 |
Алгоритм теплового расчёта и материальный баланс котельного агрегата. Объём и состав продуктов сгорания.
|
|
|
|
Расчетная схема котла состоит из следующих элементов:
- Топочный объем с радиационными поверхностями нагрева;
- Конвективные испарительные поверхности нагрева;
- Экономайзерные поверхности для подогрева воды;
- Воздухоподогреватели;
- Пароперегреватели.
Тепловой расчет производят путем составления материального и теплового баланса котла в целом и отдельно его элементов – топочного объема, включая его радиационные поверхности нагрева, конвективных поверхностей нагрева, хвостовых поверхностей нагрева (экономайзер, воздухоподогреватель и др.).
Схема последовательности теплового расчета котла.
Материальный баланс котла в целом составляют: для газовоздушного и пароводяного тракта парового котла: материальный баланс процессов преобразования химической энергии топлива в тепловую энергию продуктов сгорания описывается уравнением:
В левой части представлены расходы топлива В и окислителя 
, организовано поступающего в опочный объем, а также расход воздуха 
, подсасываемого при работе котла под разряжением по газовому тракту:
- это присосы воздуха в топку котла, конвективные поверхности нагрева, воздухоподогреватель.
В правой части уравнения представлены газообразные продукты сгорания покидающие котел GГ и твердые минеральные остатки при сжигании твердого топлива 
, выпадающие по газовому тракту.
и 
- остатки, выпадающие по газовому тракту при сжигании твердого топлива, 
- остатки, улавливаемые золоуловителем, 
- остатки, уносимые с продуктами сгорания.
Материальный баланс для пароводяного тракта парового котла описывается уравнением вида:
обычно расчет материального баланса для газовоздушного тракта производится на 1 кг сжигаемого топлива и уравнение принимает следующий вид:
|
|
|
При расчете объема воздуха, необходимого для сгорания 1 кг топлива, необходимо знать расход кислорода для облегчения химической реакции горения. Состав топлива задается в % на 1 кг рабочего состояния жидкого или твердого топлива:
%
или его составляющих в % на 1 м3 для газообразного топлива.
При окислении горючих компонентов топлива будут происходить следующие химические реакции:
С+О2 ↔ СО2; S+O2 ↔ SO2; 2Н2+О2 ↔ 2Н2О
12,01кг+32кг=44,01кг 32,06кг+32кг=64,06кг 4,032кг+32кг=36,032кг.
Объем кислорода, необходимого для выгорания горючих компонентов топлива и объемы образующихся при этом продуктов сгорания приведены в таблице:
| Компоненты топлива | Объем О2, необходимый для сгорания топлива м3/кг | Объем образующихся продуктов сгорания м3/кг |
| 1 кг С | 1.866 | 1.866CO2 |
| 1 кг С | 0.933 | 1.866CO |
| 1 кг Н | 5.560 | 11.12H2O |
| 1 КГ S | 0,7; 0,96* | 0.7SO2 |
| 1 м3 СО | 0,5 | 1.0CO2 |
| 1 м3 Н2S | 0,5 | 1.0SO2 |
| 1 м3 H2 | 0,5 | 1.0H2O |
| 1 м3 CH4 | 2,0 | 1.0CO2+2.0H2O |
| 1 м3 CmHn | m+n/4 | mCO2+n/2 H2O |
0.96* - при горении колчеданной серы с учетом затрат О2 на окисление Fe.
Теоретический объем кислорода 
для полного сгорания горючих компонентов, заключенных в 1 кг топлива определяется по формуле:
а для 1 м3 газообразного топлива по формуле:
.
В 1 м3 воздуха - 21% кислорода. Поэтому теоретический объем, необходимый для полного сгорания 1 кг твердого и жидкого: 
или 1 м3 газообразного топлива составит:
Для обеспечения полного сгорания топлива в топочный объем вводится воздуха больше, чем это необходимо по химической реакции VB>VO.
Вводится понятие коэффициента избытка воздуха:
Коэффициент избытка вбирают для получения максимального КПД котла при допустимых выбросах окислов азота.
При сжигании угля α=1,2 – 1,6 в зависимости от вида топки.
При сжигании газа и мазута α=1,05 – 1,1.
В котлах, работающих под разряжением всвязи с присосами воздуха по ходу газового тракта α повышается:
|
|
|
.
|
|
|
