Расчет потерь теплоты и КПД-брутто котельном агрегате. Кпд котла брутто

Расчет потерь теплоты и КПД-брутто котельном агрегате

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 6

Тепловой баланс котельного агрегата устанавливает равенство между поступающим в агрегат количеством теплоты и его расходом. На основании теплового баланса определяется расход топлива и вычисляется коэффициент полезного действия, эффективность работы котельного агрегата.

Располагаемая теплота на 1 м3 газообразного топлива определяется в общем случае в МДж/м3

1). Потери теплоты с механическим недожогом, %:

2). Потери теплоты с уходящими газами, %:

(4.6)

Где - энтальпия уходящих из котельного агрегата дымовых газов, подсчитанная для объема газов, определенного при = 1,12+0,28=1,4 (т.е. при коэффициенте избытка воздуха за последней поверхностью котельного агрегата), и температуры уходящих газов, υух =1450С, кДж/м3;

- энтальпия теоретически необходимого количества холодного воздуха, определяемая интерполяцией значений при 0 и 1000С, = 40 кДж/м3.

Энтальпия теоретического объема продуктов сгорания вычисляется для уходящих газов и холодного воздуха при соответствующих температурах υух=1650С:

(4.7)

Значения определяем с помощью интерполяции, используя данные табл. 4.1 – Энтальпия 1 м3 воздуха, газообразных продуктов сгорания, методических указаний.

Т.о. при температуре 165⁰С

, , .

Энтальпия действительного объема дымовых газов при и , °С:

(4.8)

Энтальпия теоретически необходимого количества воздуха при , °С:

(4.9)

3). Потери теплоты от химического недожога,%:

- для газообразного топлива ;

4). Потери теплоты от наружного охлаждения,% определяем по Рис. 4.1. Потери теплоты в окружающую среду собственным котлом и котельным агрегатом, используя значение производительности котельной для наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92, равное 8,44 т/ч:

q5 = 1,2 %

Суммарные потери теплоты,%:

(4.10)

Коэффициентом полезного действия парового котла называют отношение полезной теплоты, израсходованной на выработку пара, к располагаемой теплоте котла. Не вся полезная теплота, выработанная котельным агрегатом, направляется потребителям, часть теплоты расходуется на собственные нужды. С учетом этого различают КПД котла по выработанной теплоте (КПД-брутто) и по отпущенной теплоте (КПД-нетто).

Коэффициент полезного действия котельного агрегата (брутто), %:

(4.12)

Общее количество теплоты, полезно воспринимаемой теплоносителем в котельном агрегате, кВт:

где Dпп – паропроизводительность котлоагрегата, кг/с;

р – величина продувки, р=10%;

– энтальпия насыщенного пара;

= 436 кДж/кг – энтальпия питательной воды, определяется по температуре и давлению воды 0,12МПа в котельном агрегате

Расход топлива, подаваемого в топку, в м3/с:

(4.14)

Расчетный расход топлива в м3/с:

(4.15)

Выбор тягодутьевого оборудования

Тягодутьевое оборудование котельной выбирается по производительности и создаваемому давлению. Для выбора данного оборудования необходимо определить величину аэродинамического сопротивления газовоздушного тракта котельной уст

lektsia.com

5.1.3 Расчет потерь теплоты и КПД-брутто котельном агрегате. Проектирование автоматизированной котельной

РАСХОД ТОПЛИВА И КПД КОТЛА

Существует 2 метода определения КПД:

— по прямому балансу;

— по обратному балансу.

Определение КПД котла как отношение полезно затраченной теплоты к располагаемой теплоте топлива – это определение его по прямому балансу:

. (4.1)

КПД котла можно определить и по обратному балансу – через тепловые потери. Для установившегося теплового состояния получаем

. (4.2)

КПД … котла, определяемый по формулам (1) или (2), не учитывает электрической энергии и теплоты на собственные нужды. Такой КПД котла называют КПД брутто и обозначают

или

Если потребление энергии в единицу времени на указанное вспомогательное оборудование составляет , МДж, а удельные затраты топлива на выработку электроэнергии в, кг/МДж, то КПД котельной установки с учетом потребления энергии вспомогательным оборудованием (КПД нетто), %,

. (4.3)

Иногда называют энергетическим КПД котельной установки.

Для котельных установок промышленных предприятий затраты энергии на собственные нужды составляют около 4% вырабатываемой энергии.

Расход топлива определяется:

. (4.4)

Определение расхода топлива связано с большой погрешностью, поэтому КПД по прямому балансу характеризуется низкой точностью. Данный метод используется для испытаний существующего котла.

Метод по обратному балансу характеризуется большей точностью, используется при эксплуатации и проектировании котла. При этом Q3 и Q4 определяется по рекомендации и из справочников. Q5 определяется по графику. Q6 – рассчитывается (редко учитывается), и по существу определение по обратному балансу сводится к определению Q2, которое зависит от температуры уходящих газов.

КПД брутто зависит от типа и мощности котла, т.е. производительности, вида сжигаемого топлива, конструкции топки. На КПД влияет также режим работы котла и чистота поверхностей нагрева.

При наличии механического недожога часть топлива не сгорает (q4), а значит не расходует воздуха, не образует продуктов сгорания и не выделяет теплоты, поэтому при расчете котла пользуются расчетным расходом топлива

. (4.5)

КПД брутто учитывает только тепловые потери.

Рисунок 4.1 — Изменение КПД котла с изменением нагрузки

5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ ТЕПЛОТЫ В КОТЕЛЬНОМ АГРЕГАТЕ.

СПОСОБЫ СНИЖЕНИЯ ПОТЕРЬ ТЕПЛОТЫ

5.1 Потеря теплоты с уходящими газами

Потеря теплоты с уходящими газами Qу.г возникает из-за того, что физическая теплота (энтальпия) газов, покидающих котел, превышает физическую теплоту поступающих в котел воздуха и топлива.

Если пренебречь малым значением энтальпии топлива, а также теплотой золы, содержащейся в уходящих газах, потеря теплоты с уходящими газами, МДж/кг, подсчитывается по формуле :

Q2 = Jч.г — Jв ; (5.8)

где – энтальпия холодного воздуха при a=1;

100-q4 – доля сгоревшего топлива;

aу.г – коэффициент избытка воздуха в уходящих газах.

Если температура окружающей среды равна нулю (tх.в=0), то потеря теплоты с уходящими газами равна энтальпии уходящих газов Qу.г=Jу.г.

Потеря теплоты с уходящими газами занимает обычно основное место среди тепловых потерь котла, составляя 5-12 % располагаемой теплоты топлива, и определяется объемом и составом продуктов сгорания, существенно зависящих от балластных составляющих топлива и от температуры уходящих газов:

. (5.9)

Отношение , характеризующее качество топлива, показывает относительный выход газообразных продуктов сгорания (при a=1) на единицу теплоты сгорания топлива и зависит от содержания в нем балластных составляющих:

– для твердого и жидкого топлива: влаги WР и золы АР;

– для газообразного топлива: N2, CO2, O2.

C увеличением содержания в топливе балластных составляющих и, следовательно, , потеря теплоты с уходящими газами соответственно возрастает.

Одним из возможных направлений снижения потери теплоты с уходящими газами является уменьшение коэффициента избытка воздуха в уходящих газах aу.г , который зависит от коэффициента расхода воздуха в топке aТ и балластного воздуха, присосанного в газоходы котла, находящиеся обычно под разрежением

aу.г = aТ + Da . (5.10)

В котлах, работающих под давлением, присосы воздуха отсутствуют.

С уменьшением aТ потеря теплоты Qу.г снижается, однако при этом в связи с уменьшением количества воздуха, подаваемого в топочную камеру, возможно появление другой потери – от химической неполноты сгорания Q3.

Оптимальное значение aТ выбирается с учетом достижения минимального значения qу.г + q3.

Уменьшение aТ зависит от рода сжигаемого топлива и типа топочного устройства. При более благоприятных условиях контактирования топлива и воздуха избыток воздуха aТ, необходимый для достижения наиболее полного горения, может быть уменьшен.

Балластный воздух в продуктах сгорания помимо увеличения потери теплоты Qу.г приводит также к дополнительным затратам электроэнергии на дымосос.

Важнейшим фактором, влияющим на Qу.г , является температура уходящих газов tу.г . Её снижение достигается установкой в хвостовой части котла теплоиспользующих элементов (экономайзера, воздухоподогревателя). Чем ниже температура уходящих газов и соответственно меньше температурный напор Dt между газами и нагреваемым рабочим телом, тем большая площадь поверхности Н требуется для такого же охлаждения газа. Повышение tу.г приводит к увеличению потери с Qу.г и к дополнительным затратам топлива DB. В связи с этим оптимальная tу.г определяется на основе технико-экономических расчетов при сопоставлении годовых затрат для теплоиспользующих элементов и топлива для различных значений tх.г.

На рис.4 можно выделить область температур (от до ), в которой расчетные затраты отличаются незначительно. Это дает основание для выбора в качестве наиболее целесообразной температуры , при которой начальные капитальные затраты будут меньше.

Существуют ограничительные факторы при выборе оптимальной :

а) низкотемпературная коррозия хвостовых поверхностей;

б) при 0C возможна конденсации водяных паров и соединение их с окислами серы;

в) выбор зависит от температуры питательной воды, температуры воздуха на входе в воздушный подогреватель и других факторов;

г) загрязнение поверхности нагрева. Это приводит к снижению коэффициента теплопередачи и к повышению .

При определении потери теплоты с уходящими газами учитывают уменьшение объема газов

. (5.11)

5.2 Потеря теплоты от химической неполноты сгорания

Потеря теплоты от химической неполноты сгорания Q3 возникает при неполном сгорании топлива в пределах топочной камеры котла и появления в продуктах сгорания горючих газообразных составляющих CO, h3, Ch5, CmHn… Догорание же этих горючих газов за пределами топки практически невозможно из-за относительно низкой их температуры.

Химическая неполнота сгорания топлива может явиться следствием:

– общего недостатка воздуха;

– плохого смесеобразования;

– малых размеров топочной камеры;

– низкой температуры в топочной камере;

– высокой температуры.

При достаточном для полного сгорания топлива качестве воздуха и хорошем смесеобразовании q3 зависит от объемной плотности тепловыделения в топке

. (5.12)

Оптимальное отношение , при котором потеря q3 имеет минимальное значение, зависит от вида топлива, способа его сжигания и конструкции топки. Для современных топочных устройств потеря теплоты от q3 составляет 0÷2 % при qv=0,1÷0,3 МВт/м3.

Для снижения потери теплоты от q3 в топочной камере стремятся повысить температурный уровень, применяя, в частности, подогрев воздуха, а также всемерно улучшая перемешивание компонентов горения.

refac.ru

Определение КПД котла брутто и нетто

Учебные документы для студентов

Коэффициент полезного действия котла брутто характеризует эффективность использования поступившей в котел теплоты и не учитывает затрат электрической энергии на привод дутьевых вентиляторов, дымососов, питательных насосов и другого оборудования. При работе на газе

hбрк = 100 × Q1/ Qcн. (11.1)

Затраты энергии на собственные нужды котельной установки учитываются КПД котла нетто

hнк = hбрк – qт – qэ , (11.2)

где qт, qэ – относительные расходы на собственные нужды теплоты и электроэнергии, соответственно. К расходам теплоты на собственные нужды относят потери теплоты с продувкой, на обдувку экранов, распыливание мазута и т.д.

Основными среди них являются потери теплоты с продувкой

qт = Gпр × (hк.в – hп.в) / (В × Qcн) .

Относительный расход электроэнергии на собственные нужды

qэл = 100 × (Nп.н/hп.н+ Nд.в/hд.в+ Nд.с/hд.с)/(B × Qcн) ,

где Nп.н, Nд.в, Nд.с – расходы электрической энергии на привод питательных насосов, дутьевых вентиляторов и дымососов, соответственно; hп.н, hд.в, hд.с - КПД питательных насосов, дутьевых вентиляторов и дымососов соответственно.

11.3. Методика выполнения лабораторной работы и обработки результатов

Балансовые испытания в лабораторной работе проводятся для стационарного режима работы котла при выполнении следующих обязательных условий:

- продолжительность работы котельной установки от растопки до начала испытаний – не менее 36 ч,

- продолжительность выдерживания испытательной нагрузки непосредственно перед испытанием – 3 ч,

- допустимые колебания нагрузки в перерыве между двумя соседними опытами не должны превышать ±10%.

Измерение величин параметров производятся с помощью штатных приборов, установленных на щите котла. Все измерения должны производиться одновременно не менее 3-х раз с интервалом 15-20 мин. Если результаты двух одноименных опытов различаются не более, чем на ±5%, то в качестве результата измерения берется их среднее арифметическое. При большем относительном расхождении используется результат измерения в третьем, контрольном опыте.

Результаты измерений и расчетов записывают в протокол, форма которого приведена в табл. 26.

Таблица 26

Определение потерь теплоты котлом

Наименование параметра	Обозн.	Ед. измер.	Результаты в опытах
№1	№2	№3	Среднее
Объем дымовых газов	Vг	м3/м3
Средняя объемная теплоемкость дымовых газов	Cг¢	кДж/ (м3·К)
Температура дымовых газов	J	°С
Потеря теплоты с уходящими газами	Q2	МДж/м3
Объем 3-атомных газов	VRO2	м3/м3
Теоретический объем азота	V°N2	м3/м3
Избыток кислорода в уходящих газах	aуг	---
Объем воздуха теоретический	V°в	м3/м3
Объем сухих газов	Vсг	м3/м3
Объем окиси углерода в уходящих газах	CO	%
Теплота сгорания СО	QСО	МДж/м3
Объем водорода в уходящих газах	Н2	%
Теплота сгорания Н2	QН2	МДж/м3
Объем метана в уходящих газах	Ch5	%
Теплота сгорания СН4	QCh5	МДж/м3
Потеря теплоты от химической неполноты сгорания	Q3	МДж/м3
Потеря теплоты от наружного охлаждения	q5	%
Потеря теплоты от наружного охлаждения	Q5	МДж/м3

Окончание табл. 26

Низшая теплота сгорания сухого газа	Qсн	МДж/м3
Полезно использованная теплота (по методу обратного баланса)	Q1	МДж/м3

Таблица 27

КПД котла брутто и нетто

Наименование параметра	Обозн.	Ед. измер.	Результаты в опытах
№1	№2	№3	Среднее
Расход эл. энергии на привод питательных насосов	Nп.н
Расход эл. энергии на привод дутьевых вентиляторов	Nд.в
Расход эл. энергии на привод дымососов	Nд.с
КПД питательных насосов	hпн
КПД дутьевых вентиляторов	hдв
КПД дымососов	hдм
Относительный расход эл. энергии на собственные нужды	qэл
КПД котла нетто	hнетток	%

Анализ результатов лабораторной работы

Полученное в результате выполнения работы значение hбрк по методу прямого и обратного балансов необходимо сравнить с паспортной величиной, равной 92,1%.

Анализируя влияние на КПД котла величины потерь теплоты с уходящими газами Q2 , необходимо отметить, что повышение КПД может быть обеспечено снижением температуры уходящих газов и уменьшением избытка воздуха в котле. Вместе с тем, снижение температуры газов до температуры точки росы приведет к конденсации водяных паров и низкотемпературной коррозии поверхностей нагрева. Снижение величины коэффициента избытка воздуха в топке может привести к недожогу топлива и увеличению потерь Q3. Поэтому температура и избыток воздуха должны быть не ниже некоторых значений.

Затем необходимо проанализировать влияние на экономичность работы котла его нагрузки, с ростом которой увеличиваются потери с уходящими газами и снижаются потери Q3 и Q5.

В отчете по лабораторной работе должно быть сделано заключение об уровне экономичности котла.

Контрольные вопросы

По каким показателям работы котла может быть сделано заключение об экономичности его работы?
Что такое тепловой баланс котла? Какими методами он может составляться?
Что понимается под КПД котла брутто и нетто?
Какие потери теплоты увеличиваются при работе котла?
Каким образом можно увеличить q2?
Какие параметры оказывают существенное влияние на величину КПД котла?

Ключевые слова:тепловой баланс котла, КПД котла брутто и нетто, коррозия поверхностей нагрева, коэффициент избытка воздуха, нагрузка котла, потери теплоты, уходящие газы, химическая неполнота сгорания топлива, экономичность работы котла.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе выполнения лабораторного практикума по курсу котельных установок и парогенераторов студенты знакомятся с методами определения теплоты сгорания жидкого топлива, влажности, выхода летучих и зольности твердого топлива, конструкцией парового котла ДЕ-10-14ГМ и экспериментальным путём исследуют происходящие в нём тепловые процессы.

Будущие специалисты изучают методики испытаний котельного оборудования и получают необходимые практические навыки, необходимые при определении тепловых характеристик топки, составлении теплового баланса котла, измерении его КПД, а также составлении солевого баланса котла и определении величины оптимальной продувки.

Библиографический список

1. Хлебников В.А. Испытания оборудования котельной установки: Лабораторный практикум. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2005.

2. Сидельковский Л.Н., Юренев В.Н. Котельные установки промышленных предприятий: Учебник для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1988.

3. Трембовля В.И., Фингер Е.Д., Авдеева А.А. Теплотехнические испытания котельных установок. - М.: Энергоатомиздат, 1991.

4. Александров А.А., Григорьев Б.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара: Справочник. Рек. Гос. службой стандартных справочных данных. ГСССД Р-776-98. – М.: Изд-во МЭИ, 1999.

5. Липов Ю.М., Третьяков Ю.М. Котельные установки и парогенераторы. – Москва-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2005.

6. Липов Ю.М., Самойлов Ю.Ф., Третьяков Ю.М., Смирнов О.К. Испытания оборудования котельного отделения ТЭЦ МЭИ. Лабораторный практикум: Учебное пособие по курсу «Котельные установки и парогенераторы». – М.: Изд-во МЭИ, 2000.

7. Роддатис К.Ф., Полтарецкий А.Н. Справочник по котельным установкам малой производительности/Под ред. К.Ф.Роддатиса. – М.: Энергоатомиздат, 1989.

8. Янкелевич В.И. Наладка газомазутных промышленных котельных. – М.: Энергоатомиздат, 1988.

9. Лабораторные работы по курсам «Теплогенерирующие процессы и установки», «Котельные установки промышленных предприятий»/ Сост. Л.М.Любимова, Л.Н.Сидельковский, Д.Л.Славин, Б.А.Соколов и др./ Под ред. Л.Н.Сидельковского. – М.: Изд-во МЭИ, 1998.

10. Тепловой расчет котельных агрегатов (Нормативный метод)/Под ред. Н.В.Кузнецова. – М.:Энергия, 1973.

11. СНиП 2.04.14-88. Котельные установки/Госстрой России. – М.: ЦИТП Госстроя России, 1988.

Учебное издание

ХЛЕБНИКОВ Валерий Алексеевич

КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

Лабораторный практикум

Редактор А.С. Емельянова

Компьютерный набор В.В.Хлебников

Компьютерная верстка В.В.Хлебников

Подписано в печать 16.02.08. Формат 60х84/16.

Бумага офсетная. Печать офсетная.

Усл.п.л. 4,4. Уч.изд.л. 3,5. Тираж 80 экз.

Заказ № 3793. С – 32

Марийский государственный технический университет

424000 Йошкар-Ола, пл. Ленина, 3

Редакционно-издательский центр

Марийского государственного технического университета

424006 Йошкар-Ола, ул. Панфилова, 17

[1] В 2020 г. планируется выработать 1720-1820 млн. Гкал.

[2] Миллиграмм-эквивалентом называется количество вещества в миллиграммах, численно равное отношению его молекулярной массы к валентности в данном соединении.

baby.refepic.ru

Каталог товаров:

Контакты

Статистика сайта

Расчет потерь теплоты и КПД-брутто котельном агрегате. Кпд котла брутто

Расчет потерь теплоты и КПД-брутто котельном агрегате

5.1.3 Расчет потерь теплоты и КПД-брутто котельном агрегате. Проектирование автоматизированной котельной

Похожие главы из других работ:

4.1 Выбор количества и грузоподъемности кранов в турбинном, котельном и деаэраторном отделениях

4. КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ. ЕДИНИЦЫ КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛОТЫ

1.4.5 КПД парового котла брутто

1.2 Определение количества потребилетей теплоты. График годового расхода теплоты

5.1 Расчет объемов продуктов сгорания и КПД-брутто котлоагрегата

5.1.4 Расчет количества топлива, сжигаемого в котельном агрегате

4.3 Расчет потерь мощности и электроэнергии в элементах сети обусловленных передачей реактивной мощности и оценка в процентных долях этих потерь от полных потерь

9. Паропроизводительность ПГ и тепловая мощность ЯР. КПД ЯЭУ брутто

2.2 Расчет потерь тепловой мощности в трубопроводе от геотермального источника теплоты до испарителя

5. Определение количества теплоты, которое может быть использовано в судовой системе утилизации теплоты

5.2 Определение потерь теплоты, отводимой от воды внутреннего контура охлаждения главных двигателей

5.3 Определение количества теплоты, которое может быть принято системой утилизации теплоты

4.1 Расчет потерь теплоты

3.5.2.3 Полное удельное количество теплоты отводимое в компрессорном агрегате

РАСХОД ТОПЛИВА И КПД КОТЛА

Определение КПД котла брутто и нетто

Смотрите также