Тепловой баланс и КПД парового котла

Q _прих ≈ Q^r_і (113)

 

Q^r_і - низшая теплота сгорания единицы топлива в рабочем состоянии.

Q^r _і =Q₁+Q₂+Q₃+Q₄+Q₅ (114)

 

Q₂, Q_3, Q₄, Q₅ – потери теплоты с уходящими газами, от химической неполноты сгорания топлива, от механического недожина, через ограждения топки и конвективных газоходов.

Q₁- часть теплоты, затрачиваемая на подогрев, испарения воды и перегрев пара, остальное потери.

или

100=q₁+q₂+q₃+q₄+q₅ (115)

 

Доля теплоты, использованная в котельном агрегате (переданной воде и пару), есть коэффициент полезного действия котла брутто η_к (так называют КПД, подсчитанный без учета зтрат энергии на собственные нужды).

Таким образом, η_к=Q₁ ∙100/Q^r_і = q₁

 

или η_k=100 - (q₂+q₃+q₄+q₅)

Теплота Q₁, воспринятая водой и паром в котле, может быть определена:

Q₁=1/B ∙ D ∙ (h_пе - h_п.в ) (116)

 

D - расход рабочего тепла; В - расход топлива.

h_пе и h_п.в-энтальпии перегретого пара и питательной воды

 

B=D ∙ (h_пе - h_п.в )/Q^r_і ∙ η_k (117)

 

Современные котлы являются довольно совершенными агрегатами; их КПД превышает 90%.

Нарушение режима работы котлоагрегата может привести к крупным авариям, выводящим оборудование из строя.

Так, вследствие малого количества пылевидного, жидкого и газообразного топлива, находящегося в топке, прекращение даже на очень короткое время подачи топлива или воздуха ведет к погасанию факела. Дальнейшее восстановление их подачи в топку приводит к накоплению в потухшей топке большого количества топлив воздушной смеси и взрыву ее в результате воспламенения.

Увеличение отбора пара потребителю при неизменной подаче питательной воды приводит к быстрому снижению уровня воды в барабане котла, оголению входной части опускных труб, то есть прекращению подачи воды в экранные трубы, их перегреву и разрушению. Надежность и безопасность работы котельной установки обеспечивает автоматическое регулирование процесса. Для своевременного предупреждения вахтенного персонала о недопустимом изменении основных параметров котельные установки оборудуются световыми и звуковыми устройствами сигнализации. Каждый паровой котел должен иметь также защитные устройства – предохранительные клапаны, устанавливаемые на барабане котла и выходном коллекторе пароперегревателя. Эти клапаны предохраняют барабан и поверхности нагрева от недопустимого повышения давления, выпуская пар при достижении определенного давления в барабане.

Кроме того, камерные топки для сжигания твердого пылевидного топлива оборудуются газовыми предохранителями (взрывными) клапанами, которые дают выход продуктам сгорания при взрыве пыли для предотвращения разрушения обмуровки, трубной системы и каркаса.

 

Вопросы для самопроверки

1. Можно ли создать барабанный котел с естественной циркуляцией для работы на сверхкритических параметрах?

2. Назовите основные потери теплоты в котельном агрегате?

3. Может ли КПД котла быть выше ста процентов?

4. В чем различие и что общего между золой и шлаком?