Тепловой баланс котла по упрощенной методике теплотехнических расчетов (стр. 1 из 2). Расчет кпд котла
7.3. Расчет кпд, расхода топлива и полезно использованной в котле теплоты
1. Тепловой баланс котла характеризует равенство между количествами подведенной и расходуемой теплоты.
2. Расход топлива паровым котлом, вырабатывающим перегретый пар, определяется по формуле 
3. Расход топлива паровым котлом, работающим на газообразном топливе, определяемый по формуле 
выражается вм3/с.
4. Теплота 
, воспринятая водой и паром в паровом котле, вырабатывающем перегретый пар, может быть определена из уравнения
5. Суммарные потери теплоты в котле складываются из потерь с уходящими газами, от химической неполноты сгорания топлива, от механического недожога, через ограждения топки и конвективных газоходов, с физической теплотой шлаков.
6. КПД котла «брутто» методом прямого баланса рассчитывается по формуле
7.Если Q1 = 27 МДж/кг, Qir = 30 МДж/кг, то КПД котла «брутто» в % равен …
8. Балансовые испытания проводят в установившемся (стационарном) режиме работы котла.
9. Если при балансовых испытаниях не представляется возможным точно измерить расход топлива котлом, то для его определения применяют метод обратного баланса.
10. КПД котла «брутто» методом обратного баланса рассчитывается по формуле
11. В уравнении теплового баланса котла потери теплоты с физической теплотой шлаков, удаляемых из топки, обозначаются q6.
12. Если потери теплоты с уходящими газами, от химической неполноты сгорания топлива, от механического недожога, через ограждения топки и конвективных газоходов и с физической теплотой шлаков суммарно составляют 7,8%, то КПД котла «брутто» равен
13. Если КПД котла «брутто» равен 92,5%, то потери теплоты с уходящими газами, от химической неполноты сгорания топлива, от механического недожога, через ограждения топки и конвективных газоходов и с физической теплотой шлаков суммарно равны
14. КПД «брутто» современных котлов превышает 90 %.
7.4. Технологическая схема котельной установки
1. Пароперегреватель обозначен на рисунке цифрой 2.
2. Водяной экономайзер обозначен на рисунке цифрой 3.
3. Водоподготовка включает следующие процессы осветление, умягчение и деаэрацию.
4. Центробежный скруббер предназначен для очистки дымовых газов.
5. Назначение дымовой трубы уменьшение средней концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе.
6. К снижению выбросов оксидов азота с дымовыми газами приводит снижение температуры в ядре факела.
7. Высота дымовых труб современных тепловых электростанций достигает 300 м.
8. Необходимость очистки дымовых газов от золы связана с защитой атмосферы и предотвращением абразивного износа оборудования.
9. В результате повышения термического сопротивления стенок экранных труб из-за отложений накипи металл труб может потерять прочность.
10. Из-за отложений накипи на внутренних стенках экранных труб охлаждение стенок труб движущимися внутри них водой или паром ухудшается.
11. Средством уменьшения уноса солей с паром является промывка пара питательной водой в барабане котла.
12. Если паропроизводительность котла D=14 т/ч, продувка составляет Dпр=0,35 т/ч, то расход питательной воды в т/ч равен
7
studfiles.net
| № | Рассчитываемая величина | Обозначение | Единица измерения | Указания по расчету | Расчет |
| 1 | Температура перегретого пара |
| 0С | Задано | 540 |
| 2 | Давление перегретого пара |
| кгс/см2 | Задано | 100 |
| 3 | Энтальпия перегретого пара |
| ккал/кг | Находится по табл. XXV (с. 209, [1]) при | 830,6 |
| 4 | Давление в барабане |
| кгс/см2 |
| 1,1•100=110 |
| 5 | Энтальпия воды на линии насыщения при |
| ккал/кг | Находится по табл. XXIII (с. 204, [1]) при | 344,5 |
| 6 | Давление питательной воды |
| кгс/см2 |
| 110+5=115 |
| 7 | Температура питательной воды |
| 0С | Принимается в зависимости от Pпе в соответствии с ГОСТ 3619-89 (tп.в =215оС при Pпе = 100 кгс/см2; tп.в =230оС при Pпе = 140 кгс/см2) | 215 |
| 8 | Энтальпия питательной воды |
| ккал/кг | Находится по табл. XXIV (с. 205, [1]) при pп.в и tп.в | 220,65 |
| 9 | Расход перегретого пара | D | кг/ч | Задано | 220000 |
| 10 | Расход воды на продувку | | кг/ч |
| 0,01•220000=2200 |
| 11 | Количество полезно используемой теплоты |
| ккал/ч |
| 220000(830,6-220,65)+ 2200(344,5-220,65)= 134461470 |
| 12 | Температура уходящих газов |
| 0С | Находится по табл. II-9 (с. 72, [1]) | 130 |
| 13 | Энтальпия уходящих газов |
| ккал/кг | Интерполяция по I-θ таблице по столбцу для |
|
| 14 | Температура холодного воздуха |
| 0С |
| 30 |
| 15 | Энтальпия холодного воздуха |
| ккал/кг | Интерполяция по I-θ таблице по столбцу для воздуха при |
|
| 16 | Температура горячего воздуха |
| 0С | Находятся по табл. II-10 (с. 72, [1])по виду топлива | 320 |
| 17 | Располагаемая теплота топлива |
| ккал/кг |
| 6180 |
| | Потери с химическим недожогом топлива |
| % | Находится по табл. XVII или XVIII (с. 200, [1]) в зависимости от способа шлакоудаления и вида топлива | 0 |
| 19 | Потери с механическим недожогом топлива |
| % | Находятся по табл. XVII или XVIII (с. 200, [1]) в зависимости от способа шлакоудаления и вида топлива | 1,0 |
| 20 | Потери теплоты с уходящими газами |
| % |
|
|
| 21 | Потери тепла от наружного охлаждения |
| % | Определяются в соответствии п. 5.10 и рис. 5.1 (с. 21, [1]) | 0,58 |
| 22 | Доля золы, уносимой продуктами сгорания из топки |
| - | Принимается по табл. XVII или XVIII (с. 200, [1]) в зависимости от способа шлакоудаления и вида топлива | 0,95 |
| 23 | Доля золы топлива в шлаке |
| - |
| 0,05 |
| 24 | Температура шлака |
| 0С | Принимается равной 600 0С при ТШУ | 600 |
| 25 | Энтальпия золы |
| ккал/кг | Принимается по табл. XIII (с. 179, [1]) при | 133,8 |
| 26 | Потеря с теплотой шлака |
| % |
|
|
| 27 | КПД котла |
| % |
| 100-5,03175-0-1,0-0,58-0,0122=93,3761 |
| 28 | Полный расход топлива на котел |
| кг/ч |
|
|
| 29 | Расчетный расход топлива на котел |
| кг/ч |
|
|
и
при
.
.
studfiles.net
КПД парового котла
КПД парового котла
При выработке пара в котле рабочее вещество - вода обычно проходит последовательно водонагревательные, испарительные и пароперегревательные поверхности. В отдельных случаях котел может не иметь экономайзера или пароперегревателя. Теплота, воспринятая водой в экономайзере, МДж/кг (или МДж/м3), составляет
где h'пв, h"пв - энтальпии питательной воды на входе и выходе экономайзера, МДж/кг.
Тепловосприятие испарительных поверхностей, если условно считать пар сухим насыщенным,
Тепловосприятие пароперегревателя
Суммарное количество теплоты, пошедшей на выработку пара, МДж/кг (или МДж/м3),
С учетом продувки из котла части воды для поддержания определенного ее солесодержания, а также при наличии в котельной установке передачи части насыщенного пара на сторону и при дополнительном пароперегревателе для вторичного перегрева пара полезно затраченная теплота на единицу сжигаемого топлива, МДж/кг (или МДж/м3), составит
где DПр, D нас и Dвт.п - расходы продувочной воды, насыщенного пара и пара через вторичный пароперегреватель, кг/с; hкв, h'втп, h''втп - энтальпии продувочной воды, пара па входе и выходе вторичного пароперегревателя, МДж/кг.
Расход продувки Dnp для котельных установок промышленных предприятий доходит до 5-10% его паропроизводительности D; для котлов конденсационных электростанций он не превышает 1 -2 % D. При определении затрат теплоты на выработку пара Qпол, если Р= Dпр/D ≤ 2% продувка может не учитываться.
При расходе топлива В в единицу времени, кг/с (или м3/с), полезно затраченная теплота, МВт, составляет
По определению ȵк = Qпол/Qpp 100%.С учетом выработки перегретого и насыщенного пара, наличия продувки воды и вторичного перегрева пара КПД парового котла, %, подсчитывается по формуле
Расход топлива в кг/с (или м3/с) при этом составляет
Определение КПД парового котла по (2.28) как отношение полезно затраченной теплоты к располагаемой теплоте топлива - это определение его по прямому балансу.
КПД парового котла можно определить и по обратному балансу - через тепловые потери. Из (2.20) и (2.21) для установившегося теплового состояния получаем
КПД парового котла, определяемый по (2.28) или по (2.30), не учитывает затрат электрической энергии и теплоты на собственные нужды (на приводы насосов, вентиляторов, дымососов, механизмов топливоподачи и пылеприготовления, работы обдувочных аппаратов и т.д.). Такой КПД парового котла называют КПД брутто и обозначают ȵбр или ȵк.Если потребление энергии в единицу времени на указанное вспомогательное оборудование составляет ΣNС, МДж, а удельные затраты топлива на выработку электроэнергии b, кг/МДж, то КПД парового котла с учетом потребления энергии вспомогательным оборудованием (КПД нетто), %,
Иногда ȵку называют энергетическим КПД парового котла. Для котельных установок промышленных предприятий затраты энергии на собственные нужды составляют около 4 % вырабатываемой энергии.
kotel-kv-300.ru
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Метод 1: |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
- потери тепла на i-й поверхности котла |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Fi-площадь i-ой поверхности, м2 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
- коэфф. теплоотдачи излучением |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tп, Тв- температуры поверхности и окр.воздуха соответственно, |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
С-коэфф. Излучения (зависит от материала поверхности) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
-коэфф. теплоотдачи конвекцией (вертик. поверхность) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
-коэфф. теплоотдачи конвекцией (гориз.поверхность) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
- разность температур поверхности и окр.воздуха. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
- потери тепла (%) в окр. среду на j-ой нагрузке. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Метод 2: |
Нормативный  |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Удельный расход топлива на выработку 1Гкал теплоты: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
м3/Гкал, |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Удельный расход условного топлива на выработку одной Гкал тепла: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Теплопроизводительность котлов по обратному балансу : |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
ккал/час |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
где: – коэфф. полезного действия «брутто» котлов, %; |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Вф – расход топлива, ст.м3/час |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
, ст.м3/ч
, %
, %
, %
,%
- температура продуктов сгорания за экономайзером;
. - температура воздуха поступающего к горелкам;
, %
pvsproject.narod.ru
Тепловой баланс котла по упрощенной методике теплотехнических расчетов
Федеральное агентство по образования и науке РФ
Иркутский государственный технический университет
Кафедра теплоэнергетики
Расчетно-графическая работа
по дисциплине "Анализ теплотехнической эффективности оборудования" на тему:
"Тепловой баланс котла по упрощенной методике теплотехнических расчетов"
Выполнил:
студент гр. ТЭ-06-1
Константинов В.В.
Проверил:
доцент кафедры ТЭ
Картавская В.М.
Введение
Полнота передачи располагаемой теплоты топлива в котле к рабочей среде определяется коэффициентом полезного действия (КПД) котла брутто. Коэффициент полезного действия котла брутто можно определить, установив сумму тепловых потерь при его работе [4]:
Такой метод определения называют методом обратного баланса. Погрешность определения КПД методом обратного баланса зависит от точности измерения тепловых потерь котлом. Каждая из них определяется со значительной погрешностью [5]
, но относительная доля тепловых потерь составляет около десятой части общей теплоты топлива. Среднестатистические данные по тепловым потерям q 3 , q 4 , q 5 приведены в нормативном методе тепловых расчетов, потери теплоты топлива q 2 , q 6 определяются расчетом.
Наибольшее значение из тепловых потерь имеет отвод теплоты из котла с уходящими газами q 2 . Она составляет q 2 = 4,5-12,0%. При сжигании малореакционных твердых топлив (каменный уголь) в зависимости от способа сжигания могут оказаться значительными потери теплоты с механическим недожогом топлива (q 4 =2-5%). Остальные потери в сумме не превышают обычно 1%.
Целью расчетно-графической работы является определение КПД котла по упрощенной методике теплотехнических расчетов Равича и оценка погрешности его расчетов относительно расчетного.
Задание
Составить тепловой баланс котлоагрегата по упрощенной методике теплотехнических расчетов Равича М.Б. и определить КПД котла.
Исходные данные
Доля золы топлива в уносе: а ун =0,95;
Содержание горючих в золе-уносе: с ун =3 %.
Таблица 1. Техническая характеристика котлоагрегата
Таблица 2 . Расчетные характеристики топлива из [3]
1. Расчет объемов воздуха и продуктов горения
Расчет объемов воздуха и продуктов горения ведется на 1кг рабочего топлива при нормальных условиях (0о С и 101,3 кПа) по [6].
Теоретический объем сухого воздуха, необходимого для полного сгорания топлива при α=1, определяется по формуле
м3 /кг. Теоретические объемы продуктов горения (при α=1):
объем трехатомных газов
м3 /кг; объем водяных паров
м3 /кг; объем азота
м3 /кг; объем влажных газов
м3 /кг; объем сухих газов
м3 /кг. Действительные объемы воздуха и продуктов сгорания (при αух =1,4):
объем водяных паров
м3 /кг; объем дымовых газов
м3 /кг; объем сухих газов
м3 /кг; 
м3 /кг. Жаропроизводительность топлива – температура, до которой нагревались бы образующиеся продукты сгорания, если бы сгорание происходило в адиабатических условиях без подогрева воздуха и при стехиометрическом [соответствующем строго реакции горения (α =1)] расходе воздуха по [6].
Жаропроизводительность топлива без учета влаги в воздухе по [4]
ºС, где
=4,5563 м3 /кг – объем влажных газов. Жаропроизводительность топлива с учетом влаги в воздухе по [4]
ºС. Жаропроизводительность топлива с учетом расхода теплоты на расплавление золы и влаги, содержащейся в воздухе по [4]:
ºС. Максимальное теплосодержание сухих продуктов горения топлива по[4]
ккал/м3 . Изменение объема сухих продуктов горения в действительных условиях и при теоретических по[4]
. Соотношение объемов влажных и сухих продуктов горения при α=1 по[4]
. Отношение средней теплоемкости не разбавленных воздухом продуктов горения в температурном интервале от 0ºС до t ух =145ºС к их теплоемкости в температурном интервале 0ºС до t макс =2042,26ºСпо табл. 14-12 [5] c ' = 0,835.
Отношение средней теплоемкости 1м3 воздуха в температурном интервале от 0ºС до t ух =145ºС к теплоемкости 1м3 неразбавленных воздухом продуктов горения в температурном интервале от 0ºС до t макс =2042,26ºСпо табл. 14-12 [5] k = 0,79.
Содержание трехатомных газов в сухих газах по [4]
. Максимальное содержание трехатомных газов в сухих газах по[4]
. Составление теплового баланса котлоагрегата заключается в установлении равенства между поступившим в агрегат количеством теплоты, называемым располагаемой теплотой
, и суммой полезно использованной теплоты 
и тепловых потерь 
. На основании теплового баланса вычисляется КПД и необходимый расход топлива. Общее уравнение теплового баланса имеет вид (в абсолютных величинах), кДж/кг:
. Принимая
за 100%, находим составляющие баланса (qi ) в относительных единицах. Тогда 
. КПД котлоагрегата (брутто) по обратному балансу
, где q 2 =6,22% – потери теплоты с уходящими газами; q 3 = 0% – потери теплоты в котлоагрегате с химическим недожогом; q 4 = 0,33% – потери теплоты в котлоагрегате от механической неполноты сгорания топлива; q 5 = 0,935% – потери теплоты от наружного охлаждения; q 6 = 0,00096% – потери с физической теплотой шлаков.
Относительная погрешность определения КПД котлоагрегата (брутто) методом обратного баланса составила:
. Потери теплоты с уходящими газами по [4]
, где t ух =145ºС – температура уходящих газов;t хв =30ºС– температура холодного воздуха;t ’ макс =2015,86ºС – жаропроизводительность топлива с учетом влаги в воздухе;c ' =0,835-отношение средней теплоемкости не разбавленных воздухом продуктов горения в температурном интервале от 0ºС до t ух =145ºС к их теплоемкости в температурном интервале 0ºС до t макс =2042,26ºСпо табл. 14-12 [5]; h – изменение объема сухих продуктов горения в реальных условиях и при теоритических;
– соотношение объемов влажных и сухих продуктов горения при α =1; k = 0,79 отношение средней теплоемкости 1м3 воздуха в температурном интервале от 0ºС до t ух =145ºС к теплоемкости 1м3 неразбавленных воздухом продуктов горения в температурном интервале от 0ºС до t макс =2042,26ºС по табл. 14-12 [5]. mirznanii.com
4 РАСХОД ТОПЛИВА И КПД КОТЛА - Котельные установки промышленных предприятий
4 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.
 |
9
bookwu.net
| врач эндокринолог новосибирск ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК Основные показатели работы котельных установок могут быть разделены на технологические, определяющие функциональные зависимости рабочих процессов, экономические и режимные. Последние показатели определяются по данным технической и экономической отчетности. Их анализ позволяет установить отклонения от заданных нормативов и их причины, выявлять и использовать резервы производства и возможности повышения рентабельности работы котлов. Технологические показатели, характеризующие рабочие, процессы в котлах, рассмотрены ранее. Основными показателями тепловой экономичности котельных установок за данный период времени являются КПД, удельный расход условного топлива на выработку пара, а также удельный расход электроэнергии и теплоты на собственные нужды котла. Использование установленной производительности котлов определяется графиком нагрузки, резервной производительностью, надежностью установленного оборудования и пр. Большое число часов использования характеризует более постоянный режим работы, меньшее число остановок агрегатов и продолжительности простоя их в ремонте или резерве. С увеличением числа часов использования установленной производительности экономичность котлов возрастает.
Снижение экономичности работы при увеличении числа часов использования указывает на работу агрегатов с нагрузкой выше экономичной или ухудшение их состояния. Важнейшим и итоговым показателем, комплексно отражающим технический уровень состояния оборудования и эксплуатации котлов, является себестоимость отпускаемого пара. Затраты на выработку пара разделяют на переменные, зависящие от количества вырабатываемого пара, и постоянные, мало от него зависящие. Переменные расходы складываются из расходов на топливо, электроэнергию, воду и вспомогательные материалы, постоянные — из заработной платы с начислениями, амортизации зданий, сооружений и оборудования, затрат на текущий ремонт и прочих расходов. Основной частью себестоимости пара является топливная составляющая, которая может доходить до 70%. Затраты на электроэнергию должны учитывать весь ее расход, начиная с системы топливоподачи. Учитываются стоимость воды на питание котлов и его очистку, стоимость воды на охлаждение элементов оборудования, стоимость смазочных и обтирочных материалов, Шаров и бил для мельниц и дробилок и пр. По затратам на заработную плату учитываются все расходы на содержание всего персонала, за исключением занятого ремонтом (ремонты относятся на счет амортизационных отчислений). Эти расходы зависят от степени механизации и автоматизации котельных установок. Слагающая заработной платы снижается с увеличением числа часов использования номинальной производительности агрегатов. Амортизационные расходы складываются из отчислений от стоимости зданий, сооружений и оборудования. Слагающая себестоимости по амортизационным отчислениям составляет б—12%. Слагающие себестоимости на текущий ремонт и прочие расходы составляют в сумме до 10—15% стоимости пара и уменьшаются с увеличением числа часов использования оборудования. Основными направлениями снижения себестоимости пара являются: 1) снижение удельного расхода топлива за счет повышения КПД агрегатов и исключения потерь топлива; 2) уменьшение расхода энергии на собственные нужды котлов путем устранения вредных сопротивлений в системе пылеприготовления, пароводяного и газовоздушного трактов, а также поддержания оптимального режима работы оборудования; 3) уменьшение численности обслуживающего персонала за счет комплексной механизации и автоматизации всех процессов; 4) уменьшение первоначальной стоимости котельных установок за счет уменьшения количества агрегатов. Основными показателями режима работы котлов являются годовой коэффициент рабочего времени и коэффициенты, характеризующие нагрузку котлов. |
geyz.ru
