3.2 Корисна теплота

Як було наведено вище до корисної теплоти відноситься теплота витрачена на нагрів води до стану насичення, випаровування та перегрів пари. Для передачі такої теплоти в схемі парогенератора використовуються відповідно водяний економайзер, випарні поверхні (екранні труби та кип’ятильні пучки) та пароперегрівник. Оскільки всі складові теплового балансу мають розмірність кДж/кг або кДж/м3, то всі потужності елементів відносять до витрати палива і отримують "теплосприйняття" елемента.

Корисна теплота передана в економайзері – теплосприйняття економайзера, кДж/кг або кДж/м3

{Q_{ек}} = {D \over {{B_p}}} \cdot \left( {{{h'}_{жв}} - {h_{жв}}} \right),   (3.10)
де D – паровидатність котла, кг/с;
Вр – витрата палива на котел, кг/с або м3/с;
жв,hжв– ентальпія води на виході та на вході в економайзер, кДж/кг.

Теплосприйняття випарних поверхонь, кДж/кг або кДж/м3

{Q_{вип}} = {D \over {{B_p}}} \cdot \left( {{h_{нп}} - {{h'}_{жв}}} \right),   (3.11)
де hнп – ентальпія насиченої пари при тиску в барабані, кДж/кг.

Теплосприйняття пароперегрівника, кДж/кг або кДж/м3

{Q_{пп}} = {D \over {{B_p}}} \cdot \left( {{h_{пп}} - {h_{нп}}} \right),   (3.12)
де hпп – ентальпія перегрітої пари, кДж/кг.

Сумарна корисна теплота, кДж/кг або кДж/м3

{Q_1} = {Q_{ек}} + {Q_{вп}} + {Q_{пп}} = {D \over {{B_p}}} \cdot \left( {{h_{пп}} - {h_{жв}}} \right).   (3.13)

Наведена вище залежність не враховує витрати теплоти, пов’язані із безперервною продувкою парогенератора. З врахуванням теплоти продувальної води залежність матиме вигляд, кДж/кг або кДж/м3

{Q_1} = {D \over {{B_p}}} \cdot \left( {{h_{пп}} - {h_{жв}}} \right) + {{{G_{пp}}} \over {{B_p}}} \cdot \left( {{h_{кв}} - {h_{жв}}} \right),   (3.14)
де hкв – ентальпія котлової води, яка визначається для умов стану насичення при тиску в барабані котла, кДж/кг.

Значення витрати продувальної води Gпр складає 2…5% від паровидатності котла D і залежить від солевмісту живильної та котлової води.

Підстановка виразу (3.14) в формулу (3.3) дозволить отримати залежність для визначення ККД котла з врахуванням продувки

{\eta _к} = {{D \cdot \left( {{h_{пп}} - {h_{жв}}} \right) + {G_{пр}} \cdot \left( {{h_{кв}} - {h_{жв}}} \right)} \over {{Q_н} \cdot {B_p}}}.   (3.15)

З іншого боку за цією ж формулою може бути визначена витрата палива, кг/с або м3

{B_p} = {{D \cdot \left( {{h_{пп}} - {h_{жв}}} \right) + {G_{пр}} \cdot \left( {{h_{кв}} - {h_{жв}}} \right)} \over {{Q_н} \cdot {\eta _к}}}.   (3.16)

Формула (3.15) дозволяє визначити так званий "ККД брутто котла". Такий ККД не враховує витрати електроенергії на привід допоміжного обладнання котла та витрати пари на власні потреби котла.

Залежність для визначення "ККД нетто котла" матиме вигляд

{\eta _к} = {{D \cdot \left( {1 + {\alpha _{вп}}} \right) \cdot \left( {{h_{пп}} - {h_{жв}}} \right) + {G_{пр}} \cdot \left( {{h_{кв}} - {h_{жв}}} \right)} \over {{Q_н} \cdot {B_p} + {{\Sigma {N_{вп}}} \over {{\eta _{ес}} \cdot {\eta _{ем}}}}}} ,   (3.17)
де αвп – частка витрати гострої пари на власні потреби;
∑Nвп – сумарна електрична потужність власних потреб котла, кВт;
ηесем – коефіцієнти корисної дії виробництва електроенергії та її транспортування електромережами.

Середні значення ККД електростанцій складають ηес = 33…35%, а ККД електромереж ηем = 85…89%.