ПОТЕРЯ ТЕПЛОТЫ С УХОДЯЩИМИ ГАЗАМИ

Потеря теплоты с уходящими газами Q_ух(q_ух) возникает из-за того, что физическая теплота (энтальпия) газов Н_уг, покидающих котел при температуре t_уг, превышает физическую теплоту поступающих в котел воздуха α_уг·Н⁰_хв и топлива с_т·t_т. Если пренебречь малым значением энтальпии топлива, а также теплотой золы (для твердого топлива), содержащейся в уходящих газах, потеря теплоты с уходящими газами, МДж/кг (или МДж/м может быть подсчитана по формуле

(14.12)

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

(14.13)

а) б)

Рис. 28. К определению коэффициента избытка воздуха в топке котла (а).

К определению температуры уходящих газов (б).

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

α_уг = α_т+Δα (14.14)

В котлах, работающих под давлением, присосы воздуха отсутствуют.

С уменьшением α_т потеря теплоты Q_уг(q_уг) снижается, однако при этом в связи с уменьшением количества воздуха, подаваемого в топочную камеру, возможно появление другой потери теплоты — от химической неполноты сгорания топлива Q_хн(q_хн). Оптимальное значение α_т выбирается с учетом достижения минимального суммарного значения q_у.г+ q_хн (рис.28).

Возможность уменьшения α_т зависит от рода сжигаемого топлива и типа топочного устройства. При более благоприятных условиях контактирования топлива и воздуха избыток воздуха α_т, необходимый для достижения наиболее полного горения, может быть уменьшен. При сжигании газообразного топлива, когда условия для эффективного перемешивания компонентов горения достаточно благоприятны, коэффициент избытка воздуха в топке принимают α_т ≤1,1; при сжигании мазута α_т = 1,1; пылевидного топлива α_т = 1,2, а кускового топлива α_т = 1,3...1,7.

Присосы воздуха по газовому тракту котла Δα в пределе могут быть сведены к нулю. Однако полное уплотнение мест прохода труб через обмуровку, уплотнение лючков и «гляделок», имеющихся в газоходах и работающих под разрежением, затруднено и практически Δα = 0,15...0,3.

Балластный воздух в продуктах сгорания помимо увеличения потери теплоты Q_уг приводит также к дополнительным затратам электроэнергии на дымосос. Допустимые присосы воздуха в отдельных элементах котла даны в « Тепловом методе расчета котлов. Нормативный метод»

Важнейшим фактором, влияющим на Q_уг является температура уходящих газов. Ее снижение достигается установкой в хвостовой части котла теплоиспользующих элементов (экономайзера, воздухоподогревателя). Чем ниже температура уходящих газов и соответственно меньше температурный напор Δt между газами и нагреваемым рабочим телом (например, воздухом), тем большая площадь поверхности требуется для такого же охлаждения газа. Повышение же температуры уходящих газов приводит к увеличению потери с Q_уг и, следовательно, к дополнительным затратам топлива ΔВ на выработку одного и того же количества пара, горячей воды или другого теплоносителя, В связи с этим оптимальная температура t_уг определяется на основе технико-экономических расчетов при сопоставлении годовых затрат для теплоиспользующих элементов и топлива для различных значений (рис. 28б).

На рис. 28б можно выделить область температур (от t'_уг до t''_уг), в которой расчетные затраты отличаются незначительно. Это дает основание для выбора в качестве наиболее целесообразной температуры при которой начальные капитальные затраты будут меньше.

В ряде случаев снижение ограничивается возможностью внешней коррозии хвостовых поверхностей нагрева (воздушного подогревателя, экономайзера) из-за конденсации на них водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания. В связи с этим выбор зависит также от температуры питательной воды, температуры воздуха на входе в воздушный подогреватель и других факторов.

С увеличением нагрузки увеличивается количество выделяемой теплоты (рис. 29а).

а) б)

Рис. 29. График зависимости теплоты от нагрузки.

Заканчивая рассмотрение потери теплоты с уходящими газами, необходимо отметить, что при работе котла на твердом топливе, а также при работе энерготехнологических агрегатов поверхности нагрева могут загрязняться золой топлива и технологическим уносом. Это приводит к существенному снижению коэффициента теплопередачи от продуктов сгорания к рабочему телу и, следовательно, к повышению t_уг. При этом для сохранения заданной паропроизводительности котельной установки приходится идти на увеличение расхода топлива. Занос поверхностей нагрева приводит также к увеличению сопротивления газового тракта котла, и при недостаточной мощности дымососа нагрузка котла снижается. В связи с этим для обеспечения нормальной эксплуатации агрегата требуется систематическая очистка его поверхностей нагрева.

При определении потери теплоты с уходящими газами учитывают уменьшение объема газов, обусловленное механической неполнотой сгорания топлива, введением поправки.

(14.15)

Тогда с учетом поправки получаем

(14.16)

ЛЕКЦИЯ 11

Поиск по сайту: