Тепловой баланс парового котла. Коэффициент полезного действия

Пищеварительная система.

Она включает: пищеварительную трубку и пищеварительные железы (крупные слюнные железы, печень и поджелудочная железа)

Передний отдел включает: полость рта и её органы, глотку и пищевод.

Средний отдел: желудок, большая часть кишечника, печень и поджелудочная железа.

Задний отдел: каудальный отдел(последний) прямой кишки.

Общая характеристика.

В любом отделе (за исключением некоторых органов полости рта) стенка пищеварительной трубки состоит из слизистой, подслизистой, мышечной и наружной оболочек.

1. Слизистая оболочка. Она имеет сложный рельеф, который включает складки, ворсинки, крипты, поля и ямки.

В состав слизистой оболочки входят:

эпителиальная пластинка

Собственная пластинка

Мышечная пластинка

Эпителиальная пластинка. В переднем и заднем отделах образована многослойным плоским неороговевающим эпителием или эпителием с признаками ороговения – механическая нагрузка. В среднем отделе эпителий однослойны.

Собственная пластинка – это рыхлая соединительная ткань (в ней кровеносные сосуды, лимфатические сосуды, нервные сплетения и представительства иммунной системы). Часто здесь располагаются железы.

Мышечная пластинка – образована слоями гладко – мышечных клеток. Участвует в процессах всасывания. Способна изменять просвет органов и отсутствует в органах рта.

Эффективность использования топлива в паровом котле определяется тремя основны­ми факторами:

1) полнотой сгорания топлива в топочной камере;

2) глубиной охлаждения продуктов сгорания при прохождении поверхностей нагрева;

3) снижением сопутствующих процессу го­рения потерь теплоты в окружающую среду.

Полнота передачи теплоты топлива в кот­ле к рабочей среде определяется КПД котла брутто. Последний определяется как отноше­ние количества теплоты, воспринятой рабочей средой Q_i, кДж/кг твердого и жидкого топли­ва или кДж/м³ газового топлива, к распола­гаемой теплоте рабочей массы топлива, Q^p_p, кДж/кг,

(1.1)

Располагаемая теплота сжигаемого топлива в общем случае определяется по формуле

Q^р_р= Q^р_н+ Q_тл+ Q_в.внш+ Q_п.ф- Q_к, (1.2.)

где Q^p_h - низшая теплота сгорания рабочей массы топлива, кДж/кг; Q_тл - физическая теплота поступающего на горение твердого или жидкого топлива, кДж/кг; Q_в.внш - коли­чество теплоты, полученной поступающим в котел воздухом при подогреве его вне агре­гата, чаще всего в калориферах, кДж/кг; Q_п.ф - теплота пара, используемого в паромеханических форсунках для распыления ма­зута, кДж/кг; Q_к - теплота разложения кар­бонатов минеральной массы твердого топлива, кДж/кг (учитывается при сжигании сланцев).

Физическая теплота поступающего топлива опре­деляется его температурой

Q_тл=с_тлt_тл, (1.3.)

где с_тл- удельная теплоемкость топлива, кДж/(кг×К); t_тл - температура топлива, °С.

При сжигании твердого топлива его средняя тем­пература t_тл= =0÷20°С, а в зимний период может иметь даже отрицательные значения. Обязательным является учет Q_тл при сжигании мазута, поскольку он подо­гревается для распыла в форсунке до 100-130°С.

Количество теплоты, полученной воздухом при его подогреве вне котла, определяют по формуле

Q_в.внш= β_вV^oc_в(t’_в-t_х.в) (1.4.)

где β_в - относительное количество воздуха, проходя­щее через нагревательную установку (калорифер); с_в - теплоемкость воздуха; t_х.в, t’_в - температура холодного воздуха и воздуха перед поступлением в воздухоподогреватель (за калориферной установкой).

Теплота, внесенная паром при распылении мазута вфорсунках,

Q_п.ф.=d_ф(i_п.ф.- i’’_п), (1.5.)

где d_ф,i_п.ф. - удельный расход пара, кг/кг топлива, и его энтальпия, кДж/кг (обычно d_ф=0,05÷0,l кг/кг); i’’_п – энтальпия пара, содержащегося в уходящих газах при атмосферном давлении и температуре υ_ух, кДж/кг.

Доля затраченной теплоты на разложение карбо­натов сланцев пропорциональна количеству выделяю­щейся при горении углекислоты СО^к₂, поэтому фор­мула для определения Q_к имеет вид;

Q_K=40,5CO^к₂. (1.6.)

В итоге располагаемое тепло при сжигании различных видов топлив определяют следую­щим образом:

Q^p_p=Q^p_h - для антрацитов, каменных и бу­рых углей с невысокой влажностью и сернистостью; Q^р_р= Q^р_н+ Q_тл+ Q_в.внш— для бурых углей с высокой влажностью, углей и мазута с высокой сернистостью; Q^p_p=Q^p_h+Q_тл+Q_в.внш+Q_п.ф - для мазута при наличии па­рового распыла в форсунках; Q^p_p=Q^c_н - для природного газа; Q^p_p=Q^p_h-Q_к - для сланцев.

Количество теплоты, которое получило ра­бочее тело (вода, пар) в котле в расчете на 1 кг (м³) сжигаемого топлива,

(1.7.)

где D_пе, D_вт - расход свежего пара и пара промежуточного (вторичного) перегрева, кг/с; D_пр- расход продувочной воды из барабана для поддержания заданного солевого режима в контурах циркуляции, кг/с.

Величина D_пр учитывается, когда она со­ставляет не менее 2% D_пе;i_пп, i_п/в, i’— эн­тальпия перегретого пара, питательной воды и воды на линии насыщения при давлении в ба­рабане, кДж/кг; i’’_вт, i’_вт - энтальпия вторично-перегретого пара на выходе из промперегревателя и входе в него, кДж/кг; В - расход топлива, кг/с или м³/с.

Использованное количество теплоты в па­ровом котле можно выразить также через тепловосприятия отдельных поверхностей нагрева котла

Q₁=Q_т.к+Q^к_пе+Q_вт+Q_эк (1.8.)

где Q_т.к - тепловосприятие рабочей среды в поверхностях топочной камеры, кДж/кг; Q^к_пе, Q_вт - тепловосприятие пара в конвектив­ных поверхностях основного и промежуточно­го перегревателей, кДж/кг; Q_эк - тепловос­приятие экономайзера, кДж/кг.

Часть располагаемой теплоты топлива в процессе работы котла неизбежно теряется и составляет тепловые потери. Распределение теплоты, поступающей в паровой котел, на полезно используемую теплоту и потери поло­жено в основу составления теплового баланса парового котла. Уравнение теплового баланса отвечает установившемуся тепловому режиму работы котла, его обычно записывают в отно­шении к 1 кг или 1 м³ сжигаемого топлива:

Q^P_P=Q₁ +Q₂+Q₃+Q₄+Q₅+ Q₆ (1.9)

тепловые потери

Если разделить правую и левую части уравнения (1.9) на Q^P_P и выразить в процен­тах, то получим:

100 = q₁+q₂+q₃+q₄+q₅+q₆ (1.10)

Наименование потерь теплоты и их примерные значения в процентах указаны в табл. 1.1.

Таблица 1.1.

Потери теплоты в паровых котлах

Наименование потери	Относительная потеря, % от Q^pp	Потеря q, %
С уходящими газами	q2	4-7
С химическим недожогом топлива	q3	0-0,5
С механическим недожогом топлива	q4	0,5-5
От наружного охлаждения через обмуровка	q5	0,2-1
С физическим теплом удаляемых шлаков из топки	q6	0-3
Сумма Тепловых потерь	∑ qпот	6-12

Значения потерь постоянно контролируют­ся и среднестатистические данные по ним вне­сены в нормативный метод тепловых расчетов для правильного выполнения расчета но­вых конструкций паровых котлов.

Прямое определение КПД парового котла по формуле (1.1.)может оказаться недостаточ­но точным и вызывает трудности при точных измерениях нескольких параметров: массовых расходов пара и топлива, определении тепло­ты сгорания топлива и отдельных составляю­щих располагаемой теплоты.

Коэффициент полезного действия парового котла брутто можно определить, зная сумму тепловых потерь при его работе, пользуясь методом обратного баланса

η_к=100-(q₂+q₃+q₄+q₅+q₆) (1.11)

Определение КПД парового котла методом обратного баланса, т. е. через установление суммы значений его тепловых потерь, может быть выполнено с большей точностью, чем по прямому балансу, так как сумма потерь со­ставляет примерно 1/10 часть Q^p_p и каждая из них определяется достаточно надежно. Этот метод является единственным при оценке теп­ловой экономичности проектируемого парово­го котла.

Зная тепловые потери, а следовательно, КПД брутто котла и используя формулы (1.1) и (1.7), можно определить расход топлива на котел, кг/с:

(1.12.)

На этот расход топлива рассчитывают топливоприготовительное оборудование. В самом котле (при работе на твердом топливе) в боль­шинстве случаев сгорает не все топливо, по­скольку имеются потери с механическим не­дожогом q₄. Для расчета действительных объемов продуктов сгорания и необходимого расхода воздуха на горение вводят понятие расчетного расхода топлива

В_р=В(1-0,01q₄) (1.13.)

Коэффициент полезного действия брутто η_кхарактеризует 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 собственным расхо­дом котельной установки N_cp. К расходу мощ­ности на вспомогательное оборудование отно­сят затраты на дутьевые вентиляторы, дымо­сосы, питательные электронасосы, оборудова­ние пылесистемы, обдувочные аппараты и большое число электродвигателей дистанци­онного и автоматического управления. Доля затрат энергии на собственный расход котла, %, от общей выработки электроэнергии при его работе в блоке с турбиной

(1.14.)

где В – расход топлива на паровой котел расход топлива на паровой котел, кг/с; η_эс - КПД выработки электроэнергии на электростанции.

Величина Δη_c.p для мощного парового кот­ла составляет 4-5%. Если вычесть из η_кзатраты энергии на собственный расход, то получается КПД котла нетто, характеризую­щий эффективность работы котельной установки по отношению к электроэнергии, отпущенной потребителям:

η^нт_к=η_к-Δη_ср (1.15.)

Дата добавления: 2014-01-20