Čas branja: 4 min
Pravilno izbran ogrevalni sistem bo v vsak dom prinesel ne le toplino in udobje, temveč vas bo tudi rešil pred neprijetnimi posledicami in nepotrebnimi stroški popravil. toplovodni kotel - osnova sistem ogrevanja doma.
Pred izbiro in nakupom je vredno narediti pravilen izračun učinkovitosti kotla in razjasniti vse njegove parametre in dejavnike, ki bodo vplivali na njegovo delovanje in količino proizvedene toplote.
Kaj je učinkovitost kotla
Učinkovitost parnih in toplovodnih kotlov določa učinkovitost – njihov toplotni izkoristek. To pomeni, da je to količina toplote, proizvedene za proizvodnjo nazivne prostornine topla voda glede na nazivno prostornino pogorelega goriva.
Proizvajalci navajajo začetne zmogljivosti opreme, kjer lahko učinkovitost toplovodnega kotla doseže 110%, vendar se pogosteje njihova vrednost drži parametrov 95-98%. Potrošnik v prihodnosti med delovanjem lahko poveča te kazalnike s pomočjo tehničnih nadgradenj in toplotne izolacije.
Neodvisen izračun učinkovitosti kotla se opravi na mestu namestitve in je odvisen od številnih dejavnikov, vključno z dobro zgrajenim sistemom za odvod dima, odpravo napak pri namestitvi itd. Vsi viri, porabljeni za delovanje hladilne tekočine (gorivo, električna energija), se primerjajo s količino toplote, ki jo sprosti.
Kako izračunati učinkovitost
Bruto učinkovitost kotla označuje stopnjo tehnične opreme, neto učinkovitost - ekonomičnost porabe goriva.
Za določitev kazalnikov učinkovitosti kotla se uporablja naslednja formula:
Učinkovitost kotla = (Q1/ Q_total)x100%, kjer je Q1 akumulirana toplota, porabljena za ogrevanje, Q_total pa skupna količina toplote, sproščene med zgorevanjem goriva.
Izračuni ne vplivajo na veliko točk, zato je njihov rezultat povprečen. Vse okvare ali odstopanja v delovanju opreme ali zunanji dejavniki, ki vplivajo na toplotne izgube, bodo izkrivljali rezultat, dobljen s to formulo.
Za odpravo večjega števila motečih dejavnikov se rezultat popravi z izboljšano toplotno učinkovitostjo. Odvisno od značilnosti določenega ogrevalnega sistema.
Učinkovitost kotla = 100-(Q2+Q3+Q4+Q5+Q6)
Kjer je Q2 - izguba toplote v obliki dima, sproščenega skozi prezračevalni sistem,
Q3 - nezadostno zgorevanje mešanice plinov z nepravilno uporabljenimi količinami mešanice plina in zraka,
Q4 - izguba toplote zaradi kontaminacije izmenjevalnika toplote, pa tudi če so plinski gorilniki kontaminirani,
Q5 - toplotne izgube zaradi zunanjega hladnega zraka (vpliva na delovanje kotlovnice),
Q 6 - toplotne izgube med čiščenjem zgorevalne komore.
Glavni dejavnik, ki vpliva na učinkovitost telesa, so izhajajoči produkti zgorevanja odpadkov, z zmanjšanjem njihovega segrevanja za 10-12 ° C lahko povečate splošno učinkovitost plinski kotel ogrevanje za nekaj odstotkov.
Iz istega razloga imajo največji izkoristek kondenzacijski kotli, tj. nižja kot je temperatura ogrevalne opreme, višja je ta vrednost. Ima najnižji kazalnik zaradi minimalne funkcionalnosti in preprosta naprava.
Pri določanju učinkovitosti plinskih ogrevalnih kotlov se uporabljata dve možnosti: poročanje za določeno časovno obdobje in med začetnimi preskusi namestitve. V slednji različici bo rezultat izračuna natančnejši zaradi jasnosti pri izračunu toplotnih izgub.
Kako povečati učinkovitost plinskega kotla
Ustrezne pogoje za povečanje učinkovitosti lahko ustvarite z optimizacijo procesov sami ali z vključitvijo strokovnjaka. Na začetku so vsi parametri vključeni v zasnovo električnega kotla, od teh podatkov bo odvisna učinkovitost ukrepov, sprejetih za povečanje učinkovitosti opreme.
Za začetek se posodobitev izvede brez spreminjanja strukture kotlov na trda goriva:
- Sobni termostati. Uravnavajo temperaturo v stanovanjskih prostorih, ne da bi vplivali na delovanje hladilne tekočine.
- Namestitev obtočne črpalke, tako da lahko stabilizirate enakomernost in hitrost ogrevanja.
- Zamenjava plinski gorilnik, bo povečalo povečanje učinkovitosti kotla na trda goriva za 5-7%. Modulacijski gorilnik bo omogočil porabo mešanice plina in zraka v pravilnem razmerju, kar bo odpravilo nepopolno zgorevanje.
- Lokacija gorilnikov v bližini vodnega kroga bo dodala nekaj odstotkov skupni učinkovitosti. Takšna delna sprememba bo pozitivno vplivala na porabo goriva in povečala toplotno ravnovesje celotnega sistema.
Redno vzdrževanje in čiščenje opreme bo povečalo njeno učinkovitost. Vodni kamen v ceveh ogrevalnega sistema in saje na zunanjih stenah dimnika, ki nastanejo med delovanjem, lahko znašajo do 5%. plastične cevi potrebujejo manj vzdrževanja, vendar jih je treba občasno očistiti.
Zamašen dimnik zoži prehod cevi za odvod dima, kar vodi do zmanjšanja vleka, to pa ni le izguba toplote, temveč tudi nevarnost za zdravje ljudi v stanovanjskih prostorih.
Tudi izmenjevalnik toplote z vidnimi znaki onesnaženja, ki so usedline kovin, povzroči močno porabo vseh vrst energije, porabljene za delo, kar zmanjša toplotno prevodnost in lahko poškoduje kotel. Čiščenje zgorevalne komore je obvezno in se izvaja večkrat letno.
Kot možnost za znižanje kemije izguba toplote, za to se izvede visokokvalificirana prilagoditev sistema opreme. Bolje je, da se vzdržite samonastavljanja in zadevo zaupate strokovnjaku.
Boj proti premajhnemu zgorevanju se rešuje s povečanjem hitrosti utekočinjenega plina, ki vstopa v gorilnik, zato je proces zgorevanja aktivnejši, učinkovitost pa se zato poveča.
Čeprav povečanje učinkovitosti praktično ne vpliva na toplotno učinkovitost kotlovske enote. Do danes ostaja zemeljski plin najbolj ekonomičen, oprema na to gorivo je pogostejša in ekonomsko upravičena kot kotli na tradicionalno gorivo iz trdega lesa ali premog.
Plinski kotli z najvišjo učinkovitostjo
Najbolj kakovostni kotli, ki imajo tudi visoke izkoristke, so tujega izvora. Pri izdelavi tovrstne opreme so odločilne energetsko varčne tehnologije, ki ustrezajo zahtevam EU.
Visoko zmogljivost zagotavljajo sodobna orodja za posodobitev, na primer as modulacijski gorilnik.
Samodejno in varčno, ima širok razpon, ki vam omogoča prilagajanje posameznim parametrom določenega kotla in ogrevalnega sistema. Njegovo izgorevanje poteka v stalnem načinu.
Glavna prednost je tudi njihov največji prenos toplote. Najbolj optimalna kurilna vrednost kurilnega sredstva, ki jo je predstavil tuji proizvajalec, je do 70°С. Produkti izgorevanja se segrejejo na največ 110 °C.
Proizvajajo izmenjevalnik toplote za kotle z najvišjimi stopnjami učinkovitosti iz nerjavečega jekla. Dodatno so opremljeni z enoto za odvzem toplote iz kondenzata. Slabosti, ki so značilne za nizkotemperaturno ogrevanje: vlečna sila se razvije z nezadostno silo in nastajanjem prekomernega kondenzata.
Dovod že segretega plina in mešanice plina in zraka v gorilnik, pa tudi zrak, ki vstopa v komoro skozi cev z dvema votlinama v peč - zagotavlja zmanjšanje skupne porabe toplote za kotle zaprtega tipa za 1-2%.
Dobra možnost posodobitev kotlovske enote je sestavljena iz vgradnje recirkulacije izpušnih plinov. S to možnostjo produkti zgorevanja vstopijo v gorilnik po prehodu skozi kanal dimnika z močnimi pregibi, medtem ko so obogateni s kisikom iz okolja. Največji izkoristek je dosežen pri temperaturi, pri kateri nastaja kondenzacija (rosišče).
Za kondenzacijske kotle, ki delujejo v pogojih ogrevanja pri nizkih temperaturah, je značilna relativno nizka poraba plina. To določa njihovo toplotno učinkovitost, zlasti pri priključitvi na plinsko-balonske instalacije. Zaradi tega je tak kotel tudi varčen.
Seznam kondenzacijskih kotlov znanih in uglednih evropskih proizvajalcev z najboljšo kakovostjo izdelave in visoka stopnja učinkovitost:
- Baxi.
- Buderus.
- De Dietrich.
- Vaillant.
- Viessmann.
Kot navajajo njihovi proizvajalci v priloženi dokumentaciji, učinkovitost teh kotlovskih enot pri priključitvi na nizkotemperaturne sisteme ustreza 107-110%.
Obstajata dve metodi za določanje učinkovitosti:
Z neposrednim ravnotežjem;
Povratno ravnotežje.
Določanje učinkovitosti kotla kot razmerja med porabljeno koristno toploto in razpoložljivo toploto goriva je njegova definicija z neposredno bilanco:
Učinkovitost kotla lahko ugotavljamo tudi z inverzno bilanco – preko toplotnih izgub. Za enakomerno toplotno stanje dobimo
. (4.2)
Učinkovitost kotla, določena s formulama (1) ali (2), ne upošteva električne energije in toplote za lastne potrebe. Ta izkoristek kotla se imenuje bruto izkoristek in je označen z ali.
Če je poraba energije na časovno enoto za določeno pomožno opremo , MJ, in specifična poraba goriva za proizvodnjo električne energije, kg / MJ, potem je učinkovitost kotlovnice ob upoštevanju porabe energije pomožne opreme ( neto učinkovitost),%,
. (4.3)
Včasih se imenuje energetska učinkovitost kotlovnice.
Za kotlovnice industrijska podjetja poraba energije za lastne potrebe znaša približno 4 % proizvedene energije.
Poraba goriva je določena z:
Določitev porabe goriva je povezana z veliko napako, zato je za učinkovitost neposrednega ravnotežja značilna nizka natančnost. Ta metoda se uporablja za testiranje obstoječega kotla.
Za metodo obratnega ravnovesja je značilna večja natančnost in se uporablja pri delovanju in načrtovanju kotla. Hkrati sta Q 3 in Q 4 določena v skladu s priporočilom in iz referenčnih knjig. Q 5 določa urnik. Q 6 - se izračuna (redko se upošteva), v bistvu pa se določitev obratne bilance zmanjša na določitev Q 2, ki je odvisna od temperature dimnih plinov.
Bruto izkoristek je odvisen od vrste in moči kotla, t.j. zmogljivost, vrsta porabljenega goriva, zasnova peči. Na učinkovitost vplivata tudi način delovanja kotla in čistoča ogrevalnih površin.
V prisotnosti mehanskega podgorevanja del goriva ne izgori (q 4), kar pomeni, da ne porabi zraka, ne tvori produktov zgorevanja in ne sprošča toplote, zato pri izračunu kotla uporabljajo ocenjeno poraba goriva
. (4.5)
Bruto izkoristek upošteva samo toplotne izgube.
Slika 4.1 - Sprememba učinkovitosti kotla s spremembo obremenitve
5 DOLOČANJE TOPLOTNIH IZGUB V KOTLOVNI ENOTI.
NAČINI ZMANJŠANJA TOPLOTNIH IZGUB
5.1 Izguba toplote z dimnimi plini
Izguba toplote z odhajajočimi plini Q c.g nastane zaradi dejstva, da fizikalna toplota (entalpija) plinov, ki izstopajo iz kotla, presega fizikalno toploto zraka in goriva, ki vstopata v kotel.
Če zanemarimo nizko vrednost entalpije goriva in tudi toploto pepela v dimnih plinih, izračunamo toplotne izgube z dimnimi plini, MJ/kg, po formuli:
Q 2 \u003d J h.g - J in; (5,8)
kjer je entalpija hladnega zraka pri a=1;
100-q 4 – delež zgorelega goriva;
a c.g je koeficient presežka zraka v izpušnih plinih.
Če temperatura okolju enaka nič (t x.v = 0), potem je izguba toplote z odhajajočimi plini enaka entalpiji odhajajočih plinov Q y.g \u003d J y.g.
Izguba toplote z izpušnimi plini običajno zavzema glavno mesto med toplotnimi izgubami kotla in znaša 5-12% razpoložljive toplote goriva in je določena z prostornino in sestavo produktov zgorevanja, ki sta bistveno odvisna od o balastnih sestavinah goriva in o temperaturi izpušnih plinov:
Razmerje, ki označuje kakovost goriva, kaže relativni izkoristek plinastih produktov zgorevanja (pri a = 1) na enoto toplote zgorevanja goriva in je odvisno od vsebnosti balastnih komponent v njem:
- za trdna in tekoča goriva: vlaga W P in pepel A P;
– za plinasta goriva: N 2 , CO 2 , O 2 .
S povečanjem vsebnosti balastnih komponent v gorivu in posledično, se ustrezno povečajo toplotne izgube z izpušnimi plini.
Eden od možnih načinov za zmanjšanje izgube toplote z dimnimi plini je zmanjšanje koeficienta presežka zraka v dimnih plinih a c.g., ki je odvisen od koeficienta pretoka zraka v kurišču a T in vsesanega balastnega zraka v kotlovske plinovode, ki so običajno pod vakuumom
a y.g \u003d a T + Da. (5,10)
V kotlih, ki delujejo pod tlakom, ni sesanja zraka.
Z zmanjšanjem a T se toplotna izguba Q cg zmanjša, vendar pa lahko zaradi zmanjšanja količine zraka, ki se dovaja v zgorevalno komoro, pride do druge izgube - zaradi kemičnega nepopolnega zgorevanja Q 3 .
Optimalna vrednost a T je izbrana ob upoštevanju doseganja najmanjše vrednosti q y.g + q 3 .
Zmanjšanje T je odvisno od vrste zgorelega goriva in vrste kurilne naprave. Pri ugodnejših pogojih za stik goriva in zraka se lahko presežek zraka a T, ki je potreben za čim popolnejše zgorevanje, zmanjša.
Balastni zrak v produktih izgorevanja poleg povečanja toplotne izgube Q c.g. povzroča tudi dodatne stroške energije za odvod dima.
Najpomembnejši dejavnik, ki vpliva na Q c.g., je temperatura dimnih plinov t c.g. Njegovo zmanjšanje dosežemo z vgradnjo toplotnih elementov (ekonomizator, grelnik zraka) v repnem delu kotla. Nižja kot je temperatura dimnih plinov in s tem manjša temperaturna razlika Dt med plini in segreto delovno tekočino, večja površina H je potrebna za enako hlajenje plina. Povečanje t c.g vodi do povečanja izgub z Q c.g in do dodatnih stroškov goriva DB. V zvezi s tem se optimalni t cg določi na podlagi tehničnih in ekonomskih izračunov pri primerjavi letnih stroškov za elemente, ki uporabljajo toploto, in gorivo za različne vrednosti t cg.
Na sliki 4 lahko izpostavimo temperaturno območje (od do ), v katerem se izračunani stroški nebistveno razlikujejo. To daje razlog za izbiro najprimernejše temperature, pri kateri bodo začetni kapitalski stroški manjši.
Obstajajo omejujoči dejavniki pri izbiri optimalnega:
a) nizkotemperaturna korozija repnih površin;
b) kdaj 
0 C možna kondenzacija vodne pare in njihova kombinacija z žveplovimi oksidi;
c) izbira je odvisna od temperature dovodne vode, temperature zraka na vstopu v grelnik zraka in drugih dejavnikov;
d) onesnaženje grelne površine. To vodi do zmanjšanja koeficienta toplotnega prehoda in povečanja.
Pri določanju izgube toplote z izpušnimi plini se upošteva zmanjšanje volumna plinov
. (5.11)
5.2 Izguba toplote zaradi kemičnega nepopolnega zgorevanja
Izguba toplote zaradi kemične nepopolnosti zgorevanja Q 3 se pojavi, če ne popolno zgorevanje goriva znotraj zgorevalne komore kotla in pojav gorljivih plinastih komponent CO, H 2 , CH 4 , C m H n v produktih zgorevanja ... Zgorevanje teh gorljivih plinov izven kurišča je skoraj nemogoče zaradi njihove relativno relativno nizka temperatura.
Kemična nepopolnost zgorevanja goriva je lahko posledica:
- splošno pomanjkanje zraka;
– slabo mešanje;
- majhna velikost zgorevalne komore;
– nizka temperatura v zgorevalni komori;
- visoka temperatura.
Pri zadostni kakovosti zraka za popolno zgorevanje goriva in dobro tvorbo mešanice je q 3 odvisen od prostorninske gostote sproščanja toplote v peči
Optimalno razmerje, pri katerem ima izguba q 3 najmanjšo vrednost, je odvisno od vrste goriva, načina njegovega zgorevanja in zasnove peči. Pri sodobnih kurilnih napravah so toplotne izgube iz q 3 0÷2 % pri q v =0,1÷0,3 MW/m 3 .
Da bi zmanjšali izgubo toplote iz q 3 v zgorevalni komori, si prizadevajo povečati raven temperature, zlasti z uporabo ogrevanja zraka, pa tudi na vse možne načine izboljšati mešanje komponent zgorevanja.
Splošna enačba toplotna bilanca kotlovska enota
Razmerje, ki povezuje prihod in porabo toplote v generatorju toplote, je njegova toplotna bilanca. Cilji sestave toplotne bilance kotlovske enote so ugotoviti vse vhodne in odhodne bilančne postavke; izračun učinkovitosti kotlovske enote, analiza odhodkovnih postavk bilance stanja, da se ugotovijo razlogi za poslabšanje delovanja kotlovske enote.
V kotlovski enoti se pri zgorevanju goriva kemična energija goriva pretvori v termalna energija produkti zgorevanja. Sproščena toplota goriva se uporablja za ustvarjanje koristne toplote, ki jo vsebuje para ali vroča voda, in za pokrivanje toplotnih izgub.
V skladu z zakonom o ohranitvi energije mora obstajati enakost med vstopom in porabo toplote v kotlovski enoti, t.j.
Za kotlovnice je toplotna bilanca na 1 kg trdnega ali tekočega goriva ali 1 m 3 plina pri normalnih pogojih ( 
). Postavke prihodkov in porabe v enačbi toplotne bilance imajo dimenzijo MJ/m 3 za plinasta in MJ/kg za trdna in tekoča goriva.
Imenuje se tudi toplota, prejeta v kotlovski enoti pri zgorevanju goriva razpoložljiva toplota, označuje se V splošnem primeru dohodni del toplotno bilanco zapišemo kot:
kjer je najnižja kurilna vrednost trdnega ali tekočega goriva na delovno maso, MJ/kg;
Neto kalorična vrednost plinastega goriva na suho osnovo, MJ/m 3 ;
Fizična toplota goriva;
Fizična toplota zraka;
Toplota, dovedena v kurišče kotla s paro.
Razmislimo o komponentah vhodnega dela toplotne bilance. Pri izračunih se upošteva najnižja delovna kalorična vrednost, če je temperatura produktov zgorevanja, ki zapuščajo kotel, višja od temperature kondenzacije vodne pare (običajno t g = 110 ... 120 0 С). Pri ohlajanju produktov zgorevanja na temperaturo, pri kateri je možna kondenzacija vodne pare na ogrevalni površini, je treba izračune opraviti ob upoštevanju višje kalorične vrednosti goriva.
Fizikalna toplota goriva je:
kje z t specifična toplotna kapaciteta goriva, 
za kurilno olje in 
za plin;
t t – temperatura goriva, 0 С.
Pri vstopu v kotel ima trdo gorivo običajno nizko temperaturo, ki se približuje ničli, torej Q f.t. je majhna in jo lahko zanemarimo.
Kurilno olje (tekoče gorivo) za zmanjšanje viskoznosti in izboljšanje brizganja vstopi v peč, segreto na temperaturo 80 ... 120 0 C, zato se pri izračunih upošteva njegova fizična toplota. V tem primeru lahko toplotno kapaciteto kurilnega olja določimo s formulo:
Računovodstvo Q f.t. se izvaja samo pri zgorevanju plinastega goriva z nizko kalorično vrednostjo (na primer plavžni plin), če se segreje (do 200 ... 300 0 С). Pri zgorevanju plinastih goriv z visoko kalorično vrednostjo (npr. zemeljski plin) pride do povečanega razmerja mase zraka in plina (približno 10 1). V tem primeru se gorivo - plin običajno ne segreva.
Fizična toplota zraka Q f.v. se upošteva le, če se segreva zunaj kotla zaradi zunanjega vira (npr parni grelec ali v avtonomnem grelniku, ko v njem zgoreva dodatno gorivo). V tem primeru je toplota, ki jo vnese zrak, enaka:
kjer je razmerje med količino zraka na vstopu v kotel (grelnik zraka) in teoretično potrebno;
Entalpija teoretično zahtevanega zraka, predgretega pred grelnikom zraka, 
:
,
tukaj je temperatura ogrevanega zraka pred grelnikom zraka kotlovske enote, 0 С;
Entalpija teoretično potrebnega hladnega zraka, :
Toplota, vnesena v kurišče kotla s paro pri parnem brizganju kurilnega olja, se upošteva v obliki formule:
kje G p - poraba pare, kg na 1 kg goriva (za parno brizganje kurilnega olja G n = 0,3…0,35 kg/kg);
h p je entalpija pare, MJ/kg;
2,51 - približna vrednost entalpije vodne pare v produktih zgorevanja, ki zapuščajo kotlovsko enoto, MJ / kg.
V odsotnosti ogrevanja goriva in zraka iz tujih virov bo razpoložljiva toplota enaka:
Odhodkovni del toplotne bilance vključuje koristno toploto Q tla v kotlovnici, tj. toplota, porabljena za proizvodnjo pare (ali tople vode), in različne toplotne izgube, t.j.
kje Q a.g. – toplotne izgube z odhajajočimi plini;
Q c.s. , Q gospa. - toplotne izgube zaradi kemične in mehanske nepopolnosti zgorevanja goriva;
Q ampak. – toplotne izgube zaradi zunanjega hlajenja zunanje ograje kotel;
Q f.š. – izguba žlindre s fizično toploto;
Q acc. - poraba (znak "+") in dohodek (znak "-") toplote, povezana z nestalnim toplotnim režimom kotla. V stacionarnem termičnem stanju Q acc. = 0.
Tako lahko splošno enačbo toplotne bilance kotlovske enote v stacionarnem toplotnem režimu zapišemo kot:
Če oba dela predstavljene enačbe delimo s 100 % in jih pomnožimo, dobimo:
kje 
komponente odhodkovnega dela toplotne bilance, %.
3.1 Izguba toplote z dimnimi plini
Izguba toplote z izpušnimi plini nastane zaradi dejstva, da je fizikalna toplota (entalpija) plinov, ki zapustijo kotel, pri temperaturi t a.g. , presega fizično toploto zraka, ki vstopa v kotel α a.g. in goriva z t t t Razlika med entalpijo dimnih plinov in toploto, dovedeno v kotel z zrakom iz okolice α a.g. , predstavlja toplotne izgube z dimnimi plini, MJ/kg ali (MJ/m 3):
.
Izguba toplote z izpušnimi plini običajno zavzema glavno mesto med toplotnimi izgubami kotla in znaša 5 ... 12% razpoložljive toplote goriva. Te toplotne izgube so odvisne od temperature, prostornine in sestave produktov zgorevanja, ki pa so odvisne od balastnih sestavin goriva:
Razmerje, ki označuje kakovost goriva, kaže relativni izkoristek plinastih produktov zgorevanja (pri α = 1) na enoto toplote zgorevanja goriva in je odvisno od vsebnosti balastnih komponent v njem (vlaga W p in pepel AMPAK p za trdna in tekoča goriva, dušik n 2, ogljikov dioksid SO 2 in kisik O 2 za plinasto gorivo). S povečanjem vsebnosti balastnih komponent v gorivu in posledično, se toplotne izgube z izpušnimi plini ustrezno povečajo.
Eden od možnih načinov za zmanjšanje toplotnih izgub z dimnimi plini je zmanjšanje koeficienta presežka zraka v dimnih plinih. α c.g., ki je odvisen od koeficienta pretoka zraka v kurišču in vsesanega balastnega zraka v kotlovske plinovode, ki so običajno pod vakuumom:
Možnost znižanja α , odvisno od vrste goriva, načina njegovega zgorevanja, vrste gorilnikov in potiskala. Pod ugodnimi pogoji za mešanje goriva in zraka se lahko presežek zraka, potreben za zgorevanje, zmanjša. Pri zgorevanju plinastega goriva se predpostavlja, da je koeficient presežka zraka 1,1, pri zgorevanju kurilnega olja = 1,1 ... 1,15.
Sesanje zraka vzdolž plinske poti kotla se lahko v omejitvi zmanjša na nič. Popolna zatesnitev mest prehoda cevi skozi zidake, zatesnitev loput in pokukalnikov pa je otežena in praktično = 0,15..0,3.
Balastni zrak v produktih izgorevanja poleg povečanja toplotnih izgub Q a.g. povzroča tudi dodatne stroške energije za odvod dima.
Drug pomemben dejavnik, ki vpliva na vrednost Q o.g., je temperatura dimnih plinov t a.g. . Njegovo zmanjšanje dosežemo z vgradnjo toplotnih elementov (ekonomizator, grelnik zraka) v repnem delu kotla. Nižja kot je temperatura izpušnih plinov in s tem manjša temperaturna razlika med plini in segreto delovno tekočino (na primer zrak), večja grelna površina je potrebna za hlajenje produktov izgorevanja.
Povečanje temperature dimnih plinov povzroči povečanje izgube c Q a.g. in posledično do dodatnih stroškov goriva za proizvodnjo enake količine pare ali tople vode. Zaradi tega je optimalna temperatura t a.g. se določi na podlagi tehničnih in ekonomskih izračunov ob primerjavi končnih investicijskih stroškov za izgradnjo ogrevalne površine in stroškov goriva (slika 3.).
Poleg tega se med delovanjem kotla lahko ogrevalne površine onesnažijo s sajami in kurilnim pepelom. To vodi do poslabšanja izmenjave toplote produktov zgorevanja z ogrevalno površino. Hkrati je za ohranitev dane količine pare potrebno povečati porabo goriva. Zdrs ogrevalnih površin povzroči tudi povečanje upora plinske poti kotla. V zvezi s tem je za zagotovitev normalnega delovanja enote potrebno sistematično čiščenje njenih ogrevalnih površin.
3.2 Toplotne izgube zaradi kemičnega nepopolnega zgorevanja
Izguba toplote zaradi kemične nepopolnosti zgorevanja (kemijsko premalo zgorevanje) se pojavi, ko gorivo v zgorevalni komori nepopolno zgori in se v produktih zgorevanja pojavijo gorljive plinaste komponente - CO, H 2, CH 4, C m H n itd. naknadno zgorevanje teh gorljivih plinov zunaj peči skoraj nemogoče zaradi njihove relativno nizke temperature.
Vzroki za kemično nepopolno zgorevanje so lahko:
Splošno pomanjkanje zraka
Slaba tvorba mešanice, zlasti na začetnih stopnjah zgorevanja goriva;
nizka temperatura v zgorevalni komori, zlasti v coni naknadnega zgorevanja;
Nezadosten čas zadrževanja goriva v zgorevalni komori, med katerim kemijska reakcija sežiganja ni mogoče popolnoma dokončati.
Pri količini zraka, ki zadostuje za popolno zgorevanje goriva in dobro tvorbo mešanice, so izgube odvisne od volumetrične gostote sproščanja toplote v peči, MW / m 3:
Kje AT– poraba goriva, kg/s;
V t je prostornina peči, m 3.
 riž. 14.9 Odvisnost toplotnih izgub od kemične nepopolnosti zgorevanja q x.n, %, volumetrične gostote sproščanja toplote v peči kv, MW / m 3. | Narava odvisnosti je prikazana na sliki 4. . V območju nizkih vrednosti (leva stran krivulje), tj. pri nizki porabi goriva B se izgube povečajo zaradi znižanja nivoja temperature v zgorevalni komori. Povečanje volumetrične gostote sproščanja toplote (s povečanjem porabe goriva) povzroči zvišanje ravni temperature v peči in zmanjšanje |
Ko pa dosežejo določeno raven z nadaljnjim povečanjem porabe goriva (desna stran krivulje), začnejo izgube ponovno naraščati, kar je povezano z zmanjšanjem zadrževalnega časa plinov v prostornini peči in nezmožnostjo dokončanje reakcije zgorevanja.
Optimalna vrednost, pri kateri so izgube minimalne, je odvisna od vrste goriva, načina njegovega zgorevanja in izvedbe kurišča. Pri sodobnih kurilnih napravah je toplotna izguba zaradi kemičnega nepopolnega zgorevanja 0 ... 2% pri 
.pri kurjenju na trdna in tekoča goriva:
pri zgorevanju plinastega goriva:
Pri razvoju ukrepov za zmanjšanje vrednosti je treba upoštevati, da če obstajajo pogoji za pojav produktov nepopolnega zgorevanja, CO nastane najprej kot najtežje gorljiva komponenta, nato pa H 2 in drugi plini. Iz tega sledi, da če v produktih zgorevanja ni CO, potem v njih tudi ni H 2.
Učinkovitost kotlovske enote
Učinkovitost kotlovske enote je razmerje med koristno toploto, porabljeno za proizvodnjo pare (ali tople vode) in razpoložljivo toploto kotlovske enote. Vendar pa vsa uporabna toplota, ki jo proizvede kotel, ni poslana potrošnikom, del toplote se porabi za lastne potrebe. Glede na to ločimo izkoristek kotlovske enote po proizvedeni toploti (izkoristek - bruto) in po sproščeni toploti (izkoristek - neto).
Glede na razliko med proizvedeno in predano toploto se določi poraba za lastne potrebe. Za lastne potrebe se ne porablja samo toplota, ampak tudi električna energija (na primer za pogon odvoda dima, ventilatorja, dovodnih črpalk, mehanizmov za dovod goriva), tj. poraba za lastne potrebe vključuje porabo vseh vrst energije, porabljene za proizvodnjo pare ali tople vode.
Torej, učinkovitost - bruto kotlovske enote označuje stopnjo njegove tehnične popolnosti, učinkovitost - neto - komercialna učinkovitost.
Učinkovitost – bruto kotlovna enota se lahko določi bodisi z direktno bilančno enačbo bodisi z inverzno bilančno enačbo.
Po enačbi neposrednega ravnotežja:
Na primer, pri proizvodnji vodne pare je uporabna toplota ( glej vprašanje 2) :
Potem 
Iz predstavljenega izraza lahko dobite formulo za določitev potrebne porabe goriva, kg / s (m 3 / s):
Glede na inverzno ravnotežno enačbo:
Določitev učinkovitosti - bruto po enačbi neposredne bilance se izvaja predvsem pri poročanju za ločeno obdobje (desetletje, mesec) in po enačbi obratne bilance - pri preskušanju kotlovskih enot. Izračun izkoristka z inverzno bilanco je veliko natančnejši, saj so napake pri merjenju toplotnih izgub manjše kot pri določanju porabe goriva.
Učinkovitost - neto je določena z izrazom:
kjer je poraba energije za lastne potrebe, % .
Tako za izboljšanje učinkovitosti kotlovskih enot ni dovolj, da si prizadevamo za zmanjšanje toplotnih izgub; prav tako je treba na vse možne načine zmanjšati stroške toplote in električne energije za lastne potrebe, ki v povprečju znašajo 3 ... 5% toplote, ki je na voljo iz kotla.Učinkovitost kotla je odvisna od njegove obremenitve. Za izgradnjo odvisnosti je potrebno od 100% zaporedno odšteti vse izgube kotlovske enote, ki so odvisne od obremenitve, tj. 
Učinkovitost kotla bruto označuje učinkovitost uporabe toplote, dovedene v kotel, in ne upošteva stroškov električne energije za pogon puhal, dimnikov, dovodnih črpalk in druge opreme. Pri vožnji na plin
h br k \u003d 100 × Q 1 / Q c n. (11.1)
Stroški energije za pomožne potrebe kotlovnice so upoštevani z izkoristkom kotla mreža
h n k \u003d h br k - q t - q e, (11.2)
kje q t, q e- relativni stroški za lastne potrebe toplote oziroma električne energije. Med toplotne izgube za lastne potrebe sodijo toplotne izgube z vpihovanjem, vpihovanjem zaslonov, brizganjem kurilnega olja itd.
Glavne med njimi so toplotne izgube z izpihovanjem.
q t \u003d G pr × (h k.v - h p.v) / (B × Q c n) .
Relativna poraba električne energije za lastne potrebe
q el \u003d 100 × (N p.n / h p.n + N d.v / h d.v + N d.s / h d.s) / (B × Q c n),
kjer N p.n, N d.v, N d.s - strošek električne energije za pogon napajalnih črpalk, vlečnih ventilatorjev oziroma odvodov dima; h p.n, h d.v, h d.s - učinkovitost dovodnih črpalk, vlečnih ventilatorjev oziroma dimnih naprav.
11.3. Metodologija izvajanja laboratorijskega dela
in obdelavo rezultatov
Preizkusi ravnotežja pri laboratorijskem delu se izvajajo za stacionarno delovanje kotla ob upoštevanju naslednjih obveznih pogojev:
Trajanje vgradnje kotla od vžiga do začetka testiranja je najmanj 36 ur,
Trajanje vzdrževanja preskusne obremenitve neposredno pred preskusom je 3 ure,
Dovoljena nihanja obremenitve v intervalu med dvema sosednjima poskusoma ne smejo presegati ± 10 %.
Merjenje vrednosti parametrov se izvaja s standardnimi instrumenti, nameščenimi na ščitu kotla. Vse meritve je treba opraviti hkrati vsaj 3-krat z intervalom 15-20 minut. Če se rezultati dveh istoimenskih poskusov razlikujejo za največ ±5 %, se kot rezultat meritve vzame njuna aritmetična sredina. Pri večjem relativnem odstopanju se uporabi rezultat meritve v tretjem, kontrolnem poskusu.
Rezultati meritev in izračunov se zabeležijo v protokolu, katerega oblika je podana v tabeli. 26.
Tabela 26
Določitev toplotnih izgub pri kotlu
| Ime parametra | Simbol | Enota meas. | Rezultati v poskusih | |||
| №1 | №2 | №3 | Povprečje | |||
| Glasnost dimni plini | V g | m 3 / m 3 | ||||
| Povprečna volumetrična toplotna kapaciteta dimnih plinov | C g ¢ | kJ / (m 3 K) | ||||
| Temperatura dimnih plinov | J | °С | ||||
| Izguba toplote z dimnimi plini | Q2 | MJ / m 3 | ||||
| Prostornina 3-atomskih plinov | V-RO 2 | m 3 / m 3 | ||||
| Teoretična prostornina dušika | V° N 2 | m 3 / m 3 | ||||
| Presežek kisika v dimnih plinih | kotiček | --- | ||||
| Teoretična prostornina zraka | V° in | m 3 / m 3 | ||||
| Prostornina suhih plinov | V sg | m 3 / m 3 | ||||
| Količina ogljikovega monoksida v dimnih plinih | CO | % | ||||
| Zgorevalna toplota CO | Q CO | MJ / m 3 | ||||
| Količina vodika v dimnih plinih | H 2 | % | ||||
| Kalorična vrednost H 2 | Q H 2 | MJ / m 3 | ||||
| Prostornina metana v dimnih plinih | CH 4 | % | ||||
| Kalorična vrednost CH 4 | Q CH 4 | MJ / m 3 | ||||
| Izguba toplote zaradi kemičnega nepopolnega zgorevanja | V3 | MJ / m 3 | ||||
| q 5 | % | |||||
| Izguba toplote zaradi zunanjega hlajenja | V5 | MJ / m 3 |
Konec mize. 26
Tabela 27
Bruto in neto izkoristek kotla
| Ime parametra | Simbol | Enota meas. | Rezultati v poskusih | |||
| №1 | №2 | №3 | Povprečje | |||
| Poraba električne energije energije za pogon dovodnih črpalk | N b.s. | |||||
| Poraba električne energije energije za pogon ventilatorjev | N d.v | |||||
| Poraba električne energije energije za pogon dimnikov | N d.s | |||||
| Učinkovitost dovodnih črpalk | h pon | |||||
| Učinkovitost ventilatorjev | h dv | |||||
| Učinkovitost dimnih naprav | h dm | |||||
| Relativna poraba el. energije za lastne potrebe | q e-pošta | |||||
| Neto učinkovitost kotla | h neto do | % |
Analiza rezultatov laboratorijskega dela
Vrednost h br k, dobljeno kot rezultat dela z metodo neposrednih in povratnih bilanc, je treba primerjati z vrednostjo potnega lista, ki je enaka 92,1%.
Pri analizi vpliva vrednosti toplotnih izgub z dimnimi plini Q 2 na izkoristek kotla je treba opozoriti, da je povečanje izkoristka mogoče doseči z znižanjem temperature dimnih plinov in zmanjšanjem presežka zraka v kotlu. Hkrati bo znižanje temperature plina na temperaturo rosišča povzročilo kondenzacijo vodne pare in nizkotemperaturno korozijo grelnih površin. Zmanjšanje vrednosti koeficienta presežka zraka v peči lahko povzroči premajhno zgorevanje goriva in povečanje izgub Q 3 . Zato temperatura in presežek zraka ne smeta biti pod določenimi vrednostmi.
Nato je treba analizirati vpliv na učinkovitost delovanja kotla njegove obremenitve, z naraščanjem katere izgube z dimnimi plini naraščajo, izgube Q 3 in Q 5 pa se zmanjšujejo.
Laboratorijsko poročilo mora sklepati o stopnji učinkovitosti kotla.
- Glede na katere kazalnike delovanja kotla je mogoče sklepati o učinkovitosti njegovega delovanja?
- Kakšna je toplotna bilanca kotla? S katerimi metodami ga je mogoče sestaviti?
- Kaj pomeni bruto in neto izkoristek kotla?
- Kakšne toplotne izgube se povečajo med delovanjem kotla?
- Kako lahko povečamo q 2?
- Kateri parametri pomembno vplivajo na učinkovitost kotla?
Ključne besede: toplotna bilanca kotla, bruto in neto izkoristek kotla, korozija ogrevalnih površin, razmerje presežkov zraka, obremenitev kotla, toplotne izgube, dimni plini, kemična nepopolnost zgorevanja goriva, izkoristek kotla.
ZAKLJUČEK
V procesu izvajanja laboratorijske vaje pri predmetu kotlovnice in uparjalniki se študentje seznanijo z metodami za določanje kurilne vrednosti tekočega goriva, vlažnosti, izpusta hlapnih snovi in vsebnosti pepela. trdno gorivo, zasnovo parnega kotla DE-10-14GM in eksperimentalno raziskati toplotne procese, ki se v njem pojavljajo.
Bodoči specialisti preučijo metode testiranja kotlovske opreme in pridobijo potrebna praktična znanja, potrebna za določanje toplotnih značilnosti peči, sestavljanje toplotne bilance kotla, merjenje njegove učinkovitosti, pa tudi sestavljanje solne bilance kotla in določanje vrednost optimalnega izpihovanja.
Bibliografski seznam
1. Khlebnikov V.A. Testiranje opreme kotlovnice:
Laboratorijske vaje. - Yoshkar-Ola: MarGTU, 2005.
2. Sidelkovskii L.N., Yurenev V.N. Kotlovnice industrijskih podjetij: Učbenik za univerze. – M.: Energoatomizdat, 1988.
3. Trembovlya V.I., Finger E.D., Avdeeva A.A. Toplotnotehnični preizkusi kotlovskih instalacij. - M.: Energoatomizdat, 1991.
4. Aleksandrov A.A., Grigoriev B.A. mize termofizikalne lastnosti voda in para: priročnik. Rec. Država. standardna referenčna podatkovna storitev. GSSSD R-776-98. – M.: Založba MEI, 1999.
5. Lipov Yu.M., Tretyakov Yu.M. Kotlovnice in generatorji pare. - Moskva-Iževsk: Raziskovalni center "Regularna in kaotična dinamika", 2005.
6. Lipov Yu.M., Samoilov Yu.F., Tretyakov Yu.M., Smirnov O.K. Preizkusi opreme kotlovnice MPEI SPTE. Laboratorijska vaja: Učbenik za predmet "Kotelske naprave in uparjalniki". – M.: Založba MPEI, 2000.
7. Roddatis K.F., Poltaretsky A.N. Priročnik o kotlovnicah z majhno zmogljivostjo / Ed. K.F.Roddatis. – M.: Energoatomizdat, 1989.
8. Yankelevich V.I. Prilagoditev industrijskih kotlovnic na olje in plin. – M.: Energoatomizdat, 1988.
9. Laboratorijsko delo na predmetih "Procesi in naprave za proizvodnjo toplote", "Kotelske naprave industrijskih podjetij" / Komp. L. M. Lyubimova, L. N. Sidelkovsky, D. L. Slavin, B. A. Sokolov in drugi / Ed. L. N. Sidelkovski. – M.: Založba MEI, 1998.
10. Toplotni izračun kotlovskih enot (Normativna metoda) / Ed. N.V. Kuznecova. - M.: Energija, 1973.
11. SNiP 2.04.14-88. Kotlovnice / Gosstroy Rusije. - M .: CITP Gosstroy Rusije, 1988.
Izobraževalna izdaja
KHLEBNIKOV Valerij Aleksejevič
KOTLOVNE INŠTALACIJE
IN PARNI GENERATORJI
Laboratorijska delavnica
Urednik A.S. Emelyanova
računalniški set V.V. Khlebnikov
Računalniška postavitev V.V. Khlebnikov
Podpisano za objavo 16.02.08. Format 60x84/16.
Ofsetni papir. Offset tisk.
R.l. 4.4. Uč.ur.l. 3.5. Naklada 80 izvodov.
Naročilo št. 3793. C - 32
Državna tehnična univerza Mari
424000 Yoshkar-Ola, pl. Lenina, 3
Uredniško-založniško središče
država Mari tehnična univerza
424006 Yoshkar-Ola, ul. Panfilova, 17
V letu 2020 je načrtovana proizvodnja 1720-1820 milijonov Gcal.
Miligramski ekvivalent je količina snovi v miligramih, ki je številčno enaka razmerju med molekularna teža na valenco v tej spojini.
Različne vrste kotlov imajo različne učinkovitost razpon od 85 do 110 %. Pri izbiri kotlovske opreme veliko kupcev zanima, kako lahko učinkovitost na splošno presega 100% in kako se izračuna.
V primeru električni kotli Učinkovitost res ne more biti višja od 100%. Samo kotli, ki delujejo na gorljivo gorivo, imajo lahko višji koeficient.
Če se spomnite šolskega tečaja kemije, se izkaže, da s popolnim zgorevanjem katerega koli goriva ostane CO 2 - ogljik in H 2 O - vodna para, ki vsebuje energijo. Med kondenzacijo se energija pare poveča, to pomeni, da nastane dodatna energija. Na podlagi tega je kalorična vrednost goriva razdeljena na dva pojma: višja in nižja specifična kurilna vrednost.
Inferiorno- predstavlja toploto, ki nastane pri zgorevanju goriva, ko vodna para skupaj z energijo, ki jo vsebuje, vstopi v zunanje okolje.
Višja kalorična vrednost je toplota, ob upoštevanju energije, ki jo vsebuje vodna para.
Uradno (v vseh regulativnih dokumentih) učinkovitost, tako v Rusiji kot v Evropi, izračunano iz neto kalorične vrednosti. In če se kljub temu uporabi toplota, ki jo vsebuje vodna para, in se izračuni izvedejo glede na najnižjo specifično toploto zgorevanja, potem se v tem primeru pojavijo številke, ki presegajo 100%.
Imenujemo kotle, ki uporabljajo toploto kondenzacije vodne pare kondenzacija. In samo njihova učinkovitost presega 100%.
Razlika med nižjo in višjo kurilno vrednostjo goriva je približno 11 %. Ta vrednost je meja, do katere se lahko razlikuje učinkovitost kotlov.
glavni parametri
Učinkovitost je mogoče izračunati na dva načina. V Evropi se učinkovitost običajno izračuna iz temperature dimnih plinov. Na primer, pri zgorevanju kilograma goriva dobimo določeno količino kilokalorij toplote, če sta temperatura izpušnih plinov in temperatura okolice enaki.
Z merjenjem razlike med temperaturo okolice in dejansko temperaturo dimnih plinov je mogoče iz nje izračunati izkoristek kotla.
Grobo povedano se od 100 % odštejejo izpušni plini, ki stečejo v cev, in dobimo dejansko številko.
Pravilno štetje
V ZSSR in kasneje v Rusiji je bila sprejeta bistveno drugačna metoda izračuna - tako imenovani " metoda povratne bilance". Sestoji iz dejstva, da je poraba toplote določena z nižjo kalorično vrednostjo. Nato se na cev postavi grelec in izračuna se količina toplotne energije, ki je šla vanj, to je količina izgube energije. Za izračun učinkovitosti se izguba energije izračuna iz celotne količine toplote.
Ta pristop pri določanju učinkovitosti daje natančnejše kazalnike.. Kot metoda izračuna je bila sprejeta, ker so bila vsa ruska telesa kotlov zelo slabo izolirana, zaradi česar je do 40% energije ušlo skozi stene kotla. Glede na zahteve normativni dokumenti, v Rusiji je še vedno običajno, da se učinkovitost upošteva z metodo povratne bilance. Danes je to metodo mogoče uspešno uporabiti pri kotlih moči več megavatov, ki delujejo v SPTE napravah, kjer se gorilniki nikoli ne ugasnejo.
Prednosti sodobnih kotlov
Toda ta tehnika je popolnoma neuporabna za sodobne kotle, saj imajo bistveno drugačno shemo delovanja. Ker gorilniki sodobnih kotlov delujejo v avtomatskem načinu: delujejo 15 minut in se nato ustavijo za 15 minut, dokler se proizvedena toplota ne porabi. Višja kot je zunanja temperatura, dlje bo gorilnik "stal" in manj deloval. Seveda v tem primeru ne moremo govoriti o obratnem ravnovesju.
Druga razlika med sodobnimi kotli je prisotnost toplotne izolacije. Veliki proizvajalci proizvajajo enote najvišje kakovosti, z najboljšo toplotno izolacijo. Izguba toplote skozi stene takšnega kotla ni večja od 1,5-2%. Na to kupci pogosto pozabljajo, saj menijo, da bo kotel zaradi sproščanja toplote med delovanjem tudi ogreval prostor. Pri nakupu sodobnega kotla je vredno zapomniti, da ni namenjen ogrevanju kotlovnice, in po potrebi poskrbite za namestitev grelnih radiatorjev.
Sodobne tehnologije za ohranjanje toplote
Dober jekleni kotel je vedno učinkovitejši. To je posledica dejstva, da imajo kotli iz litega železa, za razliko od jeklenih, vedno več tehnoloških omejitev.
Poleg tega sodobni kotli zahvaljujoč izolaciji odlično zadržujejo toploto. Tudi dva dni po izklopu se temperatura telesa kotla zniža le za 20-25 stopinj.
Najboljši vzorci uvožene ogrevalne opreme so kotlovne enote, v katerih so vse zahteve pravilno upoštevane. Zato ne smete poskušati "ponovno izumiti kolesa" in sestaviti kotla iz improviziranih sredstev. Navsezadnje že imate širok izbor najsodobnejših, raznolikih in do najmanjših podrobnosti premišljenih možnosti kotlov, ki bodo delovali dolgo in pravilno, več kot upravičili vsa pričakovanja in, kar je še posebej lepo , prihranite svoje stroške!
Naši strokovnjaki vam bodo pomagali izbrati kotel in pripadajočo opremo, svetovali o tehničnih vprašanjih!
Kontaktirajte komercialni oddelek po telefonu: