Котлы тепловых электростанций и защита атмосферы

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/(м

·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 м

газообразного топлива в любом сечении необходимо рассчитывать по формуле:

I = I

+ (??1)I

+ I

, (4.20)

где

;

I

= V

(ct

);

Здесь произведение (с?)

– это теплоемкость и температура, соответственно, трехатомных газов, азота, водяных паров, воздуха и золы, а V

– соответствующие объемы в расчете на 1 кг (или на 1 м

) сжигаемого топлива. В случае золовых частиц их масса оценивается по зольности исходного топлива (А

, %) и доле золы, уносимой в газоходы продуктами сгорания (а

).

Средние значения энтальпии продуктов полного сгорания топлива, а также воздуха и золы твердых топлив приведены в табл. 4.1 (#tab_4_1).

Таблица 4.1 Энтальпии 1 м

газов, влажного воздуха и золы

* Ввиду незначительного содержания в топочных газах оксидов серы вместо энтальпии трехатомных газов RО

можно использовать значения энтальпии для СО

В случае, если из газохода котельного агрегата (или за котлом) отбирается часть дымовых газов (r

), и эти газы подаются в топочную камеру, то энтальпия продуктов сгорания (I

МДж/кг) на всем тракте от места ввода до места отбора газов рециркуляции определяется по следующей формуле:

I

= I

+ r

·I

. (4.21)

Здесь I

– энтальпия газов перед смешением и за местом отбора, МДж/кг, а r

– коэффициент рециркуляции.

На рис. 4.2 приведена I-?-диаграмма, показывающая качественную зависимость между энтальпией продуктов сгорания (I, МДж/кг) и температурой (?, °С). Видно, что энтальпия теоретически необходимого количества воздуха однозначно определяется температурой ?. То же самое можно сказать и об энтальпии дымовых газов при стехиометрическом сжигании топлива I

. 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.