Классификация котельных установок

Тепловой баланс и к.п.д. котельного агрегата
Эффективность использования топлива в к/а определяется, в основном, двумя факторами:
1. полнотой процесса горения топлива;

2. 
   глубиной охлаждения продуктов сгорания.
   

В общем виде уравнение теплового баланса показывает распределение вносимой теплоты и записывается в следующем виде:
Q^р_р = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄ + Q₅ + Q₆. (кДж/кг_топл, кДж/м³_топл)
Q^р_р – располагаемая теплота топлива;
Q₁ – полезно используемая теплота (на нагрев воды и получение пара);
Q₂ – потери тепла с уходящими газами,
Q₃ - потери тепла из-за химической неполноты сгорания топлива;
Q₄ - потери тепла из-за физической неполноты сгорания топлива;
Q₅ - потери тепла в окружающую среду;
Q₆ - потери тепла с физической теплотой шлаков.
Если все составляющие теплового баланса разделить на Q^р_р и умножить на 100%, то получим уравнение теплового баланса, записанное в процентах:
100 = q₁ + q₂ + q₃ + q₄ + q₅ + q₆.
В этом уравнении величина
-является к.п.д. котельного агрегата
брутто.

Величина этого к.п.д. 88…92%. Этот к.п.д. не учитывает затраты котла на собственные нужды.

К.п.д. КА нетто:
η_ка^н = η_ка^бр – q_сн.
К.п.д. котельного агрегата может быть определен по прямому или по обратному тепловому балансу.

1. 
   К .п.д. по прямому балансу:
   

то есть, по прямому балансу рассчитывается полезная теплота в КА.

2. 
   по обратному балансу:
   

η_ка = 100 - q₁ - q₂ - q₃ - q₄ - q₅ - q₆,
т.е. к.п.д. рассчитывается определением суммы потерь.

Приходная часть теплового баланса

Располагаемая теплота котельного агрегата определяется по формуле:
Q_р^р = Q_p^н + Q_ф.т. + Q_ф.в. + Q_ф.п. + Q_о.г.
Q_р^н – низшая теплота сгорания топлива;
Q_ф.т. – физическая теплота или энтальпия топлива:
Q_ф.т. = с_тt_т
с_т = 0.92 … 1.3 кДж/кг* град – твердое топливо
с_т = (1.738+0.0025t_т) кДж/кг*град – жидкое топливо
В основном это слагаемое появляется в уравнении располагаемой теплоты при сжигании мазута, при сжигании газа и твердого топлива подогрев не осуществляется, поэтому эта величина в уравнении отсутствует;
Q_ф.в. – физическая теплота воздуха подогретого вне котла:
Q_ф.в. = αL₀(с _вt _г.в. – с_вt _х.в.)
α – коэффициент избытка воздуха
α = L_д/L₀
Коэффициентом избытка воздуха называется отношение действительного количества воздуха в топке или газоходе котла к теоретически необходимому для полного сгорания топлива.
α = 1.05…1.1 – при сжигании газообразного топлива в топке;
α = 1.1…1.2 – при сжигании жидкого топлива;
α = 1.2…1.5 – при сжигании твердого топлива.
Вследствие наличия присосов воздуха ΔL_i по газоходам котла значение α по газоходу увеличивается.
L₀ – теоретически необходимое количество воздуха, определяется видом топлива и его составом.
Тепло, получаемое воздухом в воздухоподогревателе котла, в располагаемую теплоту не включается. Подогрев воздуха производится продуктами сгорания топлива, энтальпия которых при этом снижается, а энтальпия воздуха возрастает. Так как тепловой баланс составляется относительно температуры уходящих газов за воздухоподогревателем, то циркулирующий поток теплоты не имеет смысла включать в тепловой баланс. Теплота холодного воздуха (t_х.в. =30⁰С в расчетах) так же в располагаемую теплоту не включается, а учитывается уменьшение величины Q_2.
Q_ф.п. – количество теплоты, которое вносится в котельный агрегат вместе с паром используемым для распыливания мазута или при слоевом сжигании антрацитов.
Q_ф.п. = G_пар(h_п – 2500)
G_пар – массовый расход пара на 1 кг мазута, G_пар = 0.3…0.35 кг/кг;
h_п – энтальпия пара, подаваемого в горелку.
Q_о.г. – теплота отходящих газов технологических установок. Эта величина учитывается, если котел использует в качестве источника теплоты горячие газы или продукты сгорания технологических установок (котлы утилизаторы).
В конкретных условиях отдельные члены уравнения приходной части теплового баланса могут отсутствовать.

Расходная часть теплового баланса

Q₁ – полезно используемая теплота.
Полное количество полезно использованной теплоты для производства водяного пара расходуется на подогрев, испарение воды и перегрев пара.
Полезная теплота определяется по формуле:

Q₁ = (h_п.п. - h_п.в.) + ^нас (h_н.п. – h_п.в.) + ^пр(h^I – h_п.в.)

Если есть расход пара или воды на другие нужды котла, то они тоже добавляются к полезной теплоте.