Виды теплового баланса котлов
1. Уравнение прямого баланса устанавливает зависимость между расходом топлива и теплопроизводительностью котла.
При этом обязательно замеряются параметры и количество выработанного пара или воды.
2. Уравнение обратного теплового баланса устанавливает зависимость между КПД котла и тепловыми потерями (величины выражаются в процентах).
Тепловой баланс составляется для анализа процессов, происходящих в топке котла при сгорании топлива, с целью: определить причины снижения производительности к/а; разработать мероприятия, необходимые для повышения КПД.
Слагаемые теплового баланса
Тепловой баланс котла может быть записан в виде равенства Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5, где Q — это полное количество теплоты, поступившей в топку. Оно складывается из теплоты сгорания топлива, его физического тепла, а также тепла, поступившего в топку с паром и подаваемым на горение воздухом: Q = Qн + Qф.т + Qф.в + Qпар.
Qн — низшая теплота сгорания топлива, которая выделяется при полном сгорании без учета теплоты конденсации водяных паров.
Qф.т — физическое тепло топлива, учитывается при условии подогрева топлива перед подачей в топку.
Qф.в — тепло воздуха, внесенного в топку, учитывается в том случае, когда на котельной установлены воздухонагреватели.
Qпар — тепло пара, поступившего в топку.
Правая часть уравнения представляет собой сумму тепла, израсходованного на получение пара или воды (Q1) и тепловых потерь (Q2 + Q3 + Q4 + Q5)
Q1 — полезно используемое тепло, потраченное на производство пара или горячей воды.
Q2 — потери тепла с уходящими газами (самые значительные по величине, достигающие для современных котлов 4—10%. Их величина зависит от вида применяемого топлива, нагрузки к/агрегата, температуры и объема уходящих газов, и значительно возрастает при увеличении количества воздуха, подаваемого на горение).
Q3 — потери тепла от химической неполноты сгорания топлива (возрастают при уменьшении подачи воздуха на горение, кроме того, зависят от вида сжигаемого топлива, способа его сжигания, конструкции топки и других факторов).
Q4 — потери тепла от физической неполноты сгорания топлива (учитываются только при работе на твердом топливе).
Q5 — потери тепла в окружающую среду (зависят от качества и толщины обмуровки котла, от коэффициента теплопроводности ее материала, от температуры наружного воздуха, площади и т.д.). Подсчитываются по приблизительным формулам.
Тепловой баланс составляется при устоявшейся работе котла, выражается в кДж/кг (кДж/м3) и обычно относится к 1м3 газа или к 1 кг твердого и жидкого топлива, находящегося при T = 0°С и P = 760 мм рт. ст. (0,1 МПа).
Уравнение обратного баланса
Применяется в основном при испытаниях котлов. При этом высчитывается величина тепловых потерь и по известной теплоте сгорания топлива определяется КПД брутто котла: ηбр = 100 - (Q2 + Q3 + Q5).
Погрешности при определении потерь тепла ниже, чем при подсчете расхода топлива, поэтому метод определения КПД по обратному балансу более точен.