При сжигании мазута и природного газа

Предварительный подогрев воздуха перед воздухоподогревателем до повышает температуру стенки, следовательно, позволяет снизить температуру уходящих газов и повысить КПД котла.

В любом случае оптимальные температуры уходящих газов для различных топлив и параметров пара котельного агрегата устанавливаются на основании технико-экономических расчетов.

Существенное влияние на выбор температуры уходящих газов оказывает также температура питательной воды. С ее ростом увеличивается КПД термодинамического цикла, а КПД котельного агрегата падает. Температуры уходящих газов и питательной воды должны быть выбраны такими, чтобы сумма эксплуатационных и капитальных затрат была минимальной.

Температура воздуха на входе в воздухоподогреватель выбирается на уровне, предотвращающем развитую сернокислотную коррозию металла и забивание низкотемпературной части поверхности нагрева липкими отложениями. Таким образом, выбор также зависит от влажности топлива и содержания в нем серы.

Для трубчатых воздухоподогревателей температура воздуха на входе принимается:

- твердое топливо при:

< 0,7 %·кг/МДж и < 2 % → = 20÷30 °С;

= 1÷5 %·кг/МДж и = 2÷3 % → = 45÷55 °С;

> 5 %·кг/МДж и > 3 % → = 60÷70 °С;

природный газ и мазут (кроме высокосернистого): = 20÷30 °С;

- мазут при содержании серы S^r > 2 % → = 70÷100 °С.

Схемы подогрева воздуха перед воздухоподогревателем представ-лены на рис. 5.

Предварительный подогрев воздуха до 50 °С обычно осуществляют рециркуляцией части горячего воздуха на всас дутьевых вентиляторов (рис. 5а).

При схемах рис. 5а,в подогрев воздуха происходит за счет теплоты собственных продуктов сгорания (“внутренней” теплоты), поэтому в уравнении теплового баланса этот подогрев не учитывается, и расчет потерь теплоты с уходящими газами производится при = 20-30 °С.

В случае калориферного подогрева воздуха отборным паром турбины (внешний подогрев) потери теплоты с уходящими газами также считаются по отношению к = 20-30 °С, однако располагаемая теплота топлива в уравнении теплового баланса увеличивается на теплоту подогрева воздуха Q_в.вн от до .

При сжигании мазута с S^r > 2 % и твердого топлива с S^r >3 % необходима дополнительная проверка надежности работы холодной части воздухоподогревателя с позиции исключения интенсивной сернокислотной коррозии. В этих целях минимальная температура стенки воздухоподогревателя должна составлять °С (верхний предел - при сжигании мазута).

Рис. 5. Схемы подогрева воздуха перед воздухоподогревателем:

1 – дутьевой вентилятор; 2 – шибер, регулирующий рециркуляцию;

3 – калорифер; 4 – экономайзер низкого давления; 5 – циркуляцион-

ный насос; 6 – экономайзер; 7 – вход воздуха; 8 – воздухо-

подогреватель

Рекомендуется определять значение в зависимости от типа воздухоподогревателя и предварительно выбранных температур уходящих газов и воздуха на входе в воздухоподогреватель.

Для трубчатого воздухоподогревателя

, °С.

При ≤ 110 °С во всех случаях наблюдается интенсивная коррозия поверхности нагрева. Если расчетные не удовлетворяют требованиям надежной эксплуатации, необходимо несколько увеличить выбранные температуры и .

Потери теплоты с химическим недожогом топлива q₃ (0 –2 %) возникают при появлении в продуктах сгорания горючих газообразных составляющих (СО, Н₂, СН₄), что связано с неполным сгоранием топлива в пределах топочной камеры. Догорание же этих горючих газов за пределами топочной камеры практически невозможно из-за относительно низкой их температуры.

Химическая неполнота сгорания топлива может являться следствием:

- общего недостатка воздуха (α_т),

- плохого смесеобразования (способ сжигания топлива, конструкция горелочного устройства),

- низких или высоких значений теплонапряжения топочного объема (в первом случае – низкая температура в топке; во втором – уменьшение времени пребывания газов в объеме топки и невозможности в связи с этим завершения реакции горения).

Потеря теплоты с химическим недожогом зависит от вида топлива, способа его сжигания и принимается на основании опыта эксплуатации паровых котельных агрегатов.

Потери теплоты с химическим недожогом определяются суммарной теплотой сгорания продуктов неполного окисления горючей массы топлива

100, %.

Потери теплоты от механической неполноты сгорания q₄ (1-6 %) связаны с недожогом твердого топлива в топочной камере. Часть его в виде горючих частиц, содержащих углерод, уносится газообразными продуктами сгорания, другая часть – удаляется вместе со шлаком. При слоевом сжигании возможен также провал части топлива через прозоры колосниковой решетки. Величина их зависит от способа сжигания топлива, способа шлакоудаления, выхода летучих, грубости помола, зольности топлива и рассчитывается по формуле

где а _{шл + пр}, а _ун - доли золы топлива в шлаке, провале и уносе; Г_шл+пр, Г_ун - содержание горючих в шлаке, провале и уносе, %.

Потери теплоты от наружного охлаждения через внешние поверхности котельного агрегата q₅, %, невелики и с ростом номинальной производительности котла D_ном уменьшается. Потери теплоты от наружного охлаждения возникают потому, что температура наружной поверхности котла превышает температуру окружающей среды.

На рис. 6 представлена зависимость q₅ от производительности котла.

Рис. 6. Потеря теплоты от наружного охлаждения

При нагрузках, отличающихся от номинальной, потеря теплоты q₅ пересчитывается по формуле

, %.

Распределение суммарной потери от наружного охлаждения по отдельным газоходам котла (топка, пароперегреватель и т.д.) производится пропорционально количеству тепла, отдаваемого газами в соответствующих газоходах, и учитывается коэффициентом сохранения тепла

.

Потери теплоты с физической теплотой удаляемых шлаков q₆ при твёрдом шлакоудалении весьма невелики и учитываются только для многозольных топлив, когда А^r > 2,5 , где выражено в МДж/кг.

В случае жидкого шлакоудаленияопределение потерь с теплотой шлаков обязательно при любой зольности топлива.

Расчёт потерь с физической теплотой шлаков ведётся по формуле

, %,

где а _шл = 1 - а _ун - доля шлакоулавливания в топочной камере; (сt)_шл -энтальпия шлака, при твёрдом шлакоудалении принимается t_шл = 600 °С и (сt)_шл = 560 кДж/кг.

В случае жидкого шлакоудаления температура вытекающего шлака принимается равной температуре жидкоплавкого состояния.

Расход топлива В, кг/с, подаваемого в топочную камеру котельного агрегата, можно определить из баланса между полезным тепловыделением при горении топлива и тепловосприятием рабочей среды в паровом котельном агрегате

, кг/с или м³/с.

Расчетный расход топлива с учетом механической неполноты сгорания

, кг/с.

Коэффициент полезного действия котла (брутто) по прямому балансу