Разделы презентаций


Белорусский национальный технический университет Топливо и его

Содержание

В топочном устройстве котла химическая энергия топлива в процессе горения преобразуется в энтальпию нагретых продуктов сгорания (дымовых газов), от которых передаётся пароводяному теплоносителю путём теплоотдачи к поверхностям нагрева и частично теряется. Эффективность

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1Топливо и его использование
Лекция 5.
Тепловой баланс котла

Топливо и его использованиеЛекция 5.Тепловой баланс котла

Слайд 2 В топочном устройстве котла химическая энергия топлива в процессе горения

преобразуется в энтальпию нагретых продуктов сгорания (дымовых газов), от которых

передаётся пароводяному теплоносителю путём теплоотдачи к поверхностям нагрева и частично теряется.
Эффективность использования топлива в котельном агрегате определяется в основном двумя факторами:
полнотой процесса сгорания топлива
и глубиной охлаждения продуктов сгорания.

Лекция 5

В топочном устройстве котла химическая энергия топлива в процессе горения преобразуется в энтальпию нагретых продуктов сгорания (дымовых

Слайд 3 Бóльшая часть располагаемой теплоты, вносимой в котельный агрегат (теплота сгорания

топлива, физическая теплота топлива, воздуха, иногда – пара), воспринимается поверхностями

нагрева и передается нагреваемому рабочему телу (вода, пар).
Это – полезно использованная теплота Q1 (кДж/кг), за счет которой производятся:
в водогрейном котле
подогрев сетевой воды от t х.в. до t г.в.
в паровом котле
подогрев питательной воды до т-ры насыщения,
испарение воды
и перегрев пара до t пп .

Лекция 5

Бóльшая часть располагаемой теплоты, вносимой в котельный агрегат (теплота сгорания топлива, физическая теплота топлива, воздуха, иногда –

Слайд 4Лекция 5
Остальная часть располагаемой теплоты (от 5–7 % в мощных

котлоагрегатах до 15–20 % в котлах малой мощности) теряется вследствие

потерь тепла, сопутствующих работе котельного агрегата.
Распределение вносимого в котельный агрегат тепла на полезно используемое и отдельные потери описывется уравнением теплового баланса котельного агрегата.
В общем виде уравнение теплового баланса при установившемся режиме работы записывается следующим образом
Лекция 5Остальная часть располагаемой теплоты (от 5–7 % в мощных котлоагрегатах до 15–20 % в котлах малой

Слайд 5Qрр – располагаемое (подводимое) тепло на 1 кг рабочего твердого/жидкого

топлива , кДж/кг (или на 1 м3 сухого газообразного топлива,

кДж/м3)
Q1 – полезно использованное тепло, кДж/кг (кДж/м3)
Q2 - потери тепла с уходящими газами, кДж/кг (кДж/м3)
Q3 – потери тепла от химической неполноты сгорания топлива, кДж/кг
Q4 – потери тепла от механической неполноты сгорания топлива, кДж/кг
Q5 – потери тепла от наружного охлаждения котельного агрегата, кДж/кг (кДж/м3)
Q6 – потери с физическим теплом шлаков, кДж/кг.

Лекция 5

Qрр – располагаемое (подводимое) тепло на 1 кг рабочего твердого/жидкого топлива , кДж/кг (или на 1 м3

Слайд 6 Уравнение теплового баланса обычно относится к величине располагаемого тепла (нормируется

на Qрр ) и выражается в процентах

q1+ q2+q3+q4+q5+q6= 100%
или

долях:
q1+ q2+q3+q4+q5+q6= 1

Отношение полезно использованного тепла Q1 к располагаемому Qрр представляет собой коэффициент полезного действия (КПД) брутто котельного агрегата

Лекция 5

Уравнение теплового баланса обычно относится к величине располагаемого тепла (нормируется на Qрр ) и выражается в процентах

Слайд 7 Коэффициент полезного действия котельного агрегата с учетом расхода электроэнергии и

тепла на с.н. называют КПД к.а. нетто:
Лекция 5
КПД к.а. брутто

не учитывает затраты энергии на собственные нужды (с.н.) котельного агрегата (эл.энергия на привод насосов, вентиляторов, дымососов, размол топлива; тепловая энергия на паровую обдувку поверхностей нагрева и с продувочной водой (на продувку).
Коэффициент полезного действия котельного агрегата с учетом расхода электроэнергии и тепла на с.н. называют КПД к.а. нетто:Лекция

Слайд 8 Для предотвращения накопления растворимых солей (в основном натриевых) и шлама

в котловой воде из циркуляционного контура непрерывно отводится (продувается) часть

воды.
Величина непрерывной продувки, которая зависит от чистоты питательной воды и допустимой концентрации солей в циркуляционном контуре, составляет обычно 0.5–2.0 % от паровой производительности котла (Dп).

Лекция 5

Непрерывная продувка

Шлам – твердая накипь (в основном СаСО3, может быть MgSiO3 и другие соединения магния, Mg(OH)2 – прикипающий шлам).
Обдувка – удаление золы с поверхностей нагрева струёй пара.

Для предотвращения накопления растворимых солей (в основном натриевых) и шлама в котловой воде из циркуляционного контура непрерывно

Слайд 9Лекция 5
Расчёт КПД котла брутто по прямому балансу требует непосредственного

измерения всех величин, характеризующих как подводимое (располагаемое) Qрр, так и

полезно используемое Q1 тепло в котельном агрегате.

КПД котла брутто может быть рассчитан по обратному балансу путём вычитания суммарных тепловых потерь из располагаемой теплоты (в относительном виде)

Лекция 5	Расчёт КПД котла брутто по прямому балансу требует непосредственного измерения всех величин, характеризующих как подводимое (располагаемое)

Слайд 10 Располагаемая теплота Qрр котельного агрегата может быть представлена следующим уравнением:

Qрр

= Qнр +Q в.внеш+ Q тл +Q ф - Qкарб


(кДж/кг или кДж/м3)
Qрн - низшая теплота сгорания твердого или жидкого, кДж/кг, и кДж/м3 сухой массы газового топлива,
Q в.внеш - теплота, вносимая в топку воздухом, подогретым вне котла до входа в воздухоподогреватель, кДж/кг или кДж/м3,

Лекция 5

Располагаемая теплота Qрр котельного агрегата может быть представлена следующим уравнением:Qрр = Qнр +Q в.внеш+ Q тл +Q

Слайд 11 При сжигании высокосернистых мазутов, углей воздух предварительно подогревают вне котла

– например, в калориферах

α – коэффициент избытка

воздуха.

Лекция 5

При сжигании высокосернистых мазутов, углей воздух предварительно подогревают вне котла – например, в калориферах  α

Слайд 12Лекция 5
15 – воздухоподогреватель (2-ступенчатый) для подогрева воздуха за счёт

охлаждения дымовых газов
Теплота, получаемая воздухом в воздухоподогревателе котла,

в располагаемую теплоту не включается, поскольку подогрев воздуха здесь производится продуктами сгорания топлива.
Температура уходящих газов в балансе тепла принимается за воздухоподогревателем , т.е. энергия газов, затраченная на нагрев воздуха, уже исключена из потерь.
Лекция 515 – воздухоподогреватель (2-ступенчатый) для подогрева воздуха за счёт охлаждения дымовых газов  Теплота, получаемая воздухом

Слайд 13Qтл – физическая теплота (энтальпия) топлива, кДж/кг или кДж/м3,

Qф -

теплота, вносимая паром, используемым для распыливания мазута, кДж/кг,

Qкарб = 40.6

СО2к – теплота (кДж/кг), расходуемая на разложение карбонатов при сжигании сланцев
(СО2к – содержание диоксида углерода, образующегося при разложении карбонатов, %).

Лекция 5

Qтл – физическая теплота (энтальпия) топлива, кДж/кг 	или кДж/м3,Qф - теплота, вносимая паром, 	используемым для распыливания 	мазута,

Слайд 14Лекция 5
Физическая теплота топлива
Теплоемкость прир.газа (сухая масса)
= 1,6 кДж/(К.м3)

Лекция 5Физическая теплота топлива Теплоемкость прир.газа (сухая масса)= 1,6 кДж/(К.м3)

Слайд 15 для антрацита 0.981

каменных углей 0.962

бурых углей 1.088
фрезерного торфа 1.297
сланцев 1.04

Лекция 5

Теплоемкость сухой древесины

для	антрацита         0.981    		каменных углей

Слайд 16, кДж/кг,
– удельный

расход пара на форсунку, который
обычно принимается равным 0.03–0.05 кг/кг

(при номинальной нагрузке котла) и имеет давление
0.3–0.6 МПа и температуру 280–350 оС.

– энтальпия пара, кДж/кг.

2500 кДж/кг – условно принимаемая энтальпия пара, содержащегося в уходящих газах.

Лекция 5

Количество теплоты, вносимое с паром, используемым для распыливания мазута

, кДж/кг,      – удельный расход пара на форсунку, который обычно принимается равным

Слайд 17Dп , Dпром , Dпр – паропроизводительность котла, расход

пара на промежуточный перегрев и расход котловой воды на продувку,

кг/с;

Лекция 4

[кДж/с = кВт]

Полезное тепловосприятие рабочей среды в паровом котле

Dп , Dпром , Dпр  – паропроизводительность котла, расход пара на промежуточный перегрев и расход котловой

Слайд 18Gв – расход воды через водогрейный котёл, кг/с
Лекция 4
,

кДж/с = кВт
Полезное тепловосприятие рабочей среды в водогрейном

котле
Gв – расход воды через водогрейный котёл, кг/с Лекция 4,   кДж/с = кВтПолезное тепловосприятие рабочей

Слайд 19где КПД котла брутто по обратному балансу
Лекция 5
РАСХОД ТОПЛИВА НА

КОТЁЛ

где КПД котла брутто по обратному балансуЛекция 5РАСХОД ТОПЛИВА НА КОТЁЛ

Слайд 20 Вследствие механической неполноты сгорания не все топливо, поступающее в топку,

полностью сгорает, что приводит к уменьшению количества газов – продуктов

сгорания.
Так как расчётные объёмы и энтальпии продуктов сгорания отнесены к 1 кг рабочего топлива, то для учета механического недожога условно полагают, что в топку поступает несколько меньшее количество топлива,
т.е. тепловой расчет производят по расчетному расходу топлива




(Влиянием химической неполноты сгорания пренебрегают).

Лекция 5

Расчетный расход твёрдого топлива

Вследствие механической неполноты сгорания не все топливо, поступающее в топку, полностью сгорает, что приводит к уменьшению количества

Слайд 21В тепловом балансе котельного агрегата наибольшей является потеря теплоты с

уходящими газами q2, составляющая 4–8 % располагаемого тепла.
Относительная потеря

теплоты с уходящими газами



абсолютная

кДж/кг или кДж/м3

Лекция 4

Потери теплоты с уходящими газами

Т.к. воздух, поступающий в котлоагрегат, вносит в топку свою физическую теплоту, потерю тепла с уходящими газами определяют по разности энтальпий продуктов сгорания и холодного воздуха за котлом (30 оС).

В тепловом балансе котельного агрегата наибольшей является потеря теплоты с уходящими газами q2, составляющая 4–8 % располагаемого

Слайд 22Лекция 5

Лекция 5

Слайд 24Сзл – удельная (массовая) теплоёмкость золы, кДж/(кг.К)

Сзл – удельная (массовая) теплоёмкость золы, кДж/(кг.К)

Слайд 25Лекция 4
Средняя объемная изобарная теплоемкость
воздуха и продуктов полного сгорания

кДж/(м3К)

Лекция 4Средняя объемная изобарная теплоемкость воздуха и продуктов полного сгорания кДж/(м3К)

Слайд 26Энтальпия теоретического объема газов при температуре оС

(кДж/кг

или кДж/м3).
Лекция 5
Энтальпия действительного объёма продуктов сгорания

Энтальпия теоретического объема газов при температуре   оС (кДж/кг или кДж/м3).Лекция 5Энтальпия действительного объёма продуктов сгорания

Слайд 27Энтальпия теоретически необходимого воздуха
Энтальпия дополнительного объема водяных паров в избыточном

воздухе
Лекция 5

Энтальпия теоретически необходимого воздухаЭнтальпия дополнительного объема водяных паров в избыточном воздухе Лекция 5

Слайд 28Энтальпия летучей золы невелика по сравнению с другими составляющими энтальпии

газов. Поэтому ее следует учитывать лишь в том случае, когда

приведённая величина уноса золы

Лекция 5

Энтальпия золы

кДж/кг

– доля золы, уносимой газами из топки.

Энтальпия летучей золы невелика по сравнению с другими составляющими энтальпии газов. Поэтому ее следует учитывать лишь в

Слайд 29 Реальные объемы дымовых газов меньше расчетных вследствие механической неполноты сгорания

топлива. Поэтому разность энтальпий продуктов сгорания и холодного воздуха уменьшается

на величину q4.
С повышением температуры уходящих газов потери тепла увеличиваются. При росте температуры уходящих газов на 12-16 0С q2 повышаются примерно на 1 %. Поэтому желательно иметь возможно более низкую температуру дымовых газов, покидающих котельный агрегат.

Лекция 5

Реальные объемы дымовых газов меньше расчетных вследствие механической неполноты сгорания топлива. Поэтому разность энтальпий продуктов сгорания и

Слайд 30 Однако глубокое охлаждение газов требует увеличения конвективных поверхностей нагрева и

гидравлического сопротивления газоходов.
Оптимальные значения температуры уходящих газов для различных топлив

устанавливаются на основании технико-экономических расчетов, сравнивающих стоимость дополнительных поверхностей нагрева и увеличение затрат на собственные нужды котельных агрегатов с получаемой экономией топлива.
Обычно для больших энергетических котлов температура уходящих газов 110-150 0 С.

Лекция 5

Однако глубокое охлаждение газов требует увеличения конвективных поверхностей нагрева и гидравлического сопротивления газоходов.	Оптимальные значения температуры уходящих газов

Слайд 31Лекция 5

Лекция 5

Слайд 32Лекция 4
Ограничения температуры уходящих газов снизу

Лекция 4Ограничения температуры уходящих газов снизу

Слайд 33Лекция 5
Помимо температуры, большое влияние на величину потери тепла с

уходящими газами оказывает объем дымовых газов, покидающих котельный агрегат.
Увеличение

коэффициента избытка воздуха в топке, а также присосы холодного воздуха обусловливают повышение объема уходящих газов, удаляемых в атмосферу, и их энтальпии. В результате потери тепла с уходящими газами увеличиваются.
При этом несколько интенсифицируется конвективный теплообмен и возрастает гидродинамическое сопротивление в газоходах котла.
Лекция 5Помимо температуры, большое влияние на величину потери тепла с уходящими газами оказывает объем дымовых газов, покидающих

Слайд 34Потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива q3
Процесс сжигания топлива

не всегда идет полностью до образования продуктов полного сгорания: СО2,

SО2 и Н2О.
Иногда в дымовых газах содержатся и продукты неполного горения: СО, Н2, СН4, тяжелые углеводороды СmНn.

Лекция 5

Потери теплоты от химической  неполноты сгорания топлива q3		Процесс сжигания топлива не всегда идет полностью до образования

Слайд 35Лекция 5
RO2 – концентрация трёхатомных газов в сухих

газах (об.%);

Лекция 5  RO2 – концентрация трёхатомных газов в сухих газах (об.%);

Слайд 36Лекция 5
При содержании в продуктах сгорания только СО
(кДж/кг

).
Теплота, которая осталась химически связанной в газообразных продуктах

неполного окисления смеси, содержащихся в дымовых газах, не используется в котельном агрегате и составляет потерю от химической неполноты сгорания (хим. недожога)

где СО, RO2 – измеренные газоанализатором концентрации оксида углерода и трехатомных газов в сухих газах (об.%).
В КП можно использовать паспортное значение максимальной концентрации выбросов СО для выбранного котла. При этом вместо измеренных (RO2+CO) можно взять значение RO2, рассчитанное для условий полного горения.

Лекция 5  При содержании в продуктах сгорания только СО(кДж/кг ).  Теплота, которая осталась химически связанной

Слайд 37, м3/кг
В камерных топках при сжигании всех видов топлив величина

q3 обычно не превышает 0.5%.
Объем сухих газов для твердых и

жидких топлив

и для газообразных топлив (индекс "т" – компоненты топлива)

, м3/ м3

В общем случае потерю теплоты от химического недожога рассчитывают на основании данных полного газового анализа продуктов сгорания

, кДж/кг

– концентрации продуктов неполного сгорания в сухих газах (об.%)

, м3/кгВ камерных топках при сжигании всех видов топлив величина q3 обычно не превышает 0.5%.Объем сухих газов

Слайд 38Теплота сгорания углерода, содержащегося в твердых частицах топлива, унесённых дымовыми

газами или удаленных из топки вместе со шлаком и провалом,

не используется в котельном агрегате и составляет потерю от механической неполноты сгорания топлива.
Механическая неполнота сгорания сопутствует сжиганию также жидких и газообразных топлив. Тяжелые углеводороды, содержащиеся в них, подвергаясь разложению, выделяют значительные количества свободного углерода в виде сажи.
Особенно сильное сажеобразование наблюдается при горении вязких мазутов.
Сажеобразование при сжигании твёрдых топлив иногда относят к потерям от химического недожога q3.

Лекция 5

Потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива q4

Теплота сгорания углерода, содержащегося в твердых частицах топлива, унесённых дымовыми газами или удаленных из топки вместе со

Слайд 39Лекция 5

Лекция 5

Слайд 40Лекция 5
При сжигании твердых топлив в камерных топках величина q4

находится в пределах 0.5—5 %.
Механический недожог жидких и газообразных

топлив существенно меньше 0.5% и в расчетах обычно не учитывается.

– содержание горючих в (шлаке + провале) и уносе, %; aшл+пр , аун , %.

32700 кДж/кг – теплота сгорания горючих (углерода) в шлаке, провале и уносе; 327 = 32700/100 (перевод aшл+пр и аун из % в доли единицы).
Для определения доли золы топлива в уносе и содержания в них горючих соединений отбирают пробы летучей золы из дымовых газов.

Лекция 5	При сжигании твердых топлив в камерных топках величина q4 находится в пределах 0.5—5 %. 	Механический недожог

Слайд 42q3 и q4 для котлов малой мощности

q3 и q4 для котлов малой мощности

Слайд 43q3 и q4 для паровых котлов большой мощности

q3 и q4 для паровых котлов большой мощности

Слайд 44 Наружные поверхности топки и газоходов, опускные и пароотводящие трубы экранов,

коллекторы экранов, пароперегревателей и водяных экономайзеров, барабаны, трубопроводы, воздухопроводы и

газопроводы при работе котельного агрегата всегда имеют температуру, более высокую, чем окружающая среда.
За счет конвекции (и частично излучения) происходят потери тепла этими поверхностями в окружающую среду (q5).

Лекция 4

Потери теплоты от наружного охлаждения котельного агрегата

Они зависят от размера и температуры его наружной поверхности, качества обмуровки и тепловой изоляции, а также от температуры окружающего воздуха.
Для котла паропроизводительностью 900 т/час потери q5 составляют около 0.2% и уменьшаются с ростом мощности котла.

Наружные поверхности топки и газоходов, опускные и пароотводящие трубы экранов, коллекторы экранов, пароперегревателей и водяных экономайзеров, барабаны,

Слайд 45Лекция5

Лекция5

Слайд 46Лекция 5

Лекция 5

Слайд 47Лекция 5

Лекция 5

Слайд 48Лекция5

Лекция5

Слайд 49Лекция 5
1 кВт = 3,6 МДж/ч

Лекция 51 кВт = 3,6 МДж/ч

Слайд 50 При определении количества теплоты, переданного продуктами сгорания поверхностям нагрева, учет

потери тепла от наружного охлаждения производят путем введения коэффициента сохранения

тепла

Лекция 5

При определении количества теплоты, переданного продуктами сгорания поверхностям нагрева, учет потери тепла от наружного охлаждения производят путем

Слайд 51– теплоемкость и температура (оС) шлака.
Лекция 4
В пылеугольных котлах

с сухим шлакоудалением температура шлака невелика (600–700 оС), и величина

q6 учитывается только для топлив с приведённой зольностью


В топках с жидким шлакоудалением потери тепла с физическим теплом шлаков могут достигать нескольких процентов, так как температура жидкого шлака велика (до 1300–1600 оС)

Потеря с физической теплотой шлака

– теплоемкость и температура (оС) шлака. Лекция 4	В пылеугольных котлах с сухим шлакоудалением температура шлака невелика (600–700

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать доклад-презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое TheSlide.ru?

Это сайт презентации, докладов, проектов в PowerPoint. Здесь удобно  хранить и делиться своими презентациями с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика