Тепловой баланс котлов

Котлы (парогенераторы) относятся к наиболее совершенным преобразователям энергии. Их КПД составляет в среднем 80… 95%.

Котлы подразделяются:

по назначению - главные, вырабатывающие пар для главных двигателей и других потребителей; вспомогательные, обеспечивающие всех судовых потребителей (кроме главных двигателей) паром или горячей водой. В отдельных случаях, как например, на супертанкерах типа «Крым», вспомогательные котлы могут обеспечивать паром и главные турбины при внештатных режимах работы судна;

по роду производимого теплоносителя - производящие пар (перегретый, охлажденный, насыщенный); производящие горячую воду (водогрейные котлы);

по роду используемого топлива - использующие жидкое топливо (мазут или дизельное); газообразное топливо (метан); твердое топливо (каменный уголь);

- и т.д.

К отдельной группе относят вспомогательные утилизационные котлы, не имеющие топки и использующие теплоту уходящих газов ДВС или газовых турбин средней и большой мощности.

Тепловой баланс котлов имеет вид:

или для парогенераторов :

для водогрейных котлов:

где:

- химическая теплота, выделившаяся при сгорании топлива, кВт;

- полезная работа, определяемая количеством и качеством вырабатываемого теплоносителя (пара или воды), кВт;

- расход топлива, кг/час;

- низшая теплота сгорания топлива, кДж/час;

паропроизводительность котла по перегретому, охлажденному и насыщенному пару, кг/час;

энтальпия перегретого, охлажденного, насыщенного пара, питательной, горячей, продувочной воды соответственно, кДж/кг;

- потери с продувочной водой, кг/час. Для водогрейных котлов и котлов, производящих только насыщенный пар в данных расчетах не учитываются;

- сумма потерь теплоты, раздельно для каждого вида потерь, кВт.

На рис. 3 показана диаграмма теплового ба­ланса для котлов различного назначения.

Все потоки энергии выражены в процентах, причем за 100 % принята химическая энергия сжигаемого топлива q_т.

Полезная работа — q_пол, характеризуется КПД котла – η_к.

К потерям энергии относятся: q₅ — потери тепла в окружающую среду и неучтенные потери; q₄ — потери тепла от механической неполноты сгорания топлива, для котлов на жидком топливе принимаются равным нулю; q₃ — потери тепла от химической неполноты сгорания топлива; q₂ — потери тепла с уходящими газами.

Анализируя диаграмму можно сделать несколько выводов:

1. Наибольшие потери – это потери с уходящими газами.

2. Тепловой баланс котла зависит от его типа. Главные котлы имеют большой КПД, т.к. на них установлено предельно развитое хвостовое хозяйство – многосекционные экономайзеры и воздухоподогреватели, а также применены другие конструктивные усовершенствования.

Тепловой баланс пароперегревателей, имеющих собственную топку, имеет вид аналогичный рис. 2 и рассчитывается аналогично.

Тепловой баланс утилизационных котлов (УК) рассчитывается аналогично расчету теплообменных аппаратов, что изложено далее.

Рис. 3. Диаграмма теплового баланса для котлов различного назначения