Тепловой баланс

При работе парового или водогрейного котла вся поступившая в него теплота расходуется на выработку полезной теплоты, содержащейся в паре или горячей воде, и на покрытие различных потерь теплоты, в основе чего лежит тепловой баланс. Суммарное количество теплоты, поступившее в котельный агрегат, называют располагаемой теплотой и обозначают Q_p^p. Между поступившей в котельный агрегат теплотой (Q_p^p) и покинувшей его теплотой должно существовать равенство. Теплота, покинувшая котельный агрегат, представляет собой сумму полезной теплоты (Q₁) и потерь теплоты, связанных с технологическим процессом выработки пара или горячей воды.

Тепловой баланс парового (водогрейного) котла - это равенство располагаемой теплоты сумме полезной теплоты и потерь теплоты, имеющихся при работе агрегата. Тепловой баланс составляется применительно к установившемуся тепловому режиму котла. Все статьи теплового баланса принято относить к 1 кг твердого и жидкого топлива или к 1 м³ газа при нормальных условиях;

где Q_p^p - располагаемая теплота, кДж/кг или кДж/м3; Q_i - полезная теплота, содержащаяся в паре или горячей воде, кДж/кг или кДж/м³; 2Q₁ - сумма всех потерь теплоты в паровом или водогрейном котле, кДж/кг или кДж/м³.

Потери теплоты в паровом или водогрейном котле складываются из потерь теплоты с уходящими газами (Q₂), потерь от химической неполноты горения (Q_з), от механической неполноты горения (Q₄), от наружного охлаждения (Q_s), потерь в виде физической теплоты шлака и потерь на охлаждение панелей и балок, не включенных в циркуляционный контур котла (Q₆):

Потеря теплоты с уходящими газами (Q₂) обусловлена тем, что температура продуктов сгорания, покидающих агрегат, значительно выше температуры окружающего атмосферного воздуха. Потеря теплоты от химической неполноты горения (Q₃) появляется при наличии в уходящих продуктах сгорания горючих газов СО, Н₂, СН₄, т. е. при неполном горении. Потеря теплоты от механической неполноты горения (Q₄) появляется только при сжигании твердого топлива и обусловлена наличием в очаговых остатках, кроме золы топлива, твердых горючих частиц. Потеря теплоты от наружного охлаждения (Q₅) происходит потому, что обмуровка, изолированные и неизолированные элементы агрегата имеют температуру выше температуры окружающего воздуха. Потеря теплоты в виде физической теплоты шлаков п на охлаждение панелей и балок, не включенных в циркуляционный контур котла (Q₆) обусловлена тем, что шлак, удаляемый из тонки, имеет достаточно высокую температуру. Вода, охлаждающая балки и панели, нагревается до определенной температуры, и если она после этого сбрасывается в канализацию, то теряется заметное количество теплоты.

Обычно принято потери теплоты в котельном агрегате выражать в процентах располагаемой теплоты:

тогда

где q₂/q₆— соответствующие потери теплоты, выраженные в процентах располагаемой теплоты.

Для парового или водогрейного котла, находящегося в эксплуатации, тепловой баланс составляется по результатам испытаний котла, что позволяет проанализировать эффективность использования сжигаемого топлива. При тепловом расчете тепловой баланс составляется на основании нормативных данных.