close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

1489

код для вставкиСкачать
С. В. ПРИХОДЬКО, В. М. ЛЕБЕДЕВ
ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА
.
.
ОМСК 2015
Министерство транспорта Российской Федерации
Федеральное агентство железнодорожного транспорта
Омский государственный университет путей сообщения
____________________________________
С. В. Приходько, В. М. Лебедев
ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА
Утверждено редакционно-издательским советом университета
в качестве практикума для проведения занятий
по дисциплине «Котельные установки и парогенераторы»
.
Омск 2015
УДК 621.182(075.8)
ББК 31.361я73
П77
Тепловой баланс котельного агрегата: Практикум для проведения занятий по дисциплине «Котельные установки и парогенераторы» / С. В. Приходько, В. М. Лебедев; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2015. 49 с.
Содержатся задачи, необходимые для практического усвоения первой части дисциплины «Котельные установки и парогенераторы». Рассмотрен порядок
определения расчетных характеристик органического топлива, объема и энтальпии воздуха, необходимого для горения, и продуктов сгорания, составления уравнений прямого и обратного теплового баланса парового и водогрейного котла.
В каждом разделе приведены расчетные формулы и пояснения к ним, подробно рассмотрен порядок решения типовых задач и приведен необходимый
для этого справочный материал.
Предназначен для студентов, обучающихся по направлению подготовки
«Теплоэнергетика и теплотехника» (квалификация  бакалавр), очной и заочной форм обучения.
Библиогр.: 2 назв. Табл. 19. Прил. 4.
Рецензенты: канд. техн. наук В. К. Гаак;
канд. техн. наук, доцент А. С. Анисимов
_________________________
 Омский гос. университет
путей сообщения, 2015
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение…………………………………………………………………………..
1. Расчетные характеристики твердого, жидкого и газообразного топлива…
1.1. Состав топлива…………………………………………………………
1.2. Характеристики топлива………………………………………………
2. Объем и энтальпия воздуха и продуктов сгорания…………………………
2.1. Объем воздуха, объем и масса продуктов сгорания…………………
2.2. Энтальпия воздуха и продуктов сгорания……………………………
3. Тепловой баланс котельного агрегата……………………………………….
3.1. Уравнение теплового баланса…………………………………………
3.2. Коэффициент полезного действия и расход топлива
котлоагрегата……………………………………………………………………..
Заключение……………………………………………………………………….
Библиографический список……………………………………………………..
Приложение 1. Расчетные характеристики твердого топлива……………….
Приложение 2. Значения удельной энтальпии воздуха, газов и золы………..
Приложение 3. Термодинамические свойства воды и водяного пара……….
Приложение 4. Нормативная доля расхода тепловой энергии
на собственные нужды котельной………………………………………………
3
5
6
6
11
16
16
23
26
26
33
39
39
40
44
45
47
4
ВВЕДЕНИЕ
Методика определения основных технико-экономических показателей
работы котла и котельной установки в целом является одной из базовых, знание
которой необходимо для успешной работы специалиста-теплоэнергетика.
Методика основана на составлении уравнений прямого и обратного теплового баланса котельного агрегата, неизвестными величинами в которых являются коэффициент полезного действия (КПД) котла и расход топлива.
В настоящем издании на примере задач рассмотрены основные этапы
расчета технико-экономических показателей, включая расчет основных характеристик используемого топлива, объема и энтальпии воздуха, необходимого
для горения, и образующихся дымовых газов, коэффициента избытка воздуха,
определение полезно используемой теплоты и тепловых потерь при работе котла, КПД брутто и нетто котельного агрегата и котельной установки на основе
уравнения обратного теплового баланса, расхода натурального и условного
топлива на основе уравнения прямого теплового баланса.
Приведенные в практикуме задачи в основном рассчитаны на решение по
вариантам. Номер основного варианта определяется преподавателем. В ряде задач рассматривается смесь двух видов твердого топлива, в этом случае состав
топлива № 1 принимается по основному варианту, топлива № 2  по варианту,
следующему за основным (первому в случае тридцатого варианта).
Материал практикума составлен на основе нормативного метода «Тепловой расчет котельных агрегатов» (ЦКТИ. СПб, 1998), учебника «Теплотехнические испытания котельных установок» (Трембовля В. И., Фингер Е. Д, Авдеева А. А., М., 1991) и методики [1]. Все справочные данные, необходимые для
решения задач, приведены в приложениях.
5
1. РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТВЕРДОГО, ЖИДКОГО И
ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА
1.1. Состав топлива
Твердое и жидкое топливо состоит из горючих (углерода  С, водорода 
Н, летучей серы  Sл  Sор  Sк ) и негорючих (азота  N, кислорода  О) элементов и балласта (золы  А, влаги  W).
Газообразное топливо состоит из горючих (СО, Н2, СН4, СmНn) и негорючих (N2, О2, СО2) газов и небольшого количества водяного пара (Н2О).
Характеристики твердого и жидкого топлива могут быть отнесены:
к рабочей массе топлива  т. е. к топливу в том виде, в котором оно поступает для потребления (в котельную);
к сухой массе  т. е. к топливу, не содержащему влаги;
к горючей (сухой беззольной) массе  т. е. к массе топлива за вычетом
массы общей влаги и золы.
Состав рабочей, сухой и горючей массы твердого и жидкого топлива
обозначается соответственно индексами «р», «с» и «г» и для всех видов топлива (кроме топлива с содержанием карбонатов более 2 %) выражается следующими равенствами, %:
Cр  Нр  Sрл  Nр  Ор  Ар  W р  100 ;
(1.1)
Cc  Нc  Scл  Nc  Оc  Аc  100 ;
(1.2)
Cг  Нг  Sгл  Nг  Ог  100 .
(1.3)
В формулах (1.1)  (1.3) содержание элементов дано в процентах на 1 кг
топлива.
При пересчете состава топлива с рабочей массы на горючую используются следующие формулы:
Cг  C р
100

100  Ар +W р
6

;
(1.4 а)
Hг  H р
Sгл  Sрл

100  Ар +W р


р
100  А +W
Oг  O р
100

100  Ар +W р
100
Nг  N р
где
100
р
;
(1.4 б)
;
(1.4 в)

;
(1.4 г)

,
(1.4 д)


100

100  Ар +W р
100

100  Ар +W р
 коэффициент пересчета состава топлива из рабочей
массы в горючую.
Формулы для пересчета состава топлива из одной массы в другую составляются аналогично формулам (1.4 а  д). Значения коэффициентов пересчета
состава топлива из одной массы в другую приведены в табл. 1.1.
Т а б л и ц а 1.1
Коэффициенты пересчета состава топлива из одной массы в другую
Искомая масса топлива
Заданная
сухая беззольная
масса топлива
рабочая
сухая
(горючая)
Рабочая
1
100
100
Сухая
100  W р
100
Сухая беззольная (горючая)

100  Aр  W р

100  Aр  W р
1
100
100  Ac
1
100  Ac
100
100

100  W р

Для топлива, содержащего заметное количество карбонатов (например,
горючих сланцев), следует учитывать содержание диоксида углерода карбонатов  CО2 крб и  CО2 крб (на рабочую и сухую массу соответственно). Наприр
c
мер, состав сланцев на рабочую массу, %, записывается выражением:
7
Cр  Нр  Sрл  Nр  Ор  Аир  W р   CО2 крб  100 ,
р
(1.5)
где Аир  истинная зольность рабочей массы без учета сульфатов, образовавшихся при разложении карбонатов и с поправкой на сгорание серы пиритной,
%; значение Аир определяется по формуле:
Аир
р
с
с
с   100  W 

 А  2,5 Sа  SSO4  0,375Sп 
 ,


100


р


(1.6)
с
где Sса  содержание серы в лабораторной золе, %; SSO
 содержание сульфат4
ной серы в топливе, %; Sсп  содержание пиритной серы в топливе, %.
При отсутствии лабораторных данных о содержании сульфатов величину


с
с
 2,5 Sса  SSO
принимают равной для эстонских и ленинградских

0,375S
п
4


сланцев равной 2,0, кашпирских – 4,1.
Пересчет с горючей (сухой беззольной) массы на рабочую для сланцев
осуществляется с помощью коэффициента Kкрб 

100  Aир +W р   CO2 крб
р
.
100
При изменении влажности пересчет состава рабочей массы топлива
производится по формуле, %, (например, для углерода):
Cр2
р
р 100  W2
 C1
100  W1р
,
(1.7)
где W1р , W2р  начальная и конечная влажность топлива, %.
Средний состав смеси двух видов твердого или жидкого топлива определяется по уравнению (например, для углерода):
р
Cсм
 b1C1р  1  b1  Cр2 ,
(1.8)
где b1  массовая доля топлива одного вида в смеси, значение b1 определяется
по формуле (1.9); C1р , C р2  массовая доля углерода в составе первого и второго
вида топлива, %.
8
b1 
B1
,
B1  B2
(1.9)
где B1 , B2  масса топлива первого и второго видов, входящих в смесь, кг.
Состав газообразного топлива задается в процентах по объему, и все расчеты относятся к кубическому метру сухого газа при нормальных условиях
(101,3 кПа и 0 С).
 CmHn  N2  CO2  H2S  100 .
(1.10)
Задача 1.1. Определить состав рабочей массы твердого топлива, если задан состав его горючей массы, зольность сухой массы Aс и влажность рабочей
массы W р (прил. 1, табл. П.1.1).
Решение. Пользуясь коэффициентами пересчета из табл. 1.1, определяем
р
с 100  W
зольность рабочей массы топлива, %, A  A
р
чей массы топлива, %, C  C
г

100  Ар +W р
100
р
и находим состав рабо-
 и т. д.
100
Для проверки точности вычислений вычисляется сумма составляющих
элементов рабочей массы топлива по формуле (1.1).
Задача 1.2. Определить состав сухой и горючей массы твердого топлива,
если задан состав его рабочей массы (прил. 1, табл. П.1.2). Результаты расчета
свести в табл. 1.2.
Т а б л и ц а 1.2
Расчет сухой и горючей массы топлива
Состав массы топлива, %
Масса топлива
С
Н
N
О
A
Sл
Исходные данные:
рабочая
Результаты расчета:
сухая
горючая

(сухая беззольная)
9
W


Сумма
Решение. Состав горючей массы топлива определяется по формулам
(1.4 а  д), состав сухой массы  по аналогичным формулам с использованием
коэффициентов, приведенных в табл. 1.1.
Для проверки точности вычислений рассчитывается сумма составляющих элементов сухой и горючей массы топлива по формулам (1.2), (1.3).
Задача 1.3. Определить состав рабочей массы сланцев, если задан состав
их горючей массы, зольность рабочей массы Ар , влажность рабочей массы W р
и содержание диоксида углерода карбонатов в рабочей массе  CО2 крб (прил. 1,
р
табл. П.1.3).


с
Значение величины  2,5 Sса  SSO
 0,375Sпс  принять равным двум.
4


Решение. Истинная зольность рабочей массы топлива Аир определяется
по формуле (1.6).
Коэффициент пересчета состава топлива с горючей массы на рабочую для
сланцев Kкрб 

100  Aир +W р   CO2 крб
р
 . Тогда С
р
 KкрбСг и т. д.
100
Для проверки точности вычислений по формуле (1.5) определяется сумма
составляющих элементов рабочей массы топлива
Задача 1.4. В мельнице-вентиляторе подсушивается уголь заданного состава (прил. 1, табл. П.1.2). Определить состав рабочей массы подсушенного
топлива, если известно, что влажность топлива после подсушки уменьшится в
два раза.
Решение. При решении задачи используется формула (1.7). Для проверки
точности вычислений по формуле (1.1) рассчитывается сумма составляющих
элементов рабочей массы подсушенного топлива.
Задача 1.5. В топке котла сжигается смесь, состоящая из 3,0 т угля № 1 и
4,5 т угля № 2 заданного состава (см. прил. 1, табл. П.1.2). Определить состав
рабочей массы смеси.
Решение. Массовая доля одного топлива в смеси определяется по формуле (1.9). Для определения состава рабочей массы смеси используется уравнение
(1.8) и аналогичные ему.
Для проверки точности вычислений по формуле (1.1) определяется сумма
составляющих элементов рабочей массы топлива.
10
1.2. Характеристики топлива
Теплотой сгорания топлива называют количество теплоты в килоджоулях, выделяемой при полном сгорании 1 кг твердого (жидкого) или 1 м3 газообразного топлива.
Для твердого и жидкого топлива различают высшую теплоту сгорания Qв
и низшую Qн .
Тепловые расчеты котлов выполняют, пользуясь низшей теплотой сгорания рабочей массы топлива:
низшая теплота сгорания рабочей массы твердого и жидкого топлива,
кДж/кг,


Qнр  340Ср  1030Нр  109 Ор  Sрл  24,4W р ,
(1.11)
где С р , Н р , О р , Sрл , W р  содержание элементов в рабочей массе топлива, %;
низшая теплота сгорания газообразного топлива, кДж/м3,
Qнc  107,8H2  126,3CO  233,8H2S  358,3CH4 
637,7C2H6  912,7C3H8  1186,8C4H10  1461,2C5H12 
590,08C2H4  560,4C2H2  860,0C3H6  113,51C4H8 ,
(1.12)
где H 2 , CO , H 2S , CH 4 и т. д.  объемное содержание газов, входящих в состав
газообразного топлива, %.
Величины высшей и низшей теплоты сгорания рабочей, горючей и сухой
массы твердого (жидкого) топлива связаны выражениями:
Qвр  Qнр  220Нр  24,4W р ;
(1.13 а)
Qвг  Qнг  220Нг ;
(1.13 б)
Qвс  Qнс  220Нс .
(1.13 в)
При пересчете низшей теплоты сгорания пользуются следующими формулами:
с горючей массы на рабочую и обратно 
11
Qнр
 Qнг

100  Ар  W р
Qнг 
Qнр
  24,4W
100
 24,4W р

р
100  А  W
р

р
(1.14 а)
;
100 ;
(1.14 б)
с сухой массы на рабочую и обратно 
Qнр
100  W
 Qнc
р
 24,4W р ;
(1.15 а)
100 ;
(1.15 б)
100
р
Qн  24,4W р
Qнc 
100  W р
для горючих сланцев  с горючей массы на рабочую и обратно 
Qнр  Qнг

100  Аир  W р   СО2 крб
р
100
р
24,4W р  40  СО2 крб ;
Qнр  24,4W р  40  СО2 крб

(1.16 а)
р
Qнг

100 

Аир
W  
р

р
СО2 крб

100 ;
(1.16 б)
при изменении влажности 
Qнр 2
Q

100  W   24,4W
100  W 
р
р
н 1  24,4W1
р
2
р
1
р
2 .
(1.17)
Для смеси двух видов твердого, жидкого или газообразного топлива низшая теплота сгорания определяется по формуле:
Qнр см  b1Qнр 1  1  b1  Qнр 2 ,
12
(1.18)
где b1  массовая доля топлива одного вида, входящего в смесь, значение b1
определяется по формуле (1.9); Qнр 1 , Qнр 2  низшая теплота сгорания топлива
первого и второго видов, входящих в смесь, кДж/кг (кДж/м3).
Условным топливом называют такое топливо, теплота сгорания которого
равна 29300 кДж/кг. Это понятие используют для сравнения тепловой ценности
различных видов топлива.
Пересчет расхода натурального топлива на условное осуществляется по
формуле:
Ву  ВЭ  В
Qнр
,
29270
(1.19)
где Ву и В  соответственно расход условного и натурального топлива, кг/с
Qнр
 тепловой (калорийный) эквивалент топлива; значения Э для
29270
некоторых видов топлива приведены в табл. 1.3.
(т/ч); Э 
Т а б л и ц а 1.3
Тепловые эквиваленты для перевода натурального топлива в условное
Вид топлива
(бассейн, месторождение)
Уголь:
Донецкий:
антрацит АС
газовый
длиннопламенный
спекающийся
Канско-Ачинский:
Березовское
Назаровское
Райчихинское
Черемховское
Карагандинский
Кузнецкий
Печерский:
Воркутинское
Подмосковный
Урал:
Волчанское
Челябинское
Экибастузский
Тепловой
эквивалент
Вид топлива
Брикеты из углей:
украинского бурого
башкирского
донецкого
Жидкое топливо:
мазут топочный
дизельное
дистиллятное
Горючие газы:
природный и попутный
подземной газификации
коксовый
доменный
сжиженный
сланцевый
Торф:
фрезерный
кусковой
Торфобрикеты
Дрова
0,94
0,85
0,73
0,92
0,49
0,54
0,44
0,46
0,82
0,79
0,91
0,86
0,38
0,33
0,52
0,60
13
Тепловой
эквивалент
0,60
0,60
0,92
1,37
1,45
1,43
1,20
0,11
0,57
0,14
1,70
0,57
0,34
0,40
0,60
0,27
При рассмотрении условий работы котлов на различных видах топлива
пользуются приведенными величинами, (%кг)/МДж,
зольности
Aпр 
Aр103
Qнр
,
(1.20 а)
влажности
Wпр 
W р103
Qнр
(1.20 б)
и сернистости топлива
Sпр 
S р103
Qнр
.
(1.20 в)
По приведенным характеристикам можно сравнивать различные виды
топлива в сопоставимых единицах.
Топливо с приведенной влажностью Wпр < 0,75 %кг/МДж считается маловлажным (антрацит и каменный уголь), с Wпр = 0,75  2,0  средней влажности (некоторые бурые угли, сланцы), с Wпр > 2,0  высоковлажным (бурые угли, фрезерный торф).
Топливо с приведенной зольностью Aпр < 1 %кг/МДж считается малозольным (большая часть каменных и некоторые бурые угли), Aпр = 1,0  4,0 
средней зольности (большая часть бурых углей) и Aпр > 4  высокозольным
(горючие сланцы).
Мазут с приведенной сернистостью Sпр > 0,05 (%кг)/МДж является высокосернистым, уголь с приведенной сернистостью Sпр > 0,2  также высокосернистым.
14
Задача 1.6. Определить низшую и высшую теплоту сгорания рабочей
массы угля заданного состава (см. прил. 1, табл. П.1.2).
Решение. При решении задачи используются формулы (1.11), (1.13 а).
Задача 1.7. Определить низшую теплоту сгорания природного газа заданного состава (прил. 1, табл. П.1.4).
Решение. При решении задачи используется формула (1.12).
Задача 1.8. Определить низшую рабочую теплоту сгорания угля заданного состава (см. прил. 1, табл. П.1.2) при уменьшении его влажности в два раза.
Решение. При решении задачи используется формула (1.17).
Задача 1.9. В топке котла сжигается смесь, состоящая из 3 т угля № 1 и
7 т угля № 2 заданного состава (см. прил. 1, табл. П.1.2). Определить низшую
теплоту сгорания смеси.
Решение. При решении задачи используются формулы (1.11), (1.18).
Задача 1.10. Определить тепловой эквивалент, приведенную зольность,
влажность и сернистость угля заданного состава (см. прил. 1, табл. П.1.2).
Решение. При решении задачи используются формулы (1.19), (1.20).
Задача 1.11. При транспортировании 3000 т угля заданного состава (см.
прил. 1, табл. П.1.2) его влажность увеличилась на 10 %. Определить потерю
условного топлива при повышении его влажности.
Решение. Определяем низшую рабочую теплоту сгорания топлива до и
после транспортирования по формулам (1.11) и (1.17).
Рассчитываем расход условного топлива до и после транспортирования
по формуле (1.19) и разницу расходов (потерю) условного топлива до и после
транспортирования.
Задача 1.12. В котельной за 10 ч сжигается 1000 т угля заданного состава
(см. прил. 1, табл. П.1.2). Определить часовую потребность котельной в условном топливе.
Решение. Определяем низшую рабочую теплоту сгорания топлива по
формуле (1.11), расход условного топлива за 10 ч по формуле (1.19) и часовой
расход условного топлива.
15
2. ОБЪЕМ И ЭНТАЛЬПИЯ ВОЗДУХА И ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ
2.1. Объем воздуха, объем и масса продуктов сгорания
Объем воздуха, объем и масса продуктов сгорания определяются на 1 кг
твердого, жидкого или 1 м3 сухого газообразного топлива при нормальных
условиях (0 С и 101,3 кПа).
Теоретический (при коэффициенте избытка воздуха в топке  т = 1) объем сухого воздуха, м3/кг, необходимый для полного сгорания 1 кг твердого или
жидкого топлива, определяется по формуле:


V 0  0,0889 Сp  0,375Sр  0,265Нр  0,0333Ор .
(2.1)
Теоретический объем воздуха, м3/м3, необходимый для полного сгорания
1 м3 сухого газообразного топлива, определяется по формуле:

n


V 0  0,0476 0,5СО  0,5Н 2  1,5H 2S    m   CmH n  O2  .
4



(2.2)
В формуле (2.1) содержание элементов топлива выражается в процентах
на 1 кг массы топлива, а в (2.2) содержание горючих газов  в процентах по
объему.
Для сгорания смеси двух видов твердого, жидкого или газообразного
топлива теоретический объем сухого воздуха определяется по формуле:
0
0
0
Vсм
 bV
1 1  1  b1 V2 ,
(2.3)
где b1  массовая доля топлива первого вида, входящего в смесь, значение b1
определяется по формуле (1.9).
Действительный объем воздуха, м3/кг, м3/м3, поступивший в топку, определяется по формуле:
Vд = тV 0 ,
где  т  коэффициент избытка воздуха в топке.
16
(2.4)
При полном сгорании топлива продукты сгорания содержат газы СО2,
SO2, N2, О2 и пары воды Н2О, т. е., %,
СО2  SO2  N2  О2  Н2О  100 .
(2.5)
Полный объем продуктов сгорания, м3/кг, м3/м3, представляет собой сумму объемов сухих газов и водяных паров:
Vг  Vс. г  VН2О ;
(2.6)
Vс. г =VRO2  VN2  VO2 ,
(2.7)
при этом
где VRO2  VCO2  VSO2  объем трехатомных газов, м3/кг (м3/м3); VN2  VO2 
объем двухатомных газов, м3/кг (м3/м3).
Для твердого и жидкого топлива теоретические объемы продуктов полного сгорания, м3/кг, при  т = 1 определяются по формулам:
объем двухатомных газов 
VN02  0,79V 0  0,8
Nр
;
100
(2.8)
объем трехатомных газов (кроме сланцев) 
VRO2  1,866
Cр  0,375Sр
;
100
(2.9)
объем сухих газов (кроме сланцев) 
0
Vс.г
=VRO2  VN02 ;
(2.10)
VH02O  0,111Нр  0,0124W р  0,0161V 0 ;
(2.11)
объем водяных паров 
17
полный объем продуктов сгорания 
0
Vг0  Vс.г
 VН02О .
(2.12)
Для сланцев объем трехатомных газов определяется по формуле:
 СО2 крб
Cр  0,375Sр
 1,866
 0,509 К
,
100
100
р
VRO2к
(2.13)
где К  коэффициент разложения карбонатов: при слоевом сжигании К = 0,7,
при камерном  1,0;
объем сухих газов 
0
Vс.г
=VRO2к  VN02 .
(2.14)
Для газообразного топлива теоретические объемы продуктов сгорания,
м3/м3, при  т = 1 определяются по формулам:
объем двухатомных газов 
VN02  0,79V 0 
N2
;
100
(2.15)
объем трехатомных газов 
VRO2  0,01 СО2  CO  H2S   mCmHn  ;
(2.16)
объем сухих газов 
0
Vс.г
=VRO2  VN02 ;
(2.17)
объем водяных паров 
n


VH02O  0,01 H2S  H 2   CmH n  0,124dг. тл   0,0161V 0 ,
2


18
(2.18)
где dг. тл  влагосодержание газообразного топлива, г/м3, отнесенное к 1 м3 сухого газа;
полный объем продуктов сгорания 
0
Vг0  Vс.г
 VН02О .
(2.19)
Для твердого, жидкого и газообразного топлива действительные объемы продуктов полного сгорания, м3/кг, м3/м3, при  т > 1 определяются по формулам:
объем сухих газов 
0
Vс. г =Vс.г
   т  1V 0 ;
(2.20)
VН2О=VН02О  0,0161 т  1V 0 ;
(2.21)
объем водяных паров 
полный объем продуктов сгорания 
Vг  Vс. г  VН2О .
(2.22)
Содержание СО2, SO2 и RO2 в сухих газах (объемные доли соответствующих газов) при полном сгорании топлива определяется по формулам:
rСО2 =
rSО2 =
rRО2 =
VСO2
Vс. г
VSO2
Vс. г
VRO2
Vс. г
;
(2.23 а)
;
(2.23 б)
.
(2.23 в)
Максимальное содержание трехатомных газов, %, в сухих газах при
полном сгорании топлива
19
RОmax
2 =
21
,
1 
(2.24)
где β  характеристика топлива; значение β определяется по формулам:
для твердого и жидкого топлива 
Н р  0,126Ор  0,04N р
;
 = 2,35
Ср  0,375Sр
(2.25 а)
для газообразного топлива 
0,01N 2  0,79V 0
 = 0,21
 0,79 .
VRO2
(2.25 б)
Содержание кислорода и азота в сухих газах при полном сгорании топлива, %,
О2  21  RО2  RО2 ;
(2.26)
N2  100  RО2  О2 .
(2.27)
Масса продуктов сгорания:
для твердого (кроме сланцев) и жидкого топлива, кг/кг, 
Gг  1 
Ар
 1,306 тV 0 ;
100
(2.28)
для газообразного топлива, кг/м3, 
с
Gг  г.тл
 0,001dг. тл  1,306 тV 0 ,
(2.29)
где сг.тл  плотность сухого газа, кг/м3;
для сланцев, кг/кг,
Акр
р
Gг  1 
 1,306 тV 0  0,01К  СО2 крб ,
100
20
(2.30)
где Акр  расчетное содержание золы в топливе с учетом неразложившихся
карбонатов, %, значение Акр определяется по формуле:
Акр  Ар +1  К  СО2 крб .
р
(2.31)
Для твердого топлива концентрация золы в продуктах сгорания, кг/кг,
определяется по формуле:
 зл 
Ар аун
100Gг
(2.32)
,
где аун  доля золы топлива, уносимой продуктами сгорания.
При полном сгорании топлива коэффициент избытка воздуха определяется по формуле:

21
О
21  79 2
N2
,
(2.33)
где О2 и N2  содержание кислорода и азота в сухих дымовых газах, %.
Задача 2.1. Определить теоретический и действительный объем воздуха,
необходимый для сгорания 1 кг угля заданного состава (см. прил. 1, табл. П.1.2)
и полный объем продуктов сгорания на выходе из топки. Коэффициент избытка
воздуха в топке равен 1,2.
Решение. При решении задачи используются формулы (2.1), (2.4), (2.8) 
(2.11), (2.20)  (2.22).
Задача 2.2. Определить действительный объем продуктов полного сгорания на выходе из топки при сжигании 1 м3 газообразного топлива заданного
состава (см. прил. 1, табл. П.1.4). Коэффициент избытка воздуха в топке равен
1,1. Значение dг. тл принять равным 10 г/м3.
Решение. При решении задачи используются формулы (2.2), (2.15) 
(2.18), (2.20)  (2.22).
21
Задача 2.3. Определить действительный объем воздуха, м3/ч, необходимый для сжигания 0,8 т/ч угля № 1 и 0,5 т/ч угля № 2 заданного состава (см.
прил. 1, табл. П.1.2) при коэффициенте избытка воздуха в топке 1,3.
Решение. При решении задачи используются формулы (2.1), (1.9), (2.3), (2.4).
Задача 2.4. Определить теоретический объем воздуха, необходимый для
слоевого сжигания 1,5 т сланцев, и теоретический объем образующихся при
сжигании сланцев сухих газов, если известны состав их горючей массы, зольность и влажность рабочей массы и содержание диоксида углерода карбонатов
в рабочей массе (см. прил. 1, табл. П.1.3).
Решение. Определяется состав рабочей массы сланцев (см. решение задачи 1.3). Далее при решении задачи используются формулы (2.1), (2.8), (2.13),
(2.14).
Задача 2.5. Определить, как изменится (в процентном отношении) объем
водяных паров, образующихся при сжигании угля заданного состава (см. прил. 1,
табл. П.1.2), при увеличении коэффициента избытка воздуха от 1,2 до 1,4.
Решение. При решении задачи используются формулы (2.1), (2.11),
(2.21).
Задача 2.6. В топке котла сжигается 5 т/ч угля заданного состава (см.
прил. 1, табл. П.1.2). Определить, на сколько м3/ч был увеличен объем подаваемого в топку воздуха, если известно, что при полном сгорании топлива содержание RO2 в дымовых газах снизилось с 16,0 до 14,0 %.
Решение. При решении задачи используются формулы (2.23 в), (2.19), (2.4).
Задача 2.7. Определить максимальное содержание трехатомных газов в
продуктах полного сгорания 1 кг твердого и 1 м 3 газообразного топлива заданного состава (см. прил. 1, табл. П.1.4).
Решение. При решении задачи используются формулы (2.24), (2.16), (2.25).
Задача 2.8. Определить массу продуктов сгорания и концентрацию золы
в продуктах сгорания, получаемых при сжигании 1 кг угля заданного состава
(см. прил. 1, табл. П.1.2), если известно, что доля золы топлива, уносимой продуктами сгорания, равна 0,95. Коэффициент избытка воздуха в топке равен 1,3.
Решение. При решении задачи используются формулы (2.28), (2.32).
Задача 2.9. Определить массу продуктов сгорания, получаемых при полном сгорании 1 м3 газообразного топлива заданного состава (см. прил. 1, табл.
П.1.4), значение плотности сухого газа также приведено в прил. 1, табл. П.1.4.
22
Коэффициент избытка воздуха в топке равен 1,15. Значение dг. тл принять равным нулю.
Решение. При решении задачи используются формулы (2.2), (2.29).
Задача 2.10. В топке котла сжигается 1 кг угля заданного состава (см.
прил. 1, табл. П.1.2). Определить содержание кислорода и азота в продуктах
сгорания и коэффициент избытка воздуха при полном сгорании топлива. Значение содержания RO2 приведено в табл. 2.1.
Т а б л и ц а 2.1
Содержание трехатомных газов в дымовых газах (для задачи 2.10)
Вари- rRО2 , Вари- rRО2 , Вари- rRО2 , Вари- rRО2 , Вари- rRО2 , Вари- rRО2 ,
ант
1
2
3
4
5
%
12,80
12,78
12,79
12,70
12,69
ант
6
7
8
9
10
%
12,75
12,61
12,63
12,68
12,82
ант
11
12
13
14
15
%
12,57
12,62
12,88
13,73
13,74
ант
16
17
18
19
20
%
12,77
12,74
12,53
12,74
12,66
ант
21
22
23
24
25
%
12,33
12,38
12,33
12,78
13,68
ант
26
27
28
29
30
%
12,98
12,42
12,29
12,19
12,30
Решение. При решении задачи используются формулы (2.25 а), (2.26),
(2.27) и (2.33).
2.2. Энтальпия воздуха и продуктов сгорания
Энтальпия воздуха, кДж/кг (кДж/м3), при α = 1 и температуре  определяется по формуле:
H в0  V 0 cв ,
(2.34)
где V 0  теоретический объем воздуха, м3/кг (м3/м3); cв – удельная энтальпия воздуха, кДж/м3.
Энтальпия продуктов сгорания, кДж/кг (кДж/м3), 1 кг твердого, жидкого
или 1 м3 газообразного топлива при α > 1 и температуре  определяется как
сумма энтальпий продуктов сгорания при α = 1, избыточного воздуха и золы:
H г  Н г0   i  1 Н в0  H зл .
23
(2.35)
где Н г0  энтальпия продуктов сгорания при α = 1 и температуре газов  ,
кДж/кг (кДж/м3), ее значение определяется по формуле (2.36); i  коэффициент избытка воздуха в i-м газоходе; H зл  энтальпия золы, кДж/кг, определяется только для твердого топлива при условии, что
аун Ар  103
Qнр
 1,43 %·кг/МДж,
по формуле (2.37).
Энтальпия продуктов сгорания при α = 1 и температуре газов  , кДж/кг
(кДж/м3),
H г0  VRO 2 cCO 2  VN0 2 cN 2  VH0 2 O cH 2 O ,
(2.36)
где VRO2 , VN02 , VH02O  теоретические объемы продуктов сгорания топлива, м3/кг
(м3/м3); cCO 2 , cN 2 , cH 2 O – удельная энтальпия двух- и трехатомных газов (прил. 2), кДж/м3.
Энтальпия золы, кДж/кг,
H зл
Ар
 сзл
а ун ,
100
(2.37)
где cзл – удельная энтальпия золы, кДж/кг; аун  доля золы топлива, уносимой продуктами сгорания.
Н-  -диаграмма для продуктов сгорания строится следующим образом:
задается несколько значений температуры горения топлива  и, при заданном
значении α, для них вычисляются значения энтальпии продуктов сгорания. Затем выбирается масштаб температур и энтальпий в прямоугольной системе координат и по точкам проводится прямая Н = f (  ).
Задача 2.11. Определить энтальпию продуктов сгорания на выходе из
топки, получаемых при полном сгорании 1 кг угля заданного состава (см. прил.
1, табл. П.1.2), если известно, что температура газов на выходе из топки равна
1000 С, доля золы, уносимой продуктами сгорания аун = 0,85, коэффициент избытка воздуха в топке  т = 1,3.
24
Решение. Определяются значения теоретически необходимого объема
воздуха, объема трехатомных газов, теоретического объема азота и теоретического объема водяных паров при сжигании угля (см. решение задачи 1.13).
По формуле (2.34) рассчитывается энтальпия воздуха при α = 1 и температуре  = 1000 С и по формуле (2.36) – энтальпия продуктов сгорания при
α = 1 и температуре газов  = 1000 С.
Проверяется условие
аун Ар  103
Qнр
 1,43 %·кг/МДж и при его выполнении
по формуле (2.37) определяется энтальпия золы. При
аун Ар  103
Qнр
 1,43 значе-
ние энтальпии золы принимается равным нулю.
По формуле (2.35) определяется энтальпия продуктов полного сгорания
угля при α = 1,3 и температуре газов  = 1000 С.
Задача 2.12. Построить Н-  -диаграмму для продуктов сгорания газообразного топлива заданного состава (см. прил. 1, табл. П.1.4) на выходе из топки
в интервале температур топлива 900  2000 С. Коэффициент избытка воздуха в
топке равен 1,1. По диаграмме определить энтальпию продуктов сгорания при
температуре 1800 С.
Решение. Определяются значения теоретически необходимого объема
воздуха, объема трехатомных газов, теоретического объема азота и теоретического объема водяных паров при сжигании газообразного топлива (см. решение задачи 1.14).
По формулам (2.34), (2.36) рассчитывается энтальпия воздуха и продуктов сгорания при α = 1 и температуре газов  1 = 900 С и  2 = 2000 С.
По формуле (2.35) определяется энтальпия продуктов полного сгорания
газообразного топлива Н1 и Н 2 при α = 1,1 и температуре газов  1 = 900 С и
 2 = 2000 С.
По найденным значениям энтальпии продуктов сгорания строится Н-  диаграмма и определяется значение энтальпии дымовых газов при температуре
1800 С.
25
3. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА
3.1. Уравнение теплового баланса
Тепловым балансом называют распределение теплоты, вносимой в котлоагрегат при сжигании топлива, на полезно использованную теплоту и тепловые
потери. Тепловой баланс составляется на 1 кг твердого (жидкого) топлива или
на 1 м3 газообразного топлива применительно к установившемуся тепловому
состоянию котельного агрегата. На основании теплового баланса вычисляются
КПД и необходимый расход топлива.
Уравнение теплового баланса, кДж/кг (кДж/м3), имеет вид:
Qрр=Q1  Q2  Q3  Q4  Q5  Q6 ,
(3.1)
где Qрр  располагаемая теплота, кДж/кг (кДж/м3), ее значение для твердого
(жидкого) топлива определяется по формуле (3.3), для газообразного  по формуле (3.4); Q1  теплота, полезно использованная в котлоагрегате на получение
пара, кДж/кг (кДж/м3); Q2  потери теплоты с уходящими газами, кДж/кг
(кДж/м3); Q3  потери теплоты от химической неполноты сгорания, кДж/кг
(кДж/м3); Q4  потери теплоты от механической неполноты сгорания, кДж/кг
(кДж/м3); Q5  потери теплоты от наружного охлаждения (в окружающую среду), кДж/кг (кДж/м3); Q6  потери теплоты с физическим теплом шлаков,
кДж/кг (кДж/м3).
В процентах от располагаемой теплоты топлива:
q1  q2  q3  q4  q5  q6  100 ,



(3.2)

где q1  Q1 Qрр 100 ; q2  Q2 Qрр 100 и т. д.
Располагаемая теплота определяется по формулам:
для твердого (жидкого) топлива, кДж/кг, 
Qрр  Qнр  Qтл+Qв. вн  Qф  1  k  Qк ;
26
(3.3)
для газообразного топлива, кДж/м3, 
Qрр  Qнс  Qтл ,
(3.4)
где Qнр и Qнс  низшая теплота сгорания рабочей массы твердого и жидкого
топлива и сухой массы газообразного топлива, кДж/кг (кДж/м3); Qтл  физическая теплота топлива, кДж/кг (кДж/м3); Qв. вн  теплота, вносимая в топку с
воздухом, кДж/кг (кДж/м3); Qф  теплота, вносимая в топку с паровым дутьем,
кДж/кг (кДж/м3), ее значение определяется только при сжигании жидкого топлива; k  коэффициент разложения карбонатов (массовая доля выделившегося
при сгорании сланцев диоксида углерода), значение k при слоевом сжигании
равно 0,7, при камерном  1,0; Qк  теплота, затраченная на разложение карбонатов при сжигании сланцев, кДж/кг (кДж/м3).
Физическая теплота топлива учитывается в том случае, если оно предварительно подогрето вне котлоагрегата (паровой подогрев мазута, сушка топлива в разомкнутой системе и т. д.), и, при отсутствии постороннего подогрева,
может учитываться только для бурых углей и торфа. Температура топлива при
этом принимается равной 20 С. При замкнутой схеме пылеприготовления теплота подогрева и подсушки топлива в мельничной системе в балансе не учитывается.
Физическая теплота топлива, кДж/кг (кДж/м3), определяется по формуле:
Qтл  стлtтл ,
(3.5)
где стл  теплоемкость рабочего топлива, кДж/(кг·К), кДж/(м3·К); tтл  температура рабочего топлива на входе в топку, С.
Теплоемкость рабочей массы твердого топлива, кДж/(кг·К),
W
с 
стл  стл
1 


Wр
,
  сН2О
100 
100
р
27
(3.6)
с
где стл
– теплоемкость сухой массы твердого топлива, кДж/(кг·К), значение теп-
лоемкости при температуре tтл = 20 С принимается по табл. 3.1; сН2О  теплоемкость воды, кДж/(кг·К), ее значение принимается равным 4,19 кДж/(кг·К).
Т а б л и ц а 3.1
Теплоемкость сухой массы твердого топлива, кДж/(кг·К)
Температура, С
20
Антрацит и тощий
0,928
уголь
Каменный уголь
0,986
Бурый уголь
1,124
Топливо
Топливо
Сланцы
Температура, С
20
1,066
Фрезерный торф
1,342
Теплоемкость мазута, кДж/(кг·К),
при tтл < 100 С 
cтл  1,89  0,0053tтл ;
(3.7а)
cтл  1,30  0,00112tтл .
(3.7б)
при 100 ≤ tтл ≤ 150 С 
Теплоемкость газообразного топлива, отнесенная к 1 м3 сухого газа,
кДж/(м3·К), определяется по формуле:


сг.тл  0,01 сН2 Н2  сСОСО  сСН4 СН4  сСO2 СO2  ... 
0,00124сН 2 Оdг. тл ,
(3.8)
где сН 2 , сСО , сСН4 , сСO2 , …, сН 2 О  теплоемкость горючих и негорючих
составляющих топлива, кДж/(м3·К), значения теплоемкости при температуре
tтл = 20 С приведены в табл. 3.2, 3.3; dг. тл  влагосодержание газообразного
топлива, г/м3.
28
Т а б л и ц а 3.2
Средняя теплоемкость горючих газов
Температура
Средняя теплоемкость газа, кДж/(м3·К)
газа, С
СО
Н2
H2S
СН4
С2Н6
С3Н8 С4Н10 С5Н12
20
1,3006 1,2802 1,5132 1,5668 2,267 3,1412 4,2442 5,2722
Т а б л и ц а 3.3
Средняя теплоемкость негорючих газов
Температура
газа, С
20
Средняя теплоемкость газа, кДж/(м3·К)
СО2
N2
О2
Н2О
1,6212
1,2962
1,3094
1,4972
Теплота, вносимая в топку с воздухом, кДж/кг (кДж/м3), может быть
определена по формуле


0
0
Qв. вн  ' Н взп
 Н х.
в ,
(3.9 а)
где '  отношение количества воздуха на входе в котлоагрегат (воздухоподо0
греватель) к теоретически необходимому; Н взп
– энтальпия теоретически необ-
ходимого объема воздуха на входе в воздухоподогреватель после предварительного подогрева в калорифере, кДж/кг; Н х.0 в  энтальпия теоретически необходимого объема холодного воздуха, кДж/кг;
или по формуле
Qв. вн   тV 0ср.' вtв ,
(3.9 б)
где  т  коэффициент избытка воздуха в топке; V 0  теоретический объем
воздуха, необходимый для сгорания 1 кг топлива, м3/кг; ср.' в  средняя объемная теплоемкость воздуха при постоянном давлении, кДж/(м3·К); при температуре воздуха до 300 С ср.' в = 1,33 кДж/(м3·К); tв  разница температур подогретого и холодного воздуха, С.
Теплота, вносимая в топку с паровым дутьем («форсуночным» паром),
кДж/кг,
29


Qф  Wф hф  2400 ,
(3.10)
где Wф  расход пара на дутье или распыливание топлива, кг/кг; значение Wф
для дутья принимается равным 0,7  0,8 кг/кг; для распыливания паровыми
форсунками  0,35 кг/кг, паромеханическими  0,03  0,035 кг/кг; hф  энтальпия пара на дутье или распыливание топлива, кДж/кг.
Теплота, затраченная на разложение карбонатов при сжигании сланцев,
кДж/кг,
Qк  40,6k  CO2 крб ,
р
(3.11)
где  CО2 крб  содержание диоксида углерода карбонатов на рабочую массу, %.
р
Теплота, полезно использованная в котлоагрегате, кДж/кг (кДж/м3),
определяется по формуле:
для парового котла (вырабатывающего перегретый и (или) насыщенный
пар) 
Q1 


Dп. п  hп. п  hп. в   Dпр hпр  hп. в  Dн. п  hн. п  hп. в 
B
,
(3.12 а)
где Dп. п , Dн. п – соответственно расход перегретого и (или) насыщенного пара,
т/ч; Dпр  0,01 pDп. п  расход продувочной воды, т/ч; p  величина непрерывной продувки, %; hп. п , hпр , hн. п , hп. в  энтальпия перегретого пара, продувочной (котловой) воды, насыщенного пара и питательной воды, кДж/кг; В  расход натурального топлива, т/ч (тыс. м3/ч);
для водогрейного котла 
Q1 
Gв  h2  h1 
,
B
(3.12 б)
где Gв  расход воды через котел, т/ч; h2 , h1  соответственно энтальпия воды,
выходящей из котла и поступающей в котел, кДж/кг.
Теплота, полезно использованная в котлоагрегате, %,
30
q1 
Q1
100 .
Qрр
(3.13)
Потери теплоты с уходящими газами, кДж/кг (кДж/м3),


q 

Q2  H ух   ух Н х.0 в 1  4  ,
 100 
(3.14)
где H ух , Н х.0 в  соответственно энтальпия продуктов сгорания и холодного
воздуха, кДж/кг; q4  потеря теплоты от механической неполноты сгорания, %.
Потери теплоты с уходящими газами, %,
q2
H

ух

  ух Н х.0 в 
q4 
1


100 .
Qрр
 100 
(3.15)
Потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива, кДж/кг,
определяются наличием в уходящих газах продуктов неполного сгорания топлива (СО):

Q3  237 Cр  0,375Sрл
 ROСО CO ,
(3.16)
2
где Cр , Sрл  содержание углерода и серы в топливе, %; СО  содержание оксида углерода в уходящих газах, %; RO2  содержание СО2 и SО2 в уходящих
газах, %.
Потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива, %,
q3 
Q3
100 .
Qрр
(3.17)
Потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива,
кДж/кг, складываются из трех составляющих:
Q4  Q4шл+Q4пр+Q4ун ,
31
(3.18)
где Q4шл  потери теплоты топлива со шлаком, кДж/кг; Q4пр  потери теплоты
с провалом топлива под колосниковую решетку, кДж/кг; Q4ун  потери теплоты
с частичками топлива, уносимыми уходящими газами, кДж/кг.
Потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива, %,
q4 
Гшл  пр
Г ун 
Q4
327 Aр 
100

а

а
 шл  пр
,
ун
100  Гшл  пр
100  Г ун 
Qрр
Qрр 
(3.19)
где Aр  содержание золы в топливе, %; а шл  пр , а ун  доли золы топлива в
шлаке, провале и уносе, %; Гшл  пр , Г ун  содержание горючих в шлаке, провале
и уносе, %.
Потери теплоты в окружающую среду Q5 зависят от размеров поверхности котлоагрегата, качества обмуровки и тепловой изоляции.
В расчетах потери теплоты в окружающую среду принимаются по нормативным данным, а при испытаниях котельных агрегатов определяются по уравнению теплового баланса (3.1), (3.2).
Потери теплоты с физической теплотой шлака, кДж/кг,
a шлсшлtшл Aр
,
Q6 
100
(3.20)
где a шл  доля золы топлива в шлаке: для камерных топок a шл  1  a ун , для
слоевых топок к a шл следует прибавить долю золы топлива в провале a пр ;
сшл  теплоемкость шлака, кДж/(м3·К); tшл  температура шлака, С; Aр  содержание золы в топливе, %.
Потери теплоты с физической теплотой шлака, %,
q6 
a шлсшлtшл Aр
.
Qрр
32
(3.21)
3.2. Коэффициент полезного действия и расход топлива котлоагрегата
КПД котельного агрегата (брутто), %, характеризует степень экономичности его работы и определяется из уравнения прямого
бр
к.а 
Q1
100
Qрр
(3.22)
или обратного баланса
бр
к.а  100   q2  q3  q4  q5  q6  .
(3.23)
КПД котельной установки (брутто) равен среднему значению КПД всех
котлов (брутто), установленных на котельной:
N
 Qк.а i бр
к.а i
i 1
бр
к. у 
N
,
 Qк.а i
(3.24)
i 1
где Qк.а i  среднечасовая нагрузка i-го котлоагрегата, ГДж/ч; значение Qк.а i
определяется по формулам (3.25 а, б); N  число котельных агрегатов, установленных на котельной.
Для парового котла
Qкп.к
.а i  Dп.п i hп.п i  hп.в i   Dпр i hк.в i  hп.в i   Dн.п i hн.п i  hп.в i  ;
(3.25 а)
для водогрейного котла
Qкв.к
.а i  Gв i h2 i  h1 i  .
(3.25 б)
КПД котельной установки (нетто), %, равен КПД котельной установки
(брутто) за вычетом теплоты, расходуемой на собственные нужды:
33
Qс. н
бр
100  к.у
 qс. н ;
р
ВQр
бр
нк.у  к.у

н
к.у

бр
 к.у
1 


(3.26 а)
бр
н 
 к.у
 к.у
qс. н 
dс. н 
бр
бр 


1



1




к.у
к.у

,
бр 
бр


100
к.у



к.у



(3.26 б)
где Qс. н  расход теплоты на собственные нужды, кДж/с; В  натуральный расход топлива, кг/с; qс.н  расход теплоты на собственные нужды, %; dс. н
 доля
расхода теплоты на собственные нужды котельной, %, нормативные значения
dс. н для котельных малой и средней мощности приведены в прил. 4, табл. 4.1.
При тепловых расчетах котельных агрегатов различают натуральный В и
расчетный Вр расход топлива.
Натуральный расход топлива для парового котла, т/ч (тыс. м3/ч), определяется по формуле:
Qк.а
100 
Qррбр
к.а
B



Dп. п  hп. п  hп. в   Dпр hпр  hп. в  Dн. п  hн. п  hп. в 
бр
Qррк.а
(3.27)
100 .
Расчетный расход топлива, т/ч (тыс. м3/ч), определяется с учетом механической неполноты сгорания:
q 

Вр  В 1  4  .
 100 
(3.28)
Задача 3.1. В топке котельного агрегата паропроизводительностью 50 т/ч
сжигается уголь заданного состава (см. прил. 1, табл. П.1.2).
Составить тепловой баланс котельного агрегата и определить расчетный
расход топлива, если известны температура топлива при входе в топку 20 С,
натуральный расход топлива В (значения приведены в табл. 3.4), давление перегретого пара 4,0 МПа, температура перегретого пара 450 С, температура питательной воды 150 С, величина непрерывной продувки 4 %, температура уходящих газов из последнего газохода 160 С, коэффициент избытка воздуха за
34
последним газоходом 1,48, температура воздуха в котельной 30 С, содержание
в уходящих газах оксида углерода СО 0,2 %, содержание трехатомных газов
RO2 (значение приведено в табл. 3.4), потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива 4 %. Потерями теплоты с физической теплотой шлака
пренебречь.
Т а б л и ц а 3.4
Расход топлива (для задачи 3.1)
ВариВ, т/ч
ант
1
2
3
4
5
6
7
8
9,01
9,29
8,59
8,14
8,42
6,94
9,81
11,29
rRО2 , ВариВ, т/ч
ант
%
12,54
9
7,42
12,52
10
6,75
12,52
11
9,66
12,43
12
9,88
12,43
13
7,40
12,58
14
8,50
12,43
15
11,26
12,46
16
9,38
rRО2 , ВариВ, т/ч
ант
%
12,50
17
8,90
12,65
18
7,97
12,48
19
8,40
12,53
20
8,37
12,79
21
7,36
13,64
22
8,06
13,64
23
7,36
12,77
24
6,55
rRО2 , ВариВ, т/ч
ант
%
12,74
25
6,57
12,53
26
6,66
12,74
27
7,18
12,66
28
6,65
12,42
29
8,55
12,46
30
7,47
12,42
12,86
rRО2 ,
%
13,77
13,15
12,59
12,46
12,36
12,47
Решение. По формуле (1.11) определяется низшая теплота сгорания рабочей массы топлива Qнр . По формуле (3.6) вычисляется теплоемкость рабочей
массы топлива стл , а по формуле (3.5)  физическая теплота топлива Qтл . По
формуле (3.3) рассчитывается располагаемая теплота Qрр .
По значениям давления и температуры определяется энтальпия перегретого пара, питательной и котловой воды по таблицам свойств воды и водяного
пара (прил. 3). По формуле (3.12 а) определяется теплота, полезно использованная в котлоагрегате Q1 , при этом значение Dн. п равно нулю.
По формулам (3.14), (3.16) и (3.19) определяются потери теплоты с уходящими газами Q2 , от химической Q3 и механической Q4 неполноты сгорания.
По уравнению теплового баланса (3.1) вычисляются потери теплоты в окружающую среду Q5 .
Определяются составляющие теплового баланса q1 , q2 , q3 , q4 , q5 , q6 , %.
Составляются уравнения теплового баланса, кДж/кг и %, согласно уравнениям
(3.1) и (3.2).
По формуле (3.28) определяется расчетный расход топлива.
35
Задача 3.2. В топке котла паропроизводительностью 26,0 т/ч сжигается
высокосернистый мазут состава: Ср = 85,04 %, Нр = 10,64 %, Sр = 2,55 %,
Ор + Nр = 0,71 %, Ар = 0,06 %, Wр = 1,0 %.
Температура подогрева мазута 90 С. Параметры пара, идущего на распыливание топлива паровыми форсунками, 0,5 МПа, 250 С (редуцированный).
Натуральный расход топлива 0,53 кг/с, давление перегретого пара 1,3 МПа,
температура перегретого пара 250 С, температура питательной воды 100 C,
величина непрерывной продувки 4 %. Температура воздуха, предварительно
подогреваемого в калорифере, на входе в воздухоподогреватель 60 С.
Определить располагаемую теплоту Qрр , кДж/кг, и теплоту, полезно используемую в котлоагрегате q1 , %.
Решение. По формуле (1.11) определяется низшая рабочая теплота сгорания мазута. По формуле (3.7) рассчитывается теплоемкость мазута, а по формуле (3.5)  физическая теплота топлива.
По формуле (3.9 а) определяется теплота, вносимая в топку с предварительно подогретым воздухом.
По значениям давления и температуры определяется энтальпия редуцированного пара, идущего на распыливание топлива, по таблицам свойств воды
и водяного пара (см. прил. 3). По формуле (3.10) вычисляется теплота, вносимая в топку с паровым дутьем.
По формуле (3.3) определяется располагаемая теплота.
По значениям давления и температуры определяется энтальпия перегретого пара, питательной и котловой воды по таблицам свойств воды и водяного
пара (см. прил. 3). По формулам (3.12 а) и (3.13) рассчитывается теплота, полезно используемая в котлоагрегате Q1 , кДж/кг, и q1 , %.
Задача 3.3. Определить теплоту, полезно использованную в водогрейном
котле, если известны натуральный расход твердого топлива 1,2 кг/с, расход воды 68,6 кг/с, температура воды, поступающей в котел, 70 С, температура воды,
выходящей из него, 150 С, давление воды на входе в котел 2,5 МПа, гидравлическое сопротивление котла 0,2 МПа.
Решение. По значениям давления и температуры определяется энтальпия
воды на входе и на выходе из котла по таблицам свойств воды и водяного пара
(см. прил. 3). По формуле (3.12 б) определяется полезно использованная теплота.
36
Задача 3.4. Определить, на сколько процентов возрастут потери теплоты
с уходящими газами из котельного агрегата, в котором сжигается уголь заданного состава (см. прил. 1, табл. П.1.2), при повышении температуры уходящих
газов со 160 до 180 С. Коэффициент избытка воздуха на выходе из котлоагрегата равен 1,4, температура воздуха в котельной  30 С, потеря теплоты от механического недожога  4 %.
Решение. По формуле (2.35) определяются значения энтальпии уходящих
газов при значениях температуры уходящих газов 160 и 180 С, а по формуле
(3.15)  потери теплоты с уходящими газами q2 при значения температуры 160
и 180 С. Далее рассчитывается разница между ними, %.
Задача 3.5. В слоевой топке котельного агрегата сжигается уголь заданного состава (см. прил. 1, табл. П.1.2). Температура топлива на входе в топку
равна 20 С. Доля золы в шлаке и провале от содержания ее в топливе равна
80 %, доля золы в уносе от содержания ее в топливе  20 %. Содержание горючих в шлаке и провале равно 25 %, содержание горючих в уносе  30 %. Определить значение потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива
Q4 , кДж/кг, и q4 , %.
Решение. При решении задачи используются формулы (3.6), (3.5), (3.3),
(3.19).
Задача 3.6. В камерной топке котла сжигается уголь заданного состава
(см. прил. 1, табл. П.1.2). Определить потери теплоты с физической теплотой
шлака Q6 , кДж/кг, и q6 , %, если известны температура топлива, подаваемого в
котел, 20 С, доля золы топлива в шлаке 0,8, температура шлака 600 С и теплоемкость шлака 0,934 кДж/(кгК).
Решение. При решении задачи используются формулы (3.20), (3.21).
Задача 3.7. В топке котельного агрегата паропроизводительностью
20,0 т/ч сжигается уголь заданного состава (см. прил. 1, табл. П.1.2). Определить экономию натурального топлива в процентах, получаемую за счет подогрева питательной воды, поступающей в котел, до 130 С, если температура питательной воды без подогрева составляет 35 С. Температура топлива при входе
в топку 20 С, КПД котла (брутто) 90,5 %, давление перегретого пара 4,0 МПа,
температура перегретого пара 440 С, величина непрерывной продувки 3 %.
Решение. При решении задачи используется формула (3.27).
37
Задача 3.8. В топке котельного агрегата паропроизводительностью
14,0 т/ч сжигается газообразное топливо заданного состава (см. прил. 1, табл.
П.1.4). Определить экономию условного топлива в процентах, получаемую за
счет предварительного подогрева питательной воды до 100 С, если температура питательной воды без подогрева составляет 30 С. КПД котлоагрегата (брутто) равен 91,0 %, давление перегретого пара 1,4 МПа, температура перегретого
пара 280 С, величина непрерывной продувки 2,5 %. Физической теплотой топлива пренебречь.
Решение. При решении задачи используются формулы (3.27), (1.19).
Задача 3.9. Определить, как изменится КПД котельной установки при переводе котельной с жидкого топлива на газообразное. Котельная оборудована
двумя котлами типа ДКВр 6,5-13-250 и двумя котлами типа ДЕ-16-14-225 ГМ.
Значения КПД котлов приведены в табл. 3.5
Т а б л и ц а 3.5
КПД котлов типа ДКВр 6,5-13-250 и ДЕ-25-14-225 ГМ
Тип котла
КПД котла, %
мазут
природный газ
ДКВр 6,5-13-250
90,00
91,00
ДЕ-25-14-225 ГМ
90,89
92,02
Воздух, подаваемый в котел, не подогревается. Распыливание жидкого
топлива осуществляется паровыми форсунками.
Решение. По формуле (3.25 а) определяется среднечасовая нагрузка котлоагрегата каждого типа.
По формуле (3.24) рассчитывается значение КПД котельной установки
(брутто) при сжигании жидкого и газообразного топлива.
Определяется доля расхода теплоты на собственные нужды котельной
при сжигании жидкого и газообразного топлива по нормативным значениям,
приведенным в прил. 4, табл. П.4.1.
По формуле (3.26 б) вычисляются значения КПД котельной установки
(нетто) при сжигании жидкого и газообразного топлива, после чего определяется их разница.
38
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Практический раздел первой части изучения дисциплины «Котельные
установки и парогенераторы» включает в себя уяснение методики определения
технико-экономических показателей котельного агрегата на основании уравнений теплового баланса.
В настоящем практикуме в виде задач изложен порядок определения основных характеристик топлива, параметров рабочего тела (воды, пара, дымовых газов и воздуха) котлоагрегата и составления прямого и обратного теплового баланса для заданных видов топлива и параметров работы котельного
агрегата.
Знания и умения, полученные в результате изучения указанной методики,
будут использованы при освоении практического раздела второй части изучения дисциплины (выполнении поверочного теплового расчета котла), а также
могут быть использованы при выполнении дипломной работы.
Библиографический список
1. МДК 4-05.2004. Методика определения потребности в топливе, электрической энергии и воде при производстве и передаче тепловой энергии и теплоносителей в системах коммунального теплоснабжения / Госстрой России. М.,
2004. 79 с.
2 . А л е к с а н д р о в А. А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара: Справочник / А. А. А л е к с а н д р о в, Б. А. Г р и г о р ь е в / МЭИ.
М., 2006. 164 с.
39
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА
Т а б л и ц а П.1.1
Состав горючей массы твердого топлива (каменные угли)
Вариант
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
S
1,9
0,6
0,5
1,0
0,7
0,5
0,5
0,6
1,3
0,5
0,5
0,6
0,6
0,5
0,5
Горючая масса
топлива, %
C
H N
71,1 5,3 1,7
77,7 5,5 2,6
80,6 5,6 2,7
79,9 5,8 3,1
79,5 5,7 2,3
83,5 4,9 2,1
88,0 4,7 2,1
89,5 3,8 2,2
82,9 5,7 2,9
85,9 4,9 2,4
93,2 2,0 1,1
74,5 4,9 2,2
78,5 5,1 2,4
73,7 4,5 2,3
82,2 4,6 2,0
O
20
13,6
10,6
10,1
11,7
8,9
4,7
3,8
7,2
6,3
3,1
17,7
13,4
19,0
10,7
Ас
Wр
Вариант
36,0
18,0
18,5
33,0
13,0
20,0
18,0
15,7
42,0
37,0
18,0
21,0
20,0
25,0
16,5
18,0
11,5
8,5
13,0
21,5
9,0
8,5
7,0
6,0
8,5
10,0
18,0
15,0
19,5
10,5
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
S
5,4
3,9
4,1
5,1
4,8
3,5
2,6
2,7
2,3
4,3
4,7
4,6
4,6
4,5
2,3
Горючая масса
топлива, %
C
H N
76,5 5,6 1,5
83,6 5,2 1,6
87,0 4,5 1,5
80,6 5,3 1,6
80,9 5,2 1,6
89,0 4,0 1,6
92,1 1,8 0,9
91,6 1,8 0,7
74,0 5,3 1,3
76,5 5,5 1,5
74,7 5,1 1,6
78,0 5,5 1,6
80,1 5,4 1,8
80,1 5,5 1,6
75,0 5,3 1,5
O
11,0
5,8
2,9
7,5
7,6
1,8
2,6
3,2
17,0
12,1
14,0
10,2
8,2
8,2
16,0
Ас
Wр
42,0
32,0
28,0
42,0
40,9
34,0
38,0
45,0
20,0
25,1
25,0
25,1
32,0
25,1
20,0
20,0
6,0
5,0
12,0
15,0
6,0
8,5
20,0
25,0
13,0
14,0
11,0
10,0
11,0
22,5
Т а б л и ц а П.1.2
Состав рабочей массы твердого топлива (каменные угли)
Вариант
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
W
13,0
14,0
14,0
10,0
11,0
13,0
12,0
20,0
6,0
5,0
12,0
15,0
6,0
8,5
20,0
Рабочая масса топлива, %
A
S
C
H
N
27,8 2,9 44,1 3,3 0,9
28,4 3,4 42,6 3,2 0,9
24,9 2,6 46,4 3,4 1,0
28,8 3,0 48,3 3,4 0,9
29,4 3,5 46,5 3,3 0,9
14,8 2,4 57,8 3,8 1,1
35,2 2,9 40,1 3,0 0,8
33,6 2,5 35,5 2,6 0,7
30,1 2,5 53,4 3,3 1,0
26,6 2,8 59,5 3,1 1,0
37,0 2,6 41,1 2,7 0,8
34,8 2,4 40,6 2,6 0,8
32,0 2,2 55,2 2,5 1,0
34,8 1,5 52,2 1,0 0,5
36,0 1,2 40,3 0,8 0,3
O
8,0
7,5
7,7
5,6
5,4
7,1
6,0
5,1
3,7
2,0
3,8
3,8
1,1
1,5
1,4
Вариант
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
40
W
25,0
22,5
13,0
14,0
14,0
11,0
10,0
11,0
5,0
7,5
6,0
11,5
8,5
13,0
21,5
Рабочая масса топлива, %
A
S
C
H
N
O
15,0 1,4 44,4 3,2 0,8 10,2
15,5 1,4 46,5 3,3 0,9 9,9
21,8 2,8 49,9 3,6 1,0 7,9
21,5 3,0 48,2 3,3 1,0 9,0
23,2 2,0 48,4 3,3 1,0 8,1
22,3 3,0 53,4 3,7 1,1 5,5
28,8 2,8 49,0 3,3 1,1 5,0
22,3 3,0 53,4 3,7 1,1 5,5
24,7 2,4 62,7 2,7 1,1 1,4
20,4 1,8 68,1 0,9 0,5 0,8
24,4 2,0 63,5 2,1 0,8 1,2
15,9 0,4 56,4 4,0 1,9 9,9
16,9 0,4 60,1 4,2 2,0 7,9
28,7 0,6 46,6 3,4 1,8 5,9
10,2 0,5 54,3 3,9 1,6 8,0
Т а б л и ц а П.1.3
Состав горючей массы твердого топлива (горючие сланцы)
Вариант
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
S
5,6
5,2
6,1
5,6
6,6
6,1
5,2
5,7
4,9
5,3
4,7
4,5
4,3
4,1
6,1
5,3
6,7
5,8
5,6
4,9
5,3
5,8
4,9
6,2
5,8
7,1
7,4
5,2
4,9
6,8
Горючая масса топлива, %
C
H
N
73,9
9,4
0,4
74,0
9,7
0,4
74,5
9,1
0,4
74,4
9,4
0,4
75,0
8,8
0,4
74,9
9,1
0,4
74,7
9,0
0,9
75,2
8,7
0,4
74,6
9,3
0,7
75,1
9,1
0,4
75,4
8,6
1,3
75,3
9,0
1,1
74,9
8,9
1,7
74,8
9,3
1,5
74,6
8,8
0,4
74,5
9,1
0,4
75,1
8,4
0,4
75,0
8,8
0,4
74,0
9,1
0,9
74,1
9,4
0,8
72,8
10,3
0,4
72,3
10,1
0,7
72,4
10,6
0,8
72,7
9,8
0,4
72,9
10,0
0,4
73,6
8,9
0,4
73,0
8,5
0,7
74,5
9,1
0,9
74,4
9,4
0,8
73,4
9,7
0,4
41
O
10,7
10,8
10,0
10,2
9,2
9,5
10,3
10,0
10,4
10,2
9,9
10,1
10,2
10,4
10,1
10,6
9,3
10,0
10,4
10,9
11,1
11,2
11,4
10,9
10,8
10,0
10,4
10,4
10,5
9,7
Ар
Wр
р
 CО2 крб
50,0
46,2
50,1
46,3
50,2
46,4
49,9
50,0
46,1
46,2
49,8
46,0
49,7
45,9
50,2
46,4
50,3
46,5
50,1
46,3
49,7
45,9
49,6
46,0
49,8
46,2
46,1
50,1
46,3
49,7
11
12
11,1
12,1
11,2
12,2
11,1
11,2
12,1
12,2
11,2
12,2
11,1
12,1
11,1
12,1
11,2
12,2
11,0
12,0
10,7
11,7
10,6
11,8
10,8
12,0
11,9
11,1
12,1
10,7
17,4
16,7
17,5
16,8
17,6
16,9
17,5
17,6
16,8
16,9
17,6
16,9
17,5
16,8
17,7
17,0
17,8
17,1
17,6
16,9
17,1
16,4
17,0
16,5
17,2
16,7
16,8
17,5
16,8
17,7
Т а б л и ц а П.1.4
Расчетные характеристики газообразного топлива
Состав газа по объему, %
Вариант
42
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
1
СН4
С2Н6
С3Н8
С4Н10
С5Н12
С6Н141
СО
СО2
N2
О2
H2S
H2
2
98,72
98,90
98,90
98,24
98,67
98,99
94,24
94,08
90,29
96,57
86,43
38,70
38,00
58,00
42,70
93,90
91,20
76,70
48,20
50,00
3
0,12
0,12
0,13
0,29
0,16
0,25
3,0
2,80
2,80
1,40
3,90
22,60
25,10
17,20
19,60
3,40
3,90
13,20
18,20
22,00
4
0,01
0,01
0,01
0,20
0,08
0,04
0,89
0,73
1,10
0,40
1,72
10,70
12,50
7,40
12,60
1,30
2,00
5,40
11,90
9,80
5
0,01
0,01
0,01
0,09
0,01
0,02
0,39
0,30
0,75
0,18
0,87
2,70
3,30
2,00
5,10
0,70
0,90
2,50
3,30
1,20
6



0,04


0,17
0,07
0,34
0,07
0,30
0,70
1,30
0,50
1,30
0,20
0,20
2,20
1,00
0,40
7



8





0,13
0,02
0,20
0,03
0,07

























9
0,14
0,06
0,08
0,14
0,08
0,10
0,28
1,0
0,32
0,15
0,01


0,80
1,00
0,40
1,80

0,90

10
1,0
0,90
0,87
1,00
1,0
0,60
0,90
1,00
4,20
1,20
6,70
23,80
18,70
13,60
16,90
0,10


16,50
16,60
11














12











0,80
1,10
0,50
0,80





13














Сумма высших гомологов (гексан С6Н14 и др.).










Плотность
при 0 С и
101,3 кПа
14
0,724
0,724
0,723
0,729
0,725
0,725
0,771
0,771
0,807
0,747
0,828
1,196
1,196
1,052
1,196
0,778
0,810
0,971
1,164
1,095
О к о н ч а н и е т а б л. П.1.4
1
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
2
44,10
54,00
58,80
25,00
92,8
94,2
94,0
95,4
85,8
98,9
3
22,00
22,80
17,2
2,00
3,9
2,5
2,8
2,6
0,2
0,3
4
5,20
6,10
7,4

1,1
0,4
0,4
0,3
0,1
0,1
5
1,40
0,90
2,0

0,4
0,2
0,3
0,2
0,1
0,1
6
0,30
0,20
0,5

0,1
0,1
0,1
0,2


7










8



7,00






9

0,20

3,00
0,1

0,4
0,2
0,1
0,2
10
27,00
15,80
13,6
4,00
1,6
2,6
2,0
1,1
13,7
0,4
11


0,5
1,00






12










13



58,00






14
1,095
1,046
1,052
0,468
0,775
0,752
0,751
0,750
0,789
0,715
43
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Значения удельной энтальпии воздуха, газов и золы
Расчетная
температура
, С
30
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
воздуха
cв ,
кДж/м3
38,5
132,7
267,0
403,0
542,0
685,0
830,0
979,0
1129,0
1283,0
1438,0
1595,0
1754,0
1914,0
2076,0
2239,0
2403,0
2567,0
2732,0
2899,0
3066,0
3234,0
3402,0
углекислого
газа cCO ,
2
Удельная энтальпия
азота
водяных
паров cH
cN ,
2
3
3
кДж/м

171,7
360,0
563,0
776,0
999,0
1231,0
1469,0
1712,0
1961,0
2213,0
2458,0
2717,0
2977,0
3239,0
2503,0
3769,0
4036,0
4305,0
4574,0
4844,0
5115,0
5386,0
кДж/м

130,1
261,0
394,0
529,0
667,0
808,0
952,0
1098,0
1247,0
1398,0
1551,0
1705,0
1853,0
2009,0
2166,0
2324,0
2484,0
2644,0
2804,0
2965,0
3127,0
3289,0
44
3
кДж/м

150,5
304,0
463,0
626,0
795,0
969,0
1149,0
1334,0
1526,0
1723,0
1925,0
2132,0
2344,0
2559,0
2779,0
3002,0
3229,0
3458,0
3690,0
3926,0
4163,0
4402,0
золы
2O
,
cзл ,
кДж/кг

80,8
169,1
264,0
360,0
458,0
560,0
662,0
767,0
875,0
984,0
1097,0
1206,0
1361,0
1583,0
1759,0
1876,0
2064,0
2186,0
2387,0
2512,0


ПРИЛОЖЕНИЕ 3
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ И ВОДЯНОГО ПАРА
Т а б л и ц а П.3.1
Термодинамические свойства воды и водяного пара в состоянии насыщения
(по давлению) в диапазоне значений 1,25  1,4 МПа [2]
Удельная энтальпия,
ТемпераАбсоАбсокДж/кг
Температура
лютное
лютное
сухого
кипящей
давледавлетура, С кипящей
насыщенние, МПа
ние,
МПа
воды
воды, С
ного пара
1,25
189,81
806,7
2784,8
1,35
193,35
1,30
191,60
814,7
2786,0
1,40
195,04
Удельная энтальпия,
кДж/кг
сухого
кипящей
насыщенводы
ного пара
822,5
2787,3
830,1
2788,4
Т а б л и ц а П.3.2
Термодинамические свойства воды и водяного пара в состоянии насыщения
(по давлению) в диапазоне значений 3,8  4,1 МПа [2]
Удельная энтальпия,
ТемпераАбсоАбсокДж/кг
тура
лютное Темпералютное
сухого
кипящей
давледавлетура, С кипящей
насыщенние, МПа
ние, МПа воды, С
воды
ного пара
3,8
247,31
1072,8
2800,3
4,0
250,33
3,9
248,84
1080,2
2799,9
4,1
251,80
Удельная энтальпия,
кДж/кг
сухого
кипящей
насыщенводы
ного пара
1087,5
2799,4
1094,6
2798,9
Т а б л и ц а П.3.3
Термодинамические свойства воды и перегретого пара
в диапазоне значений 1,0  2,5 МПа и 0  270 С [2]
Температура, С
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
Удельная энтальпия воды и
перегретого пара, кДж/кг,
при давлении, МПа
1,0
1,5
2,0
2,5
1,0
1,5
2,0
2,5
43,0
43,5
43,9
44,4
84,8
85,3
85,7
86,2
126,6 127,0 127,5 127,9
168,3 168,8 169,2 169,7
210,1 210,6 211,0 211,4
251,9 252,3 252,7 253,2
293,8 294,2 294,6 295,0
335,7 336,1 336,5 336,9
377,7 378,0 378,4 378,8
419,7 420,1 420,5 420,9
461,9 462,3 462,7 463,0
504,3 504,6 505,0 505,3
546,8 547,1 547,5 547,8
Температура, С
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
45
Удельная энтальпия воды и
перегретого пара, кДж/кг,
при давлении, МПа
1,0
1,5
2,0
2,5
589,5
589,8
590,2
590,5
632,5
632,8
633,1
633,4
675,7
676,0
676,3
676,4
719,2
719,5
719,8
720,1
2777,3 763,4
763,6
763,9
2802,9 807,6
807,9
808,1
2827,5 2795,3 852,6
852,8
2851,5 2822,9 897,8
898,0
2874,9 2849,2 2820,4
943,7
2897,9 2874,7 2849,0 2820,4
2920,5 2899,3 2876,3 2851,0
2942,8 2923,4 2902,5 2879,9
2964,8 2947,0 2927,9 2907,5
2986,7 2970,2 2952,7 2934,1
Т а б л и ц а П.3.4
Термодинамические свойства воды и перегретого пара
в диапазоне значений 3,5  4,5 МПа и 0  470 С [2]
Температура, С
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
Удельная энтальпия воды и
перегретого пара, кДж/кг,
при давлении, МПа
3,5
4,0
4,5
3,5
4,0
4,5
45,4
45,9
46,9
87,1
87,6
88,1
128,8
129,3
129,8
170,5
171,0
171,4
212,3
212,7
213,1
254,0
254,4
254,8
295,8
296,2
296,6
337,7
338,1
338,4
379,6
380,0
380,4
421,6
422,0
422,4
463,8
464,1
464,5
506,0
506,4
506,7
548,5
548,8
549,2
591,1
591,5
591,8
634,0
634,3
634,6
677,2
677,5
677,8
720,6
720,9
721,2
764,4
764,6
764,9
808,6
808,8
809,0
853,2
853,4
853,6
898,3
898,5
898,7
944,0
944,2
944,3
990,4
990,5
990,6
Температура, С
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350
360
370
380
390
400
410
420
430
440
450
460
470
46
Удельная энтальпия воды и
перегретого пара, кДж/кг,
при давлении, МПа
3,5
4,0
4,5
1037,7
1037,7
1037,8
2828,1
1085,8
1085,8
2861,6
2835,6
2807,1
2892,9
2870,1
2845,3
2922,6
2902,2
2880,4
2950,9
2932,5
2913,1
2978,2
2961,5
2943,9
3004,6
2989,2
2973,3
3030,3
3016,2
3001,5
3055,5
3042,3
3028,7
3080,2
3067,9
3055,3
3104,6
3093,1
3081,3
3128,9
3118,2
3107,2
3152,8
3142,7
3132,3
3176,4
3166,9
3157,1
3199,9
3190,8
3181,6
3223,1
3214,5
3205,8
3246,2
3238,0
3229,7
3269,2
3261,4
3253,5
3292,0
3284,6
3277,0
3314,8
3307,7
3300,5
3337,6
3330,7
3323,8
3360,3
3353,7
3347,1
3382,9
3376,6
3370,3
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
НОРМАТИВНАЯ ДОЛЯ РАСХОДА ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ
НА СОБСТВЕННЫЕ НУЖДЫ КОТЕЛЬНОЙ
Нормативы расхода тепловой энергии на собственные нужды котельной
dс. н по элементам затрат в процентах от нагрузки приведены в табл. П.4.1.
Нормативы установлены при следующих показателях:
максимальная величина продувки котлов производительностью 10 т/ч пара  10 %, больше 10 т/ч пара  5 %; при определении нормативного расхода
тепловой энергии на собственные нужды в реальных условиях величину продувки следует принимать по результатам ранее проведенных режимноналадочных испытаний;
возврат конденсата 90  95 % количества пара, производимого котлами,
температура возвращаемого конденсата 90 °С, температура добавочной химически очищенной воды 5 °С;
марка мазута М-100, подогрев мазута  от 5 до 105 °С;
дробеочистка принята для котлов паропроизводительностью более 25 т/ч,
работающих на сернистом мазуте, бурых углях и угле марки АРШ с расходом
пара на эжектор 1500 кг/ч при давлении 1,4 МПа и температуре 280  330 °С;
расход топлива на растопку принят исходя из следующего количества
растопок в год: шесть  после простоя длительностью до 12 ч, три  после простоя длительностью более 12 ч;
расход пара на калориферы для подогрева воздуха перед воздухоподогревателем предусмотрен для котлов паропроизводительностью 25 т/ч и более и
работающих на сернистом мазуте, бурых углях и угле марки АРШ.
47
Т а б л и ц а П.4.1
Нормативная доля расхода теплоты на собственные нужды котельной, %
Составляющие затрат тепловой энергии
на собственные нужды
Продувка паровых котлов паропроизводительностью, т/ч:
до 10
более 10
Растопка
Обдувка
Дутье под решетку
Мазутное хозяйство
Паровой распыл мазута
Эжектор дробеочистки
Подогрев воздуха в калориферах
Технологические нужды химводоочистки, деаэрация, отопление и хозяйственные
нужды котельной, потери с излучением
теплоты паропроводов, насосов, баков и
т. п.; утечки, испарения при опробовании и
выявлении неисправностей в оборудовании и неучтенные потери
Твердое топливо
шахтноГазообмельничные
Жидкое
разное
топки
слоевые
топливо
топливо камен- бурые
топки
ные
угли,
угли
АРШ
0,13
0,06
0,06






2,20
Нормативная доля расхода тепловой 2,32 
энергии на собственные нужды котельной
2,39
48

0,06
0,06
0,30





2,00

0,06
0,06
0,30



0,11
1,30
1,80
0,13
0,06
0,06
0,36
2,50




2,00
0,13
0,06
0,06
0,32

1,60
4,50
0,17
1,20
1,70
2,42
2,33 
3,63
2,65 
4,92
3,51 
9,68
Учебное издание
ПРИХОДЬКО Светлана Валерьевна,
ЛЕБЕДЕВ Виталий Матвеевич
ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА
Редактор Н. А. Майорова
Корректор И. А. Сенеджук
***
Подписано в печать .03.2015. Формат 60  84 1/16.
Офсетная печать. Бумага офсетная. Усл. печ. л. 3,1. Уч.-изд. л. 3,4.
Тираж 120 экз. Заказ
.
**
Редакционно-издательский отдел ОмГУПСа
Типография ОмГУПСа
*
644046, г. Омск, пр. Маркса, 35
49
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
14
Размер файла
1 076 Кб
Теги
1489
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа