Мощность парового котла определяет количество пара, которое может быть произведено в единицу времени, и ее правильный расчет имеет решающее значение для энергоэффективности, безопасности и бесперебойной работы системы.
Что такое мощность парового котла?
Производительность парового котла обычно выражается в следующих единицах:
- кг/ч (килограмм/час)
- т/ч (тонны/час) → 1 т/ч = 1000 кг/ч
- ккал/ч → 1 ккал = 4,1868 кДж
- МВт → Тепловая мощность (1 ккал/ч = 1,163 × 10-⁶ МВт)
Эта мощность рассчитывается в зависимости от таких параметров, как расход пара, давление, температура, температура питательной воды и тип пара.
Диапазоны мощности в зависимости от типа котла
| Тип котла | Диапазон мощности (тонн/час) |
|---|---|
| Тип скотча | 1 — 40 |
| Стокерли | 1 — 10 |
| Тип D | 4 — 40 |
| Псевдоожиженный слой | 6 — 100 |
| Роторная решетка | 4 — 40 |
Данная таблица составлена в соответствии с инженерными данными паровых котлов Hisarmak.
Основная формула расчета мощности
Основное термодинамическое уравнение, используемое для определения мощности котла:
Q = m × (hv - hf)
- Q: Потребная тепловая мощность (ккал/ч)
- m: Расход пара (кг/ч)
- hv: Удельная энтальпия пара (ккал/кг)
- hf: Удельная энтальпия питательной воды (ккал/кг)
Примечание: Значения энтальпии должны быть взяты из таблиц пара IAPWS IF97 или TS EN 12952.
Значения энтальпии (базис давление-температура)
Ниже приведены значения энтальпии пара и воды в зависимости от давления насыщения:
| Давление (бар) | Температура (°C) | hv (ккал/кг) | hf @ 80 °C (ккал/кг) |
|---|---|---|---|
| 6 | 158 | 659 | ~335 |
| 10 | 184 | 660 | ~335 |
| 16 | 201 | 662 | ~335 |
В случаеиспользования перегретого пара значение hvhv увеличивается до 700-850 ккал/кг.
Практический пример расчета
Данные процесса:
- Потребность в паре 12.000 кг/ч
- Давление 10 бар (насыщенный пар)
- Температура питательной воды: 80 °C
- hv: 660 ккал/кг
- hf: 335 ккал/кг
Q = 12.000 × (660 - 335) = 3.900.000 ккал/ч
Пересчет в тепловую мощность (МВт)
1 ккал/ч = 1,163 × 10-⁶ МВт
3 900 000 × 1,163 × 10-⁶ ≈ 4,54 МВТ
В этом случае паровой котел должен иметь минимальную тепловую мощность 4,54 МВт.
Расчет расхода топлива (в соответствии с LHV)
Энергия топлива = Q / η
Коэффициенты полезного действия котлов по умолчанию:
| Тип котла | Выход (η) (%) |
|---|---|
| Скотч | 85-88 |
| Кипящий слой | 80-90 |
| Тип D | 88-92 |
Пример: Если КПД составляет 88%: 3.900.000 / 0.88 = 4.431.818 ккал/ч.
📌 Низшая теплотворная способность топлива (НТС):
| Вид топлива | LHV (ккал/кг) |
|---|---|
| Природный газ | 8.500 |
| Каменный уголь | 6.500 |
| Биомасса | 3.500 — 4.500 |
В случае использования природного газа: расход топлива = 4.431.818 / 8.500 ≈ 521.4 кг/ч
Одновременная нагрузка и пиковое потребление
При расчете мощности необходимо учитывать не только общее количество оборудования, но и нагрузку систем, работающих одновременно. Если все оборудование работает не одновременно, берется средневзвешенное значение с коэффициентами умножения.
📌 Кроме того, в сценариях пикового потребления может возникать кратковременная дополнительная нагрузка в 10-15 %. Это должно быть учтено при расчете.
Возврат конденсата
Возврат конденсата увеличивает hf за счет повышения температуры питательной воды, поэтому котел потребляет меньше топлива.
Если возврат конденсата составляет 80%, температура питательной воды может быть не 80 °C, а 95-100 °C.
В этом случае hf ≈ 400 ккал/кг → разница в энергии значительно уменьшается.
Тип пара: Насыщенный и сердитый
| Тип пара | Область использования | Энтальпия (ккал/кг) |
|---|---|---|
| Насыщенный пар | Теплопередача, технологический пар | 640-670 |
| Перегретый пар | Турбина, производство электроэнергии | 700-850 |
При использовании перегретого пара значение энтальпии должно быть увеличено при расчете мощности.
Безопасность и коэффициент расширения
Рекомендуемый промышленностью расчетный запас:
Общая мощность = Q × 1,15
Этот коэффициент обеспечивает стабильную работу системы при будущем увеличении производства и возможном внезапном увеличении нагрузки.
Расчет мощности парового котла — это не только множитель расхода пара, но и инженерно-энергетический анализ. В этом анализе
- Разница энтальпий
- КПД котла
- Более низкие теплотворные способности топлива
- Конденсатная система
- Тип пара
- Соотношение давления и температуры
- Пиковые нагрузки и одновременная работа, например
необходимо учитывать множество параметров.
Основываясь на всех этих инженерных критериях,Hisarmak предлагает индивидуальные, точные по мощности и высокоэффективные решения паровых котлов для промышленных предприятий.
