Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
3.1. Коэффициент полезного действия и потери теплоты
Коэффициент полезного действия, %, проектируемого парового котла определяется из обратного баланса:
, %, (3.1)
здесь q2 – потери теплоты с уходящими газами, %; q3 – потери теплоты от химической неполноты сгорания, %; q4 – потеря теплоты от механической неполноты сгорания, %; q5 – потери теплоты от наружного охлаждения, %; q6 – потери теплоты с физическим теплом шлаков, %.
Задача расчета сводится к определению тепловых потерь для принятого типа парового котла и сжигаемого топлива. Потеря теплоты с уходящими газами q2 зависит от выбранной температуры газов, покидающих паровой котел (§ 1.5 [2]), и избытка воздуха и определяется по формуле
(3.2)
где Hух – энтальпия уходящих газов, кДж/кг или кДж/м3; определяется по ?ух из табл. 2.6 при избытке воздуха в продуктах сгорания за воздухоподогревателем; 
– энтальпия холодного воздуха при расчетной температуре tх.в и ? = 1:
(3.3)
где 
– располагаемая теплота, кДж/кг (кДж/м3). В общем случае располагаемая теплота топлива определяется по формуле
(3.4)
Для большинства видов достаточно сухих и малосернистых твердых топлив и газового топлива принимается 
. Для сильновлажных твердых топлив, когда 
, и жидких топлив учитывается физическая теплота топлива Qтл, которая зависит от температуры и теплоемкости поступающего на горение топлива:
(3.5)
Для твердых топлив в летний период времени принимают tтл = 20 °С, и теплоемкость топлива
(3.6)
Теплоемкость сухой массы топлива 
составляет: бурые
угли – 1,13; каменные угли – 1,09; угли А, ПА, Т – 0,92 кДж/(кг·К). В зимний период принимают tтл = 0 °С и физическую теплоту не учитывают [1].
Температура жидкого топлива (мазута) должна быть высокой для обеспечения тонкого распыла в форсунках котла. Обычно она составляет 
.
Теплоемкость мазута
(3.7)
В случае предварительного (внешнего) подогрева воздуха в калориферах перед его поступлением в воздухоподогреватель котла теплоту такого подогрева Qвнш включают в располагаемую теплоту топлива:
(3.8)
где ?г.в – отношение количества горячего воздуха к теоретически необходимому, определяется по (1.10); ??вп выбирается по указаниям
§ 2.1 [2]; 
– энтальпия теоретического объема холодного воздуха, определяется по (3.3); 
– энтальпия теоретического объема воздуха на входе в воздухоподогреватель, определяется по формуле (3.3), в которую вместо tх.в надо подставить 
(§ 1.5 [2]).
При использовании для распыла мазута паромеханических форсунок в топку котла вместе с разогретым мазутом поступает пар из общестанционной магистрали. Он вносит дополнительную теплоту в топку Qп.ф, кДж/кг, определяемую по формуле
(3.9)
где dп – удельный расход пара на 1 кг мазута, кг/кг; hп – энтальпия пара, поступающего в форсунку, кДж/кг.
Параметры пара, поступающего на распыл мазута, обычно составляют 0,3–0,6 МПа и 280–350 °С; удельный расход пара при номинальной нагрузке dп = 0,03...0,05.
При сжигании сланцев в результате разложения карбонатов происходит поглощение части теплоты Qк, кДж/кг, определяемой из выражения
(3.10)
где 
– содержание СО2, образующегося при разложении карбонатов, %; данные о содержании приводятся в справочных таблицах. При наличии механического недожога топлива объем продуктов сгорания и их энтальпия будут несколько меньше, чем при полном сгорании топлива. Это учитывается введением поправки (100 – q4) в формуле (3.2).
Потери теплоты с химическим и механическим недожогом топлива (q3 + q4) зависят от вида топлива и способа его сжигания и принимаются на основании опыта эксплуатации паровых котлов (табл. 2.4).
Потери теплоты от наружного охлаждения через внешние поверхности котла (или одного корпуса при двухкорпусном исполнении) q5, %, невелики и с ростом номинальной производительности котла Dном, кг/с, уменьшаются, что выражается следующей зависимостью:
при Dном = 42...250 кг/с (160–900 т/ч)
(3.11)
при Dном ? 250 кг/с
При нагрузках, отличающихся от номинальной, потери теплоты q5 увеличиваются и пересчитываются по формуле
(3.12)
Потери от наружного охлаждения учитываются введением в уравнение теплового баланса по газовой стороне коэффициента сохранения теплоты ?:
(3.13)
Потери теплоты от наружного охлаждения системы пылеприготовления невелики; они в значительной мере компенсируются выделением теплоты при работе мельниц, и поэтому оба указанных фактора не учитываются.
Потери с физической теплотой удаляемых шлаков q6, %, при твердом шлакоудалении весьма невелики и учитываются только для многозольных топлив, когда 
, где 
выражено в МДж/кг.
В случае жидкого шлакоудаления определение потерь с теплотой шлаков обязательно при любой зольности топлива.
Расчет потерь с физической теплотой шлаков ведется по формуле
(3.14)
где 
– доля шлакоулавливания в топочной камере; (ct)шл – энтальпия шлака, при твердом шлакоудалении принимается tшл = 600 °С и (ct)шл = 560 кДж/кг.
В случае жидкого шлакоудаления температура вытекающего шлака принимается tшл + tз + 100 °С.
Температура начала плавления золы топлив tз приводится в сбравочниках по топливным месторождениям.
Энтальпия вытекающего шлака находится по расчетной температуре tшл:
tш , °С 1300 1400 1500 1600
(ct)шл, кДж/кг 1380 1590 1760 1890