يؤسس التوازن الحراري لوحدة الغلاية المساواة بين كمية الحرارة التي تدخل الوحدة واستهلاكها. بناءً على التوازن الحراري لوحدة المرجل ، يتم تحديد استهلاك الوقود وحساب عامل الكفاءة ، وهو أهم ما يميز كفاءة الطاقة في المرجل.

في وحدة الغلاية ، يتم تحويل الطاقة المقيدة كيميائيًا للوقود أثناء عملية الاحتراق إلى حرارة فيزيائية لنواتج الاحتراق. تُستخدم هذه الحرارة لتوليد البخار أو تسخين المياه. بسبب الخسائر الحتمية أثناء نقل الحرارة وتحويل الطاقة ، فإن المنتج (بخار ، ماء ، إلخ) يمتص جزءًا فقط من الحرارة. يتكون الجزء الآخر من الخسائر التي تعتمد على كفاءة تنظيم عمليات تحويل الطاقة (احتراق الوقود) ونقل الحرارة إلى المنتج الذي يتم إنتاجه.

يتمثل التوازن الحراري لوحدة الغلاية في إنشاء مساواة بين كمية الحرارة المتلقاة في الوحدة ومجموع الحرارة المستخدمة وفقدان الحرارة. يتم تجميع توازن الحرارة لوحدة الغلاية لكل 1 كجم من الوقود الصلب أو السائل أو 1 م 3 من الغاز. المعادلة التي يتم فيها كتابة التوازن الحراري لوحدة الغلاية للحالة الحرارية المستقرة للوحدة بالشكل التالي:

س ع / ع = س 1 + س ن

س ع / ع \ u003d س 1 + س 2 + س 3 + س 4 + س 5 + س 6 (19.3)

حيث Q p / p هي الحرارة المتوفرة ؛ س 1 - الحرارة المستخدمة ؛ ∑Q n - إجمالي الخسائر ؛ س 2 - فقدان الحرارة مع الغازات الخارجة ؛ س 3 - فقدان الحرارة من الاحتراق الكيميائي السفلي ؛ س 4 - فقدان الحرارة من عدم اكتمال الاحتراق الميكانيكي ؛ س 5 - فقدان الحرارة للبيئة ؛ س 6 - فقدان الحرارة بالحرارة الفيزيائية للخبث.

إذا كان كل مصطلح في الجانب الأيمن من المعادلة (19.3) مقسومًا على Q p / p ومضروبًا في 100٪ ، نحصل على الصيغة الثانية من المعادلة ، والتي يكون فيها التوازن الحراري لوحدة المرجل:

س 1 + س 2 + س 3 + س 4 + ف 5 + ف 6 = 100٪ (19.4)

في المعادلة (19.4) ، تمثل القيمة q 1 كفاءة التركيب "الإجمالي". لا يأخذ في الاعتبار تكاليف الطاقة لخدمة مصنع الغلايات: محرك شفاطات الدخان والمراوح ومضخات التغذية والتكاليف الأخرى. عامل الكفاءة "الصافي" أقل من عامل الكفاءة "الإجمالي" ، لأنه يأخذ في الاعتبار تكاليف الطاقة لاحتياجات المصنع الخاصة.

الجزء الأيسر الوارد من معادلة توازن الحرارة (19.3) هو مجموع الكميات التالية:

Q p / p \ u003d Q p / n + Q v.vn + Q steam + Q physical (19.5)

حيث Q BBH هي الحرارة التي يتم إدخالها في وحدة المرجل مع الهواء لكل 1 كجم من الوقود. تؤخذ هذه الحرارة في الاعتبار عند تسخين الهواء خارج وحدة الغلاية (على سبيل المثال ، في السخانات البخارية أو الكهربائية المثبتة قبل سخان الهواء) ؛ إذا تم تسخين الهواء فقط في سخان الهواء ، فلا تؤخذ هذه الحرارة في الاعتبار ، لأنها تعود إلى فرن الوحدة ؛ Q البخار - الحرارة التي يتم إدخالها في الفرن مع بخار (فوهة) لكل 1 كجم من الوقود ؛ Q الفيزيائية t - الحرارة الفيزيائية 1 كجم أو 1 م 3 من الوقود.

يتم حساب الحرارة التي يتم إدخالها مع الهواء من خلال المساواة

Q V.BH \ u003d β V 0 C p (T g.vz - T h.vz)

حيث β هي نسبة كمية الهواء عند المدخل إلى سخان الهواء إلى اللازم نظريًا ؛ c p هو متوسط ​​السعة الحرارية متساوي الضغط الحجمي للهواء ؛ عند درجات حرارة الهواء التي تصل إلى 600 كلفن ، يمكن اعتبارها ص \ u003d 1.33 كج / (م 3 كلفن) ؛ T g.vz - درجة حرارة الهواء الساخن ، K ؛ T x.vz - درجة حرارة الهواء البارد ، وعادة ما تساوي 300 كلفن.

يتم الحصول على الحرارة التي يتم إدخالها بالبخار لرش زيت الوقود (بخار الفوهة) من خلال الصيغة:

أزواج Q \ u003d W f (i f - r)

حيث W f - استهلاك بخار الحاقن ، يساوي 0.3 - 0.4 كجم / كجم ؛ أنا و - المحتوى الحراري لفوهة البخار ، كيلوجول / كجم ؛ r هي حرارة التبخير ، kJ / kg.

الحرارة الفيزيائية 1 كجم من الوقود:

Q المادية t - مع t (T t - 273) ،

حيث c t هي السعة الحرارية للوقود ، kJ / (kgK) ؛ T t - درجة حرارة الوقود ، K.

قيمة Q المادية. عادةً ما يكون t غير مهم ونادرًا ما يؤخذ في الاعتبار في الحسابات. الاستثناءات هي زيت الوقود والغاز القابل للاحتراق منخفض السعرات الحرارية ، حيث تكون قيمة Qفيزيائية t مهمة ويجب أن تؤخذ في الاعتبار.

إذا لم يكن هناك تسخين مسبق للهواء والوقود ولا يتم استخدام البخار لتذليل الوقود ، فعندئذٍ Q p / p = Q p / n. يتم حساب شروط فقد الحرارة في معادلة توازن الحرارة لوحدة الغلاية على أساس المعادلات الواردة أدناه.

1. يُعرّف فقدان الحرارة بغازات العادم Q 2 (q 2) على أنه الفرق بين المحتوى الحراري للغازات عند مخرج وحدة الغلاية والهواء الداخل إلى وحدة الغلاية (سخان الهواء) ، أي

حيث V r حجم نواتج الاحتراق لـ 1 كجم من الوقود ، تحدده الصيغة (18.46) ، م 3 / كجم ؛ c р.r، с р.в - متوسط ​​السعات الحرارية متساوية الضغط الحجمية لمنتجات احتراق الوقود والهواء ، والتي تُعرف بأنها السعات الحرارية لخليط الغاز (الفقرة 1.3) باستخدام الجداول (انظر الملحق 1) ؛ T uh، T x.vz - درجات حرارة غازات المداخن والهواء البارد ؛ أ - معامل يأخذ في الاعتبار الفاقد من الاحتراق الميكانيكي للوقود.

تعمل وحدات الغلايات والأفران الصناعية ، كقاعدة عامة ، تحت بعض الفراغ الناتج عن عوادم الدخان والمدخنة. نتيجة لذلك ، من خلال قلة الكثافة في الأسوار ، وكذلك من خلال فتحات التفتيش ، إلخ. يتم امتصاص كمية معينة من الهواء من الغلاف الجوي ، ويجب أخذ حجمها في الاعتبار عند حساب I ux.

يتم تحديد المحتوى الحراري لجميع الهواء الداخل إلى الوحدة (بما في ذلك أكواب الشفط) بواسطة معامل الهواء الزائد عند مخرج التركيب α ux = α t + ∆α.

يجب ألا يتجاوز إجمالي شفط الهواء في تركيبات الغلايات ∆α = 0.2 ÷ 0.3.

من بين جميع الخسائر الحرارية ، يعتبر Q 2 هو الأكثر أهمية. تزداد قيمة Q 2 مع زيادة نسبة الهواء الزائد ودرجة حرارة غاز المداخن ومحتوى الرطوبة للوقود الصلب والصقل بغازات الوقود الغازي غير القابلة للاحتراق. يؤدي تقليل شفط الهواء وتحسين جودة الاحتراق إلى تقليل فقدان الحرارة س 2. العامل المحدد الرئيسي الذي يؤثر على فقدان الحرارة بواسطة غازات العادم هو درجة حرارتها. لتقليص أه يتم زيادة مساحة السطوح الحرارية - سخانات الهواء والمقتصدات.

لا تؤثر قيمة Tx على كفاءة الوحدة فحسب ، بل تؤثر أيضًا على التكاليف الرأسمالية المطلوبة لتركيب سخانات الهواء أو المقتصدات. مع انخفاض في Tx ، تزداد الكفاءة ويقل استهلاك الوقود وتكاليف الوقود. ومع ذلك ، فإن هذا يزيد من مساحات الأسطح التي تستخدم الحرارة (مع اختلاف بسيط في درجة الحرارة ، يجب زيادة مساحة سطح التبادل الحراري ؛ انظر الفقرة 1.16) ، مما يؤدي إلى زيادة تكاليف التركيب والتشغيل. لذلك ، بالنسبة لوحدات الغلايات المصممة حديثًا أو غيرها من التركيبات المستهلكة للحرارة ، يتم تحديد قيمة T أه من حساب فني واقتصادي ، يأخذ في الاعتبار تأثير T أه ليس فقط على الكفاءة ، ولكن أيضًا على مقدار التكاليف الرأسمالية وتكاليف التشغيل.

عامل مهم آخر يؤثر على اختيار Tx هو محتوى الكبريت في الوقود. في درجات حرارة منخفضة (أقل من درجة حرارة نقطة تكثف غاز المداخن) ، قد يتكثف بخار الماء على أنابيب أسطح التسخين. عند التفاعل مع أنهيدريدات الكبريت والكبريتيك ، الموجودة في منتجات الاحتراق ، تتشكل أحماض الكبريت وحمض الكبريتيك. نتيجة لذلك ، تتعرض أسطح التسخين للتآكل الشديد.

وحدات الغلايات والأفران الحديثة لمواد البناء T uh = 390-470 K. عند حرق الغاز والوقود الصلب مع رطوبة منخفضة T uh - 390 - 400 K ، الفحم الرطب

T yx \ u003d 410-420 K ، زيت الوقود T yx \ u003d 440-460 K.

رطوبة الوقود والشوائب الغازية غير القابلة للاحتراق هي صابورة تشكل الغاز ، مما يزيد من كمية منتجات الاحتراق الناتجة عن احتراق الوقود. هذا يزيد الخسارة Q 2.

عند استخدام الصيغة (19.6) ، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن أحجام منتجات الاحتراق يتم حسابها دون مراعاة الاحتراق الميكانيكي للوقود. ستكون الكمية الفعلية لمنتجات الاحتراق ، مع مراعاة عدم اكتمال الاحتراق الميكانيكي ، أقل. يتم أخذ هذا الظرف في الاعتبار عن طريق إدخال عامل تصحيح أ \ u003d 1 - ص 4/100 في الصيغة (19.6).

2. فقدان الحرارة من الاحتراق الكيميائي س 3 (س 3). قد تحتوي الغازات عند مخرج الفرن على منتجات احتراق غير كامل للوقود CO ، H 2 ، CH 4 ، حرارة الاحتراق التي لا تستخدم في حجم الفرن وكذلك على طول مسار وحدة المرجل. تحدد الحرارة الكلية لاحتراق هذه الغازات درجة الاحتراق الكيميائي. يمكن أن تكون أسباب الاحتراق الكيميائي:

• نقص عامل مؤكسد (α<; 1);
• الخلط السيئ للوقود مع المؤكسد (α ≥ 1) ؛
• فائض كبير من الهواء
• إطلاق طاقة نوعية منخفضة أو عالية بشكل مفرط في غرفة الاحتراق q v، kW / m 3.

يؤدي نقص الهواء إلى حقيقة أن جزءًا من العناصر القابلة للاحتراق للمنتجات الغازية الناتجة عن الاحتراق غير الكامل للوقود قد لا يحترق على الإطلاق بسبب نقص عامل مؤكسد.

الخلط السيئ للوقود مع الهواء هو سبب إما نقص الأكسجين المحلي في منطقة الاحتراق ، أو على العكس من ذلك ، فائض كبير منه. يؤدي وجود فائض كبير من الهواء إلى انخفاض درجة حرارة الاحتراق ، مما يقلل من معدلات تفاعلات الاحتراق ويجعل عملية الاحتراق غير مستقرة.

إن إطلاق الحرارة المنخفضة النوعية في الفرن (q v = BQ p / n / V t ، حيث B هو استهلاك الوقود ؛ V T هو حجم الفرن) هو سبب تبديد الحرارة القوي في حجم الفرن ويؤدي إلى انخفاض في درجة الحرارة. تؤدي قيم qv المرتفعة أيضًا إلى احتراق كيميائي تحت الجلد. يفسر ذلك بحقيقة أن هناك حاجة إلى وقت معين لإكمال تفاعل الاحتراق ، وبقيمة مبالغ فيها بشكل كبير لـ qv ، الوقت الذي يقضيه خليط وقود الهواء في حجم الفرن (أي في منطقة أعلى درجات الحرارة ) غير كافٍ ويؤدي إلى ظهور مكونات قابلة للاحتراق في منتجات الاحتراق الغازي. في أفران وحدات الغلايات الحديثة ، تصل القيمة المسموح بها لـ qv إلى 170-350 كيلو واط / م 3 (انظر الفقرة 19.2).

بالنسبة لوحدات الغلايات المصممة حديثًا ، يتم تحديد قيم qv وفقًا للبيانات المعيارية ، اعتمادًا على نوع الوقود المحترق وطريقة الاحتراق وتصميم جهاز الاحتراق. أثناء اختبارات التوازن لوحدات تشغيل الغلايات ، يتم حساب قيمة Q 3 وفقًا لبيانات تحليل الغاز.

عند حرق الوقود الصلب أو السائل ، يمكن تحديد قيمة Q 3، kJ / kg بواسطة الصيغة (19.7)

3. فقدان الحرارة من الاحتراق الميكانيكي غير الكامل للوقود Q 4 (ز 4). أثناء احتراق الوقود الصلب ، قد تحتوي البقايا (الرماد ، الخبث) على كمية معينة من المواد القابلة للاحتراق غير المحترقة (الكربون بشكل أساسي). نتيجة لذلك ، تُفقد جزئيًا الطاقة المرتبطة كيميائيًا للوقود.

يشمل فقد الحرارة من الاحتراق الميكانيكي غير الكامل فقد الحرارة بسبب:

• فشل جزيئات الوقود الصغيرة من خلال الفجوات في الشبكة Q CR (q PR) ؛
• إزالة جزء من الوقود غير المحترق باستخدام الخبث والرماد Q shl (q shl) ؛
• تسريب جزيئات الوقود الصغيرة بواسطة غازات المداخن Q un (q un)

س 4 - Q pr + Q un + Q sl

يأخذ فقدان الحرارة q yn قيمًا كبيرة أثناء حرق الوقود المسحوق ، وكذلك أثناء احتراق الفحم غير المتكتل في طبقة على شبكات ثابتة أو متحركة. تعتمد قيمة q un للأفران ذات الطبقات على إطلاق الطاقة النوعي الظاهر (الإجهاد الحراري) لمرآة الاحتراق q R ، kW / m 2 ، أي على كمية الطاقة الحرارية المنبعثة ، والمشار إليها 1 م 2 من طبقة الوقود المحترقة.

تعتمد القيمة المسموح بها لـ q R BQ p / n / R (B - استهلاك الوقود ؛ R - مساحة مرآة الاحتراق) على نوع الوقود الصلب المحروق ، وتصميم الفرن ، ومعامل الهواء الزائد ، إلخ. في الأفران ذات الطبقات لوحدات الغلايات الحديثة ، تتراوح قيمة q R بين 800-1100 كيلو واط / م 2. عند حساب وحدات الغلاية ، يتم أخذ القيم q R ، q 4 \ u003d q np + q sl + q un وفقًا للمواد التنظيمية. أثناء اختبارات التوازن ، يتم حساب فقد الحرارة من الاحتراق السفلي الميكانيكي وفقًا لنتائج التحليل الفني المختبري للمخلفات الصلبة الجافة لمحتواها من الكربون. عادةً للأفران ذات التحميل اليدوي للوقود q 4 = 5 10٪ وللأفران الميكانيكية وشبه الميكانيكية q 4 = 1 10٪. عند حرق الوقود المسحوق في شعلة في وحدات مرجل ذات طاقة متوسطة وعالية q 4 = 0.5 ÷ 5٪.

4. يعتمد فقدان الحرارة في البيئة Q 5 (q 5) على عدد كبير من العوامل وبشكل أساسي على حجم وتصميم المرجل والفرن ، والتوصيل الحراري للمادة وسمك جدار البطانة ، والحرارة أداء وحدة المرجل ودرجة حرارة الطبقة الخارجية للبطانة والهواء المحيط ، إلخ. د.

يتم تحديد فقد الحرارة للبيئة بالسعة الاسمية وفقًا للبيانات القياسية اعتمادًا على قوة وحدة الغلاية ووجود أسطح تدفئة إضافية (الموفر). للغلايات البخارية بسعة تصل إلى 2.78 كجم / ثانية بخار q 5-2-4٪ ، حتى 16.7 كجم / ثانية - q 5-1-2٪ ، أكثر من 16.7 كجم / ثانية - q 5 \ u003d 1 - 0، 5٪.

يتم توزيع فقد الحرارة على البيئة من خلال قنوات الغاز المختلفة لوحدة المرجل (الفرن ، السخان الفائق ، الموفر ، إلخ) بما يتناسب مع الحرارة المنبعثة من الغازات في قنوات الغاز هذه. تؤخذ هذه الخسائر في الاعتبار من خلال إدخال معامل الحفاظ على الحرارة φ \ u003d 1 q 5 / (q 5 + ȵ k.a) حيث ȵ ka هي كفاءة وحدة الغلاية.

5. فقدان الحرارة مع الحرارة المادية للرماد والخبث المزال من الأفران Q 6 (q 6) غير مهم ، ويجب أن يؤخذ في الاعتبار فقط لاحتراق الطبقات والحجرات للوقود متعدد الرماد (مثل الفحم البني ، الصخر الزيتي) ، والتي تكون 1 - 1 ، 5٪.

فقدان الحرارة مع الرماد الساخن والخبث q 6 ،٪ ، محسوبة بالصيغة

حيث shl - نسبة رماد الوقود في الخبث ؛ С sl - السعة الحرارية للخبث ؛ T sl - درجة حرارة الخبث.

في حالة حرق الوقود المسحوق ، shl = 1 - a un (a un (نسبة رماد الوقود المنقولة بعيدًا عن الفرن بالغازات).

بالنسبة للأفران ذات الطبقات ، فإن sl shl = a sl + a pr (a pr هي نسبة رماد الوقود في "dip"). مع إزالة الخبث الجاف ، يُفترض أن تكون درجة حرارة الخبث Tsh = 870 K.

مع إزالة الخبث السائل ، والذي يتم ملاحظته أحيانًا أثناء حرق الوقود المسحوق ، T slug \ u003d T ash + 100 K (T الرماد هي درجة حرارة الرماد في حالة انصهار السائل). في حالة الاحتراق الطبقي للصخر الزيتي ، يتم تصحيح محتوى الرماد Ar لمحتوى ثاني أكسيد الكربون في الكربونات ، والذي يساوي 0.3 (СО 2) ، أي. يؤخذ محتوى الرماد مساويًا لـ A P + 0.3 (CO 2) p / k. إذا كان الخبث الذي تمت إزالته في حالة سائلة ، فإن قيمة q 6 تصل إلى 3٪.

في الأفران والمجففات المستخدمة في صناعة مواد البناء ، بالإضافة إلى فقد الحرارة المدروس ، من الضروري أيضًا مراعاة خسائر التسخين لأجهزة النقل (على سبيل المثال ، العربات) التي تخضع فيها المادة للمعالجة الحرارية. يمكن أن تصل هذه الخسائر إلى 4٪ أو أكثر.

وبالتالي ، يمكن تعريف الكفاءة "الإجمالية" على أنها

ȵ ك.أ = ز 1 - 100 - خسائر ∑q (19.9)

نشير إلى الحرارة التي يدركها المنتج (بخار ، ماء) على أنها Qk.a ، kW ، ثم لدينا:

للغلايات البخارية

Q 1 \ u003d Q k.a \ u003d D (i n.n - i p.n) + pD / 100 (i - i p.v) (19.10)

غلايات الماء الساخن

Q 1 \ u003d Q k.a \ u003d M in with r.v (T out - T in) (19.11)

حيث D هي سعة المرجل ، كجم / ثانية ؛ أنا p.p - المحتوى الحراري للبخار شديد السخونة (إذا كان المرجل ينتج بخارًا مشبعًا ، فعندئذٍ بدلاً من p.v ، يجب وضع (i pn) kJ / kg ؛ i pv - المحتوى الحراري لمياه التغذية ، kJ / kg ؛ p - كمية الماء التي تمت إزالتها من وحدة الغلاية من أجل الحفاظ على محتوى الملح المسموح به في ماء الغلاية (ما يسمى بالنفخ المستمر للغلاية) ، ٪ ؛ i - المحتوى الحراري لمياه الغلاية ، kJ / kg ؛ M in - تدفق المياه من خلال وحدة الغلاية ، kg / s ؛ c r.v - السعة الحرارية للماء ، kJ / (kgK) ؛ Tout - درجة حرارة الماء الساخن عند مخرج الغلاية ؛ القصدير - درجة حرارة الماء عند مدخل الغلاية.

يتم تحديد استهلاك الوقود B ، kg / s أو m 3 / s ، بواسطة الصيغة

B \ u003d Q k.a / (Q r / n ȵ ka) (19.12)

يتم تحديد حجم نواتج الاحتراق (انظر الفقرة 18.5) دون مراعاة الخسائر من الاحتراق الميكانيكي السفلي. لذلك ، يتم إجراء حساب إضافي لوحدة الغلاية (التبادل الحراري في الفرن ، وتحديد مساحة أسطح التسخين في قنوات الغاز ، وسخان الهواء ، والموفر) وفقًا للكمية المقدرة للوقود Вр:

(19.13)

عند حرق الغاز وزيت الوقود B · p \ u003d B.

كفاءة المرجل أزداديميز كفاءة استخدام الحرارة التي يتم توفيرها للغلاية ولا يأخذ في الاعتبار تكلفة الطاقة الكهربائية لتشغيل مراوح السحب ، وأجهزة شفط الدخان ، ومضخات التغذية وغيرها من المعدات. عند التشغيل بالغاز

ح ر ك \ u003d 100 × س 1 / س ج ن. (11.1)

تؤخذ تكاليف الطاقة للاحتياجات الإضافية لمصنع الغلاية في الاعتبار من خلال كفاءة المرجل صافي

ح ن ك \ u003d س ر ك - ف ر - ف ه ، (11.2)

أين ف ر ، ف ه- التكاليف النسبية للاحتياجات الخاصة من التدفئة والكهرباء على التوالي. تشمل فقد الحرارة للاحتياجات الخاصة فقد الحرارة مع النفخ ، وشاشات النفخ ، ورش زيت الوقود ، إلخ.

أهمها فقدان الحرارة مع التفريغ.

q t \ u003d G pr × (h kv - h pv) / (B × Q c n).

استهلاك الكهرباء النسبي للاحتياجات الخاصة

q el \ u003d 100 × (N pn / h pn + N d.v / h d.v + N d.s / h ds) / (B × Q c n) ،

حيث N p.n و N d.v و N d.s - تكلفة الطاقة الكهربائية لتشغيل مضخات التغذية ومراوح السحب وأجهزة عادم الدخان ، على التوالي ؛ h p.n ، h d.v ، h ds - كفاءة مضخات التغذية ومراوح السحب وأجهزة شفط الدخان ، على التوالي.

11.3. منهجية أداء العمل المخبري
ونتائج المعالجة

يتم إجراء اختبارات التوازن في العمل المخبري للتشغيل الثابت للغلاية ، وفقًا للشروط الإلزامية التالية:

مدة تركيب الغلاية من إشعالها حتى بداية الاختبار 36 ساعة على الأقل ،

مدة الحفاظ على حمل الاختبار مباشرة قبل الاختبار 3 ساعات ،

يجب ألا تتجاوز تقلبات الحمل المسموح بها في الفترة الفاصلة بين تجربتين متجاورتين ± 10٪.

يتم قياس قيم المعلمات باستخدام الأدوات القياسية المثبتة على درع المرجل. يجب إجراء جميع القياسات في وقت واحد 3 مرات على الأقل بفاصل زمني من 15 إلى 20 دقيقة. إذا اختلفت نتائج تجربتين تحملان الاسم نفسه بما لا يزيد عن ± 5٪ ، فسيتم أخذ المتوسط ​​الحسابي لها كنتيجة القياس. مع وجود تباين نسبي أكبر ، يتم استخدام نتيجة القياس في تجربة التحكم الثالثة.

يتم تسجيل نتائج القياسات والحسابات في البروتوكول ، ويرد شكلها في الجدول. 26.

الجدول 26

تحديد الفقد الحراري للغلاية

اسم المعلمة	رمز	وحدة حصبة.	النتائج في التجارب
№1	№2	№3	المتوسط
حجم غاز المداخن	V ز	م 3 / م 3
متوسط ​​السعة الحرارية الحجمية لغازات المداخن	ج ز ¢	كيلوجول / (م 3 ك)
درجة حرارة غاز المداخن	ي	درجة مئوية
فقدان الحرارة بغازات المداخن	س 2	مج / م 3
حجم 3-الغازات الذرية	V-RO 2	م 3 / م 3
الحجم النظري للنيتروجين	V ° N 2	م 3 / م 3
الأكسجين الزائد في غازات المداخن	زاوية	---
حجم الهواء النظري	الخامس في	م 3 / م 3
حجم الغازات الجافة	V sg	م 3 / م 3
حجم أول أكسيد الكربون في غازات المداخن	كو	%
حرارة الاحتراق CO	س	مج / م 3
حجم الهيدروجين في غازات المداخن	ح 2	%
القيمة الحرارية H 2	س ح 2	مج / م 3
حجم الميثان في غازات المداخن	CH 4	%
القيمة الحرارية CH 4	س CH 4	مج / م 3
فقدان الحرارة من الاحتراق الكيميائي غير الكامل	س 3	مج / م 3
	ف 5	%
فقدان الحرارة من التبريد الخارجي	س 5	مج / م 3

نهاية الجدول. 26

الجدول 27

الكفاءة الإجمالية والصافية للغلاية

اسم المعلمة	رمز	وحدة حصبة.	النتائج في التجارب
№1	№2	№3	المتوسط
استهلاك الكهرباء الطاقة لتشغيل مضخات التغذية	ن ب.
استهلاك الكهرباء الطاقة لتشغيل مراوح النفخ	ندف
استهلاك الكهرباء الطاقة لدفع عوادم الدخان	ن د
كفاءة مضخات التغذية	ح مون
كفاءة مراوح النفخ	ح د
كفاءة شفاطات الدخان	ح د م
الاستهلاك النسبي el. الطاقة لتلبية الاحتياجات الخاصة	ف البريد الإلكتروني
صافي كفاءة المرجل	ح صافي	%

تحليل نتائج العمل المخبري

يجب مقارنة قيمة h br k التي تم الحصول عليها نتيجة العمل بطريقة الموازين المباشرة والعكسية مع قيمة جواز السفر التي تساوي 92.1٪.

تحليل التأثير على كفاءة المرجل من مقدار فقد الحرارة مع غازات المداخن Q 2 ، تجدر الإشارة إلى أنه يمكن تحقيق زيادة في الكفاءة عن طريق خفض درجة حرارة غاز المداخن وتقليل الهواء الزائد في المرجل. في الوقت نفسه ، سيؤدي خفض درجة حرارة الغازات إلى درجة حرارة نقطة الندى إلى تكثيف بخار الماء وتآكل درجات الحرارة المنخفضة لأسطح التدفئة. يمكن أن يؤدي الانخفاض في قيمة معامل الهواء الزائد في الفرن إلى احتراق الوقود وزيادة الخسائر Q 3. لذلك ، يجب ألا تقل درجة الحرارة والهواء الزائد عن قيم معينة.

ثم من الضروري تحليل التأثير على كفاءة تشغيل الغلاية لحملها ، حيث تزداد الخسائر مع غازات المداخن وتقل الخسائر Q 3 و Q 5.

يجب أن يختتم تقرير المعمل بمستوى كفاءة المرجل.

أسئلة الاختبار

1. ما هي مؤشرات تشغيل المرجل هل يمكن التوصل إلى استنتاج حول كفاءة تشغيلها؟
2. ما هو التوازن الحراري للغلاية؟ بأية طرق يمكن تجميعها؟
3. ما المقصود بكفاءة المرجل الإجمالية والصافية؟
4. ما هي الخسائر الحرارية التي تزداد أثناء تشغيل الغلاية؟
5. كيف يمكن زيادة q 2؟
6. ما هي المعلمات التي لها تأثير كبير على كفاءة المرجل؟

الكلمات الدالة:توازن حرارة الغلاية ، الكفاءة الإجمالية والصافية للغلاية ، تآكل أسطح التدفئة ، نسبة الهواء الزائدة ، حمل المرجل ، فقد الحرارة ، غازات المداخن ، عدم اكتمال احتراق الوقود الكيميائي ، كفاءة المرجل.

خاتمة

في عملية تنفيذ ورشة عمل معملية حول مسار محطات الغلايات ومولدات البخار ، يتعرف الطلاب على طرق تحديد القيمة الحرارية للوقود السائل والرطوبة والناتج المتطاير ومحتوى الرماد للوقود الصلب ، وتصميم DE- غلاية بخار 10-14 جم واختبار العمليات الحرارية التي تحدث فيها بشكل تجريبي.

يدرس المتخصصون المستقبليون طرق اختبار معدات الغلايات ويكتسبون المهارات العملية اللازمة اللازمة لتحديد الخصائص الحرارية للفرن ، وتجميع التوازن الحراري للغلاية ، وقياس كفاءتها ، وكذلك تجميع توازن الملح في الغلاية وتحديد قيمة التفجير الأمثل.

قائمة ببليوغرافية

1 - كليبنيكوف ف. اختبار معدات مصنع الغلايات:
ممارسة المختبر. - يوشكار أولا: MarGTU ، 2005.

2. Sidelkovskii L.N.، Yurenev V.N. تركيبات المراجل للمنشآت الصناعية: كتاب مدرسي للجامعات. - م: Energoatomizdat ، 1988.

3. Trembovlya V.I.، Finger E.D.، Avdeeva A.A. اختبارات الهندسة الحرارية لتركيبات الغلايات. - م: إنرجواتوميزدات ، 1991.

4. ألكسندروف أ ، غريغوريف ب. جداول الخواص الفيزيائية الحرارية للماء والبخار: كتيب. تسجيل حالة. خدمة البيانات المرجعية القياسية. GSSSD R-776-98. - م: دار النشر MEI ، 1999.

5. ليبوف يو إم ، تريتياكوف يو م. محطات الغلايات ومولدات البخار. - موسكو-إيجيفسك: مركز الأبحاث "الديناميكيات المنتظمة والفوضوية" ، 2005.

6. ليبوف يو إم ، سامويلوف يو إف ، تريتياكوف يو إم ، سميرنوف أوك. اختبارات معدات غرفة المرجل MPEI CHPP. الورشة المعملية: كتاب مدرسي لدورة "غلايات ومولدات بخارية". - م: دار النشر MPEI ، 2000.

7. Roddatis K.F. ، Poltaretsky A.N. كتيب لمحطات الغلايات منخفضة السعة / إد. K.F. Roddatis. - م: Energoatomizdat ، 1989.

8. يانكيليفيتش ف. تعديل بيوت الغلايات الصناعية التي تعمل بالزيت والغاز. - م: Energoatomizdat ، 1988.

9. عمل معمل على دورات "عمليات توليد الحرارة والمنشآت" ، "تركيبات غلايات المنشآت الصناعية" / شركات. إل إم ليوبيموفا ، إل إن Sidelkovsky ، DL Slavin ، B.A. Sokolov وآخرون / إد. LN Sidelkovsky. - م: دار النشر MEI ، 1998.

10. الحساب الحراري لوحدات المرجل (طريقة معيارية) / إد. N.V. كوزنتسوفا. - م: الطاقة ، 1973.

11. SNiP 2.04.14-88. مصانع الغلايات / Gosstroy من روسيا. - م: CITP Gosstroy من روسيا ، 1988.

طبعة تعليمية

KHLEBNIKOV فاليري الكسيفيتش

تركيبات الغلاية
ومولدات البخار

ورشة المختبر

محرر مثل. إميليانوفا

مجموعة الكمبيوتر في في خليبنيكوف

تخطيط الكمبيوتر في في خليبنيكوف

تم التوقيع للنشر بتاريخ 16.02.08. التنسيق 60x84 / 16.

ورقة تعويض. طباعة أوفست.

ر. 4.4 Uch.ed.l. 3.5 توزيع 80 نسخة.

طلب رقم 3793. ج - 32

جامعة ماري الحكومية التقنية

424000 يوشكار علا ، ر. لينينا ، 3

مركز التحرير والنشر

جامعة ماري الحكومية التقنية

424006 يوشكار علا شارع. بانفيلوفا ، 17

في عام 2020 ، من المخطط توليد 1720-1820 مليون جالون.

المكافئ بالملليغرام هو كمية مادة بالملليجرام ، مساوية عدديًا لنسبة وزنها الجزيئي إلى التكافؤ في مركب معين.

يؤسس التوازن الحراري لوحدة الغلاية المساواة بين كمية الحرارة التي تدخل الوحدة واستهلاكها. بناءً على توازن الحرارة ، يتم تحديد استهلاك الوقود وحساب عامل الكفاءة وكفاءة وحدة الغلاية.

في وحدة الغلاية ، يتم تحويل الطاقة المقيدة كيميائيًا للوقود أثناء عملية الاحتراق إلى حرارة فيزيائية لنواتج الاحتراق. تستخدم هذه الحرارة لتسخين الماء. بسبب الخسائر الحتمية في تحويل الحرارة والطاقة ، يتلقى المنتج (الماء) جزءًا فقط من الحرارة. يتكون الجزء الآخر من الخسائر التي تعتمد على كفاءة تنظيم عمليات تحويل الطاقة (احتراق الوقود) ونقل الحرارة إلى المنتج الذي يتم إنتاجه.

معادلة توازن الحرارة للحالة الحرارية الثابتة للوحدة:

(37)

(38)

أين هي الحرارة المتاحة ،

- حرارة مفيدة ؛

إجمالي الخسائر ؛

- فقدان الحرارة مع الغازات الخارجة ؛

- فقدان الحرارة من الاحتراق الكيميائي السفلي ؛

- فقدان الحرارة من عدم اكتمال الاحتراق الميكانيكي ؛

- فقدان الحرارة في البيئة ؛

- فقدان الحرارة مع الحرارة الفيزيائية للخبث.

الجزء الأيسر الوارد من معادلة التوازن الحراري (38) هو مجموع الكميات التالية:

(39)

أين يتم إدخال الحرارة في وحدة الغلاية مع الهواء لكل وقود واحد ؛ تؤخذ هذه الحرارة في الاعتبار عند تسخين الهواء خارج وحدة الغلاية (على سبيل المثال ، في السخانات البخارية أو الكهربائية المثبتة قبل سخان الهواء) ؛ إذا تم تسخين الهواء فقط في سخان الهواء ، فلن يتم أخذ الحرارة في الاعتبار ، حيث إنها تعود إلى فرن الوحدة ؛

- إدخال الحرارة بالبخار لرش زيت الوقود (بخار الفوهة) ؛

- الحرارة الفيزيائية لوقود واحد.

لان لا يوجد تسخين مسبق للهواء والوقود والبخار لا يستخدم لترذيذ الوقود ، ثم تأخذ الصيغة (39) الشكل:

كفاءة غلاية الماء الساخن هي نسبة الحرارة المفيدة المستخدمة لإنتاج الماء الساخن إلى الحرارة المتاحة للغلاية. لا يتم إرسال كل الحرارة المفيدة الناتجة عن وحدة الغلاية إلى المستهلكين ، حيث يتم إنفاق جزء من الحرارة على الاحتياجات الخاصة. مع وضع هذا في الاعتبار ، تتميز كفاءة الغلاية بالحرارة المتولدة (الكفاءة الإجمالية) والحرارة المنبعثة (صافي الكفاءة) ، ويتم تحديد الاستهلاك للاحتياجات الخاصة من خلال الفرق بين الحرارة المتولدة والحرارة الصادرة.

نتيجة لذلك ، فإن الكفاءة الإجمالية للغلاية تميز درجة الكمال التقني ، والكفاءة الصافية - كفاءتها التجارية. يتم تحديد الكفاءة الإجمالية لوحدة المرجل من خلال معادلة التوازن المباشر:

حيث يتم فقد الحرارة النسبية مع غازات العادم ، من عدم الاكتمال الكيميائي لاحتراق الوقود ، من التبريد الخارجي.

يتم تحديد فقد الحرارة النسبي مع الغازات الخارجة من خلال الصيغة:

- فقدان الحرارة من عدم اكتمال الاحتراق الميكانيكي (يؤخذ في الاعتبار فقط عند حرق الوقود الصلب والسائل) ،٪

6.1.4 حساب كمية الوقود المحروق في وحدة المرجل

الحساب العام للوقود المزود بفرن وحدة المرجل:

أين يتدفق الماء من خلال وحدة الغلاية ، كجم / ث ؛

- المحتوى الحراري للمياه الساخنة والباردة (عند مخرج ومدخل المرجل) كيلوجول / كجم

هكذا،

قائمة المصادر المستخدمة

1. بناء علم المناخ. SNiP 23-01-99.

2. تركيبات المرجل. SNiP II-35-76.

3. كفاءة الطاقة في المباني السكنية والعامة. معايير استهلاك الطاقة والحماية الحرارية. TSN 23-341-2002 إدارة منطقة ريازان لمنطقة ريازان ، ريازان - 2002.

4. الشبكات الحرارية. SNiP 2.04.07-86.

5. الحساب الحراري لتركيبات الغلايات. تعليمات منهجية لأداء أعمال التسوية رقم 1. سميت جامعة ولاية موردوفيا على اسم ن.ب. أوراجيف. سارانسك ، 2005.

6. Esterkin R.I. تركيبات المرجل. تصميم الدورة والدبلومة: Proc. مخصص للمدارس الفنية. - لام: إنرجواتوميزدات. لينينغراد. قسم 1989.

7. اختيار وحساب المبادلات الحرارية. درس تعليمي. جامعة ولاية بينزا. بينزا ، 2001.

8. Roddatis K.F. تركيبات المرجل. كتاب مدرسي لطلاب التخصصات غير الطاقية بالجامعات. - م: "الطاقة" 1977.

9. Roddatis K.F. ، Poltaretsky A.N. دليل تركيبات الغلايات ذات الإنتاجية المنخفضة. - م: Energoatomizdat ، 1989.

10. Buznikov E.F. ، Roddatis K.F. ، Berzins E.Ya. المراجل الصناعية والتدفئة ، الطبعة الثانية. - م: Energoatomizdat ، 1984.

11. دليل مشغل بيوت الغلايات الغازية. L.Ya Poretsky ، و R.R. Rybakov ، و E.B. Stolpner وآخرون - الطبعة الثانية ، المنقحة. وتحويلة. - لام: ندرا ، 1988.

12. الكسندروف أ.أ ، جريجوريف ب. جداول الخواص الفيزيائية الحرارية للماء والبخار: كتيب. تسجيل حالة. خدمة البيانات المرجعية القياسية. GSSSD R-776-98 - M: دار النشر MPEI. 1999.

13. موقع Viessmann www.viessmann.ru

14. موقع Grundfos الإلكتروني www.grundfos.ru

15. موقع شركة "ريدان" www.ridan.ru

الملحق أ

الجدول أ -1 - وحدات الطاقة

الجدول أ -2 - خصائص بعض أنواع الوقود

الجدول 1 - البارامترات المناخية للفترة الباردة من العام

مدينة	درجة حرارة الهواء في أبرد يوم ، درجة مئوية ، أمن	درجة حرارة الهواء في أبرد فترة خمسة أيام ، درجة مئوية ، أمان	درجة حرارة الهواء ، درجة مئوية ، الأمان 0.94	درجة حرارة الهواء الدنيا المطلقة ، درجة مئوية	متوسط ​​السعة اليومية لدرجة حرارة الهواء في أبرد شهر ، درجة مئوية	المدة والأيام ومتوسط ​​درجة حرارة الهواء ، درجة مئوية ، في الفترة مع متوسط ​​درجة حرارة الهواء اليومية	متوسط ​​رطوبة الهواء النسبية الشهرية في أبرد شهر ،٪	متوسط ​​رطوبة الهواء النسبية الشهرية في الساعة 15:00 من أبرد شهر ،٪.	هطول الأمطار لشهر نوفمبر- مارس ، مم	اتجاه الرياح السائد لشهر ديسمبر وفبراير	الحد الأقصى لمتوسط ​​سرعة الرياح بالنقاط لشهر يناير ، م / ث	متوسط ​​سرعة الرياح ، م / ث ، لفترة مع متوسط ​​درجة حرارة الهواء اليومية 8 درجات مئوية
		0 درجة مئوية	8 جنيهات إسترلينية درجة مئوية	10 جنيهات إسترلينية
0,98	0,92	0,98	0,92	المدة الزمنية	معدل الحرارة	المدة الزمنية	معدل الحرارة	المدة الزمنية	معدل الحرارة
موسكو	-36	-32	-30	-28	-15	-42	6,5		-6,5		-3,1		-2,2				جنوب غرب	4,9	3,8
نيزهني نوفجورود	-38	-34	-34	-31	-17	-41	6,1		-7,5		-4,1		-3,2				جنوب غرب	5,1	3,7
أورينبورغ	-37	-36	-34	-31	-20	-43	8,1		-9,6		-6,3		-5,4				في	5,5	4,5
نسر	-35	-31	-30	-26	-15	-39	6,5		-6		-2,7		-1,8				جنوب غرب	6,5	4,8
بيرميان	-42	-39	-38	-35	-20	-47	7,1		-9,5		-5,9		-4,9				يو	5,2	3,3
يكاترينبورغ	-42	-40	-38	-35	-20	-47	7,1		-9,7		-6		-5,3				دبليو		3,7
ساراتوف	-34	-33	-30	-27	-16	-37	6,9		-7,5		-4,3		-3,4				شمال غرب	5,6	4,4
قازان	-41	-36	-36	-32	-18	-47	6,8		-8,7		-5,2		-4,3				يو	5,7	4,3
تولا	-35	-31	-30	-27	-15	-42	6,8		-6,4		-3		-2,1				SE	4,9
إيجيفسك	-41	-38	-38	-34	-20	-48	6,9		-9,2		-5,6		-4,7				جنوب غرب	4,8

ملاحظة - يتم اختيار درجة حرارة الهواء الدنيا المطلقة من سلسلة من الملاحظات للفترة 1881-1985 ؛ في SNiP 2.01.01-82 "علم مناخ البناء والجيوفيزياء" ، تم تحديد درجة حرارة الهواء الدنيا المطلقة للنقاط الفردية بواسطة طريقة التخفيض.

كفاءة وحدة الغلاية هي نسبة الحرارة المفيدة المستخدمة في توليد البخار (الماء الساخن) إلى الحرارة المتاحة (الحرارة التي يتم توفيرها لوحدة الغلاية). لا يتم إرسال كل الحرارة المفيدة الناتجة عن الغلاية إلى المستهلكين ، حيث يتم إنفاق جزء منها على الاحتياجات الخاصة (محرك المضخات ، وأجهزة السحب ، واستهلاك الحرارة لتسخين المياه خارج الغلاية ، ونزع الهواء ، وما إلى ذلك). في هذا الصدد ، يتم التمييز بين كفاءة الوحدة من حيث الحرارة المتولدة (الكفاءة الإجمالية) وكفاءة الوحدة من حيث الحرارة المنبعثة إلى المستهلك (صافي الكفاءة).

يمكن تحديد الكفاءة الإجمالية من خلال الصيغة:

يتم تحديد صافي الكفاءة من خلال الرصيد العكسي على النحو التالي:

الأساليب الحديثة في زيادة كفاءة مصنع الغلايات.

يمكنك زيادة قوة المرجل البخاري من خلال اتخاذ الإجراءات التالية:

§ الحد من حجم الهواء في غرفة الاحتراق وتركيب الحواجز ؛

§ استخدام أنظمة استرداد حرارة غاز العادم ؛

§ استخدام التكثيف أو المقتصدات التقليدية (سخانات مياه التغذية) ؛

§ أداء العزل الحراري لجدران الغلايات.

§ بالتسخين المسبق للهواء المحقون في غرفة الاحتراق ؛

§ تفجير المرجل بانتظام ؛

§ بعد إثبات الاسترداد ("الالتقاط") للمكثفات.

طرق زيادة كفاءة الدورة الحرارية لمحطات الطاقة الحرارية.

لزيادة الكفاءة ، يتم استخدام مخطط تكنولوجي للإنتاج المشترك للكهرباء والحرارة الموفرة للمستهلكين لاحتياجات الإنتاج أو للتدفئة وإمدادات المياه الساخنة. لهذا الغرض ، يتم اختيار بخار المعلمات المطلوبة في التوربينات بعد المراحل المقابلة. في الوقت نفسه ، يمر بخار أقل بكثير عبر المكثف ، مما يجعل من الممكن زيادة الكفاءة حتى 60 ... 65٪.

يمكن أيضًا تحقيق زيادة في الكفاءة من خلال رفع معايير البخار الحي. وفقًا للخبراء ، فإن زيادة درجة حرارة البخار إلى 600 درجة مئوية سيزيد من الكفاءة بنحو 5٪ ، ويرفع الضغط إلى 30 ميجا باسكال - بنسبة 3 ... 4٪. صحيح أن هذا سيتطلب معدنًا بمؤشرات قوة أعلى.

ما الذي يحدد الوضع الأمثل لتشغيل غلاية البخار.

درجة حرارة الغازات في الغرفة الدوارة ، ضغط الهواء خلف سخان الهواء ، مقاومة سخان الهواء ، تدفق الهواء إلى المطاحن.

تأثير أنماط تشغيل المعدات المساعدة على كفاءة مصنع الغلايات.

للتشغيل العادي وغير المنقطع لمحطات الغلايات ، من الضروري توفير الوقود لها بشكل مستمر. تتكون عملية تزويد الوقود من مرحلتين رئيسيتين: 1) إمداد الوقود من مكان استخراجه إلى المستودعات الواقعة بالقرب من غرفة الغلاية. 2) إمداد الوقود من المستودعات مباشرة إلى غرف الغلايات.

أي انتهاكات لأنماط تشغيل المعدات المساعدة للغلاية البخارية ، مثل أنظمة تحضير الغبار ، وأنظمة معالجة المياه ، وآلات السحب ، إلخ. لها تأثير كبير على إنتاج البخار للمعلمات المطلوبة بواسطة غلاية البخار.

تأثير خبث أسطح التسخين على أوضاع تشغيل وحدة الغلاية.

يؤدي التلوث الشديد أو خبث أسطح التسخين إلى ارتفاع درجة حرارة الغازات عند مخرج الفرن ، ونتيجة لذلك ، تلوث إضافي (خبث) لأسطح التسخين اللاحقة للغلاية ، وظهور تفاوت متزايد في درجة الحرارة وسرعة الغاز في العبوات والملفات الفردية ، وزيادة درجة حرارة البخار شديد السخونة والأنابيب المعدنية للسخان الفائق ، مما يزيد من مقاومة مسار الغاز للغلاية ويقلل من أدائها الاقتصادي.

تقنيات احتراق الوقود الحديثة.

احتراق دوامة للوقود ، احتراق متعدد الطبقات.

وقود الأكسجين. المبدأ الأساسي هو أن الأكسجين ينطلق من الهواء ويختلط بغبار الفحم ويحترق. عندما يتم حرق الفحم في الأكسجين النقي ، لا تتشكل أكاسيد النيتروجين. بعد عدة مراحل من التطهير في د. يبقى ثاني أكسيد الكربون فقط.

من بين تقنيات احتراق الوقود الرئيسية ، يجدر تسليط الضوء على تقنية الاحتراق ذات درجة الحرارة المنخفضة ، والتكنولوجيا مع الفرن الحلقي ، واستخدام وقود الفحم المائي و CCGT مع تغويز داخل الدورة للفحم.

بسبب زيادة كفاءة محطات الطاقة الحرارية في مكثف التوربينات

يمكن زيادة كفاءة التوربين عن طريق زيادة درجة حرارة وضغط البخار الداخل إلى التوربين ، أو عن طريق خفض درجة حرارة وضغط البخار المشبع الخارج من التوربين. يتم تحقيق هذا الأخير عن طريق تكثيف البخار الخارج من التوربين ، والذي يحدث في مكثف مركب لهذا الغرض عند تزويده بمياه التبريد.

التوازن الحراري لغلاية البخار. كفاءة المرجل

المعادلة العامة للتوازن الحراري لوحدة المرجل

النسبة التي تربط بين وصول واستهلاك الحرارة في مولد الحرارة هي توازنها الحراري. تتمثل أهداف تجميع توازن الحرارة لوحدة الغلاية في تحديد جميع عناصر التوازن الواردة والصادرة ؛ حساب كفاءة وحدة المرجل ، وتحليل بنود المصروفات في الميزانية العمومية من أجل تحديد أسباب التدهور في تشغيل وحدة المرجل.

في وحدة الغلاية ، عندما يتم حرق الوقود ، يتم تحويل الطاقة الكيميائية للوقود إلى طاقة حرارية لمنتجات الاحتراق. تُستخدم الحرارة المنبعثة من الوقود لتوليد حرارة مفيدة يحتوي عليها البخار أو الماء الساخن ولتغطية فقد الحرارة.

وفقًا لقانون الحفاظ على الطاقة ، يجب أن يكون هناك مساواة بين وصول واستهلاك الحرارة في وحدة الغلاية ، أي

بالنسبة لمحطات الغلايات ، يكون توازن الحرارة لكل 1 كجم من الوقود الصلب أو السائل أو 1 م 3 من الغاز في الظروف العادية ( ). تحتوي بنود الدخل والاستهلاك في معادلة توازن الحرارة على أبعاد MJ / m 3 للغاز و MJ / kg للوقود الصلب والسائل.

تسمى أيضًا الحرارة المتلقاة في وحدة الغلاية من احتراق الوقود الدفء المتاحفي الحالة العامة الجزء الوارديتم كتابة توازن الحرارة على النحو التالي:

أين هي أدنى قيمة حرارية للوقود الصلب أو السائل لكل كتلة عمل ، ميغا جول / كغ ؛

القيمة الحرارية الصافية للوقود الغازي على أساس جاف ، ميغا جول / م 3 ؛

الحرارة الفيزيائية للوقود

الحرارة الفيزيائية للهواء

يتم إدخال الحرارة في فرن الغلاية بالبخار.

دعونا نفكر في مكونات الجزء الوارد من ميزان الحرارة. في الحسابات ، يتم أخذ أقل قيمة حرارية للعمل في حالة ارتفاع درجة حرارة منتجات الاحتراق التي تغادر المرجل عن درجة حرارة تكثيف بخار الماء (عادةً t g = 110 ... 120 0 درجة مئوية). عند تبريد منتجات الاحتراق إلى درجة حرارة يمكن عندها تكثيف بخار الماء على سطح التسخين ، يجب إجراء الحسابات مع مراعاة القيمة الحرارية العالية للوقود

الحرارة الفيزيائية للوقود هي:

أين معر هي السعة الحرارية النوعية للوقود ، لزيت الوقود و للغاز

رر - درجة حرارة الوقود ، 0 درجة مئوية.

عند دخول المرجل ، عادةً ما يكون للوقود الصلب درجة حرارة منخفضة تقترب من الصفر سو. صغير ويمكن إهماله.

زيت الوقود (الوقود السائل) ، لتقليل اللزوجة وتحسين الرش ، يدخل الفرن المسخن إلى درجة حرارة 80 ... 120 درجة مئوية ، لذلك يتم أخذ حرارته الفيزيائية في الاعتبار عند إجراء الحسابات. في هذه الحالة ، يمكن تحديد السعة الحرارية لزيت الوقود بالصيغة:

محاسبة سو. يتم تنفيذه فقط عند حرق الوقود الغازي بقيمة منخفضة من السعرات الحرارية (على سبيل المثال ، غاز الفرن العالي) بشرط تسخينه (حتى 200 ... 300 0 درجة مئوية). عند حرق الوقود الغازي ذي القيمة الحرارية العالية (على سبيل المثال ، الغاز الطبيعي) ، هناك زيادة في نسبة كتلة الهواء والغاز (حوالي 10 1). في هذه الحالة ، لا يتم تسخين الوقود - الغاز عادة.

الحرارة الفيزيائية للهواء سو. يؤخذ في الاعتبار فقط عند تسخينه خارج المرجل بسبب مصدر خارجي (على سبيل المثال ، في سخان بخار أو في سخان مستقل عند حرق وقود إضافي فيه). في هذه الحالة ، الحرارة التي يدخلها الهواء تساوي:

أين هي نسبة كمية الهواء عند المدخل إلى المرجل (سخان الهواء) إلى اللازم نظريًا ؛

المحتوى الحراري من الهواء المطلوب نظريًا مسخن مسبقًا قبل سخان الهواء ، :

,

هنا درجة حرارة الهواء المسخن أمام سخان الهواء لوحدة المرجل ، 0 درجة مئوية ؛

المحتوى الحراري للهواء البارد المطلوب نظريًا ، :

تؤخذ الحرارة التي يتم إدخالها في فرن الغلاية بالبخار أثناء الرش البخاري لزيت الوقود في الاعتبار في شكل صيغة:

أين جيع - استهلاك البخار ، كجم لكل 1 كجم من الوقود (للرش البخاري لزيت الوقود جين = 0.3 ... 0.35 كجم / كجم) ؛

ح p هو المحتوى الحراري للبخار ، MJ / كجم ؛

2.51 - القيمة التقريبية للمحتوى الحراري لبخار الماء في منتجات الاحتراق الخارجة من وحدة المرجل ، MJ / كجم.

في حالة عدم وجود الوقود وتدفئة الهواء من مصادر خارجية ، ستكون الحرارة المتاحة مساوية لـ:

يشتمل جزء الإنفاق من ميزان الحرارة على حرارة مفيدة سالأرضية في وحدة المرجل ، أي الحرارة التي يتم إنفاقها على إنتاج البخار (أو الماء الساخن) ، وخسائر الحرارة المختلفة ، أي

أين ساي جي. - فقدان الحرارة مع الغازات الخارجة ؛

سج. و ستصلب متعدد. - فقدان الحرارة بسبب عدم اكتمال احتراق الوقود الكيميائي والميكانيكي ؛

سلكن. - فقدان الحرارة من التبريد الخارجي للحاويات الخارجية للغلاية ؛

س f.sh. - فقدان الخبث بفعل الحرارة المادية ؛

س acc. - استهلاك (علامة "+") والدخل (علامة "-") للحرارة المرتبطة بالنظام الحراري غير المستقر للغلاية. في حالة ثابتة الحرارية س acc. = 0.

لذلك يمكن كتابة المعادلة العامة للتوازن الحراري لوحدة المرجل في النظام الحراري للحالة المستقرة على النحو التالي:

إذا تم تقسيم كلا الجزأين من المعادلة المقدمة وضربهما في 100٪ ، فإننا نحصل على:

أين مكونات جزء الإنفاق من ميزان الحرارة ،٪.

3.1 فقدان الحرارة بغازات المداخن

يحدث فقدان الحرارة مع غازات العادم بسبب حقيقة أن الحرارة الفيزيائية (المحتوى الحراري) للغازات تغادر المرجل عند درجة حرارة راي جي. ، تتجاوز الحرارة الفيزيائية للهواء الداخل للغلاية α اي جي. والوقود معر رر. الفرق بين المحتوى الحراري لغازات المداخن والحرارة المزودة إلى المرجل بهواء البيئة α اي جي. ، يمثل فقد الحرارة بغازات المداخن ، MJ / كجم أو (MJ / m 3):

.

عادة ما يحتل فقدان الحرارة بغازات العادم المكانة الرئيسية بين الخسائر الحرارية للغلاية ، والتي تصل إلى 5 ... 12٪ من الحرارة المتاحة للوقود. تعتمد خسائر الحرارة هذه على درجة حرارة وحجم وتكوين نواتج الاحتراق ، والتي بدورها تعتمد على مكونات الصابورة للوقود:

توضح النسبة التي تميز جودة الوقود المحصول النسبي لمنتجات الاحتراق الغازي (عند α = 1) لكل وحدة حرارة احتراق للوقود وتعتمد على محتوى مكونات الصابورة فيه (الرطوبة دبليوع والرماد لكنع للوقود الصلب والسائل والنيتروجين ن 2 ، ثاني أكسيد الكربون لذا 2 والأكسجين ا 2 للوقود الغازي). مع زيادة محتوى مكونات الصابورة في الوقود ، وبالتالي ، يزداد فقدان الحرارة مع غازات العادم وفقًا لذلك.

تتمثل إحدى الطرق الممكنة لتقليل فقد الحرارة بغازات المداخن في تقليل معامل الهواء الزائد في غازات المداخن α ج ، التي تعتمد على معامل استهلاك الهواء في الفرن وهواء الصابورة الذي يتم امتصاصه في قنوات غاز الغلاية ، والتي عادة ما تكون تحت التفريغ:

إمكانية التخفيض α ، يعتمد على نوع الوقود وطريقة احتراقه ونوع الشعلات والدافع. في ظل ظروف مواتية لخلط الوقود والهواء ، يمكن تقليل الهواء الزائد المطلوب للاحتراق. عند حرق الوقود الغازي ، يُفترض أن يكون معامل الهواء الزائد هو 1.1 ، عند حرق زيت الوقود = 1.1 ... 1.15.

يمكن تقليل شفط الهواء على طول مسار الغاز في الغلاية إلى الصفر في الحد الأقصى. ومع ذلك ، فإن الختم الكامل للأماكن التي تمر فيها الأنابيب من خلال البطانة ، وإغلاق الفتحات والمختلسون أمر صعب وعمليًا = 0.15..0.3.

هواء الصابورة في منتجات الاحتراق بالإضافة إلى زيادة فقد الحرارة ساي جي. يؤدي أيضًا إلى تكاليف طاقة إضافية لجهاز طرد الدخان.

عامل مهم آخر يؤثر على القيمة سس ، هي درجة حرارة غاز المداخن راي جي. . يتم تحقيق تخفيضه عن طريق تركيب عناصر تستخدم الحرارة (الموفر ، سخان الهواء) في الجزء الخلفي من المرجل. كلما انخفضت درجة حرارة غازات العادم ، وبناءً عليه ، قل الفرق في درجة الحرارة بين الغازات وسوائل العمل المسخنة (على سبيل المثال ، الهواء) ، زادت مساحة سطح التسخين المطلوبة لتبريد نواتج الاحتراق.

تؤدي زيادة درجة حرارة غاز المداخن إلى زيادة الخسارة ج ساي جي. وبالتالي ، إلى تكاليف الوقود الإضافية لإنتاج نفس الكمية من البخار أو الماء الساخن. لهذا السبب ، درجة الحرارة المثلى راي جي. على أساس الحسابات التقنية والاقتصادية عند مقارنة التكاليف الرأسمالية النهائية لبناء سطح التدفئة وتكلفة الوقود (الشكل 3.).

بالإضافة إلى ذلك ، أثناء تشغيل المرجل ، يمكن أن تتلوث أسطح التسخين بالسخام ورماد الوقود. وهذا يؤدي إلى تدهور التبادل الحراري لمنتجات الاحتراق مع سطح التسخين. في الوقت نفسه ، من أجل الحفاظ على ناتج بخار معين ، من الضروري زيادة استهلاك الوقود. تؤدي أسطح التسخين المنزلقة أيضًا إلى زيادة مقاومة مسار الغاز في الغلاية. في هذا الصدد ، لضمان التشغيل العادي للوحدة ، يلزم التنظيف المنتظم لأسطح التدفئة الخاصة بها.

3.2 فقد الحرارة من الاحتراق الكيميائي غير الكامل

يحدث فقدان الحرارة من عدم اكتمال الاحتراق الكيميائي (الاحتراق الكيميائي السفلي) عندما لا يتم حرق الوقود بالكامل داخل غرفة الاحتراق وتظهر المكونات الغازية القابلة للاحتراق في منتجات الاحتراق - CO ، H 2 ، CH 4 ، Cm H n ، إلخ. من هذه الغازات القابلة للاحتراق خارج الأفران يكاد يكون مستحيلًا بسبب درجة حرارتها المنخفضة نسبيًا.

قد تكون أسباب الاحتراق الكيميائي غير الكامل:

نقص عام في الهواء

تكوين خليط رديء ، خاصة في المراحل الأولى من احتراق الوقود ؛

درجة حرارة منخفضة في غرفة الاحتراق ، خاصة في منطقة الاحتراق اللاحق ؛

وقت مكوث الوقود غير الكافي داخل غرفة الاحتراق ، والذي لا يمكن خلاله إكمال التفاعل الكيميائي للاحتراق بشكل كامل.

مع وجود كمية من الهواء كافية للاحتراق الكامل للوقود وتكوين خليط جيد ، تعتمد الخسائر على الكثافة الحجمية لإطلاق الحرارة في الفرن ، ميغاواط / م 3:

أين في- استهلاك الوقود ، كجم / ثانية ؛

الخامسر هو حجم الفرن ، م 3.

أرز. 14.9 اعتماد فقدان الحرارة على عدم اكتمال الاحتراق الكيميائي ف x.n،٪ ، من كثافة إطلاق الحرارة الحجمية في الفرن qv، ميغاواط / م 3.

تظهر طبيعة الاعتماد في الشكل 4. . في منطقة القيم المنخفضة (الجانب الأيسر من المنحنى) ، أي عند انخفاض استهلاك الوقود B ، تزداد الخسائر بسبب انخفاض مستوى درجة الحرارة في غرفة الاحتراق. تؤدي الزيادة في الكثافة الحجمية لإطلاق الحرارة (مع زيادة استهلاك الوقود) إلى زيادة مستوى درجة الحرارة في الفرن وانخفاض

ومع ذلك ، عند الوصول إلى مستوى معين مع زيادة أخرى في استهلاك الوقود (الجانب الأيمن من المنحنى) ، تبدأ الخسائر في الزيادة مرة أخرى ، وهو ما يرتبط بانخفاض وقت بقاء الغازات في حجم الفرن والاستحالة ، لذلك ، من اكتمال تفاعل الاحتراق.

تعتمد القيمة المثلى التي تكون فيها الخسائر ضئيلة على نوع الوقود وطريقة احتراقه وتصميم الفرن. بالنسبة لأجهزة الاحتراق الحديثة ، يكون فقد الحرارة من الاحتراق الكيميائي غير الكامل 0 ... 2٪ في .

عند معالجة مواد الاختبار لمصنع غلاية ، يتم تحديد فقد الحرارة من الاحتراق الكيميائي غير الكامل بواسطة الصيغة:

كفاءة وحدة المرجل

نجاعةمن وحدة المرجل هي نسبة الحرارة المفيدة المستخدمة في توليد البخار (أو الماء الساخن) إلى الحرارة المتاحة لوحدة الغلاية. ومع ذلك ، لا يتم إرسال كل الحرارة المفيدة الناتجة عن وحدة الغلاية إلى المستهلكين ، حيث يتم إنفاق جزء من الحرارة على الاحتياجات الخاصة. مع وضع ذلك في الاعتبار ، تتميز كفاءة وحدة الغلاية بالحرارة المتولدة (الكفاءة - الإجمالي) والحرارة المنبعثة (الكفاءة - الصافية).

وفقًا للاختلاف بين الحرارة المتولدة والحرارة الصادرة ، يتم تحديد الاستهلاك للاحتياجات الخاصة. لتلبية الاحتياجات الخاصة ، لا يتم استهلاك الحرارة فحسب ، بل يتم استهلاك الطاقة الكهربائية أيضًا (على سبيل المثال ، لتشغيل جهاز طرد الدخان ، والمروحة ، ومضخات التغذية ، وآليات إمداد الوقود) ، أي يشمل الاستهلاك للاحتياجات الخاصة استهلاك جميع أنواع الطاقة التي يتم إنفاقها على إنتاج البخار أو الماء الساخن.

لذا ، فإن الكفاءة - إجمالي وحدة الغلاية هي ما يميز درجة إتقانها التقني ، وكفاءتها - صافي - الكفاءة التجارية.

الكفاءة - يمكن تحديد إجمالي وحدة الغلاية إما عن طريق معادلة التوازن المباشر أو من خلال معادلة التوازن العكسي.

حسب معادلة الرصيد المباشر:

على سبيل المثال ، في إنتاج بخار الماء ، الحرارة المفيدة المستخدمة هي ( انظر السؤال 2) :

ثم

من التعبير المقدم ، يمكنك الحصول على صيغة لتحديد استهلاك الوقود المطلوب ، كجم / ث (م 3 / ث):

وفقًا لمعادلة التوازن العكسي:

يتم تحديد الكفاءة - الإجمالي وفقًا لمعادلة التوازن المباشر بشكل أساسي عند إعداد التقارير عن فترة منفصلة (عقد ، شهر) ، ووفقًا لمعادلة التوازن العكسي - عند اختبار وحدات الغلايات. يعتبر حساب الكفاءة من خلال التوازن العكسي أكثر دقة ، حيث أن الأخطاء في قياس فقد الحرارة أصغر منها في تحديد استهلاك الوقود.