Toplotni bilans kotlovske jedinice uspostavlja jednakost između količine topline koja ulazi u jedinicu i njene potrošnje. Na osnovu toplotnog bilansa kotlovske jedinice utvrđuje se potrošnja goriva i izračunava faktor efikasnosti, koji je najvažnija karakteristika energetske efikasnosti kotla.

U kotlovskoj jedinici, hemijski vezana energija goriva tokom procesa sagorevanja pretvara se u fizičku toplotu zapaljivih produkata sagorevanja. Ova toplina se koristi za stvaranje i pregrijavanje pare ili zagrijavanje vode. Zbog neizbježnih gubitaka pri prijenosu topline i konverziji energije, proizvod (para, voda, itd.) apsorbira samo dio topline. Drugi dio čine gubici koji zavise od efikasnosti organizacije procesa konverzije energije (sagorijevanja goriva) i prijenosa topline do proizvoda koji se proizvodi.

Toplotna ravnoteža kotlovske jedinice je uspostavljanje jednakosti između količine topline primljene u jedinicu i zbira utrošene topline i toplinskih gubitaka. Toplotni bilans kotlovske jedinice se sastavlja za 1 kg čvrstog ili tekućeg goriva ili za 1 m 3 plina. Jednačina u kojoj se toplotni bilans kotlovske jedinice za stabilno termičko stanje jedinice zapisuje u sljedećem obliku:

Q p / p = Q 1 + ∑Q n

Q p / p \u003d Q 1 + Q 2 + Q 3 + Q 4 + Q 5 + Q 6 (19.3)

Gdje je Q p / p toplina koja je dostupna; Q 1 - iskorišćena toplota; ∑Q n - ukupni gubici; Q 2 - gubitak toplote sa izlaznim gasovima; Q 3 - gubitak toplote usled hemijskog sagorevanja; Q 4 - gubitak toplote usled mehaničke nepotpunosti sagorevanja; Q 5 - gubitak toplote u okolinu; Q 6 - gubitak toplote sa fizičkom toplotom šljake.

Ako se svaki član na desnoj strani jednačine (19.3) podijeli sa Q p / p i pomnoži sa 100%, dobićemo drugi oblik jednačine, u kojem je toplinski bilans kotlovske jedinice:

q 1 + q 2 + q 3 + q 4 + q 5 + q 6 = 100% (19.4)

U jednačini (19.4), vrijednost q 1 predstavlja efikasnost instalacije "bruto". Ne uzimaju se u obzir troškovi energije za servisiranje kotlovnice: pogon dimovoda, ventilatora, napojnih pumpi i drugi troškovi. „Neto“ faktor efikasnosti je manji od faktora „bruto“ efikasnosti, jer uzima u obzir troškove energije za sopstvene potrebe instalacije.

Lijevi ulazni dio jednačine toplotnog bilansa (19.3) je zbir sljedećih veličina:

Q p / p \u003d Q p / n + Q v.vn + Q para + Q fizički (19.5)

gdje je Q B.BH toplina uvedena u kotlovski agregat sa zrakom po 1 kg goriva. Ova toplina se uzima u obzir kada se zrak zagrijava izvan kotlovske jedinice (na primjer, u parnim ili električnim grijačima instaliranim prije grijača zraka); ako se zrak zagrijava samo u grijaču zraka, tada se ta toplina ne uzima u obzir, jer se vraća u peć jedinice; Q para - toplota koja se uvodi u peć sa visokom parom (mlaznicom) po 1 kg goriva; Q fizički t - fizička toplota 1 kg ili 1 m 3 goriva.

Toplota unesena zrakom izračunava se jednakošću

Q V.BH \u003d β V 0 C p (T g.vz - T h.vz)

gdje je β omjer količine zraka na ulazu u grijač zraka prema teoretski potrebnoj; c p je prosječni volumetrijski izobarični toplinski kapacitet zraka; na temperaturama zraka do 600 K, može se smatrati s p = 1,33 kJ / (m 3 K); T g.vz - temperatura zagrijanog zraka, K; T x.vz - temperatura hladnog zraka, koja se obično uzima jednakom 300 K.

Toplota uvedena parom za raspršivanje loživog ulja (para mlaznica) nalazi se po formuli:

Q parovi \u003d W f (i f - r)

gdje je W f - potrošnja pare injektora, jednaka 0,3 - 0,4 kg/kg; i f - entalpija pare mlaznice, kJ/kg; r je toplota isparavanja, kJ/kg.

Fizička toplota 1 kg goriva:

Q fizički t - sa t (T t - 273),

gdje je c t toplinski kapacitet goriva, kJ/(kgK); T t - temperatura goriva, K.

Vrijednost Q fizičke. t je obično beznačajan i rijetko se uzima u obzir u proračunima. Izuzetak su lož ulje i niskokalorični zapaljivi plin, za koje je vrijednost Q fizičkih.t značajna i mora se uzeti u obzir.

Ako nema predgrijavanja zraka i goriva i para se ne koristi za atomizaciju goriva, tada je Q p / p = Q p / n. Izrazi toplotnih gubitaka u jednačini toplotnog bilansa kotlovske jedinice izračunavaju se na osnovu dole navedenih jednačina.

1. Gubitak toplote sa izduvnim gasovima Q 2 (q 2) se definiše kao razlika između entalpije gasova na izlazu iz kotlovske jedinice i vazduha koji ulazi u kotlovsku jedinicu (grejač vazduha), tj.

gdje je V r zapremina produkata sagorijevanja 1 kg goriva, određena formulom (18.46), m 3 / kg; c r.r, s r.v - srednji volumetrijski izobarični toplotni kapaciteti proizvoda sagorevanja goriva i vazduha, definisani kao toplotni kapaciteti gasne mešavine (§ 1.3) korišćenjem tabela (videti Dodatak 1); T uh, T x.vz - temperature dimnih gasova i hladnog vazduha; a - koeficijent koji uzima u obzir gubitke od mehaničkog sagorevanja goriva.

Kotlovske jedinice i industrijske peći rade, po pravilu, pod određenim vakuumom, koji stvaraju dimnjaci i dimnjak. Kao rezultat toga, kroz nedostatak gustine u ogradama, kao i kroz inspekcijske otvore itd. iz atmosfere se usisava određena količina vazduha, čija se zapremina mora uzeti u obzir pri izračunavanju I ux.

Entalpija cjelokupnog zraka koji ulazi u jedinicu (uključujući usisne čaše) određena je koeficijentom viška zraka na izlazu iz instalacije α ux = α t + ∆α.

Ukupni usis zraka u kotlovskim instalacijama ne smije biti veći od ∆α = 0,2 ÷ 0,3.

Od svih toplotnih gubitaka, Q2 je najznačajniji. Vrijednost Q 2 raste sa povećanjem omjera viška zraka, temperature dimnih plinova, vlažnosti čvrstog goriva i balastiranja plinovitog goriva negorivim plinovima. Smanjenje usisavanja vazduha i poboljšanje kvaliteta sagorevanja dovode do izvesnog smanjenja gubitka toplote Q 2 . Glavni odlučujući faktor koji utiče na gubitak toplote izduvnim gasovima je njihova temperatura. Da bi se smanjio T uh, povećava se površina grijaćih površina koje koriste toplinu - grijača zraka i ekonomajzera.

Vrijednost Tx ne utiče samo na efikasnost jedinice, već i na kapitalne troškove potrebne za ugradnju grijača zraka ili ekonomajzera. Sa smanjenjem Tx, efikasnost se povećava, a potrošnja goriva i troškovi goriva smanjuju. Međutim, ovo povećava površine površina koje koriste toplotu (sa malom temperaturnom razlikom, površina razmene toplote se mora povećati; videti § 16.1), usled čega se povećavaju troškovi instalacije i operativni troškovi. Stoga se za novoprojektovane kotlovske jedinice ili druge instalacije koje troše toplinu vrijednost T uh utvrđuje iz tehničko-ekonomskog proračuna, koji uzima u obzir utjecaj T uh ne samo na efikasnost, već i na visinu kapitalnih troškova. i operativnih troškova.

Drugi važan faktor koji utiče na izbor Tx je sadržaj sumpora u gorivu. Pri niskim temperaturama (manjim od temperature rosišta dimnih plinova) vodena para može kondenzirati na cijevima grijnih površina. U interakciji sa sumpornim i sumpornim anhidridima, koji su prisutni u produktima izgaranja, nastaju sumporna i sumporna kiselina. Kao rezultat toga, grijaće površine su podvrgnute intenzivnoj koroziji.

Moderni kotlovi i peći za loženje građevinskog materijala imaju T uh = 390 - 470 K. Pri sagorevanju gasa i čvrstih goriva niske vlažnosti T uh - 390 - 400 K, mokri ugalj

T yx = 410 - 420 K, lož ulje T yx = 440 - 460 K.

Vlaga goriva i nezapaljive plinovite nečistoće predstavljaju balast koji stvara plin, što povećava količinu produkata izgaranja koji nastaju izgaranjem goriva. Ovo povećava gubitak Q 2 .

Kada koristite formulu (19.6), treba imati na umu da se količine produkata izgaranja izračunavaju bez uzimanja u obzir mehaničkog sagorevanja goriva. Stvarna količina produkata izgaranja, uzimajući u obzir mehaničku nepotpunost sagorijevanja, bit će manja. Ova se okolnost uzima u obzir uvođenjem faktora korekcije a = 1 - p 4 /100 u formulu (19.6).

2. Gubitak toplote usled hemijskog sagorevanja Q 3 (q 3). Plinovi na izlazu iz peći mogu sadržavati produkte nepotpunog sagorijevanja goriva CO, H 2 , CH 4 čija se toplina sagorijevanja ne koristi u zapremini peći i dalje duž putanje kotlovske jedinice. Ukupna toplota sagorevanja ovih gasova određuje hemijsko sagorevanje. Uzroci hemijskog sagorevanja mogu biti:

• nedostatak oksidacionog sredstva (α<; 1);
• loše miješanje goriva sa oksidantom (α ≥ 1);
• veliki višak vazduha;
• nisko ili previsoko specifično oslobađanje energije u komori za sagorevanje q v , kW/m 3 .

Nedostatak zraka dovodi do činjenice da dio zapaljivih elemenata plinovitih produkata nepotpunog sagorijevanja goriva uopće ne može izgorjeti zbog nedostatka oksidacijskog sredstva.

Loše miješanje goriva sa zrakom uzrok je ili lokalnog nedostatka kisika u zoni izgaranja, ili, obrnuto, velikog njegovog viška. Veliki višak vazduha uzrokuje smanjenje temperature sagorevanja, što smanjuje brzinu reakcija sagorevanja i čini proces sagorevanja nestabilnim.

Nisko specifično oslobađanje topline u peći (q v = BQ p / n / V t, gdje je B potrošnja goriva; V T je zapremina peći) je uzrok jakog odvođenja topline u zapremini peći i dovodi do smanjenja na temperaturi. Visoke qv vrijednosti također uzrokuju hemijsko nedovoljno sagorijevanje. To se objašnjava činjenicom da je potrebno određeno vrijeme za završetak reakcije sagorijevanja, a uz značajno precijenjenu vrijednost qv, vrijeme koje smjesa zraka i goriva provede u zapremini peći (tj. u zoni najviših temperatura). ) je nedovoljan i dovodi do pojave zapaljivih komponenti u gasovitim produktima sagorevanja. U pećima modernih kotlovskih jedinica, dozvoljena vrijednost qv dostiže 170 - 350 kW / m 3 (vidi § 19.2).

Za novoprojektovane kotlovske jedinice, vrijednosti qv se biraju prema normativnim podacima, ovisno o vrsti sagorijenog goriva, načinu izgaranja i konstrukciji uređaja za sagorijevanje. Prilikom balansnih ispitivanja pogonskih kotlovskih jedinica, vrijednost Q 3 se izračunava prema podacima analize gasa.

Pri sagorevanju čvrstih ili tečnih goriva vrednost Q3, kJ/kg, može se odrediti formulom (19.7)

3. Gubitak toplote usled mehaničkog nepotpunog sagorevanja goriva Q 4 (g 4). Prilikom sagorevanja čvrstih goriva, ostaci (pepeo, šljaka) mogu sadržati određenu količinu nesagorelih zapaljivih materija (uglavnom ugljenika). Kao rezultat, kemijski vezana energija goriva se djelomično gubi.

Gubitak topline od mehaničkog nepotpunog sagorijevanja uključuje gubitke topline zbog:

• kvar malih čestica goriva kroz otvore u rešetki Q CR (q PR);
• uklanjanje dijela neizgorelog goriva sa šljakom i pepelom Q shl (q shl);
• uvlačenje malih čestica goriva dimnim plinovima Q un (q un)

Q 4 - Q pr + Q un + Q sl

Gubitak topline q yn poprima velike vrijednosti pri spaljivanju praškastog goriva, kao i pri sagorijevanju nezgrudnog uglja u sloju na fiksnim ili pokretnim rešetkama. Vrijednost q un za slojevite peći ovisi o prividnom specifičnom oslobađanju energije (toplinskom naprezanju) ogledala za sagorijevanje q R, kW / m 2, tj. na količinu oslobođene toplotne energije, koja se odnosi na 1 m 2 gorućeg sloja goriva.

Dozvoljena vrijednost q R BQ p / n / R (B - potrošnja goriva; R - površina zrcala za sagorijevanje) ovisi o vrsti sagorijenog čvrstog goriva, dizajnu peći, koeficijentu viška zraka itd. U slojevitim pećima modernih kotlovskih jedinica, vrijednost q R ima vrijednosti u rasponu od 800 - 1100 kW / m 2. Prilikom izračunavanja kotlovskih jedinica uzimaju se vrijednosti q R, q 4 = q np + q sl + q un prema regulatornim materijalima. Prilikom balansnih ispitivanja, gubitak topline od mehaničkog podsagorijevanja izračunava se prema rezultatima laboratorijske tehničke analize suhih čvrstih ostataka na njihov sadržaj ugljika. Obično za peći sa ručnim punjenjem goriva q 4 = 5 ÷ 10%, a za mehaničke i polumehaničke peći q 4 = 1 ÷ 10%. Prilikom sagorevanja praha goriva u baklji u kotlovskim jedinicama srednje i velike snage q 4 = 0,5 ÷ 5%.

4. Gubitak toplote u okolinu Q 5 (q 5) zavisi od velikog broja faktora i uglavnom od veličine i dizajna kotla i peći, toplotne provodljivosti materijala i debljine zida obloge, toplotne performanse kotlovske jedinice, temperatura vanjskog sloja obloge i okolnog zraka, itd. d.

Gubitak toplote u okolinu pri nazivnom kapacitetu utvrđuje se prema normativnim podacima u zavisnosti od snage kotlovske jedinice i prisutnosti dodatnih grejnih površina (ekonomajzer). Za parne kotlove kapaciteta do 2,78 kg / s pare q 5 - 2 - 4%, do 16,7 kg / s - q 5 - 1 - 2%, više od 16,7 kg / s - q 5 \u003d 1 - 0 ,5%.

Toplotni gubici u okolinu se distribuiraju kroz različite gasovode kotlovske jedinice (peć, pregrijač, ekonomajzer, itd.) srazmjerno toplini koju odaju plinovi u tim plinovodima. Ovi gubici se uzimaju u obzir uvođenjem koeficijenta očuvanja topline φ \u003d 1 q 5 / (q 5 + ȵ k.a) gdje je ȵ k.a efikasnost kotlovske jedinice.

5. Gubitak toplote sa fizičkom toplotom pepela i šljake uklonjen iz peći Q 6 (q 6) je beznačajan i treba ga uzeti u obzir samo za slojevito i komorno sagorevanje goriva sa više pepela (kao što je mrki ugalj, škriljaca), za koje iznosi 1 - 1,5%.

Gubitak toplote sa vrućim pepelom i šljakom q 6,%, izračunato po formuli

gdje je a shl - udio pepela goriva u šljaci; S sl - toplotni kapacitet šljake; T sl - temperatura šljake.

U slučaju spaljivanja praškastog goriva, a shl = 1 - a un (aun je udio pepela goriva odnešenog iz peći sa gasovima).

Za slojevite peći sl shl = a sl + a pr (a pr je udio pepela goriva u "uronu"). Uz suho uklanjanje šljake, pretpostavlja se da je temperatura šljake Tsh = 870 K.

Sa uklanjanjem tečne šljake, što se ponekad uočava tokom spaljivanja praškastog goriva, T puž = T pepeo + 100 K (T pepeo je temperatura pepela u tečnom stanju topljenja). U slučaju slojevitog sagorevanja uljnih škriljaca, sadržaj pepela Ar se koriguje za sadržaj ugljen-dioksida karbonata, jednak 0,3 (SO 2), tj. sadržaj pepela se uzima jednak A P + 0,3 (CO 2) p / k. Ako je uklonjena šljaka u tečnom stanju, tada vrijednost q 6 dostiže 3%.

U pećima i sušarama koje se koriste u industriji građevinskog materijala, pored razmatranih toplinskih gubitaka, potrebno je uzeti u obzir i gubitke grijanja transportnih uređaja (npr. kolica) na kojima se materijal podvrgava toplinskoj obradi. Ovi gubici mogu doseći do 4% ili više.

Dakle, „bruto“ efikasnost se može definisati kao

ȵ k.a = g 1 - 100 - ∑q gubici (19.9)

Toplinu koju percipira proizvod (para, voda) označavamo kao Qk.a, kW, tada imamo:

za parne kotlove

Q 1 \u003d Q k.a \u003d D (i n.n - i p.n) + pD / 100 (i - i p.v) (19.10)

za toplovodne kotlove

Q 1 \u003d Q k.a \u003d M in sa r.v (T out - T in) (19.11)

gdje je D kapacitet kotla, kg/s; i p.p - entalpija pregrijane pare (ako kotao proizvodi zasićenu paru, tada umjesto i p.v treba staviti (i pn) kJ / kg; i p.v - entalpija napojne vode, kJ / kg; p - količina vode uklonjene iz kotlovskog agregata u cilju održavanja dozvoljenog sadržaja soli u kotlovskoj vodi (tzv. kontinuirano ispuhivanje kotla),%; i - entalpija kotlovske vode, kJ/kg; M in - protok vode kroz kotlovsku jedinicu, kg/s; c r.v - toplotni kapacitet vode, kJ/(kgK); Tout - temperatura tople vode na izlazu iz kotla; Tin - temperatura vode na ulazu u kotao.

Potrošnja goriva B, kg / s ili m 3 / s, određuje se formulom

B \u003d Q k.a / (Q r / n ȵ k.a) (19.12)

Količina produkata sagorevanja (videti § 18.5) se određuje bez uzimanja u obzir gubitaka usled mehaničkog sagorevanja. Stoga se dalji proračun kotlovske jedinice (izmjena topline u peći, određivanje površine grijnih površina u plinovodima, grijaču zraka i ekonomajzeru) vrši prema procijenjenoj količini goriva Vr:

(19.13)

Prilikom sagorijevanja plina i lož ulja B p = B.

Efikasnost kotla bruto karakterizira efikasnost korištenja topline dovedene u kotao i ne uzima u obzir troškove električne energije za pogon ventilatora, dimovoda, pumpi za napajanje i druge opreme. Kada radi na gas

h br k \u003d 100 × Q 1 / Q c n. (11.1)

Troškovi energije za pomoćne potrebe kotlovnice uračunati su u efikasnost kotla net

h n k \u003d h br k - q t - q e, (11.2)

gdje q t, q e- relativni troškovi za sopstvene potrebe toplotne i električne energije, respektivno. Toplotni gubici za sopstvene potrebe obuhvataju gubitke toplote pri duvanju, duvanju sita, prskanju mazuta itd.

Glavni među njima su gubici toplote sa puhanjem.

q t \u003d G pr × (h k.v - h p.v) / (B × Q c n) .

Relativna potrošnja električne energije za vlastite 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) ,

gdje je N p.n, N d.v, N d.s - trošak električne energije za pogon napojnih pumpi, ventilatora za vuču i odvoda dima, respektivno; h p.n, h d.v, h d.s - efikasnost napojnih pumpi, ventilatora i dimovoda, respektivno.

11.3. Metodologija izvođenja laboratorijskih radova
i obrada rezultata

Ispitivanja ravnoteže u laboratorijskom radu izvode se za stacionarni rad kotla, pod sljedećim obaveznim uvjetima:

Trajanje instalacije kotla od paljenja do početka ispitivanja je najmanje 36 sati,

Trajanje održavanja testnog opterećenja neposredno prije testa je 3 sata,

Dozvoljene fluktuacije opterećenja u intervalu između dva susedna eksperimenta ne bi trebalo da prelaze ± 10%.

Mjerenje vrijednosti parametara vrši se pomoću standardnih instrumenata ugrađenih na štitnik kotla. Sva mjerenja treba izvršiti istovremeno najmanje 3 puta u intervalu od 15-20 minuta. Ako se rezultati dvaju eksperimenta istog naziva razlikuju za najviše ±5%, tada se kao rezultat mjerenja uzima njihova aritmetička sredina. Kod veće relativnog odstupanja koristi se rezultat mjerenja u trećem, kontrolnom eksperimentu.

Rezultati mjerenja i proračuna se evidentiraju u protokolu, čiji je oblik dat u tabeli. 26.

Tabela 26

Određivanje toplotnih gubitaka kotla

Naziv parametra	Simbol	Jedinica meas.	Rezultati u eksperimentima
№1	№2	№3	Prosječna
Zapremina dimnih gasova	V g	m 3 / m 3
Prosječni volumetrijski toplinski kapacitet dimnih plinova	C g ¢	kJ / (m 3 K)
Temperatura dimnih gasova	J	°C
Gubitak topline s dimnim plinovima	Q2	MJ / m 3
Zapremina 3-atomskih gasova	V-RO 2	m 3 / m 3
Teoretski volumen dušika	V° N 2	m 3 / m 3
Višak kiseonika u dimnim gasovima	kutak	---
Teoretska zapremina vazduha	V° in	m 3 / m 3
Zapremina suhih gasova	V sg	m 3 / m 3
Volumen ugljičnog monoksida u dimnim plinovima	CO	%
Toplota sagorevanja CO	Q CO	MJ / m 3
Zapremina vodonika u dimnim plinovima	H 2	%
Kalorična vrijednost H 2	Q H 2	MJ / m 3
Zapremina metana u dimnim gasovima	CH 4	%
Kalorična vrijednost CH 4	Q CH 4	MJ / m 3
Gubitak toplote usled hemijskog nepotpunog sagorevanja	P 3	MJ / m 3
	q 5	%
Gubitak topline od vanjskog hlađenja	Q5	MJ / m 3

Kraj stola. 26

Tabela 27

Bruto i neto efikasnost kotla

Naziv parametra	Simbol	Jedinica meas.	Rezultati u eksperimentima
№1	№2	№3	Prosječna
Potrošnja električne energije energije za pogon napojnih pumpi	N b.s.
Potrošnja električne energije energije za pogon ventilatora	N d.v
Potrošnja električne energije energije za pogon dimovodnih uređaja	N d.s
Efikasnost napojnih pumpi	h pon
Efikasnost ventilatora	h dv
Efikasnost dimovoda	h dm
Relativna potrošnja el. energije za sopstvene potrebe	q email
Neto efikasnost kotla	h net to	%

Analiza rezultata laboratorijskog rada

Vrijednost h br k dobijena kao rezultat rada metodom direktnih i reverznih bilansa mora se uporediti sa vrijednošću pasoša od 92,1%.

Analizirajući uticaj količine toplotnih gubitaka sa dimnim gasovima Q 2 na efikasnost kotla, treba napomenuti da se povećanje efikasnosti može postići snižavanjem temperature dimnih gasova i smanjenjem viška vazduha u kotlu. Istovremeno, snižavanje temperature gasova na temperaturu tačke rosišta će dovesti do kondenzacije vodene pare i niskotemperaturne korozije grejnih površina. Smanjenje vrijednosti koeficijenta viška zraka u peći može dovesti do pregorevanja goriva i povećanja gubitaka Q 3 . Stoga temperatura i višak zraka ne smiju biti ispod određenih vrijednosti.

Zatim je potrebno analizirati uticaj na efikasnost rada kotla njegovog opterećenja, sa čijim rastom se povećavaju gubici sa dimnim gasovima, a smanjuju gubici Q 3 i Q 5.

Laboratorijski izvještaj treba zaključiti o stepenu efikasnosti kotla.

test pitanja

1. Prema kojim pokazateljima rada kotla se može zaključiti o efikasnosti njegovog rada?
2. Koliki je toplotni bilans kotla? Kojim metodama se može sastaviti?
3. Šta se podrazumeva pod bruto i neto efikasnošću kotla?
4. Koji se gubici toplote povećavaju tokom rada kotla?
5. Kako se q 2 može povećati?
6. Koji parametri imaju značajan uticaj na efikasnost kotla?

Ključne riječi: toplotni bilans kotla, bruto i neto efikasnost kotla, korozija grejnih površina, odnos viška vazduha, opterećenje kotla, gubici toplote, dimni gasovi, hemijska nepotpunost sagorevanja goriva, efikasnost kotla.

ZAKLJUČAK

U procesu izvođenja laboratorijske radionice na temu rada kotlovskih postrojenja i parogeneratora studenti se upoznaju sa metodama za određivanje kalorijske vrijednosti tečnog goriva, vlažnosti, isparljivog izlaza i pepela čvrstog goriva, projektovanjem DE- parni kotao 10-14GM i eksperimentalno istražiti termičke procese koji se u njemu odvijaju.

Budući stručnjaci proučavaju metode ispitivanja kotlovske opreme i stiču potrebne praktične vještine potrebne za određivanje toplinskih karakteristika peći, sastavljanje toplotnog bilansa kotla, mjerenje njegove efikasnosti, kao i sastavljanje bilansa soli kotla i određivanje vrijednost optimalnog duvanja.

Bibliografska lista

1. Khlebnikov V.A. Ispitivanje opreme kotlovskog postrojenja:
Laboratorijska praksa. - Joškar-Ola: MarGTU, 2005.

2. Sidelkovskii L.N., Yurenev V.N. Kotlovske instalacije industrijskih preduzeća: Udžbenik za univerzitete. – M.: Energoatomizdat, 1988.

3. Trembovlya V.I., Finger E.D., Avdeeva A.A. Termotehnička ispitivanja kotlovskih instalacija. - M.: Energoatomizdat, 1991.

4. Aleksandrov A.A., Grigorijev B.A. Tabele termofizičkih svojstava vode i pare: priručnik. Rec. Država. standardna usluga referentnih podataka. GSSSD R-776-98. – M.: Izdavačka kuća MEI, 1999.

5. Lipov Yu.M., Tretyakov Yu.M. Kotlovnice i parogeneratori. - Moskva-Iževsk: Istraživački centar "Regularna i haotična dinamika", 2005.

6. Lipov Yu.M., Samoilov Yu.F., Tretyakov Yu.M., Smirnov O.K. Ispitivanja opreme kotlarnice MPEI CHPP. Laboratorijska radionica: Udžbenik za predmet "Kotlovska postrojenja i parogeneratori". – M.: Izdavačka kuća MPEI, 2000.

7. Roddatis K.F., Poltaretsky A.N. Priručnik kotlovskih postrojenja niskog kapaciteta / Ed. K.F.Roddatis. – M.: Energoatomizdat, 1989.

8. Yankelevich V.I. Adaptacija naftno-plinskih industrijskih kotlarnica. – M.: Energoatomizdat, 1988.

9. Laboratorijski rad na predmetima "Procesi i instalacije za proizvodnju toplote", "Kotlovske instalacije industrijskih preduzeća" / Kom. L.M. Lyubimova, L.N. Sidelkovsky, D.L. Slavin, B.A. Sokolov i drugi / Ed. L.N. Sidelkovsky. – M.: Izdavačka kuća MEI, 1998.

10. Toplotni proračun kotlovskih agregata (Normativna metoda) / Ed. N.V. Kuznjecova. - M.: Energija, 1973.

11. SNiP 2.04.14-88. Kotlarnice/Gosstroj Rusije. - M.: CITP Gosstroj Rusije, 1988.

Edukativno izdanje

HLEBNIKOV Valerij Aleksejevič

KOTLOVNE INSTALACIJE
I GENERATORI PARE

Laboratorijska radionica

Urednik A.S. Emelyanova

kompjuterski set V.V. Hlebnikov

Raspored računara V.V. Hlebnikov

Potpisano za objavljivanje 16.02.08. Format 60x84/16.

Offset papir. Ofset štampa.

R.l. 4.4. Uch.ed.l. 3.5. Tiraž 80 primjeraka.

Naredba br. 3793. C - 32

Mari State Technical University

424000 Yoshkar-Ola, pl. Lenina, 3

Urednički i izdavački centar

Mari State Technical University

424006 Yoshkar-Ola, ul. Panfilova, 17

U 2020. godini planirano je da se proizvede 1720-1820 miliona Gcal.

Ekvivalent miligrama je količina supstance u miligramima, numerički jednaka omjeru njene molekularne težine i valencije u datom spoju.

Toplotni bilans kotlovske jedinice uspostavlja jednakost između količine topline koja ulazi u jedinicu i njene potrošnje. Na osnovu toplotnog bilansa utvrđuje se potrošnja goriva i izračunava se faktor efikasnosti i efikasnost kotlovske jedinice.

U kotlovskoj jedinici, hemijski vezana energija goriva tokom procesa sagorevanja pretvara se u fizičku toplotu zapaljivih produkata sagorevanja. Ova toplota se koristi za zagrevanje vode. Zbog neizbježnih gubitaka u prijenosu topline i konverziji energije, proizvod (voda) prima samo dio topline. Drugi dio čine gubici koji zavise od efikasnosti organizacije procesa konverzije energije (sagorijevanja goriva) i prijenosa topline do proizvoda koji se proizvodi.

Jednačina toplinskog bilansa za stabilno termičko stanje jedinice:

(37)

(38)

gdje je raspoloživa toplina, ;

- korisna toplota, ;

Ukupni gubici, ;

– gubitak toplote sa izlaznim gasovima, ;

– gubitak toplote usled hemijskog sagorevanja, ;

– gubitak toplote usled mehaničke nepotpunosti sagorevanja, ;

– gubitak toplote u okolinu, ;

- gubitak toplote sa fizičkom toplotom šljake.

Lijevi ulazni dio jednačine toplotnog bilansa (38) je zbir sljedećih veličina:

(39)

gdje je toplina uvedena u kotlovski agregat sa zrakom po 1 gorivu; ova toplina se uzima u obzir kada se zrak zagrijava izvan kotlovske jedinice (na primjer, u parnim ili električnim grijačima instaliranim prije grijača zraka); ako se zrak zagrijava samo u grijaču zraka, tada se toplina ne uzima u obzir, jer se vraća u peć jedinice;

– toplota uvedena parom za prskanje lož ulja (para mlaznica);

– fizička toplota 1 goriva.

Jer nema predgrijavanja zraka i goriva i para se ne koristi za atomizaciju goriva, tada formula (39) ima oblik:

Efikasnost toplovodnog kotla je omjer korisne topline koja se koristi za proizvodnju tople vode i raspoložive topline kotla. Ne šalje se sva korisna toplina koju generira kotlovska jedinica potrošačima, dio topline se troši na vlastite potrebe. Imajući to u vidu, efikasnost kotla se razlikuje po proizvedenoj toploti (bruto efikasnost) i po oslobođenoj toploti (neto efikasnosti).Potrošnja za sopstvene potrebe određena je razlikom između proizvedene i ispuštene toplote.

Kao rezultat toga, bruto efikasnost kotla karakteriše stepen njegove tehničke savršenosti, a neto efikasnost - njegovu komercijalnu efikasnost. Bruto efikasnost kotlovske jedinice određena je jednadžbom direktne ravnoteže:

gde su relativni toplotni gubici sa izduvnim gasovima, od hemijske nepotpunosti sagorevanja goriva, od spoljašnjeg hlađenja.

Relativni gubici toplote sa izlaznim gasovima određuju se formulom:

- gubici toplote usled mehaničke nepotpunosti sagorevanja (uzimaju se u obzir samo pri sagorevanju čvrstih i tečnih goriva), %

6.1.4 Proračun količine sagorjelog goriva u kotlovskoj jedinici

Opći proračun goriva dostavljenog u peć kotlovske jedinice:

gdje je protok vode kroz kotlovsku jedinicu, kg/s;

- entalpija tople i hladne vode (na izlazu i ulazu iz kotla), kJ/kg

dakle,

Spisak korištenih izvora

1. Građevinska klimatologija. SNiP 23-01-99.

2. Kotlovske instalacije. SNiP II-35-76.

3. Energetska efikasnost stambenih i javnih zgrada. Norme za potrošnju energije i termičku zaštitu. TSN 23-341-2002 Uprave Rjazanske oblasti Rjazanske oblasti, Rjazanj - 2002.

4. Toplotne mreže. SNiP 2.04.07-86.

5. Toplotni proračun kotlovskih instalacija. Metodološko uputstvo za obavljanje poslova naselja br.1. Državni univerzitet Mordovia nazvan po N.P. Oragevu. Saransk, 2005.

6. Esterkin R.I. Instalacije bojlera. Dizajn predmeta i diploma: Proc. dodatak Za tehničke škole. - L.: Energoatomizdat. Leningrad. Odsjek, 1989.

7. Izbor i proračun izmjenjivača topline. Tutorial. Penza State University. Penza, 2001.

8. Roddatis K.F. Instalacije bojlera. Udžbenik za studente neenergetskih specijalnosti univerziteta. - M.: "Energija", 1977.

9. Roddatis K.F., Poltaretsky A.N. Priručnik za kotlovske instalacije niske produktivnosti. – M.: Energoatomizdat, 1989.

10. Buznikov E.F., Roddatis K.F., Berzinsh E.Ya. Proizvodnja i kotlovi za grijanje, 2. izd. – M.: Energoatomizdat, 1984.

11. Priručnik operatera gasificiranih kotlarnica. L.Ya.Poretsky, R.R. Rybakov, E.B. Stolpner i drugi - 2. izd., revidirano. i lok. - L.: Nedra, 1988.

12. Aleksandrov A.A., Grigorijev B.A. Tabele termofizičkih svojstava vode i pare: priručnik. Rec. Država. standardna usluga referentnih podataka. GSSSD R-776-98 - M.: Izdavačka kuća MPEI. 1999.

13. Viessmann web stranica www.viessmann.ru

14. Grundfos web stranica www.grundfos.ru

15. Sajt kompanije "Ridan" www.ridan.ru

DODATAK A

Tabela A.1 - Energetske jedinice

Tabela A.2 - Karakteristike nekih vrsta goriva

Tabela 1 - Klimatski parametri hladnog perioda godine

Grad	Temperatura zraka najhladnijeg dana, °C, sigurnost	Temperatura vazduha najhladnije petodnevke, °C, obezbeđenje	Temperatura zraka, °S, sigurnost 0,94	Apsolutna minimalna temperatura vazduha, °S	Prosječna dnevna amplituda temperature zraka najhladnijeg mjeseca, °C	Trajanje, dani i srednja temperatura vazduha, °S, perioda sa srednjom dnevnom temperaturom vazduha	Prosječna mjesečna relativna vlažnost zraka najhladnijeg mjeseca, %	Prosječna mjesečna relativna vlažnost zraka u 15:00 najhladnijeg mjeseca, %.	Padavine za novembar-mart, mm	Preovlađujući smjer vjetra za decembar-februar	Maksimalne prosječne brzine vjetra u tačkama za januar, m/s	Prosječna brzina vjetra, m/s, za period sa srednjom dnevnom temperaturom zraka £ 8 °C
		£ 0°C	£ 8°C	£ 10°S
0,98	0,92	0,98	0,92	trajanje	prosječna temperatura	trajanje	prosječna temperatura	trajanje	prosječna temperatura
Moskva	-36	-32	-30	-28	-15	-42	6,5		-6,5		-3,1		-2,2				SW	4,9	3,8
Nižnji Novgorod	-38	-34	-34	-31	-17	-41	6,1		-7,5		-4,1		-3,2				SW	5,1	3,7
Orenburg	-37	-36	-34	-31	-20	-43	8,1		-9,6		-6,3		-5,4				AT	5,5	4,5
orao	-35	-31	-30	-26	-15	-39	6,5		-6		-2,7		-1,8				SW	6,5	4,8
permski	-42	-39	-38	-35	-20	-47	7,1		-9,5		-5,9		-4,9				YU	5,2	3,3
Jekaterinburg	-42	-40	-38	-35	-20	-47	7,1		-9,7		-6		-5,3				W		3,7
Saratov	-34	-33	-30	-27	-16	-37	6,9		-7,5		-4,3		-3,4				NW	5,6	4,4
Kazan	-41	-36	-36	-32	-18	-47	6,8		-8,7		-5,2		-4,3				YU	5,7	4,3
Tula	-35	-31	-30	-27	-15	-42	6,8		-6,4		-3		-2,1				SE	4,9
Izhevsk	-41	-38	-38	-34	-20	-48	6,9		-9,2		-5,6		-4,7				SW	4,8

Napomena - Apsolutna minimalna temperatura vazduha odabrana je iz niza posmatranja za period 1881-1985; u SNiP 2.01.01-82 "Građevinska klimatologija i geofizika", apsolutna minimalna temperatura zraka za pojedinačne točke određena je metodom redukcije.

Učinkovitost kotlovske jedinice je omjer korisne topline koja se koristi za proizvodnju pare (tople vode) i raspoložive topline (toplote koja se isporučuje kotlovskoj jedinici). Ne šalje se sva korisna toplina koju kotao proizvede potrošačima, dio se troši na vlastite potrebe (pogon pumpi, vučni uređaji, potrošnja topline za zagrijavanje vode izvan kotla, njeno odzračivanje i sl.). u tom smislu se pravi razlika između efikasnosti jedinice u smislu proizvedene toplote (bruto efikasnost) i efikasnosti jedinice u smislu toplote koja se oslobađa potrošaču (neto efikasnost).

Bruto efikasnost se može odrediti po formuli:

Neto efikasnost je određena obrnutim saldom kao:

Savremene metode povećanja efikasnosti kotlovskog postrojenja.

Snagu parnog kotla možete povećati poduzimanjem sljedećih mjera:

§ ograničavanje zapremine vazduha u komori za sagorevanje, postavljanje pregrada;

§ korišćenje sistema za rekuperaciju toplote izduvnih gasova;

§ korištenje kondenzacijskih ili tradicionalnih ekonomajzera (grijača napojne vode);

§ izvođenje termoizolacije zidova kotla;

§ predgrijavanjem vazduha ubrizganog u komoru za sagorevanje;

§ redovno izduvavanje kotla;

§ nakon uspostavljanja povrata (“hvatanja”) kondenzata.

Metode povećanja efikasnosti termičkog ciklusa termoelektrana.

Da bi se povećala efikasnost, koristi se tehnološka šema za kombinovanu proizvodnju električne i toplotne energije koja se isporučuje potrošačima za potrebe proizvodnje ili za grejanje i snabdevanje toplom vodom. U tu svrhu u turbinama se nakon odgovarajućih stupnjeva odabire para potrebnih parametara. Istovremeno, mnogo manje pare prolazi kroz kondenzator, što omogućava povećanje efikasnosti do 60 ... 65%.

Povećanje efikasnosti može se postići i podizanjem parametara žive pare. Prema mišljenju stručnjaka, povećanje temperature pare na 600 ° C povećaće efikasnost za oko 5%, a podizanje pritiska na 30 MPa - za 3 ... 4%. Istina, to će zahtijevati metal s višim pokazateljima čvrstoće.

Ono što određuje optimalni način rada parnog kotla.

Temperatura gasova u rotacionoj komori, pritisak vazduha iza grejača vazduha, otpor grejača vazduha, protok vazduha do mlinova.

Uticaj režima rada pomoćne opreme na efikasnost kotlovskog postrojenja.

Za normalan i nesmetan rad kotlovskih postrojenja potrebno je da se u njih neprekidno dovode gorivo. Proces snabdevanja gorivom se sastoji od dve glavne faze: 1) snabdevanje gorivom od mesta njegovog vađenja do skladišta u blizini kotlarnice; 2) snabdevanje gorivom iz skladišta direktno u kotlarnice.

Bilo kakva kršenja režima rada pomoćne opreme parnog kotla, kao što su sistemi za pripremu prašine, sistemi za tretman vode, mašine za provlačenje itd. imaju značajan uticaj na proizvodnju pare traženih parametara parnim kotlom.

Utjecaj zguranja grijnih površina na režime rada kotlovske jedinice.

Intenzivna kontaminacija ili zguranje grijaćih površina povlači porast temperature plinova na izlazu iz peći i kao rezultat toga dodatno onečišćenje (zguranje) naknadnih grijaćih površina kotla, pojavu povećane neujednačenosti temperature i brzina gasa u pojedinačnim paketima i kalemovima, povećanje temperature pregrijane pare i metalnih cijevi pregrijača, povećanje otpora plinskog puta kotla i smanjenje njegovih ekonomskih performansi.

Savremene tehnologije sagorevanja goriva.

Vrtložno sagorevanje goriva, slojevito sagorevanje.

kiseonik gorivo. Osnovni princip je da se iz vazduha oslobađa kiseonik, koji se meša sa ugljenom prašinom i sagoreva. Kada se ugljen sagorijeva u čistom kisiku, ne nastaju dušikovi oksidi. Nakon nekoliko faza prečišćavanja u d.g. ostaje samo CO2.

Među glavnim tehnologijama sagorevanja goriva, vredi izdvojiti tehnologiju sagorevanja na niskim temperaturama, tehnologiju sa prstenastom peći, upotrebu vodeno-ugljenog goriva i CCGT sa intracikličnom gasifikacijom uglja.

Zbog čega se povećava efikasnost termoelektrana u kondenzatoru turbine

Efikasnost turbine može se povećati povećanjem temperature i pritiska pare koja ulazi u turbinu, ili smanjenjem temperature i pritiska zasićene pare koja izlazi iz turbine. Potonje se postiže kondenzacijom pare koja izlazi iz turbine, što se događa u kondenzatoru koji je za tu svrhu instaliran kada se u nju dovodi rashladna voda.

Toplotna ravnoteža parnog kotla. efikasnost kotla

Opća jednačina toplotnog bilansa kotlovske jedinice

Odnos koji povezuje dolazak i potrošnju toplote u generator toplote je njegov toplotni bilans. Ciljevi sastavljanja toplotnog bilansa kotlovske jedinice su utvrđivanje svih ulaznih i izlaznih stavki bilansa; proračun efikasnosti kotlovske jedinice, analiza rashodnih stavki bilansa stanja u cilju utvrđivanja razloga pogoršanja rada kotlovske jedinice.

U kotlovskoj jedinici, kada se gorivo sagorijeva, hemijska energija goriva se pretvara u toplotnu energiju produkata sagorevanja. Oslobođena toplota goriva koristi se za stvaranje korisne toplote sadržane u pari ili toploj vodi i za pokrivanje gubitaka toplote.

U skladu sa zakonom održanja energije mora postojati jednakost između pristizanja i potrošnje toplote u kotlovskoj jedinici, tj.

Za kotlovska postrojenja toplotni bilans je po 1 kg čvrstog ili tekućeg goriva ili 1 m 3 gasa u normalnim uslovima ( ). Stavke prihoda i potrošnje u jednačini toplotnog bilansa imaju dimenziju MJ/m 3 za gasovita i MJ/kg za čvrsta i tečna goriva.

Toplina primljena u kotlovskoj jedinici sagorevanjem goriva se takođe naziva dostupna toplina, označava se.U opštem slučaju dolazni dio toplotni bilans se piše kao:

gdje je najniža kalorijska vrijednost čvrstog ili tečnog goriva po radnoj masi, MJ/kg;

Neto kalorijska vrijednost gasovitog goriva na suvu osnovu, MJ/m 3 ;

Fizička toplina goriva;

Fizička toplina zraka;

Toplina uvedena u peć kotla sa parom.

Razmotrimo komponente ulaznog dijela toplotnog bilansa. U proračunima se uzima najniža radna kalorijska vrijednost u slučaju da je temperatura produkata izgaranja koji izlaze iz kotla viša od temperature kondenzacije vodene pare (obično t g = 110 ... 120 0 C). Prilikom hlađenja produkata sagorevanja na temperaturu pri kojoj je moguća kondenzacija vodene pare na grejnoj površini, proračune treba izvršiti uzimajući u obzir veću kalorijsku vrednost goriva

Fizička toplota goriva je:

gdje sa t je specifični toplotni kapacitet goriva, za lož ulje i za plin;

t t – temperatura goriva, 0 S.

Prilikom ulaska u kotao, čvrsto gorivo obično ima nisku temperaturu koja se približava nuli Q f.t. je mala i može se zanemariti.

Lož ulje (tečno gorivo), radi smanjenja viskoznosti i poboljšanja prskanja, ulazi u peć zagrijanu na temperaturu od 80 ... 120 0 C, pa se njegova fizička toplina uzima u obzir pri izvođenju proračuna. U ovom slučaju, toplinski kapacitet lož ulja može se odrediti formulom:

Računovodstvo Q f.t. provodi se samo pri sagorijevanju plinovitog goriva niske kalorijske vrijednosti (na primjer, plina visoke peći) pod uvjetom da se zagrijava (do 200 ... 300 0 C). Kod sagorevanja gasovitih goriva visoke toplotne vrednosti (na primer, prirodnog gasa) dolazi do povećanja masenog odnosa vazduha i gasa (oko 10 1). U ovom slučaju gorivo - plin se obično ne zagrijava.

Fizička toplota vazduha Q f.v. uzima se u obzir samo kada se zagrijava izvan kotla zbog vanjskog izvora (na primjer, u parnom grijaču ili u autonomnom grijaču kada se u njemu sagorijeva dodatno gorivo). U ovom slučaju, toplina koju unosi zrak jednaka je:

gdje je omjer količine zraka na ulazu u kotao (grijač zraka) prema teoretski potrebnoj;

Entalpija teoretski potrebnog zraka zagrijanog prije grijača zraka, :

,

ovdje je temperatura zagrijanog zraka ispred grijača zraka kotlovske jedinice, 0 C;

Entalpija teoretski potrebnog hladnog vazduha, :

Toplina koja se uvodi u kotlovsku peć sa parom tokom parnog prskanja lož ulja uzima se u obzir u obliku formule:

gdje G p - potrošnja pare, kg po 1 kg goriva (za parno prskanje lož ulja G n = 0,3…0,35 kg/kg);

h p je entalpija pare, MJ/kg;

2,51 - približna vrijednost entalpije vodene pare u produktima sagorijevanja koji izlaze iz kotlovske jedinice, MJ / kg.

U nedostatku grijanja goriva i zraka iz vanjskih izvora, raspoloživa toplina će biti jednaka:

Dio rashoda toplotnog bilansa uključuje korisnu toplinu Q sprat u kotlovskoj jedinici, tj. topline utrošene na proizvodnju pare (ili tople vode), te raznih gubitaka topline, tj.

gdje Q a.g. – gubitak toplote sa izlaznim gasovima;

Q c.s. , Q gospođa. - gubitak toplote usled hemijske i mehaničke nepotpunosti sagorevanja goriva;

Q ali. – gubitak topline od vanjskog hlađenja vanjskih kućišta kotla;

Q f.sh. – gubitak fizičkom toplotom šljake;

Q acc. - potrošnja (znak "+") i prihod (znak "-") topline povezan s nestalnim toplinskim režimom kotla. U stabilnom termičkom stanju Q acc. = 0.

Dakle, opšta jednačina toplotnog bilansa kotlovske jedinice u stacionarnom toplotnom režimu može se zapisati kao:

Ako se oba dijela predstavljene jednačine podijele sa i pomnože sa 100%, onda dobijamo:

gdje komponente rashodnog dijela toplotnog bilansa, %.

3.1 Gubitak topline s dimnim plinovima

Gubitak topline s ispušnim plinovima nastaje zbog činjenice da fizička toplina (entalpija) plinova koji izlaze iz kotla na temperaturi t a.g. , premašuje fizičku toplinu zraka koji ulazi u kotao α a.g. i gorivo sa t t t. Razlika između entalpije dimnih gasova i toplote dovedene u kotao sa vazduhom iz okoline α a.g. , predstavlja gubitak toplote sa dimnim gasovima, MJ/kg ili (MJ/m3):

.

Gubitak topline s izduvnim plinovima obično zauzima glavno mjesto među toplinskim gubicima kotla, koji iznose 5 ... 12% raspoložive topline goriva. Ovi gubici toplote zavise od temperature, zapremine i sastava produkata sagorevanja, što zauzvrat zavisi od balastnih komponenti goriva:

Odnos koji karakteriše kvalitet goriva pokazuje relativni prinos gasovitih produkata sagorevanja (pri α = 1) po jedinici toplote sagorevanja goriva i zavisi od sadržaja balastnih komponenti u njemu (vlaga W p i pepela ALI p za čvrsta i tečna goriva, azot N 2, ugljični dioksid SO 2 i kiseonik O 2 za gasovito gorivo). 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 topline s dimnim plinovima je smanjenje koeficijenta viška zraka u dimnim plinovima α c.g., što zavisi od koeficijenta protoka vazduha u peći i balastnog vazduha usisanog u kanale kotlovskog gasa, koji su obično pod vakuumom:

Mogućnost smanjenja α , zavisi od vrste goriva, načina sagorevanja, tipa gorionika i potiskivača. Pod povoljnim uslovima za mešanje goriva i vazduha, višak vazduha potreban za sagorevanje može da se smanji. Pri sagorijevanju plinovitog goriva pretpostavlja se da je koeficijent viška zraka 1,1, a kod sagorijevanja lož ulja = 1,1 ... 1,15.

Usis zraka duž puta plina kotla može se smanjiti na nulu u granici. Međutim, potpuno zaptivanje mjesta na kojima cijevi prolaze kroz ciglu, zaptivanje otvora i otvora je otežano i praktično = 0,15..0.3.

Balastni vazduh u produktima sagorevanja pored povećanja gubitka toplote Q a.g. također dovodi do dodatnih troškova energije za odvod dima.

Još jedan važan faktor koji utiče na vrijednost Q npr. temperatura dimnih plinova t a.g. . Njegovo smanjenje se postiže ugradnjom toplotnih elemenata (ekonomajzer, grijač zraka) u repni dio kotla. Što je niža temperatura ispušnih plinova i, shodno tome, manja temperaturna razlika između plinova i zagrijanog radnog fluida (na primjer, zraka), veća je površina grijanja potrebna za hlađenje produkata izgaranja.

Povećanje temperature dimnih gasova dovodi do povećanja gubitka c Q a.g. a samim tim i na dodatne troškove goriva za proizvodnju iste količine pare ili tople vode. Iz tog razloga, optimalna temperatura t a.g. utvrđuje se na osnovu tehničko-ekonomskih proračuna prilikom upoređivanja gotovih kapitalnih troškova za izgradnju grejne površine i cene goriva (Sl. 3.).

Osim toga, tokom rada kotla, grijaće površine mogu biti kontaminirane čađom i pepelom goriva. To dovodi do pogoršanja razmjene topline produkata izgaranja s površinom grijanja. Istovremeno, da bi se održala zadana snaga pare, potrebno je ići na povećanje potrošnje goriva. Klizanje grejnih površina takođe dovodi do povećanja otpora gasnog puta kotla. U tom smislu, kako bi se osigurao normalan rad jedinice, potrebno je sistematsko čišćenje njegovih grijaćih površina.

3.2 Gubici toplote usled hemijskog nepotpunog sagorevanja

Gubitak toplote usled hemijske nepotpunosti sagorevanja (hemijsko nedovoljno sagorevanje) nastaje kada gorivo nije u potpunosti sagorelo u komori za sagorevanje i kada se u produktima sagorevanja pojavljuju zapaljive gasovite komponente - CO, H 2, CH 4, C m H n itd. naknadno sagorevanje ovih zapaljivih gasova izvan peći je gotovo nemoguće zbog njihove relativno niske temperature.

Uzroci hemijskog nepotpunog sagorevanja mogu biti:

Opšti nedostatak vazduha

Slabo formiranje smjese, posebno u početnim fazama sagorijevanja goriva;

niska temperatura u komori za sagorevanje, posebno u zoni naknadnog sagorevanja;

Nedovoljno vreme zadržavanja goriva u komori za sagorevanje, tokom kojeg hemijska reakcija sagorevanja ne može da se završi u potpunosti.

S količinom zraka dovoljnom za potpuno sagorijevanje goriva i dobro formiranje mješavine, gubici zavise od zapreminske gustoće oslobađanja topline u peći, MW / m 3:

Gdje AT– potrošnja goriva, kg/s;

V t je zapremina peći, m 3.

Rice. 14.9 Ovisnost gubitka topline o kemijskoj nepotpunosti sagorijevanja q x.n, %, zapreminske gustine oslobađanja toplote u peći qv, MW / m 3.

Priroda zavisnosti je prikazana na Sl.4. . U području niskih vrijednosti (lijeva strana krive), tj. pri niskoj potrošnji goriva B gubici se povećavaju zbog smanjenja razine temperature u komori za sagorijevanje. Povećanje zapreminske gustine oslobađanja toplote (s povećanjem potrošnje goriva) dovodi do povećanja nivoa temperature u peći i smanjenja

Međutim, po dostizanju određenog nivoa uz dalje povećanje potrošnje goriva (desna strana krivulje), gubici ponovo počinju da rastu, što je povezano sa smanjenjem vremena zadržavanja gasova u zapremini peći i nemogućnošću, dakle, o završetku reakcije sagorevanja.

Optimalna vrijednost pri kojoj su gubici minimalni ovisi o vrsti goriva, načinu njegovog sagorijevanja i dizajnu peći. Za savremene uređaje za sagorevanje, gubitak toplote od hemijskog nepotpunog sagorevanja iznosi 0 ... 2% pri .

Prilikom obrade ispitnih materijala za kotlovsko postrojenje, gubitak topline od kemijskog nepotpunog sagorijevanja određuje se formulom:

Efikasnost kotlovske jedinice

Efikasnost kotlovske jedinice je omjer korisne topline koja se koristi za proizvodnju pare (ili tople vode) i raspoložive topline kotlovske jedinice. Međutim, ne šalje se sva korisna toplina koju generira kotlovska jedinica potrošačima, dio topline se troši na vlastite potrebe. Imajući to u vidu, efikasnost kotlovske jedinice razlikuje se po proizvedenoj toploti (efikasnost - bruto) i po oslobođenoj toploti (efikasnost - neto).

Prema razlici između proizvedene i ispuštene topline utvrđuje se potrošnja za vlastite potrebe. Za vlastite potrebe ne troši se samo toplina, već i električna energija (na primjer, za pogon dimovoda, ventilatora, napojnih pumpi, mehanizama za dovod goriva), tj. potrošnja za vlastite potrebe uključuje potrošnju svih vrsta energije utrošenih na proizvodnju pare ili tople vode.

Dakle, efikasnost - bruto kotlovske jedinice karakteriše stepen njene tehničke savršenosti, a efikasnost - neto - komercijalna efikasnost.

Učinkovitost - bruto kotlovska jedinica može se odrediti ili direktnom jednadžbom bilansa ili inverznom jednadžbom bilansa.

Prema jednačini direktne ravnoteže:

Na primjer, u proizvodnji vodene pare, korisna toplina koja se koristi je ( vidi pitanje 2) :

Onda

Iz prikazanog izraza možete dobiti formulu za određivanje potrebne potrošnje goriva, kg / s (m 3 / s):

Prema inverznoj jednačini ravnoteže:

Određivanje efikasnosti - bruto po direktnoj jednačini bilansa vrši se uglavnom kod izvještaja za poseban period (dekada, mjesec), a prema reverznoj jednačini bilansa - kod ispitivanja kotlovskih agregata. Proračun efikasnosti inverznom ravnotežom je mnogo precizniji, jer su greške u mjerenju toplinskih gubitaka manje nego u određivanju potrošnje goriva.