Упрощенный расчет расхода топлива и коэффициента полезного действия котельного агрегата



В статье приведен упрощенный расчет основных параметров работы пылеугольного энергетического котла.

Ключевые слова: энергетический котел, энергетика.

Современные мощные котельные агрегаты представляют собой сложный механизм, на параметры работы которого влияет множество факторов. Понимание процессов, происходящих в котле, позволит сократить потери и улучшить эффективность работы агрегата. Поэтому ниже приведён упрощенный расчет работы барабанного котельного агрегата на угольном топливе по некоторым заданным параметрам.

Для начала расчета принимаем состав и характеристики топлива:

содержание серы, азота, углерода, водорода, кислорода, влажность и зольность на рабочую массу соответственно, %;

— низшая теплота сгорания на рабочую массу, кДж/кг.

Прежде всего, определяется теоретический объём воздуха :

;(1)

Затем определяют теоретический объем продуктов сгорания через определение значений теоретических объемов трехатомных газов , азота и водяных паров :

м ³ /кг;(2)

м ³ /кг;(3)

м ³ /кг;(4)

м ³ /кг.(5)

Принимаем температуру уходящих газов , тогда энтальпия продуктов сгорания находится по следующей зависимости:

, кДж/кг, (6)

Где: ,

, — удельные энтальпии компонентов продуктов сгорания, при температуре уходящих , кДж/м ³ [1]

Аналогично находим энтальпию воздуха в зависимости от температуры :

, кДж/кг, (7)

Где: — удельная энтальпия воздуха, кДж/м ³ [1]

Определяем энтальпию золы

при значении температуры по формуле:

, кДж/кг, (8)

Где: , кДж/кг — удельная энтальпия золы при температуре [1]

— коэффициент содержания золы в уносе, принимается по [2].

Энтальпия уходящих газов при избытке воздуха α>1 будет найдена по следующей зависимости:

, кДж/кг(9)

При наличии подогрева воздуха до ВЗП необходимо учесть теплоту воздуха :

, кДж/кг,(10)

Где: — отношение количества горячего воздуха к теоретически необходимому [2];

— присосы воздуха в воздухоподогревателе [2];

и — энтальпии соответственно холодного воздуха и после подогревателя, кДж/кг, могут быть определены по формуле:

, кДж/кг, (11)

Где: — температура воздуха, С и теплоёмкость воздуха, кДж/кг*К, при данной температуре соответственно.

В топку так же вносится физическая теплота с топливом , она определяется по зависимости:

, кДж/кг,(12)

Где:

— температура топлива, С;

— теплоемкость топлива, определяемая в зависимости от типа угля и его состава [2].

Таким образом, располагаемая теплота топлива на рабочую массу , определяется как:

, кДж/кг.(13)

КПД котельного агрегата можно определить методом обратного баланса по формуле:

, %,(14)

Где: — потеря теплоты с уходящими газами, %;

— потеря теплоты с химическим недожогом топлива, %;

— потеря теплоты с механическим недожогом топлива, %;

— потеря с рассеянием теплоты через изоляцию, %;

— потери с физической теплотой удаляемого из топки шлака, %.

Потери определяются следующим образом:

, %,(15)

Где: — коэффициент присоса воздуха по газовому тракту [2];

— определяется по справочной литературе [1];

, %,(16)

Где: — доля шлакоулавливания в топочной камере;(17)

— содержание горючих в уносе и золе соответственно, %;

— определяется по справочной литературе [1];

, %,(18)

Где: — энтальпия шлака, кДж/кг, принимается по справочной литературе по температуре удаляемого шлака [1].

Для определения расхода топлива необходимо вычислить теплоту , воспринимаемую рабочей средой в тепловом котле:

, кВт, (19)

Где: — расчетная паропроизводительность котла, кг/с;

— расход вторично-перегреваемого пара, кг/с;

— расход продувочной воды из барабанного парового котла, кг/с, где , % — доля продувки;

, , — энтальпии соответственно перегретого пара, питательной воды и кипящей воды в барабане парового котла, кДж/кг;

, — энтальпии вторично-перегреваемого пара на входе и выходе из перегревателя, кДж/кг.

Таким образом, расход натурального топлива на котельный агрегат определится по следующей зависимости:

, кг/с.(20)

Пересчет в расход условного топлива осуществляется следующим образом:

, кг/с, (21)

Где: кДж/кг — теплота сгорания условного топлива.

Литература:

1. Безгрешнов А. Н., Липов Ю. М., Шлейфер Б. М., Расчет паровых котлов в примерах и задачах для студентов вузов. — М.: Энергоатомиздат,1991.

2. Липов Ю. М. и др., Компоновка и тепловой расчет парового котла: Учеб. Пособие для вузов/ Ю. М. Липов, Ю. Ф. Самойлов, Т. В. Виленский. — М.: Энергоатомиздат, 1988. — 208 с.: ил.