КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

Коэффициент полезного действия парового котла и котельной установки

Полнота передачи располагаемой теплоты топлива в котле к рабочей среде определяется коэффициентом полезного действия (КПД) котла брут­то. Последний выражается как отношение количества теплоты, восприня­того рабочей средой Qi к располагаемому теплу поступающей на горение рабочей массы топлива Qp:

IQOQi ,, ^

Vk = —Гр-. (6.8)

Ц/р

Такой метод определения КПД, когда при испытаниях котла непосредствен­но устанавливают значения Qi и Qp, называют методом прямого баланса.

Прямое определение КПД котла по формуле (6.8) может оказаться недо­статочно точным. Оно связано с большими трудностями при производстве точных измерений многих параметров, массовых расходов пара и топлива, определении теплоты сгорания топлива и дополнительных составляющих располагаемой теплоты. Среднеквадратичная ошибка прямого определения КПД котла зависит, главным образом, от точности нахождения средней теп­лоты сгорания сжигаемой массы топлива и расхода топлива на котел и со­ставляет a-q — (3 ~г 4)10 или 3-4%, отсюда истинное значение КПД 77" может отличаться от полученного в испытаниях (опытного) г}°п на значе­ние Ат] = <7^77", т. е.

Г,'; = г,™ ± Ат,. (6.9)

Если, например, значение 77" = 0,9 (90%), то возможное отклонение опыт­ного КПД составит Д77 = (2, 7 - f 3,6)10~2 или 2, 7 - г 3,6%.

Коэффициент полезного действия котла брутто в процентах можно определить, установив сумму тепловых потерь при его работе:

Г}к = 100 - (<72 + <7з + <74 + Чъ + <7б). (6.10)

Такой метод определения называют методом обратного баланса. Погреш­ность определения КПД методом обратного баланса зависит от точности измерения тепловых потерь котлом. Каждая из них определяется с замет­ной погрешностью <jq — (4 - f 5) • 10~2, но относительная доля тепловых потерь составляет менее 1/10 общего теплового баланса. В итоге

- 100 - V™ ± А? пот) > (6.10

Где абсолютная ошибка определения AqU0T = crq(l — 77") и для выше приве­денного примера при 77" = 0,9 значение Aqnот = 0,4 - т - 0,5%.

Таким образом, определение КПД котла с большей точностью может быть сделано методом обратного баланса, т. е. через установление суммы ве­личин его тепловых потерь. Этот метод является единственным при оценке тепловой экономичности проектируемого котла. Зная КПД котла, восприня­тое тепло рабочей средой в котле можно определить следующим образом:

Qi = QppVk - (6.12)

Отсюда, используя это выражение Qi в (6.3), получим расход топлива на котел, Вк, кг/с. На этот расход топлива рассчитывают топливоприготови - тельное оборудование. В самом котле в большинстве случаев сгорает не все топливо, поскольку имеются потери с механическим недожогом <74. Для определения действительных объемов образующихся продуктов сгорания вводят понятие расчетного расхода топлива, т. е. топлива, сгоревшего в то­почной камере:

Вр = В(1 — 0,01 <74). (6.13)

Разность АВ = Вк — Вр представляет собой количество несгоревшего топ­лива. При сжигании газового топлива и мазута полный и расчетный расходы топлив совпадают, т. к. потеря <74 ничтожна. С учетом точности определения расхода топлива и незначительного влияния малых отклонений расхода на тепловые характеристики котла для твердых топлив принимается, что при значениях (74 < 2% можно не вводить поправки и считать Вк = Вр.

Коэффициент полезного действия котла брутто характеризует совер­шенство работы собственно парового котла. Однако его нормальная работа обеспечивается большим количеством вспомогательных машин и механиз­мов, потребляющих часть вырабатываемой блоком (электростанцией) элек­троэнергии. Затрату энергии на них называют расходом на собственные нужды котельной установки. К ним относят затраты энергии на дутьевые вентиляторы Эд. в, дымососы Эдс, питательные электронасосы Эпэн, механиз­мы пыле системы Эпс и большое число электродвигателей дистанционного и автоматического управления Эупр. Расход энергии на собственные нужды парового котла, Эс. н, можно записать в виде

ЭС. Н — Эд в + Эдс + ЭПС Эпэн + Эупр. (6.14)

Доля затрат энергии на собственные нужды от общей выработки электро­энергии, приходящейся на котел при его работе в блоке с турбиной,

[В QP 77э. с7раб)

Где 7?э. с — КПД выработки электроэнергии на электростанции; граб — время работы котла, ч.

Величина Дг/с. н для мощного парового котла составляет 0,04-0,05 или 4-5%. Если вычесть из КПД котла брутто затраты энергии на собственный расход, то получим КПД котла нетто, характеризующий эффективность ра­боты котельной установки:

С^к - Дтусн. (6Л6)