 2-12); при установке одного перегревателя энтальпия

Пара до него равна энтальпии за барабаном. •

Суммируя слагаемые, входящие в величину использованной тепло­ты топлива, кДж/кг, кДж/м3 или ккал/кг, ккал/м3, можно получить:

Qг=-w[rП':-i'n. в+-^r(i'-*'«.*)] ■ (2-69)

При отсутствии перегревателя вместо энтальпии перегретого пара г"пе в формулу (2-69) ставят энтальпию насыщенного пара I". Отнеся величину <21 к расчетному количеству теплоты, внесенному в котлоагре - гат, и умножив его на 100%, получим:

*,= §-• 100 = ЧЙ,

Или к. п. д. брутто °/0. Далее, если обозначить через Дг разность

Энтальпий пара, выходящего из агрегата, и питательной воды, то можно

Написать, что ф, — М; но, с другой стороны, ^г - = т1^ или

О 0	Давление
А В А	1,4 МПа (14 кг с/см*)	1,8 МПа (18 кгс/см*)	2,2 МПа (22 кгс/см2)	2,4 МПа (24 кгс/см?)	3,3 МПа (33 кгс/сма)	4,0 МПа (40 кгс/сма)
>» §,		І	П				І	Р >		І	//		І	П		І	Г/
І	V",			V",			V",			V",			V",			V".
І	М®/кг	КДж/кг	Ккал/кг	М&/КГ	КДж/кг	Ккал/кг	Мз/кг	КДж/кг	Ккал/кг	М*/кг	КДж/кг	Ккал/кг	Мз/кг	КДж/кг	Ккал/кг	МЯ/КГ	КДж/кг	Ккал/кг
240	0,163	2905	693,5
250	0,167	2925	629	0,127	2910	695
260	0,171	2950	704,2	0,131	2940	700,6
270	0,175	2970	709,4	0,134	2960	706,2
300	0,186	3040	725,1	0,143	3030	722,8	0,Л6	3015	720	0,105	ЗОЮ	718,6
310	0,190	3060	730,5	0,146	3050	728,2	0,118	3045	725,6	0,103	3035	724,3
320	0,193	3080	735,8	0,149	3070	733,6 .	0,121	3070	731,1	0,110	3055	729,9
330	0,197	3100	741,1	0,152	3095	738,9	0,123	3090	736,6	0,112	Зр75	735,4
340	0,200	3130	746,4	0,155	3115	744,3	0,126	3110	742,2	0,115	3100	741
350	0,204	3145	751,4	0,158	3140	749,7	0,128	3135	748	0,117	3132	746,6	0,083	3105	741,8	0,06?	3095	737,7
360	0,208	3170	756,9	0,160	3165	755	0,130	3150	753,1	0,119	3150	752,1	0,085	3135	747,5	0,069	3110	743,8
370	0,211	3190	762,2	0,163	3185	760,3	0,133	3180	758,5	0,121	3175	757,6	0,087	3155	753,2	0,071	3140	749,7
430										0,134	3320	789,9	0,096	3300	786,8	0,079	3280	784,2
440										0,136	3335	795,3	0,098	3325	792,3	0,080	3320	789,8
450										0,138	3350	800,6	0,100	3340	797,7	0,082	3335	795,4
460													0,101	3365	803,1	0,083	3355	801
470													0,103	3390	808,5	0,084	3380	806,5

.шиї яріииі. „

<21 = (}РНГ1£1. Приравнивая первое и последнее выражения для Q1, кДж «ли ккал/ч, можно написать что

-|-Л*=СРнаР или = (2-70)

Эти выражения позволяют по заданному расходу теплоты при извест-

«ом топливе и к. п. д. агрегата определить расход топлива или во время испытаний,

Зная расход топлива, и А/, найти к. п. д. брутто котлоагрегата. Величину

Называют видимой испарительностью топлива, так как она показывает ко­личество, кг, пара, полученное в данном агрегате при сжигании 1 кг топлива. Для со­поставления эффективности работы котлоагрегатов с разными приращениями энталь­пий принято пересчитывать последние в условную величину Агн = 2680 кДж/кг, или <540 ккал/кг, которую назвали «нормальным» паром. В этом случае испарительность но «нврмальному» пару, кг/кг, будет:

° “ (2-71,

В 2680 В 640'