Анализ тепловых потерь котельного агрегата

Уравнения обратного теплового баланса: η_бр = 100 - (q₂ + q₃ + q₄+ q₅+ q₆).

q₂ - потери теплоты с уходящими газами отопительного котла.

Потери теплоты отопительного котла q₂ (q_у.г) с уходящими газами возникают из-за того, что физическая теплота (энтальпия) газов, покидающих котел, превышает физическую теплоту поступающих в котел воздуха и топлива. Эти потери теплоты занимают обычно основное место среди тепловых потерь котла и составляют q_уг = 5... 12 % располагаемой теплоты. При работе котла на газообразном и жидком топливах поверхности нагрева могут загрязняться сажей и золой топлива. Это приводит к ухудшению теплообмена продуктов сгорания с поверхностями нагрева. При этом для сохранения заданной паропроизводительности приходится идти на увеличение расхода топлива. Занос поверхностей нагрева приводит также к увеличению сопротивления газового тракта котла. В связи с этим для обеспечения нормальной эксплуатации агрегата требуется систематическая очистка его поверхностей нагрева.

q₃ - потери теплоты отопительного котла от химической неполноты сгорания q₂ (q_х.н.) возникают при неполном сгорании топлива в пределах топочной камеры и появлении в продуктах горения горючих газообразных составляющих — СО, Н2, СН4, С_mН_n и др. Догорание же этих горючих газов за пределами топки практически невозможно из-за относительно низкой температуры. Причинами появления химической неполноты сгорания могут быть: общий недостаток количества воздуха; плохое смесеобразование, особенно на начальных стадиях горения топлива; низкая температура в топочной камере, особенно в зоне догорания топлива; недостаточное время пребывания топлива в пределах топочной камеры, в течение которого химическая реакция горения не может завершиться полностью.

Графическое определение оптимальных значений коэффициента избытка воздуха α_т^опт в топке котла от потерь с уходящими газами (q_у.г) и потерь от химического недожога (q_х.н).

q₄ - потери тепла с механическим недожогом топлива сумма потерь теплоты с уносом, шлаком и провалом. Для слоевых топок величина потерь с уносом зависит от теплонапряжения в топочном объёме (МВт) отнесённого к площади зеркала горения (q_v / площадь решётки = q_r ). С увеличением q_r (т.е. с форсировкой котла), резко увеличивается доля несгоревшего топлива уносимого с продуктами сгорания (потери с уносом). Так, с увеличением q_r с 0.93 до 1.63 (в 1.7 раза) величина потерь с уносом возрастает с 3 до 21% (в 7 раз). Потери теплоты со шлаком, возрастают, с увеличением зольности топлива и ростом теплонапряжения. Потери теплоты с провалом зависят от спекаемости топлива, содержания в топлива мелочи и от конструкции колосниковой решётки. При использовании охлаждаемой уголковой решётки потери теплоты с провалом не превышают 0.5%. В современном котле со слоевой топкой потери тепла с механическим недожогом – q₄ - составляют 1-5%.

q₅ - потери тепла от наружного охлаждения – наблюдаются в связи с тем, что температура наружной поверхности котла всегда выше температуры окружающей среды. Котёл в лёгкой обмуровке имеет величину потерь – q₅ – в пределах 0.5%

q₆ - прочие потери тепла – сумма потерь с физической теплотой шлака, на охлаждение панелей и балок, не включённых в циркуляционную систему котла – как правило, не превышают 0.5-2%