Bilanțul termic al unității cazanului stabilește egalitatea între cantitatea de căldură care intră în unitate și consumul acesteia. Pe baza bilanțului termic al unității cazanului se determină consumul de combustibil și se calculează factorul de eficiență, care este cea mai importantă caracteristică a eficienței energetice a cazanului.

În unitatea cazanului, energia legată chimic a combustibilului în timpul procesului de ardere este transformată în căldura fizică a produselor de ardere combustibile. Această căldură este folosită pentru a genera și supraîncălzi abur sau încălzi apa. Datorită pierderilor inevitabile în timpul transferului de căldură și conversiei energiei, produsul (abur, apă etc.) absoarbe doar o parte din căldură. Cealaltă parte este formată din pierderi care depind de eficiența organizării proceselor de conversie a energiei (combustie combustibil) și de transferul de căldură către produsul care se produce.

Bilanțul termic al unității cazanului este de a stabili egalitatea între cantitatea de căldură primită în unitate și suma căldurii utilizate și a pierderilor de căldură. Bilanțul termic al unității cazanului este realizat pentru 1 kg de combustibil solid sau lichid sau pentru 1 m 3 de gaz. Ecuația în care bilanțul termic al unității cazanului pentru starea termică în regim de echilibru a unității se scrie în următoarea formă:

Q p / p = Q 1 + ∑Q n

Q p / p = Q 1 + Q 2 + Q 3 + Q 4 + Q 5 + Q 6 (19,3)

Unde Q p / p este căldura disponibilă; Q 1 - căldură folosită; ∑Q n - pierderi totale; Q 2 - pierderi de căldură cu gazele de ieșire; Q 3 - pierderi de căldură din cauza subardere chimică; Q 4 - pierderi de căldură din incompletitudinea mecanică a arderii; Q 5 - pierderi de căldură către mediu; Q 6 - pierdere de căldură cu căldura fizică a zgurii.

Dacă fiecare termen din partea dreaptă a ecuației (19.3) este împărțit la Q p / p și înmulțit cu 100%, obținem a doua formă a ecuației, în care bilanțul termic al unității cazanului:

q 1 + q 2 + q 3 + q 4 + q 5 + q 6 = 100% (19,4)

În ecuația (19.4), valoarea q 1 reprezintă randamentul instalației „brut”. Nu ia în considerare costurile energetice pentru întreținerea centralei de cazane: antrenarea aspiratoarelor de fum, ventilatoarelor, pompelor de alimentare și alte costuri. Factorul de eficiență „net” este mai mic decât factorul de eficiență „brut”, deoarece ia în considerare costurile energetice pentru nevoile proprii ale instalației.

Partea din stânga de intrare a ecuației bilanţului termic (19.3) este suma următoarelor mărimi:

Q p / p \u003d Q p / n + Q v.vn + Q abur + Q fizic (19,5)

unde Q B.BH este căldura introdusă în unitatea cazanului cu aer la 1 kg de combustibil. Această căldură este luată în considerare atunci când aerul este încălzit în afara unității cazanului (de exemplu, în încălzitoarele cu abur sau electrice instalate înaintea încălzitorului de aer); dacă aerul este încălzit numai în încălzitorul de aer, atunci această căldură nu este luată în considerare, deoarece se întoarce în cuptorul unității; Q abur - căldură introdusă în cuptor cu abur de explozie (duză) la 1 kg de combustibil; Q fizic t - căldură fizică de 1 kg sau 1 m 3 de combustibil.

Caldura introdusa cu aer se calculeaza prin egalitate

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

unde β este raportul dintre cantitatea de aer de la intrare la încălzitorul de aer și necesarul teoretic; c p este capacitatea termică izobară volumetrică medie a aerului; la temperaturi ale aerului de până la 600 K, poate fi considerat cu p \u003d 1,33 kJ / (m 3 K); T g.vz - temperatura aerului încălzit, K; T x.vz - temperatura aerului rece, de obicei egală cu 300 K.

Căldura introdusă cu aburul pentru pulverizarea păcurului (abur de duză) se găsește după formula:

Q perechi \u003d W f (i f - r)

unde W f - consumul de abur al injectorului, egal cu 0,3 - 0,4 kg/kg; i f - entalpia aburului duzei, kJ/kg; r este căldura de vaporizare, kJ/kg.

Căldura fizică a 1 kg de combustibil:

Q t fizic - cu t (T t - 273),

unde c t este capacitatea termică a combustibilului, kJ/(kgK); T t - temperatura combustibilului, K.

Valoarea lui Q fizică. t este de obicei nesemnificativ și rar luat în considerare în calcule. Excepțiile sunt păcura și gazul combustibil cu conținut scăzut de calorii, pentru care valoarea Q fizic.t este semnificativă și trebuie luată în considerare.

Dacă nu există preîncălzire a aerului și a combustibilului, iar aburul nu este utilizat pentru atomizarea combustibilului, atunci Q p / p = Q p / n. Termenii pierderilor de căldură din ecuația bilanţului termic al unităţii cazanului se calculează pe baza ecuaţiilor date mai jos.

1. Pierderea de căldură cu gazele de evacuare Q 2 (q 2) este definită ca diferența dintre entalpia gazelor la ieșirea din unitatea cazanului și aerul care intră în unitatea cazanului (încălzitorul de aer), adică.

unde V r este volumul produselor de ardere a 1 kg de combustibil, determinat prin formula (18,46), m 3 / kg; c р.r, с р.в - capacități termice izobare volumetrice medii ale produselor de ardere a combustibilului și aerului, definite ca capacități termice ale amestecului de gaze (§ 1.3) folosind tabele (vezi Anexa 1); T uh, T x.vz - temperaturile gazelor de ardere și ale aerului rece; a - coeficient care ține cont de pierderile din subardere mecanică a combustibilului.

Unitățile de cazane și cuptoarele industriale funcționează, de regulă, sub un anumit vid, care este creat de aspiratoarele de fum și un coș de fum. Ca urmare, prin lipsa densității în garduri, precum și prin trape de inspecție etc. din atmosferă este aspirată o anumită cantitate de aer, al cărei volum trebuie luat în considerare la calcularea I ux.

Entalpia întregului aer care intră în unitate (inclusiv ventuze) este determinată de coeficientul de exces de aer la ieșirea din instalație α ux = α t + ∆α.

Aspirația totală a aerului în instalațiile de cazane nu trebuie să depășească ∆α = 0,2 ÷ 0,3.

Dintre toate pierderile de căldură, Q 2 este cea mai semnificativă. Valoarea lui Q 2 crește odată cu creșterea raportului de aer în exces, a temperaturii gazelor de ardere, a umidității combustibilului solid și a balastării combustibilului gazos cu gaze incombustibile. Reducerea aspirației aerului și îmbunătățirea calității arderii conduc la o anumită reducere a pierderilor de căldură Q 2 . Principalul factor determinant care influențează pierderea de căldură de către gazele de eșapament este temperatura acestora. Pentru a reduce T uh, aria suprafețelor de încălzire care utilizează căldură - încălzitoare de aer și economizoare - este mărită.

Valoarea Tx afectează nu numai eficiența unității, ci și costurile de capital necesare instalării aerotermelor sau economizoarelor. Odată cu scăderea Tx, crește eficiența și scad consumul de combustibil și costurile cu combustibilul. Cu toate acestea, aceasta mărește suprafețele suprafețelor care utilizează căldură (cu o diferență mică de temperatură, aria suprafeței de schimb de căldură trebuie mărită; vezi § 16.1), drept urmare costul instalării și costurile de exploatare cresc. Prin urmare, pentru centralele nou proiectate sau alte instalații consumatoare de căldură, valoarea lui T uh este determinată dintr-un calcul tehnic și economic, care ia în considerare influența lui T uh nu numai asupra eficienței, ci și asupra valorii costurilor de capital. și costurile de exploatare.

Un alt factor important care influențează alegerea Tx este conținutul de sulf al combustibilului. La temperaturi scăzute (mai mici decât temperatura punctului de rouă a gazelor de ardere), vaporii de apă se pot condensa pe conductele suprafețelor de încălzire. La interacțiunea cu anhidridele sulfuroase și sulfurice, care sunt prezente în produsele de ardere, se formează acizi sulfuros și sulfuric. Ca urmare, suprafețele de încălzire sunt supuse unei coroziuni intense.

Cazanele moderne și cuptoarele pentru arderea materialelor de construcție au T uh = 390 - 470 K. La arderea gazelor și a combustibililor solizi cu umiditate scăzută T uh - 390 - 400 K, cărbunii umezi

T yx \u003d 410 - 420 K, păcură T yx \u003d 440 - 460 K.

Umiditatea combustibilului și impuritățile gazoase necombustibile sunt balastul care formează gaz, care crește cantitatea de produse de ardere rezultate din arderea combustibilului. Aceasta crește pierderea Q 2 .

Când se utilizează formula (19.6), trebuie avut în vedere faptul că volumele de produse de ardere sunt calculate fără a ține cont de arderea mecanică insuficientă a combustibilului. Cantitatea reală de produse de ardere, ținând cont de incompletitudinea mecanică a arderii, va fi mai mică. Această circumstanță este luată în considerare prin introducerea unui factor de corecție a \u003d 1 - p 4 /100 în formula (19.6).

2. Pierderea de căldură de la subardere chimică Q 3 (q 3). Gazele de la ieșirea cuptorului pot conține produse de ardere incompletă a combustibilului CO, H2, CH4, a căror căldură de ardere nu este utilizată în volumul cuptorului și mai departe de-a lungul traseului unității cazanului. Căldura totală de ardere a acestor gaze determină subarderea chimică. Cauzele subardere chimice pot fi:

• lipsa unui agent oxidant (α<; 1);
• amestecare slabă a combustibilului cu oxidantul (α ≥ 1);
• un exces mare de aer;
• eliberare de energie specifică scăzută sau excesiv de mare în camera de ardere q v , kW/m 3 .

Lipsa aerului duce la faptul că o parte din elementele combustibile ale produselor gazoase de ardere incompletă a combustibilului poate să nu ardă deloc din cauza lipsei unui agent oxidant.

Amestecarea slabă a combustibilului cu aerul este cauza fie a unei lipse locale de oxigen în zona de ardere, fie, dimpotrivă, a unui mare exces al acestuia. Un exces mare de aer determină o scădere a temperaturii de ardere, ceea ce reduce viteza reacțiilor de ardere și face procesul de ardere instabil.

Eliberarea scăzută de căldură specifică în cuptor (q v = BQ p / n / V t, unde B este consumul de combustibil; V T este volumul cuptorului) este cauza unei puternice disipări de căldură în volumul cuptorului și duce la o scădere. în temperatură. Valorile ridicate ale qv provoacă, de asemenea, subardere chimică. Acest lucru se explică prin faptul că este necesar un anumit timp pentru a finaliza reacția de ardere și, cu o valoare semnificativ supraestimată a qv, timpul petrecut de amestecul aer-combustibil în volumul cuptorului (adică, în zona cu cele mai înalte temperaturi). ) este insuficientă şi duce la apariţia unor componente combustibile în produşii gazoşi de ardere. În cuptoarele centralelor moderne, valoarea admisibilă a qv ajunge la 170 - 350 kW / m 3 (a se vedea § 19.2).

Pentru unitățile de cazane nou proiectate, valorile qv sunt selectate în funcție de datele normative, în funcție de tipul de combustibil ars, metoda de ardere și proiectarea dispozitivului de ardere. În timpul testelor de echilibru ale unităților de cazan în funcțiune, valoarea Q 3 este calculată în funcție de datele de analiză a gazelor.

La arderea combustibililor solizi sau lichizi, valoarea lui Q 3, kJ / kg, poate fi determinată prin formula (19.7)

3. Pierderea de căldură din arderea mecanică incompletă a combustibilului Q 4 (g 4). In timpul arderii combustibililor solizi, reziduurile (cenusa, zgura) pot contine o anumita cantitate de substante combustibile nearse (in principal carbon). Ca rezultat, energia legată chimic a combustibilului se pierde parțial.

Pierderile de căldură din arderea mecanică incompletă includ pierderile de căldură datorate:

• defectarea particulelor mici de combustibil prin golurile din grătar Q CR (q PR);
• îndepărtarea unei părți a combustibilului nears cu zgură și cenușă Q shl (q shl);
• antrenarea particulelor mici de combustibil de către gazele de ardere Q un (q un)

Q 4 - Q pr + Q un + Q sl

Pierderea de căldură q yn capătă valori mari în timpul arderii combustibilului pulverizat, precum și în timpul arderii cărbunilor neaglomerați într-un strat pe grătare fixe sau mobile. Valoarea lui q un pentru cuptoarele stratificate depinde de eliberarea de energie specifică aparentă (stresul termic) al oglinzii de ardere q R, kW / m 2, adică. asupra cantității de energie termică degajată, raportată la 1 m 2 din stratul de combustibil care arde.

Valoarea permisă a q R BQ p / n / R (B - consumul de combustibil; R - zona oglinzii de ardere) depinde de tipul de combustibil solid ars, de designul cuptorului, de coeficientul de aer în exces etc. În cuptoarele stratificate ale unităților de cazane moderne, valoarea lui q R are valori în intervalul 800 - 1100 kW / m 2. La calcularea unităților de cazan, valorile q R, q 4 \u003d q np + q sl + q un sunt luate în conformitate cu materialele de reglementare. În timpul testelor de echilibru, pierderea de căldură din subardere mecanică se calculează în funcție de rezultatele analizelor tehnice de laborator a reziduurilor solide uscate pentru conținutul lor de carbon. De obicei, pentru cuptoarele cu încărcare manuală de combustibil q 4 = 5 ÷ 10%, iar pentru cuptoarele mecanice și semi-mecanice q 4 = 1 ÷ 10%. La arderea combustibilului pulverizat într-o flacără în unități de cazan de putere medie și mare q 4 = 0,5 ÷ 5%.

4. Pierderea de căldură către mediu Q 5 (q 5) depinde de un număr mare de factori și în principal de dimensiunea și proiectarea cazanului și a cuptorului, de conductibilitatea termică a materialului și de grosimea peretelui căptușelii, de temperatura performanța unității cazanului, temperatura stratului exterior al căptușelii și aerul ambiant etc. d.

Pierderile de căldură către mediu la capacitatea nominală se determină conform datelor normative în funcție de puterea unității cazanului și de prezența suprafețelor de încălzire suplimentare (economizor). Pentru cazane cu abur cu o capacitate de până la 2,78 kg / s abur q 5 - 2 - 4%, până la 16,7 kg / s - q 5 - 1 - 2%, mai mult de 16,7 kg / s - q 5 \u003d 1 - 0,5%.

Pierderile de căldură către mediul înconjurător sunt distribuite prin diferite conducte de gaz ale unității cazanului (cuptor, supraîncălzitor, economizor etc.) proporțional cu căldura degajată de gaze din aceste conducte de gaz. Aceste pierderi sunt luate în considerare prin introducerea coeficientului de conservare a căldurii φ \u003d 1 q 5 / (q 5 + ȵ k.a) unde ȵ k.a este randamentul unității cazanului.

5. Pierderea de căldură cu căldura fizică a cenușii și zgurii îndepărtate din cuptoarele Q 6 (q 6) este nesemnificativă și ar trebui luată în considerare numai pentru arderea stratificată și în cameră a combustibililor cu mai multe cenuși (cum ar fi cărbunele brun, șist), pentru care este 1 - 1, 5%.

Pierderi de căldură cu cenușă fierbinte și zgură q 6,%, calculată prin formula

unde a shl - proporția de cenușă de combustibil în zgură; С sl - capacitatea termică a zgurii; T sl - temperatura zgurii.

În cazul arderii combustibilului pulverizat, a shl = 1 - a un (a un este proporția de cenușă de combustibil transportată din cuptor cu gaze).

Pentru cuptoarele stratificate a sl shl = a sl + a pr (a pr este proporția de cenușă de combustibil în „dip”). La îndepărtarea uscată a zgurii, se presupune că temperatura zgurii este Tsh = 870 K.

Cu îndepărtarea zgurii lichide, care se observă uneori în timpul arderii combustibilului pulverizat, T slug \u003d T cenușă + 100 K (T cenușa este temperatura cenușii în starea de topire lichidă). În cazul arderii stratificate a șisturilor bituminoase, conținutul de cenușă Ar este corectat pentru conținutul de dioxid de carbon al carbonaților, egal cu 0,3 (СО 2), adică. conținutul de cenușă este luat egal cu A P + 0,3 (CO 2) p / k. Dacă zgura îndepărtată este în stare lichidă, atunci valoarea lui q 6 atinge 3%.

În cuptoarele și uscătoarele utilizate în industria materialelor de construcții, pe lângă pierderile de căldură considerate, este necesar să se țină seama și de pierderile de căldură ale dispozitivelor de transport (de exemplu, cărucioarele) pe care materialul este supus unui tratament termic. Aceste pierderi pot ajunge până la 4% sau mai mult.

Astfel, randamentul „brut” poate fi definit ca

ȵ k.a = g 1 - 100 - ∑q pierderi (19,9)

Notăm căldura percepută de produs (abur, apă) ca Qk.a, kW, atunci avem:

pentru cazane de abur

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

pentru cazane de apa calda

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

Unde D este capacitatea cazanului, kg/s; i p.p - entalpia aburului supraîncălzit (dacă cazanul produce abur saturat, atunci în loc de i p.v se pune (i pn) kJ / kg; i p.v - entalpia apei de alimentare, kJ / kg; p - cantitatea de apă îndepărtată din unitatea cazanului pentru a menține conținutul de sare permis în apa cazanului (așa-numita purjare continuă a cazanului),%; i - entalpia apei cazanului, kJ / kg; M în - debitul de apă prin unitatea cazanului, kg / s; c r.v - capacitatea termică a apei, kJ/(kgK); Tout - temperatura apei calde la ieșirea cazanului; Tin - temperatura apei la intrarea în cazan.

Consumul de combustibil B, kg / s sau m 3 / s, este determinat de formula

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

Volumul produselor de ardere (vezi § 18.5) se determină fără a lua în considerare pierderile din subardere mecanică. Prin urmare, calculul suplimentar al unității cazanului (schimbul de căldură în cuptor, determinarea suprafețelor de încălzire în conductele de gaz, încălzitorul de aer și economizorul) se efectuează în funcție de cantitatea estimată de combustibil Вр:

(19.13)

Când ardeți gaz și păcură B p \u003d B.

Randamentul cazanului brut caracterizează eficiența utilizării căldurii furnizate cazanului și nu ia în considerare costul energiei electrice pentru a antrena ventilatoare, aspiratoare de fum, pompe de alimentare și alte echipamente. Când rulează pe gaz

h br k \u003d 100 × Q 1 / Q c n. (11,1)

Costurile de energie pentru nevoile auxiliare ale centralei de cazane sunt luate în considerare de randamentul cazanului net

h n k \u003d h br k - q t - q e, (11.2)

Unde q t, q e- costuri relative pentru nevoile proprii de căldură, respectiv electricitate. Pierderile de căldură pentru nevoile proprii includ pierderi de căldură cu suflare, suflare a ecranelor, pulverizare de păcură etc.

Principalele dintre ele sunt pierderile de căldură cu purjare.

q t \u003d G pr × (h k.v - h p.v) / (B × Q c n) .

Consum relativ de energie electrică pentru nevoi proprii

q el \u003d 100 × (N p.n / h p.n + ​​​​N d.v / h d.v + N d.s / h d.s) / (B × Q c n) ,

unde N p.n, N d.v, N d.s - costul energiei electrice pentru a antrena pompele de alimentare, ventilatoarele de aspirație și, respectiv, aspiratoarele de fum; h p.n, h d.v, h d.s - eficiența pompelor de alimentare, a ventilatoarelor de tiraj și, respectiv, a aspiratoarelor de fum.

11.3. Metodologia efectuării lucrărilor de laborator
și procesarea rezultatelor

Testele de echilibru în munca de laborator se efectuează pentru funcționarea staționară a cazanului, cu respectarea următoarelor condiții obligatorii:

Durata instalării cazanului de la aprindere până la începerea testării este de cel puțin 36 de ore,

Durata menținerii sarcinii de testare imediat înainte de testare este de 3 ore,

Fluctuațiile de sarcină permise în intervalul dintre două experimente adiacente nu trebuie să depășească ± 10%.

Măsurarea valorilor parametrilor se realizează cu instrumente standard instalate pe scutul cazanului. Toate măsurătorile trebuie făcute simultan de cel puțin 3 ori cu un interval de 15-20 de minute. Dacă rezultatele a două experimente cu același nume diferă cu cel mult ±5%, atunci media lor aritmetică este luată ca rezultat al măsurării. Cu o discrepanță relativă mai mare, se utilizează rezultatul măsurării în al treilea experiment de control.

Rezultatele măsurătorilor și calculelor sunt înregistrate în protocol, a cărui formă este dată în tabel. 26.

Tabelul 26

Determinarea pierderilor de căldură de către cazan

Nume parametru	Simbol	Unitate mes.	Rezultate în experimente
№1	№2	№3	Media
Volumul gazelor arse	V g	m 3 / m 3
Capacitatea termică volumetrică medie a gazelor de ardere	C g ¢	kJ / (m 3 K)
Temperatura gazelor de ardere	J	°C
Pierderi de căldură cu gazele de ardere	Q2	MJ/m 3
Volumul gazelor 3-atomice	V-RO 2	m 3 / m 3
Volumul teoretic de azot	V° N 2	m 3 / m 3
Excesul de oxigen în gazele de ardere	un colt	---
Volumul de aer teoretic	V° în	m 3 / m 3
Volumul gazelor uscate	V sg	m 3 / m 3
Volumul monoxidului de carbon din gazele de ardere	CO	%
Căldura de combustie CO	Q CO	MJ/m 3
Volumul hidrogenului din gazele de ardere	H 2	%
Puterea calorică H2	Q H 2	MJ/m 3
Volumul metanului din gazele de ardere	CH 4	%
Puterea calorică CH4	Q CH 4	MJ/m 3
Pierderea de căldură din arderea chimică incompletă	Q 3	MJ/m 3
	q 5	%
Pierderea de căldură de la răcirea externă	Î5	MJ/m 3

Sfârșitul mesei. 26

Tabelul 27

Randamentul brut si net al cazanului

Nume parametru	Simbol	Unitate mes.	Rezultate în experimente
№1	№2	№3	Media
Consumul de energie electrică energie pentru a antrena pompele de alimentare	N b.s.
Consumul de energie electrică energie pentru a antrena ventilatoarele	N d.v
Consumul de energie electrică energie pentru a conduce aspiratoarele de fum	N d.s
Eficiența pompelor de alimentare	h lun
Eficiența ventilatoarelor de suflare	h dv
Eficiența extractoarelor de fum	h dm
Consum relativ el. energie pentru nevoile proprii	q e-mail
Randamentul net al cazanului	h net la	%

Analiza rezultatelor lucrărilor de laborator

Valoarea h br k obținută ca urmare a lucrării prin metoda soldurilor directe și inverse trebuie comparată cu valoarea pașaportului egală cu 92,1%.

Analizând influența asupra randamentului cazanului a cantității de pierderi de căldură cu gazele de ardere Q 2 , trebuie menționat că o creștere a randamentului se poate realiza prin scăderea temperaturii gazelor arse și reducerea excesului de aer în cazan. În același timp, scăderea temperaturii gazului până la temperatura punctului de rouă va duce la condensarea vaporilor de apă și la coroziune la temperaturi scăzute a suprafețelor de încălzire. O scădere a valorii coeficientului de aer în exces în cuptor poate duce la subardere a combustibilului și la o creștere a pierderilor Q 3 . Prin urmare, temperatura și excesul de aer nu trebuie să fie sub anumite valori.

Apoi este necesar să se analizeze impactul asupra eficienței funcționării cazanului al sarcinii sale, cu creșterea căreia pierderile cu gazele de ardere cresc și pierderile Q 3 și Q 5 scad.

Raportul de laborator ar trebui să concluzioneze cu privire la nivelul de eficiență al cazanului.

întrebări de testare

1. În funcție de ce indicatori ai funcționării cazanului se poate face o concluzie despre eficiența funcționării acestuia?
2. Care este echilibrul termic al cazanului? Prin ce metode poate fi compilat?
3. Ce se înțelege prin randamentul brut și net al cazanului?
4. Ce pierderi de căldură cresc în timpul funcționării cazanului?
5. Cum poate fi crescut q 2?
6. Ce parametri au un impact semnificativ asupra randamentului cazanului?

Cuvinte cheie: Bilanțul termic al cazanului, randamentul brut și net al cazanului, coroziunea suprafețelor de încălzire, raportul de aer în exces, sarcina cazanului, pierderile de căldură, gazele de ardere, incompletitudinea chimică a arderii combustibilului, randamentul cazanului.

CONCLUZIE

În procesul de desfășurare a unui atelier de laborator privind cursul centralelor de cazane și generatoarelor de abur, studenții se familiarizează cu metodele de determinare a puterii calorice a combustibilului lichid, umiditatea, puterea volatilă și conținutul de cenușă al combustibilului solid, proiectarea DE- 10-14GM cazan de abur și investigați experimental procesele termice care au loc în acesta.

Viitorii specialiști studiază metodele de testare a echipamentului cazanului și dobândesc abilitățile practice necesare pentru determinarea caracteristicilor termice ale cuptorului, întocmirea bilanţului termic al cazanului, măsurarea eficienței acestuia, precum și compilarea bilanţului de sare a cazanului și determinarea bilanţului termic al cazanului. valoarea optimă de purtare.

Lista bibliografică

1. Hlebnikov V.A. Testarea echipamentelor centralei cazanelor:
Practica de laborator. - Yoshkar-Ola: MarGTU, 2005.

2. Sidelkovskii L.N., Yurenev V.N. Instalații de cazane ale întreprinderilor industriale: Manual pentru universități. – M.: Energoatomizdat, 1988.

3. Trembovlya V.I., Finger E.D., Avdeeva A.A. Teste de inginerie termica a instalatiilor de cazane. - M.: Energoatomizdat, 1991.

4. Alexandrov A.A., Grigoriev B.A. Tabelele proprietăților termofizice ale apei și aburului: un manual. Rec. Stat. serviciu standard de date de referință. GSSSD R-776-98. – M.: Editura MEI, 1999.

5. Lipov Yu.M., Tretiakov Yu.M. Centrale de cazane si generatoare de abur. - Moscova-Izhevsk: Centrul de cercetare „Dinamica regulată și haotică”, 2005.

6. Lipov Yu.M., Samoilov Yu.F., Tretyakov Yu.M., Smirnov O.K. Teste ale echipamentului camerei de cazane a CET MPEI. Atelier de laborator: Manual pentru cursul „Cazane și generatoare de abur”. – M.: Editura MPEI, 2000.

7. Roddatis K.F., Poltaretsky A.N. Manualul centralelor de cazane de capacitate redusă / Ed. K.F.Roddatis. – M.: Energoatomizdat, 1989.

8. Yankelevici V.I. Ajustarea cazanelor industriale petrol-gaz. – M.: Energoatomizdat, 1988.

9. Lucrări de laborator la cursurile „Procedee și instalații generatoare de căldură”, „Instalații cazane întreprinderi industriale” / Comp. L.M. Lyubimova, L.N. Sidelkovsky, D.L. Slavin, B.A. Sokolov și alții / Ed. L.N. Sidelkovsky. – M.: Editura MEI, 1998.

10. Calculul termic al unităților de cazan (Metoda normativă) / Ed. N.V. Kuznetsova. - M.: Energie, 1973.

11. SNiP 2.04.14-88. Centrale de cazane/Gosstroy din Rusia. - M .: CITP Gosstroy din Rusia, 1988.

Ediție educațională

KHLEBNIKOV Valeri Alekseevici

INSTALATII CADANE
SI GENERATOARE DE ABUR

Atelier de laborator

Editor LA FEL DE. Emelyanova

set de calculator V.V. Hlebnikov

Dispunerea computerului V.V. Hlebnikov

Semnat pentru publicare la 16.02.08. Format 60x84/16.

Hartie offset. Imprimare offset.

R.l. 4.4. Uch.ed.l. 3.5. Tiraj 80 de exemplare.

Ordin nr 3793. C - 32

Universitatea Tehnică de Stat Mari

424000 Yoshkar-Ola, pl. Lenina, 3

Centru editorial și de publicare

Universitatea Tehnică de Stat Mari

424006 Yoshkar-Ola, st. Panfilova, 17 ani

În 2020, este planificat să genereze 1720-1820 milioane Gcal.

Un miligram echivalent este cantitatea unei substanțe în miligrame, numeric egală cu raportul dintre greutatea sa moleculară și valența dintr-un compus dat.

Bilanțul termic al unității cazanului stabilește egalitatea între cantitatea de căldură care intră în unitate și consumul acesteia. Pe baza bilanțului termic se determină consumul de combustibil și se calculează factorul de eficiență și randamentul unității cazanului.

În unitatea cazanului, energia legată chimic a combustibilului în timpul procesului de ardere este transformată în căldura fizică a produselor de ardere combustibile. Această căldură este folosită pentru a încălzi apa. Datorită pierderilor inevitabile în transferul de căldură și conversia energiei, produsul (apa) primește doar o parte din căldură. Cealaltă parte este formată din pierderi care depind de eficiența organizării proceselor de conversie a energiei (combustie combustibil) și de transferul de căldură către produsul care se produce.

Ecuația de echilibru termic pentru starea termică în regim de echilibru a unității:

(37)

(38)

unde este căldura disponibilă;

- căldură utilă, ;

Pierderi totale, ;

– pierderi de căldură cu gazele de ieșire, ;

– pierderi de căldură din subardere chimică, ;

– pierderi de căldură din incompletitatea mecanică a arderii, ;

– pierderi de căldură către mediu, ;

- pierderi de caldura cu caldura fizica a zgurii .

Partea de intrare din stânga a ecuației de echilibru termic (38) este suma următoarelor mărimi:

(39)

unde este căldura introdusă în unitatea cazanului cu aer la 1 combustibil; această căldură este luată în considerare atunci când aerul este încălzit în afara unității cazanului (de exemplu, în încălzitoarele cu abur sau electrice instalate înaintea încălzitorului de aer); dacă aerul este încălzit numai în încălzitorul de aer, atunci căldura nu este luată în considerare, deoarece se întoarce în cuptorul unității;

– căldură introdusă cu abur pentru pulverizarea cu păcură (duză de abur);

– căldură fizică a 1 combustibil.

pentru că nu există preîncălzire a aerului și a combustibilului, iar aburul nu este utilizat pentru atomizarea combustibilului, atunci formula (39) ia forma:

Eficiența unui cazan de apă caldă este raportul dintre căldura utilă utilizată pentru a produce apă caldă și căldura disponibilă a cazanului. Nu toată căldura utilă generată de unitatea cazanului este trimisă consumatorilor, o parte din căldură este cheltuită pentru propriile nevoi. Având în vedere acest lucru, randamentul cazanului se distinge prin căldura generată (eficiență brută) și prin căldura degajată (eficiență netă).Consumul pentru nevoi proprii este determinat de diferența dintre căldura generată și cea degajată.

Ca urmare, randamentul brut al unui cazan caracterizează gradul de perfecțiune tehnică a acestuia, iar eficiența netă - randamentul său comercial. Randamentul brut al unității cazanului este determinat de ecuația de echilibru direct:

unde sunt pierderile relative de căldură cu gazele de eșapament, din incompletitudinea chimică a arderii combustibilului, din răcirea externă.

Pierderile relative de căldură cu gazele de ieșire sunt determinate de formula:

- pierderi de căldură din incompletitudinea mecanică a arderii (luată în considerare numai la arderea combustibililor solizi și lichizi), %

6.1.4 Calculul cantității de combustibil ars în unitatea cazanului

Calculul general al combustibilului furnizat cuptorului unității cazanului:

unde este debitul de apă prin centrala cazanului, kg/s;

- entalpia apei calde si reci (la iesirea si intrarea cazanului), kJ/kg

Prin urmare,

Lista surselor utilizate

1. Climatologia clădirii. SNiP 23-01-99.

2. Instalatii de cazane. SNiP II-35-76.

3. Eficiența energetică a clădirilor rezidențiale și publice. Norme de consum de energie și protecție termică. TSN 23-341-2002 al regiunii Ryazan Administrația regiunii Ryazan, Ryazan - 2002.

4. Rețele termice. SNiP 2.04.07-86.

5. Calculul termic al instalatiilor de cazane. Instrucțiuni metodologice pentru efectuarea lucrărilor de decontare Nr.1. Universitatea de Stat din Mordovia, numită după N.P. Oragev. Saransk, 2005.

6. Esterkin R.I. Instalatii de cazane. Proiectare curs și diplomă: Proc. indemnizatie Pentru școlile tehnice. - L .: Energoatomizdat. Leningrad. Departament, 1989.

7. Selectarea si calculul schimbatoarelor de caldura. Tutorial. Universitatea de Stat Penza. Penza, 2001.

8. Roddatis K.F. Instalatii de cazane. Manual pentru studenții specialităților non-energetice ale universităților. - M .: „Energie”, 1977.

9. Roddatis K.F., Poltaretsky A.N. Manual de instalatii de cazane de productivitate redusa. – M.: Energoatomizdat, 1989.

10. Buznikov E.F., Roddatis K.F., Berzins E.Ya. Cazane de producție și încălzire, ed. a II-a. – M.: Energoatomizdat, 1984.

11. Manualul operatorului de cazane gazificate. L.Ya. Poretsky, R.R. Rybakov, E.B. Stolpner și alții - ed. a 2-a, revizuită. și ext. - L .: Nedra, 1988.

12. Alexandrov A.A., Grigoriev B.A. Tabelele proprietăților termofizice ale apei și aburului: un manual. Rec. Stat. serviciu standard de date de referință. GSSSD R-776-98 - M .: Editura MPEI. 1999.

13. Site-ul web Viessmann www.viessmann.ru

14. Site-ul web Grundfos www.grundfos.ru

15. Site-ul companiei „Ridan” www.ridan.ru

ANEXA A

Tabelul A.1 - Unități energetice

Tabelul A.2 - Caracteristicile unor tipuri de combustibil

tabelul 1 - Parametrii climatici ai perioadei reci a anului

Oraș	Temperatura aerului din cea mai rece zi, °C, securitate	Temperatura aerului din cea mai rece perioadă de cinci zile, °С, securitate	Temperatura aerului, °С, securitate 0,94	Temperatura minimă absolută a aerului, °С	Amplitudinea medie zilnică a temperaturii aerului din cea mai rece lună, °C	Durata, zilele și temperatura medie a aerului, °С, a perioadei cu temperatura medie zilnică a aerului	Umiditatea relativă lunară medie a aerului din cea mai rece lună, %	Umiditatea relativă lunară medie a aerului la ora 15:00 a celei mai reci luni, %.	Precipitații pentru noiembrie-martie, mm	Direcția predominantă a vântului pentru decembrie-februarie	Maxima vitezei medii ale vântului în puncte pentru ianuarie, m/s	Viteza medie a vântului, m/s, pentru perioada cu temperatura medie zilnică a aerului £ 8 °C
		£ 0°C	£ 8°C	£ 10°С
0,98	0,92	0,98	0,92	durată	temperatura medie	durată	temperatura medie	durată	temperatura medie
Moscova	-36	-32	-30	-28	-15	-42	6,5		-6,5		-3,1		-2,2				SW	4,9	3,8
Nijni Novgorod	-38	-34	-34	-31	-17	-41	6,1		-7,5		-4,1		-3,2				SW	5,1	3,7
Orenburg	-37	-36	-34	-31	-20	-43	8,1		-9,6		-6,3		-5,4				LA	5,5	4,5
Vultur	-35	-31	-30	-26	-15	-39	6,5		-6		-2,7		-1,8				SW	6,5	4,8
permian	-42	-39	-38	-35	-20	-47	7,1		-9,5		-5,9		-4,9				YU	5,2	3,3
Ekaterinburg	-42	-40	-38	-35	-20	-47	7,1		-9,7		-6		-5,3				W		3,7
Saratov	-34	-33	-30	-27	-16	-37	6,9		-7,5		-4,3		-3,4				NV	5,6	4,4
Kazan	-41	-36	-36	-32	-18	-47	6,8		-8,7		-5,2		-4,3				YU	5,7	4,3
Tula	-35	-31	-30	-27	-15	-42	6,8		-6,4		-3		-2,1				SE	4,9
Izhevsk	-41	-38	-38	-34	-20	-48	6,9		-9,2		-5,6		-4,7				SW	4,8

Notă - Temperatura minimă absolută a aerului este selectată dintr-o serie de observații pentru perioada 1881-1985; în SNiP 2.01.01-82 „Climatologia și geofizica construcțiilor”, temperatura minimă absolută a aerului pentru puncte individuale a fost determinată prin metoda reducerii.

Eficiența unui cazan este raportul dintre căldura utilă utilizată pentru a genera abur (apă caldă) și căldura disponibilă (căldura furnizată unității de cazan). Nu toată căldura utilă generată de centrală este transmisă consumatorilor, o parte din ea este cheltuită pentru nevoi proprii (acționarea pompelor, dispozitive de tiraj, consumul de căldură pentru încălzirea apei în afara cazanului, dezaerarea acesteia etc.). în acest sens, se face distincție între randamentul unității în ceea ce privește căldura generată (eficiența brută) și randamentul unității în ceea ce privește căldura degajată către consumator (eficiența netă).

Eficiența brută poate fi determinată prin formula:

Eficiența netă este determinată de soldul invers ca:

Metode moderne de creștere a eficienței centralei de cazane.

Puteți crește puterea cazanului de abur luând următoarele măsuri:

§ limitarea volumului de aer din camera de ardere, montaj de compartimentari;

§ utilizarea sistemelor de recuperare a căldurii gazelor de evacuare;

§ utilizarea economizoarelor în condensare sau tradiționale (încălzitoare de apă de alimentare);

§ realizarea termoizolatiei peretilor cazanului;

§ prin preîncălzirea aerului injectat în camera de ardere;

§ suflarea regulată a cazanului;

§ având stabilită recuperarea („captarea”) condensului.

Metode de creștere a eficienței ciclului termic al centralelor termice.

Pentru creșterea eficienței, se utilizează o schemă tehnologică pentru producția combinată de energie electrică și căldură furnizată consumatorilor pentru nevoi de producție sau pentru încălzire și alimentare cu apă caldă. În acest scop, aburul parametrilor necesari este selectat în turbine după etapele corespunzătoare. În același timp, prin condensator trece mult mai puțin abur, ceea ce face posibilă creșterea eficienței până la 60 ... 65%.

O creștere a eficienței poate fi realizată și prin creșterea parametrilor aburului viu. Potrivit experților, creșterea temperaturii aburului la 600 ° C va crește eficiența cu aproximativ 5% și creșterea presiunii la 30 MPa - cu 3 ... 4%. Adevărat, acest lucru va necesita un metal cu indicatori de rezistență mai mari.

Ceea ce determină modul optim de funcționare al cazanului cu abur.

Temperatura gazelor din camera rotativă, presiunea aerului în spatele încălzitorului de aer, rezistența încălzitorului de aer, fluxul de aer către mori.

Influența modurilor de funcționare ale echipamentelor auxiliare asupra eficienței centralei de cazane.

Pentru funcționarea normală și neîntreruptă a centralelor de cazane, este necesar ca acestea să fie furnizate în mod continuu cu combustibil. Procesul de alimentare cu combustibil constă din două etape principale: 1) alimentarea cu combustibil de la locul extragerii acestuia către depozitele situate în apropierea cazanului; 2) alimentarea cu combustibil de la depozite direct la camerele cazanelor.

Orice încălcare a modurilor de funcționare ale echipamentelor auxiliare ale cazanului de abur, cum ar fi sistemele de pregătire a prafului, sistemele de tratare a apei, mașinile de aspirație etc. au un impact semnificativ asupra producerii de abur a parametrilor necesari de către un cazan cu abur.

Influența zgurii suprafețelor de încălzire asupra modurilor de funcționare ale unității cazanului.

Contaminarea intensă sau zgura suprafețelor de încălzire atrage după sine o creștere a temperaturii gazelor la ieșirea din cuptor și, ca urmare, o contaminare suplimentară (zgură) a suprafețelor de încălzire ulterioare ale cazanului, apariția unei denivelări crescute de temperatură. și viteza gazului în pachete și serpentine individuale, o creștere a temperaturii aburului supraîncălzit și a țevilor metalice ale supraîncălzitorului, creșterea rezistenței traseului de gaz al cazanului și reducerea performanței sale economice.

Tehnologii moderne de ardere a combustibilului.

Arderea în vortex a combustibilului, combustie stratificată.

combustibil oxigen. Principiul de bază este că oxigenul este eliberat din aer, care este amestecat cu praful de cărbune și ars. Când cărbunele este ars în oxigen pur, nu se formează oxizi de azot. După mai multe etape de purificare în d.g. rămâne doar CO2.

Dintre principalele tehnologii de ardere a combustibilului, merită evidențiată tehnologia de ardere la temperatură joasă, tehnologia cu cuptor inelar, utilizarea combustibilului apă-cărbune și CCGT cu gazeificare intraciclu a cărbunelui.

Datorită faptului că randamentul centralelor termice crește în condensatorul turbinei

Eficiența unei turbine poate fi crescută prin creșterea temperaturii și presiunii aburului care intră în turbină sau prin scăderea temperaturii și presiunii aburului saturat care iese din turbină. Acesta din urmă se realizează prin condensarea aburului care iese din turbină, care are loc într-un condensator instalat în acest scop atunci când îi este furnizată apă de răcire.

Bilanțul termic al cazanului de abur. randamentul cazanului

Ecuația generală a bilanțului termic al unității cazanului

Raportul care conectează sosirea și consumul de căldură în generatorul de căldură este bilanțul său de căldură. Obiectivele compilării bilanţului termic al unităţii cazanului sunt de a determina toate elementele de bilanţ de intrare şi de ieşire; calculul randamentului cazanului, analiza elementelor de cheltuieli din bilant in vederea stabilirii cauzelor deteriorarii functionarii centralei.

În unitatea cazanului, atunci când combustibilul este ars, energia chimică a combustibilului este transformată în energie termică a produselor de ardere. Căldura degajată de combustibil este utilizată pentru a genera căldură utilă conținută în abur sau în apă caldă și pentru a acoperi pierderile de căldură.

În conformitate cu legea conservării energiei, trebuie să existe egalitate între sosirea și consumul de căldură în unitatea cazanului, adică.

Pentru centralele de cazane, bilanţul termic este pentru 1 kg de combustibil solid sau lichid sau 1 m 3 de gaz în condiţii normale ( ). Elementele de venit şi consum din ecuaţia bilanţului termic au dimensiunea MJ/m 3 pentru combustibili gazoşi şi MJ/kg pentru combustibilii solizi şi lichizi.

Căldura primită în unitatea cazanului din arderea combustibilului se mai numește căldură disponibilă, se notează.În cazul general partea de intrare Bilanțul termic se scrie astfel:

unde este cea mai mică putere calorică a combustibilului solid sau lichid pe masă de lucru, MJ/kg;

Puterea calorică netă a combustibilului gazos pe bază uscată, MJ/m 3 ;

Căldura fizică a combustibilului;

Căldura fizică a aerului;

Căldura introdusă în cuptorul unui cazan cu abur.

Să luăm în considerare componentele părții de intrare a balanței de căldură. În calcule, cea mai mică putere calorică de lucru este luată în cazul în care temperatura produselor de ardere care ies din cazan este mai mare decât temperatura de condensare a vaporilor de apă (de obicei t g = 110 ... 120 0 С). La răcirea produselor de ardere la o temperatură la care este posibilă condensarea vaporilor de apă pe suprafața de încălzire, calculele trebuie efectuate ținând cont de puterea calorică mai mare a combustibilului.

Căldura fizică a combustibilului este:

Unde cu t este capacitatea termică specifică a combustibilului, pentru păcură și pentru gaz;

t t – temperatura combustibilului, 0 С.

Atunci când intră în cazan, combustibilul solid are de obicei o temperatură scăzută care se apropie de zero, așadar Q f.t. este mic și poate fi neglijat.

Păcură (combustibil lichid), pentru a reduce vâscozitatea și a îmbunătăți pulverizarea, intră în cuptorul încălzit la o temperatură de 80 ... 120 0 С, prin urmare căldura sa fizică este luată în considerare la efectuarea calculelor. În acest caz, capacitatea termică a păcurului poate fi determinată prin formula:

Contabilitate Q f.t. se efectuează numai la arderea combustibilului gazos cu o putere calorică scăzută (de exemplu, gazul de furnal) cu condiția să fie încălzit (până la 200 ... 300 0 С). La arderea combustibililor gazoși cu putere calorică mare (de exemplu, gazul natural), există un raport de masă crescut al aerului și al gazului (aproximativ 10 1). În acest caz, combustibilul - gazul nu este de obicei încălzit.

Căldura fizică a aerului Q f.v. este luat în considerare numai atunci când este încălzit în afara cazanului din cauza unei surse externe (de exemplu, într-un încălzitor cu abur sau într-un încălzitor autonom atunci când în acesta este ars combustibil suplimentar). În acest caz, căldura introdusă de aer este egală cu:

unde este raportul dintre cantitatea de aer de la intrarea în cazan (încălzitor de aer) și necesarul teoretic;

Entalpia aerului necesar teoretic preîncălzit înaintea încălzitorului de aer, :

,

aici este temperatura aerului încălzit în fața încălzitorului de aer al unității cazanului, 0 С;

Entalpia aerului rece necesar teoretic, :

Căldura introdusă în cuptorul cazanului cu abur în timpul pulverizării cu abur a păcurului este luată în considerare sub forma unei formule:

Unde G p - consumul de abur, kg per 1 kg de combustibil (pentru pulverizarea cu abur de păcură G n = 0,3…0,35 kg/kg);

h p este entalpia aburului, MJ/kg;

2,51 - valoarea aproximativă a entalpiei vaporilor de apă din produsele de ardere care părăsesc unitatea cazanului, MJ/kg.

În absența încălzirii cu combustibil și aer din surse străine, căldura disponibilă va fi egală cu:

Partea de cheltuieli a bilanţului termic include căldura utilă Q pardoseala din unitatea cazanului, de ex. căldură cheltuită pentru producerea de abur (sau apă caldă) și diverse pierderi de căldură, de ex.

Unde Q de ex. – pierderi de căldură cu gazele de ieșire;

Q c.s. , Q Domnișoară. - pierderi de căldură din incompletitudinea chimică și mecanică a arderii combustibilului;

Q dar. – pierderi de căldură prin răcirea exterioară a incintelor exterioare ale cazanului;

Q f.sh. – pierderea cu căldura fizică a zgurii;

Q conform - consumul (semnul „+”) și veniturile (semnul „-”) de căldură asociate regimului termic instabil al cazanului. La starea de echilibru termică Q conform = 0.

Deci, ecuația generală a bilanțului termic al unității cazanului în regim termic în regim de echilibru poate fi scrisă astfel:

Dacă ambele părți ale ecuației prezentate sunt împărțite și înmulțite cu 100%, atunci obținem:

Unde componente ale părții de cheltuieli a bilanţului termic, %.

3.1 Pierderi de căldură cu gazele de ardere

Pierderea de căldură cu gazele de evacuare se produce datorită faptului că căldura fizică (entalpia) gazelor care părăsesc cazanul la o temperatură t de ex. , depășește căldura fizică a aerului care intră în cazan α de ex. și combustibil cu t t t. Diferența dintre entalpia gazelor de ardere și căldura furnizată cazanului cu aer din mediu α de ex. , reprezintă pierderea de căldură cu gazele de ardere, MJ / kg sau (MJ / m 3):

.

Pierderile de căldură cu gazele de eșapament ocupă de obicei locul principal printre pierderile de căldură ale cazanului, în valoare de 5 ... 12% din căldura disponibilă a combustibilului. Aceste pierderi de căldură depind de temperatura, volumul și compoziția produselor de ardere, care, la rândul lor, depind de componentele de balast ale combustibilului:

Raportul care caracterizează calitatea combustibilului arată randamentul relativ al produselor de combustie gazoasă (la α = 1) pe unitatea de căldură de ardere a combustibilului și depinde de conținutul de componente de balast din acesta (umiditate W p și cenușă DAR p pentru combustibili solizi și lichizi, azot N 2, dioxid de carbon ASA DE 2 și oxigen O 2 pentru combustibil gazos). Odată cu creșterea conținutului de componente de balast în combustibil și, în consecință, pierderea de căldură cu gazele de eșapament crește în mod corespunzător.

Una dintre modalitățile posibile de a reduce pierderile de căldură cu gazele de ardere este reducerea coeficientului de exces de aer în gazele de ardere. α de exemplu, care depinde de coeficientul de flux de aer din cuptor și de aerul de balast aspirat în conductele de gaz al cazanului, care sunt de obicei sub vid:

Posibilitate de reducere α , depinde de tipul de combustibil, de metoda de ardere a acestuia, de tipul arzătoarelor și de împingător. În condiții favorabile pentru amestecarea combustibilului și aerului, excesul de aer necesar arderii poate fi redus. La arderea combustibilului gazos, coeficientul de exces de aer se presupune a fi 1,1, la arderea păcurului = 1,1 ... 1,15.

Aspirația aerului de-a lungul traseului de gaz al cazanului poate fi redusă la zero în limită. Totuși, etanșarea completă a locurilor în care țevile trec prin zidărie, etanșarea trapelor și a picioarelor este dificilă și practic = 0,15..0,3.

Aer de balast în produsele de ardere în plus față de creșterea pierderilor de căldură Q de ex. duce, de asemenea, la costuri suplimentare de energie pentru aspiratorul de fum.

Un alt factor important care influențează valoarea Q de exemplu, este temperatura gazelor de ardere t de ex. . Reducerea acestuia se realizează prin instalarea elementelor care consumă căldură (economizor, încălzitor de aer) în partea din spate a cazanului. Cu cât temperatura gazelor de eșapament este mai scăzută și, în consecință, cu cât diferența de temperatură dintre gaze și fluidul de lucru încălzit (de exemplu, aer) este mai mică, cu atât este necesară o suprafață de încălzire mai mare pentru răcirea produselor de ardere.

O creștere a temperaturii gazelor de ardere duce la o creștere a pierderii c Q de ex. și, în consecință, la costuri suplimentare de combustibil pentru producerea aceleiași cantități de abur sau apă caldă. Din acest motiv, temperatura optimă t de ex. se determină pe baza calculelor tehnice și economice la compararea costurilor de capital finite pentru construcția suprafeței de încălzire și costul combustibilului (Fig. 3.).

În plus, în timpul funcționării cazanului, suprafețele de încălzire pot fi contaminate cu funingine și cenușă de combustibil. Aceasta duce la o deteriorare a schimbului de căldură al produselor de ardere cu suprafața de încălzire. În același timp, pentru a menține o anumită debit de abur, este necesar să trecem la o creștere a consumului de combustibil. Derapajul suprafetelor de incalzire duce si la o crestere a rezistentei traseului de gaz al cazanului. În acest sens, pentru a asigura funcționarea normală a unității, este necesară curățarea sistematică a suprafețelor sale de încălzire.

3.2 Pierderi de căldură din arderea chimică incompletă

Pierderea de căldură din incompletitudinea chimică a arderii (subardere chimică) are loc atunci când combustibilul nu este complet ars în camera de ardere și în produsele de ardere apar componente gazoase combustibile - CO, H 2, CH 4, C m H n etc. a acestor gaze combustibile în afara cuptoarelor este aproape imposibilă datorită temperaturii lor relativ scăzute.

Cauzele arderii chimice incomplete pot fi:

Lipsa generală de aer

Formarea slabă a amestecului, în special în fazele inițiale ale arderii combustibilului;

temperatură scăzută în camera de ardere, în special în zona de post-ardere;

Timp de rezidență insuficient al combustibilului în camera de ardere, timp în care reacția chimică de ardere nu poate fi finalizată complet.

Cu o cantitate suficientă de aer pentru arderea completă a combustibilului și formarea bună a amestecului, pierderile depind de densitatea volumetrică a degajării de căldură în cuptor, MW / m 3:

Unde LA– consumul de combustibil, kg/s;

V t este volumul cuptorului, m 3.

Orez. 14.9 Dependența pierderilor de căldură de incompletitudinea chimică a arderii q x.n, %, din densitatea volumetrică de eliberare a căldurii în cuptor qv, MW/m 3.

Natura dependenței este prezentată în Fig.4. . În regiunea valorilor scăzute (partea stângă a curbei), adică la un consum redus de combustibil B, pierderile cresc datorita scaderii nivelului de temperatura din camera de ardere. O creștere a densității volumetrice a degajării de căldură (cu o creștere a consumului de combustibil) duce la o creștere a nivelului de temperatură în cuptor și o scădere a

Cu toate acestea, la atingerea unui anumit nivel cu o creștere suplimentară a consumului de combustibil (partea dreaptă a curbei), pierderile încep să crească din nou, ceea ce este asociat cu o scădere a timpului de rezidență al gazelor în volumul cuptorului și cu imposibilitatea, deci, a finalizării reacţiei de ardere.

Valoarea optimă la care pierderile sunt minime depinde de tipul de combustibil, de metoda de ardere a acestuia și de proiectarea cuptorului. Pentru dispozitivele moderne de ardere, pierderea de căldură din arderea chimică incompletă este de 0 ... 2% at .

La procesarea materialelor de testare pentru o instalație de cazane, pierderea de căldură din arderea chimică incompletă este determinată de formula:

Eficiența unității cazanului

Eficienţă a unui cazan este raportul dintre căldura utilă utilizată pentru a genera abur (sau apă caldă) și căldura disponibilă a unității de cazan. Cu toate acestea, nu toată căldura utilă generată de unitatea cazanului este trimisă consumatorilor, o parte din căldură fiind cheltuită pentru propriile nevoi. Având în vedere acest lucru, randamentul unității cazanului se distinge prin căldura generată (eficiență - brut) și prin căldura degajată (eficiență - net).

În funcție de diferența dintre căldura generată și cea degajată, se determină consumul pentru nevoi proprii. Pentru nevoile proprii, nu se consumă doar căldură, ci și energie electrică (de exemplu, pentru a conduce un extractor de fum, un ventilator, pompe de alimentare, mecanisme de alimentare cu combustibil), de exemplu. consumul pentru nevoi proprii include consumul tuturor tipurilor de energie cheltuită pentru producerea de abur sau apă caldă.

Deci, eficiența - brută a unei unități de cazan caracterizează gradul de perfecțiune tehnică a acesteia, iar eficiența - net - eficiența comercială.

Randamentul - unitatea de cazan brut poate fi determinat fie prin ecuația de echilibru direct, fie prin ecuația de echilibru invers.

Conform ecuației echilibrului direct:

De exemplu, în producerea vaporilor de apă, căldura utilă utilizată este ( vezi intrebarea 2) :

Apoi

Din expresia prezentată, puteți obține o formulă pentru determinarea consumului de combustibil necesar, kg / s (m 3 / s):

Conform ecuației de echilibru invers:

Determinarea randamentului - brut conform ecuației de echilibru direct se efectuează în principal la raportarea pentru o perioadă separată (deceniu, lună), și conform ecuației de echilibru invers - la testarea unităților de cazane. Calculul randamentului prin balanța inversă este mult mai precis, deoarece erorile în măsurarea pierderilor de căldură sunt mai mici decât în ​​determinarea consumului de combustibil.