Котлы тепловых электростанций и защита атмосферы - Владлен Котлер

В некоторых случаях требуется определить плотность сухого газа ρdг.тл (кг/м3). Зная состав газа, легко рассчитать ρdг.тл при нормальных условиях:

ρdг.тл = 0,01[1,96CO2 + 1,52H2S + 1,25N2 + 1,43О2+ 1,25СО + 0,0899Н2 + Σ(0,536m + 0,045n)СmНn]. (4.15)

После этого можно определить массу дымовых газов (кг/м3) при сжигании природного газа:

. (4.16)

При сжигании твердого топлива масса продуктов сгорания (кг/кг) рассчитывается по другой формуле:

. (4.17)

4.2. Пароводяной тракт

Материальный баланс нагреваемой среды в паровом котле достаточно прост: поступает в котел питательная вода при температуре, определяемой системой подогрева с использованием низкопотенциальной теплоты из отборов паровой турбины. Выдает котельная установка на ТЭС перегретый пар, используемый для производства электрической энергии.

На промышленных предприятиях чаще можно встретить котлы, вырабатывающие насыщенный пар для технологических нужд или систем отопления.

Кроме пара, в расходную часть материального баланса (только на барабанных котлах) должна быть включена продувка, то есть котловая вода, удаляемая из барабана с загрязняющими примесями. Таким образом, уравнение материального баланса для пароводяного (точнее – для водопарового) тракта имеет простой вид:

Dпв = Dо + Dпр. (4.18)

Здесь Dпв – расход питательной воды, кг/с; Do – свежий пар, кг/с и Dпр – котловая вода продувки, кг/с.

На котлах, которыми оборудуют энергоблоки с промежуточным перегревом, появляется еще один контур. В таких котлах расходы пара промперегрева на входе и выходе примерно равны между собой: D'пп = D''пп.

4.3. Баланс теплоты котельной установки

Если известен материальный баланс котла, можно составить и тепловой баланс. При этом следует учитывать, что процессы по газовоздушному тракту котла протекают при практически постоянном давлении, а количество тепла, отданное газами (Q, МДж/кг), равно разности теплосодержания продуктов сгорания в топке и на выходе из котла, то есть

Q = I' − I'', (4.19)

где I – энтальпия газа, МДж/кг.

Энтальпия газа при постоянном давлении является произведением его объема при нормальных условиях (на 1 кг топлива) на объемную теплоемкость [МДж/(м3·град)] и температуру (°С).

В каждом сечении газохода, кроме газообразных продуктов сгорания, имеются еще избыточный воздух и зола (при сжигании твердого топлива). Поэтому энтальпию продуктов сгорания в расчете на 1 кг твердого, жидкого или 1 м3 газообразного топлива в любом сечении необходимо рассчитывать по формуле:

I = Ior + (α−1)IoB + I3, (4.20)

где

;

Io = Vo(ctB);

Здесь произведение (сϑ)i – это теплоемкость и температура, соответственно, трехатомных газов, азота, водяных паров, воздуха и золы, а Vi – соответствующие объемы в расчете на 1 кг (или на 1 м3) сжигаемого топлива. В случае золовых частиц их масса оценивается по зольности исходного топлива (Аr, %) и доле золы, уносимой в газоходы продуктами сгорания (аун).

Средние значения энтальпии продуктов полного сгорания топлива, а также воздуха и золы твердых топлив приведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1 Энтальпии 1 м3 газов, влажного воздуха и золы

* Ввиду незначительного содержания в топочных газах оксидов серы вместо энтальпии трехатомных газов RО2 можно использовать значения энтальпии для СО2

В случае, если из газохода котельного агрегата (или за котлом) отбирается часть дымовых газов (rp), и эти газы подаются в топочную камеру, то энтальпия продуктов сгорания (Ir МДж/кг) на всем тракте от места ввода до места отбора газов рециркуляции определяется по следующей формуле:

Iгr = Ir + rp·Iготб. (4.21)

Здесь Iготб – энтальпия газов перед смешением и за местом отбора, МДж/кг, а rp – коэффициент рециркуляции.

На рис. 4.2 приведена I-ϑ-диаграмма, показывающая качественную зависимость между энтальпией продуктов сгорания (I, МДж/кг) и температурой (ϑ, °С). Видно, что энтальпия теоретически необходимого количества воздуха однозначно определяется температурой ϑ. То же самое можно сказать и об энтальпии дымовых газов при стехиометрическом сжигании топлива Ior. А вот энтальпия продуктов сгорания при фактическом избытке воздуха (ломаная кривая на рис. 4.2) зависит еще и от коэффициента избытка воздуха, усредненного для зоны расположения той или иной поверхности нагрева.

Конец ознакомительного фрагмента.