о компонента в сухій частині ОГ (у%); - число компонентів у сухій частині ОГ; - об'ємна частка вологи в ОГ; - коефіцієнти формули середньої об'ємної ізобарно теплоємності для водяної пари. Формула (4.25) враховує те, що для розрахунку теплових балансів в котлі-утилізатори ентальпія відхідних газів повинна бути віднесена до 1 м 3 сухої частини цих газів.
4.6 Визначення теоретичної температури продуктів згоряння
У топках парових котлів, що працюють на природному газі, мазуті, вугільного пилу, стінки топки покриті екранними трубами, які захищають конструкцію від впливу високих температур. У котлах-утилізаторах, в яких спалюється низькокалорійне паливо, температури полум'я відносно низькі і втрати теплоти в стінки топки небажані. З цієї причини, зокрема, в котельній камері котлів-утилізаторів типу ПКК екранні труби відсутні. Якщо не враховувати втрати теплоти в стінки камери згоряння і приймати, що все корисне тепловиділення в топці витрачається тільки на їх нагрівання, то температуру продуктів згоряння на виході з топки можна наближено вважати рівною так званої адіабатної температурі горіння. Остання знаходиться на основі рівняння збереження енергії:
, (4.26)
де - ентальпія продуктів згоряння на виході з топки, - частка теплоти, що втрачається від хімічної неповноти згоряння (%), - теплота, що вноситься в топку сумішшю газів, що відходять з природним, - теплота, що вноситься в топку повітрям, що приходять з повітропідігрівника.
Теплота, вноситься сумішшю ОГ з ПГ
, (4.27)
де і - теплота, що вноситься в топку відповідно відходять газами і природним газом. Величина дорівнює ентальпії відхідних газів:
(4.28)
Внаслідок малих значень і невисокою температури природного газу, що надходить в котел-утилізатор, другим доданком в правій частині рівняння (4.27) можна знехтувати. Тоді з урахуванням (4.28)
. (4.29)
Теплота , вноситься в топку з повітрям, дорівнює його ентальпії на виході з повітропідігрівника і може бути обчислена за формулою (4.24) за умови, що на вході в воздухоподогреватель температура повітря становить 60 ... 80 В° С, а в воздухоподогревателе вона підвищується на 200 ... 250 В° С.
Визначивши формулою (4.26), можна знайти температуру продуктів згоряння на виході з топки як
. (4.30)
5. ТЕПЛОВОЇ БАЛАНС І ТЕПЛОВОЇ ККД котлів-утилізаторів
5.1 Складові теплового балансу
Тепловий баланс котла випливає із закону збереження енергії і встановлює рівність між кількістю підведеної і витрачається теплоти. У загальному вигляді він записується так:
=. (4.31)
Сумарне кількість теплоти, внесеної в котел, називається располагаемой теплотою, яка є прибутковою частиною теплового балансу:
=. (4.32)
Располагаемая теплота включає в себе всі види теплоти, внесеної в котел *:
, (4.33)
де і - відповідно нижча теплота згоряння і фізична теплота суміші ОГ з ПГ; - теплота, внесена до котлоагрегат повітрям при підігріві його поза агрегату стороннім джерелом енергії (не в воздухоподогревателе котла).
Якщо прийняти ентальпію повітря в навколишньому середовищі за початок відліку, то теплоту зовнішнього підігріву повітря можна визначити за формулою:
, (4.34)
де і - відповідно ентальпії повітря на вході в воздухоподогреватель котла після його попереднього підігріву (наприклад, в паровому калорифері) до температури і холодного повітря з температурою. Як було сказано вище в розділі 4.6, температуру приймають рівною 60 ... 80 В° С. Температура холодного повітря приймається зазвичай дорівнює 30 В° С.
Якщо записати складові видаткової частини рівності (4.31) стосовно до розглянутого котлу-утилізатора, то в розгорнутому вигляді рівняння теплового балансу котла буде мати вигляд:
, (4.35)
де - Корисно використана теплота (витрачена на вироблення технологічної чи енергетичної продукції, наприклад, на нагрів води або отримання пара заданих параметрів);,, - втрати теплоти відповідно з йдуть газами (продуктами згоряння), хімічної неповнотою згоряння суміші ОГ з ПГ і від зовнішнього охолодження (у навколишнє середовище через огородження котла).
Рівняння теплового балансу можна записати у вигляді, де всі складові виражені у відсотках стосовно располагаемой теплоті, прийнятої за 100% (= 100%):
, (4.36)
де і т. д.
5.2 Коефіцієнт використання теплоти
Енергетична ефективність котла-утилізатора характеризується коефіцієнтом використання теплоти, або коефіцієнтом корисної дії h,%:
. (4.37)
Середньостатистичні дані по теплових втрат і наводяться в таблиці вихідних даних до справжньої роботи. Втрата теплоти з йдуть з котла газами (Продуктами згоряння),%, виз...
