Toplotna ravnoteža i efikasnost kotlovske jedinice. određivanje potrošnje goriva. Kako izračunati efikasnost kotla - pregled faktora gubitka toplote Koja je efikasnost kotlovskog postrojenja
Postoje 2 metode za određivanje efikasnosti:
Direktnom ravnotežom;
Obrnuti balans.
Određivanje efikasnosti kotla kao omjera potrošene korisne topline i raspoložive topline goriva je njegova definicija direktnom ravnotežom:
Efikasnost kotla se može odrediti i obrnutom ravnotežom – kroz gubitke toplote. Za stabilno termičko stanje dobijamo
. (4.2)
Učinkovitost kotla, određena formulama (1) ili (2), ne uzima u obzir električnu energiju i toplinu za vlastite potrebe. Ova efikasnost kotla naziva se bruto efikasnost i označava se sa ili .
Ako je potrošnja energije po jedinici vremena za navedenu pomoćnu opremu , MJ, a specifična potrošnja goriva za proizvodnju električne energije, kg/MJ, tada je efikasnost kotlovskog postrojenja, uzimajući u obzir potrošnju energije pomoćne opreme ( neto efikasnost),%,
. (4.3)
Ponekad se naziva i energetska efikasnost kotlovskog postrojenja.
Za kotlovske instalacije industrijskih preduzeća potrošnja energije za sopstvene potrebe iznosi oko 4% proizvedene energije.
Potrošnja goriva određena je:
Određivanje potrošnje goriva povezano je sa velikom greškom, pa se efikasnost direktne ravnoteže odlikuje niskom preciznošću. Ova metoda se koristi za testiranje postojećeg kotla.
Metoda obrnutog balansa odlikuje se većom preciznošću i koristi se u radu i dizajnu kotla. Istovremeno, Q 3 i Q 4 se određuju prema preporuci i iz literature. Q 5 je određen rasporedom. Q 6 - se izračunava (rijetko se uzima u obzir), a u suštini određivanje obrnute ravnoteže se svodi na određivanje Q 2, koji zavisi od temperature dimnih gasova.
Bruto efikasnost zavisi od vrste i snage kotla, tj. performanse, vrsta sagorelog goriva, dizajn peći. Na efikasnost utiče i način rada kotla i čistoća grejnih površina.
U prisustvu mehaničkog sagorevanja, dio goriva ne izgara (q 4), što znači da ne troši zrak, ne stvara produkte sagorijevanja i ne ispušta toplinu, stoga pri proračunu kotla koriste procijenjene potrošnja goriva
. (4.5)
Bruto efikasnost uzima u obzir samo gubitke toplote.
Slika 4.1 - Promjena efikasnosti kotla sa promjenom opterećenja
5 ODREĐIVANJE GUBITAKA TOPLOTE U KOTLOVSKOJ JEDINICI.
NAČINI SMANJENJA GUBITKA TOPLOTE
5.1 Gubitak topline s dimnim plinovima
Gubitak toplote sa izlaznim gasovima Q c.g nastaje zbog činjenice da fizička toplota (entalpija) gasova koji izlaze iz kotla premašuje fizičku toplotu vazduha i goriva koji ulaze u kotao.
Ako zanemarimo nisku vrijednost entalpije goriva, kao i toplinu pepela sadržanu u dimnim plinovima, gubitak topline s dimnim plinovima, MJ/kg, izračunava se po formuli:
Q 2 \u003d J h.g - J in; (5.8)
gdje je entalpija hladnog zraka pri a=1;
100-q 4 – udio sagorjelog goriva;
a c.g je koeficijent viška vazduha u izduvnim gasovima.
Ako je temperatura okoline nula (t x.v = 0), tada je gubitak topline s izlaznim plinovima jednak entalpiji izlaznih plinova Q y.g \u003d J y.g.
Gubitak toplote sa izduvnim gasovima obično zauzima glavno mesto među toplotnim gubicima kotla, koji iznose 5-12% raspoložive toplote goriva, a određen je zapreminom i sastavom produkata sagorevanja, koji značajno zavise od na balastne komponente goriva i na temperaturu izduvnih plinova:
Odnos koji karakteriše kvalitet goriva pokazuje relativni prinos gasovitih produkata sagorevanja (pri a=1) po jedinici toplote sagorevanja goriva i zavisi od sadržaja komponenti balasta u njemu:
- za čvrsta i tečna goriva: vlaga W P i pepeo A P;
– za gasovita goriva: N 2 , CO 2 , O 2 .
Sa povećanjem sadržaja balastnih komponenti u gorivu, a samim tim i , shodno se povećava i gubitak toplote sa izduvnim gasovima.
Jedan od mogućih načina da se smanji gubitak toplote sa dimnim gasovima je smanjenje koeficijenta viška vazduha u dimnim gasovima a c.g., koji zavisi od koeficijenta protoka vazduha u peći a T i balastnog vazduha usisavanog u kanale kotlovskog gasa, koji su obično pod vakuumom
a y.g \u003d a T + Da. (5.10)
U kotlovima koji rade pod pritiskom nema usisavanja vazduha.
Sa smanjenjem T, gubici toplote Q cg. se smanjuju, međutim, usled smanjenja količine vazduha koji se dovodi u komoru za sagorevanje, može doći do drugog gubitka - zbog hemijske nepotpunosti sagorevanja Q 3 .
Optimalna vrijednost a T se bira uzimajući u obzir postizanje minimalne vrijednosti q y.g + q 3 .
Smanjenje T zavisi od vrste sagorelog goriva i tipa uređaja za sagorevanje. Pod povoljnijim uslovima za kontakt goriva i vazduha, višak vazduha a T, neophodan za postizanje najpotpunijeg sagorevanja, može se smanjiti.
Balastni vazduh u produktima sagorevanja, osim što povećava gubitak toplote Q c.g., dovodi i do dodatnih troškova energije za dimovod.
Najvažniji faktor koji utiče na Q c.g. je temperatura dimnih gasova t c.g. Njegovo smanjenje se postiže ugradnjom toplotnih elemenata (ekonomajzer, grijač zraka) u repni dio kotla. Što je niža temperatura dimnih gasova i, shodno tome, niža temperaturna razlika Dt između gasova i zagrijanog radnog fluida, veća je površina H potrebna za isto hlađenje gasa. Povećanje t c.g. dovodi do povećanja gubitaka sa Q c.g. i do dodatnih troškova goriva DB. S tim u vezi, optimalni t c.g. se utvrđuje na osnovu tehničko-ekonomskih proračuna prilikom upoređivanja godišnjih troškova za elemente koji koriste toplinu i gorivo za različite vrijednosti t c.g.
Na slici 4 može se izdvojiti temperaturni raspon (od do ) u kojem se izračunati troškovi neznatno razlikuju. Ovo daje razlog da se izabere najprikladnija temperatura pri kojoj će početni kapitalni troškovi biti manji.
Postoje ograničavajući faktori u odabiru optimalnog:
a) niskotemperaturna korozija repnih površina;
b) kada 
0 C moguća kondenzacija vodene pare i njihova kombinacija sa sumpornim oksidima;
c) izbor zavisi od temperature napojne vode, temperature vazduha na ulazu u grejač vazduha i drugih faktora;
d) kontaminacija grijaće površine. To dovodi do smanjenja koeficijenta prijenosa topline i povećanja .
Prilikom određivanja gubitka topline s izduvnim plinovima uzima se u obzir smanjenje volumena plinova
. (5.11)
5.2 Gubitak toplote usled hemijskog nepotpunog sagorevanja
Gubitak toplote usled hemijske nepotpunosti sagorevanja Q 3 nastaje kada gorivo nije u potpunosti sagorelo u komori za sagorevanje kotla i u produktima sagorevanja se pojavljuju zapaljive gasovite komponente CO, H 2 , CH 4 , C m H n... Sagorevanje ovih zapaljivih gasova izvan peći je skoro nemoguće jer su zbog njihove relativno niske temperature.
Hemijska nepotpunost sagorijevanja goriva može biti posljedica:
- opšti nedostatak vazduha;
– loše mešanje;
- mala veličina komore za sagorevanje;
– niska temperatura u komori za sagorevanje;
- visoke temperature.
Uz dovoljan kvalitet vazduha za potpuno sagorevanje goriva i dobro formiranje smeše, q 3 zavisi od zapreminske gustine oslobađanja toplote u peći
Optimalni omjer pri kojem gubitak q 3 ima minimalnu vrijednost ovisi o vrsti goriva, načinu njegovog sagorijevanja i dizajnu peći. Za moderne peći, gubitak topline od q 3 je 0÷2% pri q v =0,1÷0,3 MW/m 3 .
Da bi se smanjio gubitak topline od q 3 u komori za sagorijevanje, nastoje se povećati nivo temperature, koristeći posebno grijanje zraka, kao i poboljšanje miješanja komponenti sagorijevanja na svaki mogući način.
Oprema za grijanje na čvrsta goriva danas je predstavljena cijelom grupom uređaja. Svaki kotao na čvrsto gorivo koji danas proizvode domaće i strane proizvodne kompanije je potpuno nov, visokotehnološki uređaj za grijanje. Zahvaljujući uvođenju tehničkih inovacija u dizajn uređaja za grijanje i opremanju uređaja za automatsko upravljanje, bilo je moguće značajno povećati efikasnost i optimizirati rad kotlova na kruta goriva.
U uređajima za grijanje ovog tipa koristi se tradicionalni princip rada, sličan nama dobro poznatoj verziji grijanja peći. Glavno djelovanje je uzrokovano procesom stvaranja toplinske energije koja se oslobađa tokom sagorijevanja u kotlovskoj peći uglja, koksa, ogrjevnog drveta i drugih izvora goriva, nakon čega slijedi prijenos topline na rashladno sredstvo.
Kao i drugi uređaji koji obezbeđuju proizvodnju i prenos energije, kotlovska oprema ima svoju efikasnost. Razmotrimo detaljnije kolika je efikasnost jedinica koje rade na čvrsto gorivo. Pokušat ćemo pronaći odgovore na pitanja vezana za ove parametre.
Kolika je efikasnost uređaja za grijanje
Za svaku jedinicu grijanja, čiji je zadatak grijati unutrašnji prostor stambenih zgrada i objekata za različite namjene, važna komponenta je bila, jeste i ostaje efikasnost rada. Parametar koji određuje efikasnost kotlova na čvrsto gorivo je faktor efikasnosti. Efikasnost pokazuje odnos utrošene toplotne energije koju kotao izdaje u procesu sagorevanja čvrstog goriva, prema korisnoj toploti koja se isporučuje celom sistemu grejanja.
Ovaj omjer je izražen kao postotak. Što kotao bolje radi, veća je kamata. Među modernim kotlovima na čvrsto gorivo postoje modeli sa visokom efikasnošću, visokotehnološkim, efikasnim i ekonomičnim jedinicama.
Za referenciju: kao grubi primjer, uzmite u obzir toplinu koja nastaje sjedenjem u blizini vatre. Toplotna energija koja se oslobađa prilikom sagorevanja drva za ogrjev može zagrijati prostor i predmete ograničene oko vatre. Najveći dio topline iz zapaljene vatre (do 50-60%) odlazi u atmosferu, ne dajući nikakvu korist osim estetskog sadržaja, dok obližnji objekti i zrak primaju ograničenu količinu kilokalorija. Efikasnost vatre je minimalna.
Učinkovitost opreme za grijanje uvelike ovisi o tome koja se vrsta goriva koristi i koje su karakteristike dizajna uređaja. 
Na primjer: pri sagorijevanju uglja, drva za ogrjev ili peleta oslobađaju se različite količine toplinske energije. Efikasnost na mnogo načina zavisi od tehnologije sagorevanja goriva u komori za sagorevanje i vrste sistema grejanja. Drugim riječima, svaka vrsta grijaćih uređaja (tradicionalni kotlovi na kruta goriva, agregati dugog sagorijevanja, kotlovi na pelete i uređaji za pirolizu) ima svoje tehnološke karakteristike koje utiču na parametre efikasnosti.
Uslovi rada i kvaliteta ventilacije takođe utiču na efikasnost kotlova. Loša ventilacija uzrokuje nedostatak zraka koji je neophodan za visok intenzitet procesa sagorijevanja gorivne mase. Stanje dimnjaka utiče ne samo na nivo udobnosti u unutrašnjosti, već i na efikasnost opreme za grejanje, performanse čitavog sistema grejanja.
Prateća dokumentacija za kotao za grijanje mora imati učinkovitost opreme koju je deklarirao proizvođač. Usklađenost sa stvarnim pokazateljima deklariranih informacija postiže se pravilnom ugradnjom uređaja, vezivanjem i naknadnim radom.
Pravila za rad kotlovskih uređaja, čija usklađenost utječe na vrijednost efikasnosti
Bilo koja vrsta grijaće jedinice ima svoje optimalne parametre opterećenja, koji bi trebali biti što korisniji s tehnološke i ekonomske točke gledišta. Proces rada kotlova na čvrsto gorivo je dizajniran na način da većinu vremena oprema radi u optimalnom režimu. Kako bi se osigurao takav rad, omogućuje poštivanje pravila za rad opreme za grijanje na kruto gorivo. U tom slučaju morate se pridržavati i slijediti sljedeće tačke:
- potrebno je pridržavati se prihvatljivih načina puhanja i rada haube;
- stalna kontrola intenziteta sagorevanja i potpunosti sagorevanja goriva;
- kontrolirati količinu prijenosa i neuspjeha;
- procjena stanja zagrijanih površina tokom sagorijevanja goriva;
- redovno čišćenje bojlera.
Navedene tačke su neophodni minimum kojih se morate pridržavati tokom rada kotlovske opreme tokom grejne sezone. Poštivanje jednostavnih i razumljivih pravila omogućit će vam postizanje efikasnosti autonomnog kotla deklariranog u karakteristikama.
Možemo reći da svaka sitnica, svaki element dizajna uređaja za grijanje utječe na vrijednost efikasnosti. Pravilno projektovani dimnjak i ventilacioni sistem omogućavaju optimalan protok vazduha u komoru za sagorevanje, što značajno utiče na kvalitet sagorevanja gorivnog proizvoda. Rad ventilacije se procjenjuje vrijednošću koeficijenta viška zraka. Prekomjerno povećanje količine ulaznog zraka dovodi do prekomjerne potrošnje goriva. Toplina intenzivnije izlazi kroz cijev zajedno s produktima izgaranja. Sa smanjenjem koeficijenta, rad kotlova se značajno pogoršava, a postoji velika vjerovatnoća pojave zona ograničenih kisikom u peći. U takvoj situaciji čađa se počinje stvarati i akumulirati u velikim količinama u peći.
Intenzitet i kvalitet sagorevanja u kotlovima na čvrsta goriva zahtevaju stalno praćenje. Punjenje komore za sagorijevanje mora se vršiti ravnomjerno, izbjegavajući žarišne požare.
napomena: ugalj ili ogrevno drvo ravnomjerno se raspoređuje po rešetki ili rešetki. Sagorevanje treba da se odvija po celoj površini sloja. Ravnomjerno raspoređeno gorivo se brzo suši i sagorijeva po cijeloj površini, osiguravajući potpuno sagorijevanje čvrstih komponenti mase goriva do hlapljivih produkata izgaranja. Ako pravilno ubacite gorivo u peć, plamen kada kotlovi rade bit će jarko žute boje, boje slame.
Za vrijeme sagorijevanja važno je spriječiti kvarove na izvoru goriva, inače ćete se morati suočiti sa značajnim mehaničkim gubicima (pregorevanjem) goriva. Ako ne kontrolirate položaj goriva u peći, veliki komadi uglja ili drva za ogrjev koji su pali u kutiju za pepeo mogu dovesti do neovlaštenog paljenja ostataka proizvoda mase goriva.
Čađ i katran akumulirani na površini izmjenjivača topline smanjuju stupanj zagrijavanja izmjenjivača topline. Kao rezultat svih ovih kršenja radnih uvjeta, korisna količina toplinske energije potrebna za normalan rad sustava grijanja se smanjuje. Kao rezultat toga, možemo govoriti o oštrom smanjenju efikasnosti kotlova za grijanje.
Faktori od kojih zavisi efikasnost kotlova
Kotlovi visoke efikasnosti trenutno su zastupljeni sa sljedećom opremom za grijanje:
- jedinice koje rade na ugalj i druga čvrsta fosilna goriva;
- Kotlovi na pelete;
- uređaji za pirolizu.
Efikasnost uređaja za grijanje, u čijoj peći se koriste briketi od antracita, uglja i treseta, u prosjeku je 70-80%. Značajno veća efikasnost pelet uređaja - do 85%. Napunjeni granulama, kotlovi za grijanje ovog tipa su visoko efikasni, dajući ogromnu količinu toplotne energije prilikom sagorijevanja goriva.
napomena: jedno opterećenje je dovoljno da uređaj radi u optimalnim režimima do 12-14 sati.
Apsolutni lider među opremom za grijanje na čvrsto gorivo je pirolizni kotao. Ovi uređaji koriste drvo ili drvni otpad. Efikasnost takve opreme danas je 85% ili više. Jedinice takođe spadaju u visokoefikasne uređaje dugog sagorevanja, ali podložni neophodnim uslovima - sadržaj vlage u gorivu ne bi trebalo da prelazi 20%.
Za vrijednost efikasnosti bitna je vrsta materijala od kojeg je grijač napravljen. Danas su na tržištu modeli kotlova na čvrsto gorivo izrađeni od čelika i lijevanog željeza.
Za referenciju: Prvi su proizvodi od čelika. Za smanjenje tržišne vrijednosti jedinice, proizvodne kompanije koriste glavne konstrukcijske elemente izrađene od čelika. Na primjer, izmjenjivač topline je izrađen od crnog čelika visoke čvrstoće otpornog na toplinu debljine 2-5 mm. Grijaći cijevni elementi koji se koriste za grijanje glavnog kruga izrađeni su na isti način.
Što je čelik koji se koristi u konstrukciji deblji, to su veće karakteristike prijenosa topline opreme. U skladu s tim, efikasnost se povećava.
U čeličnim uređajima povećanje učinkovitosti postiže se ugradnjom posebnih unutarnjih pregrada u obliku cijevi - glavnih stupnjeva protoka i razdjelnika dima. Mjere su prisilne i djelomične, što omogućava da se malo poveća efikasnost glavnog uređaja. Među modelima čeličnih kotlova na čvrsto gorivo rijetko se mogu naći uređaji s efikasnošću iznad 75%. Vijek trajanja takvih proizvoda je 10-15 godina.
Strane kompanije, u cilju povećanja efikasnosti čeličnih kotlova za grijanje, u svojim modelima koriste proces donjeg sagorijevanja, sa 2 ili 3 vučna toka. Dizajn proizvoda predviđa ugradnju cijevnih grijaćih elemenata za poboljšanje prijenosa topline. Takva oprema ima efikasnost u rasponu od 75-80%, a može trajati duže, 1,5 puta.
Za razliku od čeličnih jedinica, aparati na čvrsto gorivo od livenog gvožđa su efikasniji.
Dizajn jedinica od lijevanog željeza koristi izmjenjivače topline izrađene od legure lijevanog željeza posebne klase, koja ima visok prijenos topline. Takvi se kotlovi najčešće koriste za otvorene sisteme grijanja. Proizvodi su dodatno opremljeni rešetkama, zahvaljujući kojima se vrši intenzivan odabir toplotne energije direktno iz gorućeg goriva postavljenog na rešetke.
Efikasnost takvih uređaja za grijanje je 80%. Treba obratiti pažnju na dug radni vek kotlova od livenog gvožđa. Vijek trajanja takve opreme je 30-40 godina.
Kako povećati efikasnost opreme za grijanje na čvrsto gorivo
Danas mnogi potrošači, koji imaju na raspolaganju kotao na čvrsto gorivo, pokušavaju pronaći najprikladniji i praktičniji način povećanja efikasnosti opreme za grijanje. Tehnološki parametri uređaja za grijanje, koje je odredio proizvođač, vremenom gube svoje nominalne vrijednosti, stoga se traže različite metode i sredstva za poboljšanje efikasnosti kotlovske tehnologije.
Razmotrite jednu od najspektakularnijih opcija, ugradnju dodatnog izmjenjivača topline. Zadatak nove opreme je uklanjanje toplinske energije iz hlapljivih produkata izgaranja.
U videu možete vidjeti kako sami napraviti ekonomajzer (izmjenjivač topline)
Da bismo to učinili, prvo moramo znati koja je temperatura dima na izlazu. Možete ga promijeniti multimetrom koji se postavlja direktno u sredinu dimnjaka. Podaci o tome koliko se dodatne topline može dobiti iz hlapljivih produkata izgaranja neophodni su za izračunavanje površine dodatnog izmjenjivača topline. Radimo sljedeće:
- šaljemo drva za ogrjev određene količine u ložište;
- detektujemo koliko je vremena potrebno za sagorevanje određene količine ogrevnog drveta.
Na primjer: ogrevno drvo, u količini od 14,2 kg. gorjeti 3,5 sata. Temperatura dima na izlazu iz kotla je 460 0 C.
Za 1 sat smo izgorjeli: 14,2 / 3,5 \u003d 4,05 kg. ogrevno drvo.
Za izračunavanje količine dima koristimo općeprihvaćenu vrijednost - 1 kg. ogrevno drvo = 5,7 kg. dimnih gasova. Zatim pomnožimo količinu ogrevnog drva za jedan sat s količinom dima dobivenog sagorijevanjem 1 kg. ogrevno drvo. Kao rezultat: 4,05 x 5,7 = 23,08 kg. isparljivi proizvodi sagorevanja. Ova brojka će postati polazna točka za naknadne proračune količine toplinske energije koja se može dodatno koristiti za zagrijavanje drugog izmjenjivača topline.
Poznavajući vrijednost toplotnog kapaciteta hlapljivih vrućih plinova, kao 1,1 kJ/kg., vršimo dalji proračun snage toplotnog toka ukoliko želimo temperaturu dima smanjiti sa 460 0 C na 160 stepeni.
Q = 23,08 x 1,1 (460-160) = 8124 kJ toplotne energije.
Kao rezultat, dobijamo tačnu vrednost dodatne snage koju obezbeđuju isparljivi proizvodi sagorevanja: q = 8124/3600 = 2,25 kW, velika brojka koja može imati značajan uticaj na poboljšanje efikasnosti opreme za grejanje. Znajući koliko se energije troši, želja da se kotao opremi dodatnim izmjenjivačem topline u potpunosti je opravdana. Zbog priliva dodatne toplinske energije za rad na zagrijavanju rashladne tekućine, ne samo da se povećava efikasnost cijelog sustava grijanja, već se povećava i efikasnost same jedinice za grijanje.
nalazi
Unatoč obilju modela moderne opreme za grijanje, kotlovi na čvrsto gorivo i dalje su jedan od najefikasnijih i pristupačnih vrsta opreme za grijanje. U poređenju sa električnim kotlovima, koji imaju efikasnost do 90%, jedinice na čvrsto gorivo imaju visok ekonomski učinak. Povećanje efikasnosti na novim modelima omogućilo je da se ova vrsta kotlovske opreme približi električnim i plinskim kotlovima.
Moderna vozila na čvrsto gorivo mogu ne samo da rade dugo vremena koristeći pristupačne prirodne izvore goriva, već imaju i visoke karakteristike performansi.
Toplota koja se oslobađa pri sagorevanju goriva ne može se u potpunosti iskoristiti za proizvodnju pare ili tople vode, deo toplote se neizbežno gubi, rasipanjem u okolinu. Toplotni bilans kotlovske jedinice je specifična formulacija zakona održanja energije, koji navodi jednakost količine topline unesene u kotlovsku jedinicu i topline utrošene na proizvodnju pare ili tople vode, uzimajući u obzir gubitke. . U skladu sa "Normativnom metodom" sve količine uključene u toplotni bilans obračunavaju se po 1 kg sagorjelog goriva. Ulazni dio toplotnog bilansa se zove raspoloživa toplota :
gdje Q-- niža kalorijska vrijednost goriva, kJ/kg; c T t T - fizička toplota goriva (s t je toplotni kapacitet goriva, /t je temperatura goriva), kJ/kg; Q B je toplota vazduha koji ulazi u peć kada se zagreva izvan jedinice, kJ/kg; Qn - toplota koja se uvodi u kotlovski agregat sa parom koja se koristi za prskanje mazuta, eksterno duvanje grejnih površina ili dovod ispod rešetke pri slojevitom sagorevanju, kJ/kg.
Kada se koriste gasovita goriva, proračun se zasniva na 1 m3 suvog gasa u normalnim uslovima.
Fizička toplina goriva igra značajnu ulogu samo kada je gorivo prethodno zagrijano izvan kotla. Na primjer, lož ulje se prethodno zagrijava prije nego što se ubaci u gorionike jer ima visok viskozitet na niskim temperaturama.
Toplota zraka, kJ / (kg goriva):
gdje je a t koeficijent viška zraka u peći; V 0 H - teoretski potrebna količina zraka, Nm 3 /kg; od do - izobarični toplotni kapacitet vazduha, kJ / (n.m 3 K); / x in - temperatura hladnog vazduha, ° C; tB- temperatura vazduha na ulazu u peć, °S.
Toplota uvedena parom, kJDkg goriva):
gdje Gn- specifična potrošnja mlazne pare (približno 0,3 kg pare na 1 kg lož ulja se troši za prskanje loživog ulja); / n \u003d 2750 kJ / kg - približna vrijednost entalpije vodene pare na temperaturi proizvoda sagorijevanja koji izlaze iz kotlovske jedinice (oko 130 ° C).
U približnim proračunima, uzmite 0 p ~Q? s obzirom na malenost ostalih komponenti jednačine (22.2).
Dio rashoda toplotne bilance sastoji se od korisne toplote (proizvodnja pare ili tople vode) zbira gubitaka, kJDkg goriva.):
gde je 0 2 - gubitak toplote sa gasovima koji izlaze iz kotlovske jedinice;
- 03 - gubitak toplote usled hemijske nepotpunosti sagorevanja goriva;
- 0 4 - gubitak toplote usled mehaničke nepotpunosti sagorevanja goriva;
- 0 5 - gubitak toplote kroz zidanje u okolinu; 0 6 - gubici sa fizičkom toplotom šljake uklonjene iz kotlovske jedinice.
Jednačina toplotnog bilansa je zapisana kao
Kao procenat raspoložive toplote, jednačina (22.6) se može napisati:
Korisna toplota u parnom kotlu sa kontinuiranim puhanjem gornjeg bubnja određena je jednadžbom, kJDkg goriva.):
gdje D- kapacitet pare kotla, kg/s; Dnp- potrošnja vode za ispuhvanje kg/s; AT - potrošnja goriva, kg/s; / p, / p v, / k v - entalpija pare, napojne i kotlovske vode pri pritisku u kotlu, respektivno, kJ / kg.
Gubitak toplote sa dimnim gasovima, kJ/(kg goriva):
gdje iz g i od do- izobarični toplotni kapacitet produkata sagorevanja i vazduha, kJ / (n.m 3 K); d - temperatura dimnih gasova, °C; a ux - koeficijent viška vazduha na izlazu gasova iz kotlovske jedinice; K 0 G i V0- teoretski volumen produkata sagorijevanja i teoretski potrebna količina zraka, Nm 3 / (kg goriva).
Vakuum se održava u gasovodima kotlovske jedinice, zapremine gasova tokom njihovog kretanja duž gasnog puta kotla se povećavaju usled usisavanja vazduha kroz nepropusnosti u oblogi kotla. Stoga je stvarni koeficijent viška zraka na izlazu iz kotla a yx veći od koeficijenta viška zraka u peći a. Određuje se zbrajanjem koeficijenta viška zraka u peći i usisnog zraka u svim plinovodima. U praksi rada kotlovskih postrojenja potrebno je nastojati da se smanji usis zraka u plinovodima kao jedno od najefikasnijih sredstava za suzbijanje toplinskih gubitaka.
Dakle, iznos gubitka Q2 određuje se temperaturom dimnih plinova i vrijednošću koeficijenta viška zraka a ux. U savremenim kotlovima temperatura gasova iza kotla ne pada ispod 110 °C. Daljnji pad temperature dovodi do kondenzacije vodene pare sadržane u plinovima i stvaranja sumporne kiseline tokom sagorijevanja goriva koje sadrži sumpor, što ubrzava koroziju metalnih površina na putu plina. Minimalni gubici sa dimnim gasovima su q 2 ~ 6-7%.
Gubici od hemijskog i mehaničkog nepotpunog sagorevanja su karakteristike uređaja za sagorevanje (videti tačku 21.1). Njihova vrednost zavisi od vrste goriva i načina sagorevanja, kao i od savršenog organizovanja procesa sagorevanja. Gubici od hemijskog nepotpunog sagorevanja u savremenim pećima su q 3 = 0,5-5%, od mehaničkih - q4 = 0-13,5%.
Gubitak topline u okoliš q 5 zavisi od snage kotla. Što je veća snaga, manji je relativni gubitak q 5 . Dakle, na parni kapacitet kotlovske jedinice D= 1 kg/s gubici su 2,8%, sa D= 10 kg/s q 5 ~ 1%.
Gubitak topline sa fizičkom toplinom šljake qb su male i obično se uzimaju u obzir pri sastavljanju tačne toplotne bilance, %:
gdje a sl = 1 - a un; a un - udio pepela u dimnim gasovima; sa sl i? shl - toplinski kapacitet i temperatura šljake; I g. sadržaj pepela u radnom stanju goriva.
Efikasnost (efikasnost) kotlovske jedinice naziva se odnos korisne toplote sagorevanja 1 kg goriva za proizvodnju pare u parnim kotlovima ili tople vode u toplovodnim kotlovima i raspoložive toplote.
Efikasnost kotlovske jedinice, %:
Efikasnost kotlovskih agregata značajno zavisi od vrste goriva, načina sagorevanja, temperature dimnih gasova i snage. Parni kotlovi koji rade na tečna ili gasovita goriva imaju efikasnost od 90-92%. Kod slojevitog sagorevanja čvrstih goriva, efikasnost je 70-85%. Treba napomenuti da efikasnost kotlovskih jedinica značajno zavisi od kvaliteta rada, posebno od organizacije procesa sagorevanja. Rad kotlovske jedinice sa pritiskom pare i manjim od nominalnog kapaciteta smanjuje efikasnost. Tokom rada kotlova potrebno je periodično provoditi termička ispitivanja kako bi se utvrdili gubici i stvarna efikasnost kotla, što vam omogućava da izvršite potrebna prilagođavanja njegovog načina rada.
Potrošnja goriva za parni kotao (kg / s - za čvrsta i tečna goriva; Nm 3 / s - plinovita)
gdje D- kapacitet pare kotlovske jedinice, kg/s; / p, / p v, / k v - entalpija pare, napojne i kotlovske vode, respektivno, kJ / kg; Qp- raspoloživa toplota, kJ / (kg goriva) - za čvrsta i tečna goriva, kJ / (N.m 3) - za gasovita goriva (često se u proračunima uzimaju Qp~Q- zbog njihove male razlike). P je vrijednost kontinuiranog duvanja, % parnog kapaciteta; g| ka - efikasnost kotlovske jedinice, dionice.
Potrošnja goriva za toplovodni kotao (kg/s; Nm 3/s):
gdje je C in - potrošnja vode, kg/s; /, / 2 - početna i krajnja entalpija vode u kotlu, kJ/kg.
Toplinska efikasnost kotlovske opreme je navedena u faktoru efikasnosti. Efikasnost plinskog kotla mora biti propisana u tehničkoj dokumentaciji. Prema proizvođačima, za neke modele kotlova koeficijent dostiže 108-109%, dok drugi rade na nivou od 92-98%.
Kako izračunati efikasnost kotla za grijanje na plin
Metoda za izračunavanje efikasnosti nastaje upoređivanjem toplotne energije utrošene za zagrijavanje rashladnog sredstva i stvarne količine sve topline oslobođene tokom sagorijevanja goriva. U fabrici se proračuni izvode prema formuli:η = (Q1/Qri) 100%
U formuli za izračunavanje efikasnosti kotla na plin, navedene vrijednosti znače:
- Qri je ukupna količina toplotne energije koja se oslobađa tokom sagorevanja goriva.
- Q1 je toplina koja je akumulirana i iskorištena za grijanje prostorije.
Procjena greške u određivanju toplotne efikasnosti se vrši na licu mjesta. Za izračune se koristi druga formula:
η=100 - (q2 + q3 + q4 + q5 + q6)
Proračuni pomažu u analizi, prema karakteristikama određenog sistema grijanja. Skraćenice u formuli znače:
- q2 - gubici toplote u izduvnim gasovima i produktima sagorevanja.
- q3 - gubici povezani sa nepravilnim proporcijama gasno-vazduh mešavine, zbog čega dolazi do sagorevanja gasa.
- q4 - toplinski gubici povezani sa pojavom čađi na gorionicima i izmjenjivaču topline, kao i mehaničko pregorevanje.
- q5 - gubitak topline, ovisno o vanjskoj temperaturi.
- q6 - gubitak toplote tokom hlađenja peći tokom njenog čišćenja od šljake. Posljednji koeficijent se odnosi isključivo na jedinice na čvrsto gorivo i ne uzima se u obzir pri proračunu efikasnosti opreme koja radi na prirodni plin.
Temperatura dimnih gasova, označena u formuli markerom q2, ima najjači uticaj na efikasnost toplote. Sa smanjenjem intenziteta zagrijavanja izlaznih stupnjeva za 10-15 ° C, efikasnost se povećava za 1-2%. S tim u vezi, najveća efikasnost u kondenzacijskim kotlovima koji pripadaju klasi opreme za niskotemperaturno grijanje.
Koji plinski kotao ima najveću efikasnost
Statistike i tehnička dokumentacija jasno govore da uvozni kotlovi imaju najveću efikasnost. Evropski proizvođači poseban naglasak stavljaju na korištenje tehnologija za uštedu energije. Strani plinski kotao ima visoku efikasnost, jer su u njegovom uređaju napravljene neke modifikacije:- Korišćen modulacioni plamenik– moderni kotlovi vodećih proizvođača, opremljeni glatkim dvostepenim ili potpuno modulirajućim gorionicima. Prednost gorionika je automatsko prilagođavanje stvarnim radnim parametrima sistema grijanja. Procenat nedovoljno sagorevanja je sveden na minimum.
- Grejanje nosača toplote- optimalni bojler je jedinica koja zagrijava rashladnu tekućinu na temperaturu ne veću od 70 ° C, dok se ispušni plinovi zagrijavaju na najviše 110 ° C, što osigurava maksimalan prijenos topline. Ali, uz zagrijavanje rashladne tekućine na niskoj temperaturi, postoji nekoliko nedostataka: nedovoljna vučna sila, povećana kondenzacija.
Izmjenjivači topline u plinskim kotlovima s najvećom učinkovitošću izrađeni su od nehrđajućeg čelika i opremljeni su posebnom kondenzatorskom jedinicom dizajniranom za izdvajanje topline iz kondenzata. - Temperatura dovodnog plina i zraka koji ulaze u gorionik. Kotlovi zatvorenog tipa, spojeni. Zrak ulazi u komoru za sagorijevanje kroz vanjsku šupljinu cijevi s dvije šupljine, prethodno zagrijanu, što smanjuje potrebnu potrošnju topline za nekoliko posto.
Gorionici sa prethodnom pripremom gasno-vazdušne mešavine takođe zagrevaju gas pre nego što se dovode u gorionik. - Još jedna popularna modifikacija- ugradnja sistema za recirkulaciju izduvnih gasova, kada dim ne ulazi odmah u komoru za sagorevanje, već prolazi kroz polomljeni kanal dimnjaka i nakon mešanja svežeg vazduha se vraća u gorionik.
Maksimalna efikasnost se postiže na tački rose ili temperaturi tačke rose. Kotlovi koji rade u uslovima niskotemperaturnog grijanja nazivaju se kondenzacijski kotlovi. Odlikuje ih niska potrošnja gasa i visoka termička efikasnost, što je posebno uočljivo kada su priključeni na i.
Kondenzacijske kotlove nudi nekoliko evropskih proizvođača, uključujući:
- Viessmann.
- Buderus.
- Vaillant.
- Baxi.
- De Dietrich.
U tehničkoj dokumentaciji za kondenzacijske kotlove je naznačeno da je efikasnost uređaja kada su priključeni na niskotemperaturne sisteme grijanja 108-109%.
Kako povećati efikasnost plinskog kotla
Postoje razni trikovi za povećanje efikasnosti. Učinkovitost metoda ovisi o početnom dizajnu kotla. Za početak koriste modifikacije koje ne zahtijevaju promjene u radu kotla:- Promjena principa cirkulacije rashladne tekućine- zgrada se zagrijava brže i ravnomjernije kada je priključena cirkulacijska pumpa.
- Ugradnja sobnih termostata- modernizacija kotlova za povećanje efikasnosti pomoću senzora koji ne kontrolišu zagrijavanje rashladne tekućine, već temperaturu u prostoriji, efikasna metoda povećanja toplinske efikasnosti.
- Povećanje faktora iskorištenja plina u kućnom kotlu, za otprilike 5-7%, događa se zamjenom gorionika. Ugradnja modulirajućeg plamenika pomaže u poboljšanju proporcija mješavine plina i zraka i, shodno tome, smanjuje postotak nedovoljno sagorijevanja. Vrsta ugrađenog plamenika direktno je povezana sa smanjenjem gubitka topline.
- Umjesto potpune modifikacije kotla, može biti potrebno djelomično redizajniranje i podešavanje protoka goriva. Ako promijenite položaj plamenika i instalirate ih bliže vodenom krugu, moći će se povećati učinkovitost za još 1-2%. Toplotni bilans kotlovske jedinice će se povećati.
Efikasnost se smanjuje kada je izmjenjivač topline prljav, zbog činjenice da kamenac, koji se sastoji od naslaga soli metala, ima slabu toplinsku provodljivost. Iz tog razloga dolazi do stalnog povećanja potrošnje plina i nakon toga bojler potpuno kvari.
Dolazi do blagog povećanja efikasnosti tokom sagorevanja tečnog gasa, što se postiže smanjenjem brzine dovoda goriva u gorionik, što dovodi do smanjenja potgorevanja. Međutim, toplotna efikasnost se neznatno povećava. Stoga je prirodni plin i dalje najekonomičnije od svih konvencionalnih goriva u upotrebi.
Za modernu kotlovnicu na naftu, efikasnost će često dostići 80%, pod uslovom da je kotlovnica čista i bez čađi. Međutim, stvarna efikasnost u prosjeku (za one kotlove koji su mjereni) iznosi oko 65%. Najčešće kotlarnica nije toliko čista da može uzeti toplinu iz plamena i prenijeti maksimalnu količinu topline na vodu.
Mnogo teža je situacija kada proizvođači kotlova počnu pričati o efikasnosti koja dostiže 95%. Nije jasno koji su uslovi korišćeni pri određivanju efikasnosti, a na koju vrstu efikasnosti se misli.
U tehničko-ekonomskoj oblasti koristi se najmanje 6 definicija efikasnosti kotlarnice. Pošto mnogi ljudi ne poznaju uslove za određivanje efikasnosti kotlarnice, dobavljači, bez straha da će biti optuženi za laž, daju visoku efikasnost. Međutim, ove visoke brojke nemaju nikakve veze sa realnošću obveznika grijanja.
1. EFIKASNOST SAGOREVANJA
Efikasnost sagorevanja - količina energije goriva koja se OSLOBODI tokom sagorevanja.
Oslobađanje energije goriva i njeno pretvaranje u toplotu u ložištu (šporeti) kotlovnice ne ukazuje na visoku efikasnost kotlovnice. Efikasnost sagorevanja neki proizvođači kotlova daju kao efikasnost kotlarnice, jer 1) brojka je visoka (oko 93-95%) 2) lako je izmeriti efikasnost sagorevanja - potrebno je ugraditi alat u dimnjake.
Oslobađanje toplote iz goriva se dešava u većini kotlova sa visokom efikasnošću sagorevanja.
Dakle: Oslobađanje energije goriva plus njeno pretvaranje u toplotu u ložištu (šporeti) nije toplota koju prima kotao!! Zanima nas toplina koju prima kotao!!
2. EFIKASNOST KOTLA
Efikasnost kotlarnice - količina energije goriva koja se korisno koristi, tj. se pretvara u drugi medij koji nosi energiju.
Drugi medij koji nosi energiju je, na primjer, topla voda koja grije kuću.
Efikasnost kotlovnice je najčešće korištena definicija efikasnosti u svim vrstama ložišta.
Efikasnost kotlarnice je teže izmjeriti od efikasnosti sagorijevanja, pa se mnogi ljudi zadovoljavaju samo mjerenjem efikasnosti sagorijevanja. U stvari, efikasnost kotlovnice je 10-15% niža od efikasnosti sagorevanja.
3. EFIKASNOST OPREME PEĆI
EFIKASNOST TEHNOLOGIJE PEĆI POKAZUJE KOLIKO JE EFIKASNO SAGOREVANJE I PRIJEM TOPLOTE U KOTLARNICI. Čak se i ovi proračuni često predstavljaju kao rezultat analize dimnih gasova.
Često se efikasnost tehnologije peći koristi kao približni analog efikasnosti kotlovnice, jer je tehnika mjerenja u ovom slučaju lakša. Koristeći ovu tehniku, možete dobiti približnu cifru za efikasnost kotlarnice: potrebno je stalno analizirati sastav kiseonika ili CO2 u dimnim gasovima. Gubici se oduzimaju, jer je, na primjer, dio topline prisutan u pepelu / šljaci (ovo posebno vrijedi za goriva koja stvaraju šljaku). Što se tiče tečnog goriva, efikasnost tehnologije peći i efikasnost kotlovnice su približno iste, jer tekuće gorivo ne sadrži pepeo / šljaku. Ali ako koristite ovaj koncept za ugalj ili biogoriva, onda su greške (greške) mnogo veće.
4. EFIKASNOST INSTALACIJE
Prilikom proračuna efikasnosti instalacije utvrđuje se odnos između ukupne količine upotrebljive energije i ukupne količine energije. U ukupnu količinu energije uključena je i "pomoćna energija", na primjer električna energija potrebna za rad kotlovskih pumpi, ventilacije, dimnjaka itd. Za instalacije na tekuće gorivo "pomoćna energija" odgovara približno 1% ukupne energije goriva, za instalacije na čvrsto gorivo "pomoćna energija" je jednaka 5% energije goriva.
Efikasnost instalacije će tako biti niža od one kotlovnice.
5. EFIKASNOST SISTEMA
Određivanje efikasnosti sistema proširuje granice sistema na:
Proizvodnja toplote sa gubicima
- distribucija toplote sa gubicima u toplovodima itd.
- korišćenje toplote
Prema UNICHAL-u (Međunarodna unija dobavljača topline), sljedeći tipični gubici u cijevima nastaju kada se topla voda distribuira u stanove:
Švedska - 8% gubitke u cijevima, tj. toplina se prenosi na tlo i na okolinu cijevi za daljinsko grijanje
Danska - 20%
Finska - 9%
Belgija - 13%
Švicarska - 13%
Zapadna Njemačka - 11%
6. Godišnja efikasnost
Učinkovitost po godini u osnovi odgovara efikasnosti kotlarnice, ali se tada izračunava prosječna efikasnost kotlarnice tokom cijele godine. Učinkovitost po godini uključuje i periode sa lošim nivoom sagorijevanja, na primjer, prilikom pokretanja kotlovnice itd.
Godišnja efikasnost zavisi od veličine postrojenja, radnog veka itd.
Gore navedeno pokazuje da se koriste različite definicije efikasnosti, tako da postoji velika vjerovatnoća da će se dati pogrešna brojka ukoliko se ne razjasni pojam i definicija efikasnosti. Stoga se ne treba bojati biti netaktičan, jer zapravo mnogi proizvođači, sa znanjem ili bez njega, daju pogrešne brojke.
Bitne su brojke koje odražavaju stvarnu ekonomsku stranu goriva koje potrošač kupuje. Ako se previsokom efikasnošću gubi povjerenje potrošača, onda je pojava velikih problema na tržištu neizbježna.
Kao što je rečeno, "svi dobavljači" (barem mnogi) daju efikasnost sagorevanja kada nude informacije o efikasnosti kotlovnice.
Nemojte koristiti efikasnost sagorevanja pri proračunu ekonomičnosti postrojenja!!!
Potrošač NE KUPUJE GORIVO, VEĆ TOPLOTNE PROIZVODE. Nije gorivo ono što bi trebalo da bude jeftino, već toplota koju potrošači dobijaju tokom zimskih mećava.