Тепловой баланс парового котла. Коэффициент полезного действия. Кпд парового котла
6.2. Коэффициент полезного действия парового котла и котельной установки.
Полнота передачи располагаемой теплоты топлива в котле к рабочей среде определяется коэффициентом полезного действия (КПД) котла брутто. Коэффициент полезного действия выражается как отношение количества теплоты, воспринятого рабочей средой Q1к располагаемой теплоте, поступающей на горение рабочей массы топлива Qpp:
|
| 6.8 |
Такой метод определения КПД, когда при испытаниях котла непосредственно устанавливаются значения Q1и Qpp, называют методом прямого баланса.
Прямое определение КПД котла по формуле (6.8) может оказаться недостаточно точным и связано с большими трудностями при производстве измерений многих параметров, массовых расходов пара и топлива, определении теплоты сгорания топлива и дополнительных составляющих располагаемой теплоты. Среднеквадратичная ошибка прямого определения КПД котла зависит, главным образом, от точности нахождения средней теплоты сгорания сжигаемой массы топлива и расхода топлива на котел и составляет Δη = (3…4) · 10-2, или 3…4%, отсюда истинный ηИКможет отличаться от полученного в испытаниях (опытного)
|
|
|
| 6.9 |
Если, например, ηИК= 0,90 (90%), то возможное отклонение опытного КПД составит Δη = (2,7…3,6) · 10-2, или 2,7…3,6%.
Коэффициент полезного действия котла брутто в процентах можно определить, установив сумму тепловых потерь при его работе
| ηК= 100 - (q2+ q3+ q4+ q5+ q6). | 6.10 |
Такой метод определения называют методом обратного баланса. Погрешность определения КПД методом обратного баланса зависит от точности измерения тепловых потерь котлом. Каждая из них определяется с заметной погрешностью ηq= (4…5) · 10-2, но относительная доля тепловых потерь составляет менее 1/10 общего теплового баланса.
В итоге
|
| 6.11 |
где абсолютная погрешность определения потерь ΔqПОТ= sq(1 - ηИК), и для вышеприведенного примера при ηИК= 0,90 значение ΔqПОТ= 0,4…0,5%.
Таким образом, определение КПД котла с большей точностью может быть сделано методом обратного баланса, т.е. через установление суммы его тепловых потерь. Этот метод является единственным при оценке тепловой экономичности проектируемого котла. Зная КПД котла, воспринятую теплоту рабочей средой в котле можно определить следующим образом
|
| 6.12 |
Отсюда, используя то же выражение Q1из (6.3), получим расход топлива на котел B, кг/с. На этот расход топлива рассчитывают топливоприготовительное оборудование. В самом котле в большинстве случаев сгорает не все топливо, поскольку имеются потери с механическим недожогом q4.
Для определения действительных объемов образующихся продуктов сгорания вводят понятие расчетного расхода топлива, т.е. топлива, сгоревшего в топочной камере
|
| 6.13 |
Разность ΔB = В - Вpпредставляет собой количество несгоревшего топлива. При сжигании газового топлива и мазута полный и расчетный расходы топлив совпадают, так как потери q4невелики. С учетом точности определения расхода топлива и незначительного влияния малых отклонений расхода на тепловые характеристики котла принимается для твердых топлив, что при значениях q4< 2% можно не вводить поправки и считать B = Bp
Коэффициент полезного действия котла брутто характеризует совершенство работы собственно парового котла. Однако его нормальная работа обеспечивается большим количеством вспомогательных машин и механизмов, потребляющих часть вырабатываемой блоком (электростанцией) электроэнергии. Затраты энергии на них называют расходом на собственные нужды котельной установки. К ним относятся затраты энергии на дутьевые вентиляторы ЭД.Вдымососы ЭДС, питательные электронасосы ЭПЭН, механизмы пылесистемы ЭПCи большое число электродвигателей дистанционного и автоматического управления ЭУПР.
Расход энергии на собственные нужды парового котла ЭС.Н, кВт·ч, можно записать в виде
|
| 6.14 |
Доля затрат энергии на собственные нужды от общей выработки электроэнергии, приходящейся на котел при его работе в блоке с турбиной
|
| 6.15 |
где ηЭ.C- КПД выработки электроэнергии на электростанции; τРАБ- время работы котла, ч. Значения ΔηС.Ндля мощного парового котла составляет 0,04…0,05, или 4…5%. Если вычесть из КПД котла брутто затраты энергии на собственные нужды, то получим КПД котла нетто, характеризующий эффективность работы котельной установки
|
| 6.16 |
studfiles.net
Тепловой баланс парового котла. Коэффициент полезного действия
Тепловой баланс котла, как и любого теплотехнического агрегата, характеризуется равенством между количествами подведенной (располагаемой) и расходуемой теплоты: 
Здесь 
— низшая теплота сгорания единицы топлива в рабочем состоянии.
Часть теплоты, затрачиваемая на подогрев, испарение воды и перегрев пара, составляет использованную теплоту 
, остальное — потери. В итоге уравнение теплового баланса котла будет иметь вид
= 
где 
— потери теплоты соответственно с уходящими газами, от химической неполноты сгорания топлива, от механического недожога, через ограждения топки и конвективных газоходов.
В процентах от располагаемой теплоты 
тепловой баланс может быть записан так:
100 = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6
Доля теплоты, использованной в котельном агрегате (переданной воде и пару), есть коэффициент полезного действия котла брутто 
, (так называют КПД, подсчитанный без учета затрат энергии на собственные нужды).
Таким образом,
или
Теплота 
, воспринятая водой и паром в котле, может быть определена из уравнения
Здесь 
и 
— энтальпии перегретого пара и питательной воды.
Величина 
взята здесь в долях единицы.
Лекция 17 Состав и основные характеристики жидкого топлива
Практически все жидкие топлива пока получают путем переработки нефти. Сырую нефть нагревают до 300—370 °С, после чего полученные пары разгоняют на фракции, конденсирующиеся при различной температуре 
: сжиженный газ (выход около 1 %), бензиновую (около 15%, 
= 30…80°С), керосиновую (около 17%, 
=120…135°С), дизельную (около 18%, 
= 180…350 °С). Жидкий остаток с температурой начала кипения 330—350 °С называется мазутом. Указанные фракции служат исходным сырьем для получения смазочных материалов и топлив для двигателей внутреннего сгорания и газотурбинных установок — бензина, керосина, дизельных топлив и т. д.
Мазутная фракция может подвергаться дальнейшей переработке на светлые нефтепродукты путем крекинга, т. е. расщепления тяжелых молекул на более легкие.
Мазут, как и моторные топлива, представляет собой сложную смесь углеводородов, в состав которых входят в основном углерод (C'= 84-86%) и водород (Н'=10 - 12%).
Мазуты, получаемые из нефти ряда месторождений, могут содержать много серы (до 4,3%), что резко усложняет защиту оборудования и окружающей среды при их сжигании.
Зольность мазута не должна превышать 0,14 %, а содержание воды должно быть не более 1,5 %. В состав золы входят соединения ванадия, никеля, железа и других металлов, поэтому ее часто используют в качестве сырья для получения, например, ванадия.
Состав и основные характеристики газообразного топлива
К газообразным топливам относится, прежде всего, природный газ, огромными запасами которого располагает СССР. Основным его компонентом является метан СН4, кроме того, в газе разных месторождений содержатся небольшие количества азота N2, высших углеводородов СnНm, диоксида углерода СO2. В процессе добычи природного газа его очищают от сернистых соединений, но часть их (в основном сероводород) может оставаться. Кроме того, в бытовой газ для обнаружения утечек добавляют так называемые одоризаторы, придающие газу специфический запах; они тоже содержат соединения серы. Принято считать, что концентрация водяного пара в природном газе соответствует состоянию насыщения при температуре газа в трубопроводе.
studfiles.net
Тепловой баланс и КПД парового котла
Количество просмотров публикации Тепловой баланс и КПД парового котла - 51
Q прих ≈ Qrі (113)
Qrі - низшая теплота сгорания единицы топлива в рабочем состоянии.
Qr і =Q1+Q2+Q3+Q4+Q5 (114)
Q2, Q3, 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 ηк (так называют КПД, подсчитанный без учета зтрат энергии на собственные нужды).
Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, ηк=Q1 ∙100/Qrі = q1
или ηk=100 - (q2+q3+q4+q5)
Теплота Q1, воспринятая водой и паром в котле, должна быть определена:
Q1=1/B ∙ D ∙ (hпе - hп.в ) (116)
D - расход рабочего тепла; В - расход топлива.
hпе и hп.в-энтальпии перегретого пара и питательной воды
B=D ∙ (hпе - hп.в )/Qrі ∙ ηk(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. Важно заметить, что для своевременного предупреждения вахтенного персонала о недопустимом изменении базовых 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.
Вместе с тем, 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?
referatwork.ru
