Tepelná bilancia kotla určuje rovnosť medzi množstvom tepla vstupujúceho do kotla a jeho spotrebou. Na základe tepelná bilancia kotlovej jednotky určiť spotrebu paliva a vypočítať koeficient užitočná akcia, ktorý je najdôležitejšia charakteristika energetická účinnosť kotla.

V kotlovej jednotke sa chemicky viazaná energia paliva počas spaľovacieho procesu premieňa na fyzikálne teplo horľavých produktov spaľovania. Toto teplo sa používa na výrobu a prehrievanie pary alebo ohrev vody. V dôsledku nevyhnutných strát pri prenose tepla a premene energie produkt (para, voda atď.) absorbuje iba časť tepla. Ďalšiu časť tvoria straty, ktoré závisia od účinnosti organizácie procesov premeny energie (spaľovanie paliva) a prenosu tepla do vyrábaného produktu.

Tepelná bilancia kotlovej jednotky má zabezpečiť rovnosť medzi množstvom tepla prijatého v jednotke a súčtom spotrebovaného tepla a tepelných strát. Tepelná bilancia kotlovej jednotky sa zostavuje na 1 kg tuhého resp kvapalné palivo alebo na 1 m 3 plynu. Rovnica, v ktorej je tepelná bilancia kotlovej jednotky pre ustálený tepelný stav jednotky zapísaná v nasledujúcom tvare:

Q p / p = Q1 + ∑Q n

Q p / p = Q 1 + Q 2 + Q 3 + Q 4 + Q 5 + Q 6 (19,3)

Kde Q p / p je teplo, ktoré je k dispozícii; Q 1 - použité teplo; ∑Q n - celkové straty; Q 2 - tepelné straty s odchádzajúcimi plynmi; Q 3 - tepelné straty z chemického podhorenia; Q 4 - tepelné straty z mechanickej nedokonalosti spaľovania; Q 5 - tepelné straty v životné prostredie; Q 6 - tepelné straty s fyzikálnym teplom trosky.

Ak je každý člen na pravej strane rovnice (19.3) vydelený Q p / p a vynásobený 100%, dostaneme druhý tvar rovnice, v ktorom je tepelná bilancia kotla:

q 1 + q 2 + q 3 + q 4 + q 5 + q 6 = 100 % (19,4)

V rovnici (19.4) hodnota q 1 predstavuje účinnosť inštalácie "brutto". Neberie do úvahy energetické náklady na obsluhu kotolne: pohon odsávačov dymu, ventilátorov, napájacích čerpadiel a iné náklady. Faktor „čistej“ účinnosti je menší ako faktor „hrubej“ účinnosti, pretože zohľadňuje náklady na energiu pre vlastné potreby zariadenia.

Ľavá vstupná časť rovnice tepelnej bilancie (19.3) je súčtom nasledujúcich veličín:

Q p / p \u003d Q p / n + Q v.vn + Q para + Q fyzické (19,5)

kde Q B.BH je teplo privedené do kotla so vzduchom na 1 kg paliva. Toto teplo sa berie do úvahy, keď sa vzduch ohrieva mimo kotla (napríklad v parných alebo elektrických ohrievačoch inštalovaných pred ohrievačom vzduchu); ak sa vzduch ohrieva iba v ohrievači vzduchu, potom sa toto teplo neberie do úvahy, pretože sa vracia do pece jednotky; Q para - teplo privádzané do pece fúkacou (dýzovou) parou na 1 kg paliva; Q fyzikálne t - fyzikálne teplo 1 kg alebo 1 m 3 paliva.

Teplo vnesené vzduchom sa vypočíta podľa rovnosti

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

kde β je pomer množstva vzduchu na vstupe do ohrievača vzduchu k teoreticky potrebnému množstvu; c p je priemerná objemová izobarická tepelná kapacita vzduchu; pri teplotách vzduchu do 600 K možno uvažovať s p \u003d 1,33 kJ / (m 3 K); T g.vz - teplota ohriateho vzduchu, K; T x.vz - teplota studeného vzduchu, zvyčajne rovná 300 K.

Teplo privádzané parou na rozprašovanie vykurovacieho oleja (para z trysky) sa vypočíta podľa vzorca:

Q párov \u003d W f (i f - r)

kde W f - spotreba pary vstrekovača rovná 0,3 - 0,4 kg/kg; i f - entalpia pary z trysky, kJ/kg; r je teplo vyparovania, kJ/kg.

Fyzikálne teplo 1 kg paliva:

Q fyzické t - s t (Tt - 273),

kde c t je tepelná kapacita paliva, kJ/(kgK); T t - teplota paliva, K.

Hodnota Q fyzického. t je zvyčajne nevýznamné a zriedkavo sa zohľadňuje vo výpočtoch. Výnimkou sú vykurovací olej a nízkokalorický horľavý plyn, pre ktoré je významná hodnota Q fyzikálne.t, ktorú treba brať do úvahy.

Ak nedochádza k predohrevu vzduchu a palivo a para sa nepoužíva na atomizáciu paliva, potom Q p / p = Q p / n. Pojmy tepelných strát v rovnici tepelnej bilancie kotlovej jednotky sú vypočítané na základe rovníc uvedených nižšie.

1. Tepelná strata výfukovými plynmi Q 2 (q 2) je definovaná ako rozdiel medzi entalpiou plynov na výstupe z kotlovej jednotky a vzduchu vstupujúceho do kotlovej jednotky (ohrievača vzduchu), t.j.

kde V r je objem produktov spaľovania 1 kg paliva určený vzorcom (18.46), m 3 / kg; c р.r , с р.в - priemerné objemové izobarické tepelné kapacity produktov spaľovania paliva a vzduchu, definované ako tepelné kapacity zmes plynov(§ 1.3) pomocou tabuliek (pozri prílohu 1); T uh, T x.vz - teploty spalín a studeného vzduchu; a - koeficient zohľadňujúci straty z mechanického nedohorenia paliva.

Kotlové jednotky a priemyselné pece pracujú spravidla pod určitým podtlakom, ktorý vytvárajú odsávače dymu a komín. Výsledkom je nedostatok hustoty v plotoch, ako aj kontrolné prielezy atď. z atmosféry sa nasaje určité množstvo vzduchu, ktorého objem treba brať do úvahy pri výpočte I ux.

Entalpia všetkého vzduchu vstupujúceho do jednotky (vrátane prísaviek) je určená koeficientom prebytočného vzduchu na výstupe zo zariadenia α ux = α t + ∆α.

Celkové nasávanie vzduchu v inštaláciách kotla by nemalo presiahnuť ∆α = 0,2 ÷ 0,3.

Zo všetkých tepelných strát je Q 2 najvýznamnejší. Hodnota Q 2 sa zvyšuje so zvyšujúcim sa súčiniteľom prebytku vzduchu, teplotou spalín, vlhkosťou tuhého paliva a zaťažením nehorľavými plynmi. plynné palivo. Zníženie nasávania vzduchu a zlepšenie kvality spaľovania vedie k určitému zníženiu tepelných strát Q 2 . Hlavným určujúcim faktorom ovplyvňujúcim straty tepla výfukovými plynmi je ich teplota. Na zníženie T uh sa zväčšuje plocha vykurovacích plôch využívajúcich teplo - ohrievače vzduchu a ekonomizéry.

Hodnota Tx ovplyvňuje nielen účinnosť jednotky, ale aj kapitálové náklady potrebné na inštaláciu ohrievačov vzduchu alebo ekonomizérov. S poklesom Tx sa zvyšuje účinnosť a klesá spotreba paliva a náklady na palivo. Tým sa však zväčšujú plochy teplospotrebných plôch (pri malom teplotnom rozdiele treba zväčšiť teplovýmennú plochu; pozri § 16.1), v dôsledku čoho sa zvyšujú náklady na inštaláciu a prevádzkové náklady. Preto pre novo navrhnuté kotlové jednotky alebo iné inštalácie spotrebúvajúce teplo hodnota T yx sa určuje z technicko-ekonomického výpočtu, ktorý zohľadňuje vplyv T yx nielen na efektivitu, ale aj na výšku kapitálových nákladov a prevádzkových nákladov.

Ďalší dôležitým faktorom, ktorý ovplyvňuje výber Т ux, je obsah síry v palive. Pri nízkych teplotách (nižších ako je teplota rosného bodu spalín) môže na rúrkach vykurovacích plôch kondenzovať vodná para. Pri interakcii s anhydridmi síry a síry, ktoré sú prítomné v produktoch spaľovania, sírové a kyselina sírová. V dôsledku toho sú vykurovacie plochy vystavené intenzívnej korózii.

Moderné kotlové jednotky a pece stavebné materiály majú T ux = 390 - 470 K. Pri spaľovaní plynu a tuhé palivá s nízkou vlhkosťou T uh - 390 - 400 K, mokré uhlie

T yx \u003d 410 - 420 K, vykurovací olej T yx \u003d 440 - 460 K.

Vlhkosť paliva a nehorľavé plynné nečistoty sú plynotvorným balastom, ktorý zvyšuje množstvo produktov spaľovania vznikajúcich pri spaľovaní paliva. To zvyšuje stratu Q 2 .

Pri použití vzorca (19.6) je potrebné mať na pamäti, že objemy produktov spaľovania sa vypočítavajú bez zohľadnenia mechanického podhorenia paliva. Skutočné množstvo produktov spaľovania, berúc do úvahy mechanickú nedokonalosť spaľovania, bude menšie. Táto okolnosť sa zohľadňuje zavedením vzorca (19.6) korekčný faktor a = 1 - p4/100.

2. Strata tepla chemickým podhorením Q 3 (q 3). Plyny na výstupe z kúreniska môžu obsahovať produkty nedokonalého spaľovania paliva CO, H 2, CH 4, ktorých spalné teplo nie je využité v objeme kúreniska a ďalej pozdĺž dráhy kotlovej jednotky. Celkové spalné teplo týchto plynov určuje chemické podhorenie. Príčiny chemického podpálenia môžu byť:

• nedostatok oxidačného činidla (α<; 1);
• zlé premiešanie paliva s oxidačným činidlom (α ≥ 1);
• veľký prebytok vzduchu;
• nízke alebo príliš vysoké uvoľnenie špecifickej energie v spaľovacej komore qv, kW/m 3 .

Nedostatok vzduchu vedie k tomu, že časť horľavých prvkov plynných produktov nedokonalého spaľovania paliva nemusí vôbec horieť kvôli nedostatku oxidačného činidla.

Zlé premiešanie paliva so vzduchom je príčinou buď lokálneho nedostatku kyslíka v spaľovacej zóne, alebo naopak, jeho veľkého prebytku. Veľký prebytok vzduchu spôsobuje pokles teploty spaľovania, čím sa znižuje rýchlosť spaľovacích reakcií a proces spaľovania je nestabilný.

Nízke uvoľňovanie špecifického tepla v peci (q v = BQ p / n / V t, kde B je spotreba paliva; V T je objem pece) je príčinou silného rozptylu tepla v objeme pece a vedie k zníženiu v teplote. Vysoké hodnoty qv tiež spôsobujú chemické podpálenie. Vysvetľuje to skutočnosť, že na dokončenie spaľovacej reakcie je potrebný určitý čas a pri výrazne nadhodnotenej hodnote qv je to čas, ktorý strávi zmes vzduchu a paliva v objeme pece (t.j. v zóne najvyšších teplôt). ) je nedostatočná a vedie k objaveniu sa horľavých zložiek v plynných produktoch spaľovania. V peciach moderných kotlových jednotiek dosahuje prípustná hodnota qv 170 - 350 kW / m 3 (pozri § 19.2).

Pre novonavrhované kotlové jednotky sa hodnoty qv volia podľa normatívnych údajov v závislosti od druhu spaľovaného paliva, spôsobu spaľovania a konštrukcie spaľovacieho zariadenia. Pri bilančných skúškach prevádzkovaných kotlových jednotiek sa hodnota Q 3 vypočítava podľa údajov analýzy plynu.

Pri spaľovaní tuhých alebo kvapalných palív možno hodnotu Q 3, kJ / kg, určiť podľa vzorca (19.7)

3. Strata tepla mechanickým nedokonalým spaľovaním paliva Q 4 (g 4). Pri spaľovaní tuhých palív môžu zvyšky (popol, troska) obsahovať určité množstvo nespálených horľavých látok (hlavne uhlík). V dôsledku toho sa čiastočne stráca chemicky viazaná energia paliva.

Tepelné straty z mechanického nedokonalého spaľovania zahŕňajú tepelné straty spôsobené:

• výpadok malých častíc paliva cez medzery v rošte Q CR (q CR);
• odstránenie časti nespáleného paliva s troskou a popolom Q shl (q shl);
• unášanie malých častíc paliva spalinami Q un (q un)

Q 4 - Q pr + Q un + Q sl

Strata tepla q yn naberá veľké hodnoty pri spaľovaní práškového paliva, ako aj pri spaľovaní nespekavého uhlia vo vrstve na pevných alebo pohyblivých roštoch. Hodnota q un pre vrstvené pece závisí od zdanlivého špecifického uvoľnenia energie (tepelného namáhania) spaľovacieho zrkadla q R, kW / m 2, t.j. o množstve uvoľnenej tepelnej energie, vztiahnuté na 1 m 2 horiacej vrstvy paliva.

Prípustná hodnota q R BQ p / n / R (B - spotreba paliva; R - plocha zrkadla spaľovania) závisí od druhu spaľovaného tuhého paliva, konštrukcie pece, súčiniteľa prebytočného vzduchu a pod. Vo vrstvených peciach moderných kotlových jednotiek má hodnota q R hodnoty v rozmedzí 800 - 1100 kW / m2. Pri výpočte kotlových jednotiek sa hodnoty q R, q 4 \u003d q np + q sl + q un berú podľa regulačných materiálov. Počas bilančných testov sa počítajú straty tepla mechanickým nedohorením na základe výsledkov laboratórnej technickej analýzy suchých pevných zvyškov na obsah uhlíka. Zvyčajne pre pece s ručným vkladaním paliva q 4 = 5 ÷ 10 % a pre mechanické a polomechanické pece q 4 = 1 ÷ 10 %. Pri spaľovaní práškového paliva v horáku v kotlových jednotkách stredného a vysokého výkonu q 4 = 0,5 ÷ 5 %.

4. Strata tepla do okolia Q 5 (q 5) závisí od veľkého množstva faktorov a hlavne od veľkosti a konštrukcie kotla a pece, tepelnej vodivosti materiálu a hrúbky steny výmurovky, tepelnej výkon kotlovej jednotky, teplota vonkajšej vrstvy obloženia a okolitého vzduchu atď. d.

Tepelné straty do okolia pri menovitom výkone sa určujú podľa normatívnych údajov v závislosti od výkonu kotlovej jednotky a prítomnosti prídavných vykurovacích plôch (ekonomizéra). Pre parné kotly s kapacitou do 2,78 kg / s para q 5 - 2 - 4%, do 16,7 kg / s - q 5 - 1 - 2%, viac ako 16,7 kg / s - q 5 \u003d 1 - 0,5 %.

Tepelné straty do okolia sa rozvádzajú rôznymi plynovými kanálmi kotlovej jednotky (pec, prehrievač, ekonomizér a pod.) úmerne teplu, ktoré plyny odovzdávajú v týchto plynových kanáloch. Tieto straty sa berú do úvahy zavedením koeficientu zachovania tepla φ \u003d 1 q 5 / (q 5 + ȵ k.a) kde ȵ k.a je účinnosť kotlovej jednotky.

5. Strata tepla fyzikálnym teplom popola a trosky odvádzanej z pecí Q 6 (q 6) je nevýznamná a treba ju brať do úvahy len pri vrstvenom a komorovom spaľovaní viacpopolových palív (ako je hnedé uhlie, bridlica), pre ktoré je to 1 – 1,5 %.

Tepelné straty horúcim popolom a troskou q 6,%, vypočítané podľa vzorca

kde a shl - podiel palivového popola v troske; С sl - tepelná kapacita trosky; T sl - teplota trosky.

V prípade spaľovania práškového paliva a shl = 1 - a un (a un je podiel palivového popola odneseného z pece s plynmi).

Pre vrstvené pece platí: sl shl = a sl + a pr (a pr je podiel palivového popola v "ponore"). Pri suchom odstraňovaní trosky sa predpokladá, že teplota trosky je Tsh = 870 K.

Pri odstraňovaní tekutej trosky, ktoré sa niekedy pozoruje pri spaľovaní práškového paliva, je T slimák \u003d T popol + 100 K (T popol je teplota popola v tekutom stave topenia). V prípade vrstveného spaľovania živičnej bridlice je obsah popola Ar korigovaný na obsah oxidu uhličitého v uhličitanoch, rovný 0,3 (СО 2), t.j. obsah popola sa rovná A P + 0,3 (CO 2) p / k. Ak je odstránená troska v kvapalnom stave, potom hodnota q 6 dosahuje 3%.

Pri peciach a sušiarňach používaných v priemysle stavebných hmôt je potrebné okrem uvažovaných tepelných strát počítať aj s tepelnými stratami dopravných zariadení (napríklad vozíkov), na ktorých sa materiál tepelne spracováva. Tieto straty môžu dosiahnuť až 4 % alebo viac.

Teda „hrubú“ efektivitu možno definovať ako

ȵ k.a = g 1 - 100 - ∑q straty (19,9)

Teplo vnímané produktom (para, voda) označujeme ako Qk.a, kW, potom máme:

pre parné kotly

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

pre teplovodné kotly

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

kde D je kapacita kotla, kg/s; i p.p - entalpia prehriatej pary (ak kotol vyrába nasýtenú paru, potom namiesto i p.v treba dať (i pn) kJ / kg; i p.v - entalpia napájacej vody, kJ / kg; p - množstvo vody odobratej z kotlový agregát za účelom dodržania povoleného obsahu solí v kotlovej vode (tzv. kontinuálny odkal kotla), %, i - entalpia kotlovej vody, kJ / kg, M v - prietok vody kotlovým agregátom, kg / s; c r.v - tepelná kapacita vody, kJ/(kgK); Tout - teplota teplej vody na výstupe z kotla; Tin - teplota vody na vstupe do kotla.

Spotreba paliva B, kg / s alebo m 3 / s, je určená vzorcom

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

Objem splodín horenia (pozri § 18.5) sa určuje bez zohľadnenia strát z mechanického podhorenia. Preto sa ďalší výpočet kotlovej jednotky (výmena tepla v peci, určenie plochy vykurovacích plôch v plynových potrubiach, ohrievač vzduchu a ekonomizér) vykonáva podľa odhadovaného množstva paliva Вр:

(19.13)

Pri spaľovaní plynu a vykurovacieho oleja B p \u003d B.

Účinnosť kotla hrubý charakterizuje efektívnosť využitia tepla dodaného do kotla a nezohľadňuje náklady na elektrickú energiu na pohon sacích ventilátorov, odsávačov dymu, napájacích čerpadiel a iných zariadení. Pri jazde na plyn

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

Energetické náklady na pomocné potreby kotolne sú zohľadnené v účinnosti kotla net

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

kde q t, q e- relatívne náklady na vlastné potreby tepla a elektriny, resp. K tepelným stratám pre vlastnú potrebu patria tepelné straty fúkaním, prefukovaním sitami, rozprašovaním vykurovacieho oleja a pod.

Hlavnými z nich sú tepelné straty pri odkalovaní.

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

Relatívna spotreba elektriny pre vlastnú potrebu

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),

kde N p.n, N d.v, N d.s - náklady na elektrickú energiu na pohon napájacích čerpadiel, odsávacích ventilátorov a odsávačov dymu; h p.n, h d.v, h d.s - účinnosť napájacích čerpadiel, odsávacích ventilátorov a odsávačov dymu, resp.

11.3. Metodika vykonávania laboratórnych prác
a spracovanie výsledkov

Skúšky vyváženia v laboratórnych prácach sa vykonávajú pre stacionárnu prevádzku kotla za nasledujúcich povinných podmienok:

Doba inštalácie kotla od zapálenia do začiatku testovania je minimálne 36 hodín,

Trvanie udržiavania skúšobného zaťaženia bezprostredne pred skúškou je 3 hodiny,

Prípustné kolísanie zaťaženia v intervale medzi dvoma susednými experimentmi by nemalo presiahnuť ± 10 %.

Meranie hodnôt parametrov sa vykonáva pomocou štandardných prístrojov inštalovaných na štíte kotla. Všetky merania by sa mali vykonávať súčasne najmenej 3 krát s intervalom 15-20 minút. Ak sa výsledky dvoch experimentov s rovnakým názvom nelíšia o viac ako ± 5 %, potom sa za výsledok merania berie ich aritmetický priemer. Pri väčšej relatívnej nezrovnalosti sa používa výsledok merania v treťom, kontrolnom experimente.

Výsledky meraní a výpočtov sa zaznamenávajú do protokolu, ktorého forma je uvedená v tabuľke. 26.

Tabuľka 26

Stanovenie tepelných strát kotlom

Názov parametra	Symbol	Jednotka meas.	Výsledky v experimentoch
№1	№2	№3	Priemerná
Objem spalín	V g	m3/m3
Priemerná objemová tepelná kapacita spalín	C g ¢	kJ / (m 3 K)
Teplota spalín	J	°C
Strata tepla so spalinami	Q2	MJ/m3
Objem 3-atómových plynov	V-RO 2	m3/m3
Teoretický objem dusíka	V° N 2	m3/m3
Prebytok kyslíka v spalinách	roh	---
Teoretický objem vzduchu	V° v	m3/m3
Objem suchých plynov	V sg	m3/m3
Objem oxidu uhoľnatého v spalinách	CO	%
Spaľovacie teplo CO	Q CO	MJ/m3
Objem vodíka v spalinách	H 2	%
Výhrevnosť H 2	Q H 2	MJ/m3
Objem metánu v spalinách	CH 4	%
Výhrevnosť CH 4	Q CH 4	MJ/m3
Strata tepla z chemického nedokonalého spaľovania	Q 3	MJ/m3
	q 5	%
Strata tepla vonkajším chladením	Q5	MJ/m3

Koniec tabuľky. 26

Tabuľka 27

Hrubá a čistá účinnosť kotla

Názov parametra	Symbol	Jednotka meas.	Výsledky v experimentoch
№1	№2	№3	Priemerná
Spotreba elektriny energie na pohon napájacích čerpadiel	N b.s.
Spotreba elektriny energie na pohon ventilátorov	N d.v
Spotreba elektriny energie na pohon odsávačov dymu	N d.s
Účinnosť napájacích čerpadiel	h po
Účinnosť fúkacích ventilátorov	h dv
Účinnosť odsávačov dymu	h dm
Relatívna spotreba el. energie pre vlastnú potrebu	q email
Čistá účinnosť kotla	h netto do	%

Analýza výsledkov laboratórnych prác

Hodnota h br k získaná ako výsledok práce metódou priamych a spätných bilancií sa musí porovnať s hodnotou pasu rovnajúcou sa 92,1 %.

Pri analýze vplyvu množstva tepelných strát spalinami Q 2 na účinnosť kotla je potrebné poznamenať, že zvýšenie účinnosti možno dosiahnuť znížením teploty spalín a znížením prebytočného vzduchu v kotle. Zároveň znížením teploty plynu na teplotu rosného bodu dôjde ku kondenzácii vodnej pary a nízkoteplotnej korózii vykurovacích plôch. Zníženie hodnoty súčiniteľa prebytočného vzduchu v peci môže viesť k nedohoreniu paliva a zvýšeniu strát Q 3 . Preto teplota a prebytočný vzduch nesmie byť pod určitými hodnotami.

Potom je potrebné analyzovať vplyv na účinnosť prevádzky kotla jeho zaťaženia, s rastom ktorého sa zvyšujú straty spalinami a klesajú straty Q 3 a Q 5.

Laboratórna správa by mala viesť k záveru o úrovni účinnosti kotla.

testovacie otázky

1. Podľa akých ukazovateľov prevádzky kotla možno urobiť záver o účinnosti jeho prevádzky?
2. Aká je tepelná bilancia kotla? Akými metódami sa dá zostaviť?
3. Čo znamená hrubá a čistá účinnosť kotla?
4. Aké tepelné straty sa zvyšujú pri prevádzke kotla?
5. Ako možno zvýšiť q 2?
6. Aké parametre majú významný vplyv na účinnosť kotla?

Kľúčové slová: tepelná bilancia kotla, hrubá a čistá účinnosť kotla, korózia vykurovacích plôch, prebytočný vzduchový pomer, zaťaženie kotla, tepelné straty, spaliny, chemická nedokonalosť spaľovania paliva, účinnosť kotla.

ZÁVER

V procese vykonávania laboratórneho workshopu o priebehu kotolní a parogenerátorov sa študenti oboznamujú s metódami stanovenia výhrevnosti kvapalného paliva, vlhkosti, prchavého výkonu a obsahu popola v tuhom palive, návrhom DE- 10-14GM parný kotol a experimentálne skúmať tepelné procesy v ňom prebiehajúce.

Budúci špecialisti študujú metódy testovania kotlového zariadenia a získavajú potrebné praktické zručnosti potrebné na určenie tepelných charakteristík pece, zostavenie tepelnej bilancie kotla, meranie jeho účinnosti, ako aj zostavenie soľnej bilancie kotla a stanovenie hodnota optimálneho odluhu.

Bibliografický zoznam

1. Chlebnikov V.A. Testovanie zariadení kotolne:
Laboratórna prax. - Yoshkar-Ola: MarGTU, 2005.

2. Sidelkovskii L.N., Yurenev V.N. Kotolne priemyselných podnikov: Učebnica pre vysoké školy. – M.: Energoatomizdat, 1988.

3. Trembovlya V.I., Finger E.D., Avdeeva A.A. Tepelnotechnické skúšky inštalácií kotlov. - M.: Energoatomizdat, 1991.

4. Alexandrov A.A., Grigoriev B.A. Tabuľky termofyzikálnych vlastností vody a pary: Príručka. Rec. Štát. štandardná služba referenčných údajov. GSSSD R-776-98. – M.: Vydavateľstvo MEI, 1999.

5. Lipov Yu.M., Treťjakov Yu.M. Kotolne a parogenerátory. - Moskva-Iževsk: Výskumné centrum "Pravidelná a chaotická dynamika", 2005.

6. Lipov Yu.M., Samoilov Yu.F., Treťjakov Yu.M., Smirnov O.K. Skúšky zariadenia kotolne KGJ MPEI. Laboratórny workshop: Učebnica pre predmet "Kotolne a parogenerátory". – M.: Vydavateľstvo MPEI, 2000.

7. Roddatis K.F., Poltaretsky A.N. Príručka nízkokapacitných kotolní / Ed. K.F.Roddatis. – M.: Energoatomizdat, 1989.

8. Yankelevich V.I. Úprava olejovo-plynových priemyselných kotolní. – M.: Energoatomizdat, 1988.

9. Laboratórne práce na predmetoch "Procesy a zariadenia generujúce teplo", "Kotolné inštalácie priemyselných podnikov" / Komp. L.M. Lyubimova, L.N. Sidelkovsky, D.L. Slavin, B.A. Sokolov a ďalší / Ed. L. N. Sidelkovský. – M.: Vydavateľstvo MEI, 1998.

10. Tepelný výpočet kotlových jednotiek (Normatívna metóda) / Ed. N. V. Kuznecovová. - M.: Energia, 1973.

11. SNiP 2.04.14-88. Kotolne/Gosstroy Ruska. - M.: CITP Gosstroy Ruska, 1988.

Vzdelávacie vydanie

KHLEBNIKOV Valerij Alekseevič

KOTLOVÉ INŠTALÁCIE
A GENERÁTORY PARY

Laboratórna dielňa

Editor A.S. Emeljanovej

počítačová zostava V.V. Chlebnikov

Rozloženie počítača V.V. Chlebnikov

Podpísané na zverejnenie 16.02.08. Formát 60x84/16.

Ofsetový papier. Ofsetová tlač.

R.l. 4.4. Uch.ed.l. 3.5. Náklad 80 kópií.

Objednávka č. 3793. C - 32

Štátna technická univerzita v Mari

424000 Yoshkar-Ola, pl. Lenina, 3

Redakčné a vydavateľské centrum

Štátna technická univerzita v Mari

424006 Yoshkar-Ola, st. Panfilová, 17

V roku 2020 sa plánuje vygenerovať 1720-1820 miliónov Gcal.

Miligramový ekvivalent je množstvo látky v miligramoch, ktoré sa číselne rovná pomeru jej molekulovej hmotnosti k valencii v danej zlúčenine.

Tepelná bilancia kotla určuje rovnosť medzi množstvom tepla vstupujúceho do kotla a jeho spotrebou. Na základe tepelnej bilancie sa určí spotreba paliva a vypočíta sa faktor účinnosti a účinnosť kotlovej jednotky.

V kotlovej jednotke sa chemicky viazaná energia paliva počas spaľovacieho procesu premieňa na fyzikálne teplo horľavých produktov spaľovania. Toto teplo sa využíva na ohrev vody. V dôsledku nevyhnutných strát pri prenose tepla a premene energie produkt (voda) prijíma len časť tepla. Ďalšiu časť tvoria straty, ktoré závisia od účinnosti organizácie procesov premeny energie (spaľovanie paliva) a prenosu tepla do vyrábaného produktu.

Rovnica tepelnej bilancie pre tepelný stav jednotky v ustálenom stave:

(37)

(38)

kde je dostupné teplo, ;

- užitočné teplo, ;

Celkové straty, ;

– tepelné straty s vystupujúcimi plynmi, ;

– tepelné straty z chemického podhorenia, ;

– tepelné straty z mechanickej nedokonalosti spaľovania, ;

– tepelné straty do okolia, ;

- tepelné straty s fyzikálnym teplom trosky.

Ľavá vstupná časť rovnice tepelnej bilancie (38) je súčtom nasledujúcich veličín:

(39)

kde sa teplo privádza do kotla so vzduchom na 1 palivo; toto teplo sa berie do úvahy, keď sa vzduch ohrieva mimo kotlovej jednotky (napríklad v parných alebo elektrických ohrievačoch inštalovaných pred ohrievačom vzduchu); ak sa vzduch ohrieva iba v ohrievači vzduchu, potom sa teplo neberie do úvahy, pretože sa vracia do pece jednotky;

– teplo privádzané parou na striekanie vykurovacieho oleja (dýzová para);

– fyzikálne teplo 1 paliva.

Pretože nedochádza k predhrievaniu vzduchu a paliva a na rozprašovanie paliva sa nepoužíva para, potom má vzorec (39) tvar:

Účinnosť teplovodného kotla je pomer užitočného tepla použitého na výrobu teplej vody k disponibilnému teplu kotla. Nie všetko užitočné teplo generované kotolnou jednotkou sa posiela spotrebiteľom, časť tepla sa minie na vlastnú potrebu. Z tohto hľadiska sa účinnosť kotla rozlišuje podľa vyrobeného tepla (hrubá účinnosť) a tepla uvoľneného (čistá účinnosť) Spotreba pre vlastnú potrebu je určená rozdielom medzi vyrobeným a uvoľneným teplom.

V dôsledku toho hrubá účinnosť kotla charakterizuje stupeň jeho technickej dokonalosti a čistá účinnosť - jeho obchodná účinnosť. Hrubá účinnosť kotla je určená rovnicou priamej rovnováhy:

kde sú relatívne tepelné straty s výfukovými plynmi, z chemickej nedokonalosti spaľovania paliva, z vonkajšieho chladenia.

Relatívne tepelné straty s vystupujúcimi plynmi sú určené vzorcom:

- tepelné straty z mechanickej nedokonalosti spaľovania (zohľadňujú sa len pri spaľovaní tuhých a kvapalných palív), %

6.1.4 Výpočet množstva paliva spáleného v kotlovej jednotke

Všeobecný výpočet paliva dodávaného do pece kotlovej jednotky:

kde je prietok vody kotlom, kg/s;

- entalpia teplej a studenej vody (na výstupe a vstupe kotla), kJ / kg

Touto cestou,

Zoznam použitých zdrojov

1. Stavebná klimatológia. SNiP 23-01-99.

2. Inštalácie kotlov. SNiP II-35-76.

3. Energetická hospodárnosť obytných a verejných budov. Normy pre spotrebu energie a tepelnú ochranu. TSN 23-341-2002 Riazanskej oblasti Správa Riazanskej oblasti, Riazan - 2002.

4. Tepelné siete. SNiP 2.04.07-86.

5. Tepelný výpočet inštalácií kotlov. Metodický pokyn na vykonávanie osadníckych prác č.1. Štátna univerzita v Mordovii pomenovaná po N. P. Oragevovi. Saransk, 2005.

6. Esterkin R.I. Inštalácie kotlov. Dizajn kurzu a diplomu: Proc. príspevok Pre technické školy. - L .: Energoatomizdat. Leningrad. Katedra, 1989.

7. Výber a výpočet výmenníkov tepla. Návod. Štátna univerzita v Penze. Penza, 2001.

8. Roddatis K.F. Inštalácie kotlov. Učebnica pre študentov neenergetických odborov vysokých škôl. - M.: "Energia", 1977.

9. Roddatis K.F., Poltaretsky A.N. Príručka inštalácií kotlov s nízkou produktivitou. – M.: Energoatomizdat, 1989.

10. Buznikov E.F., Roddatis K.F., Berzins E.Ya. Výroba a vykurovacie kotly, 2. vydanie. – M.: Energoatomizdat, 1984.

11. Príručka prevádzkovateľa plynofikačných kotolní. L. Ya Poretsky, R. R. Rybakov, E. B. Stolpner a ďalší - 2. vydanie, revidované. a ext. - L .: Nedra, 1988.

12. Alexandrov A.A., Grigoriev B.A. Tabuľky termofyzikálnych vlastností vody a pary: Príručka. Rec. Štát. štandardná služba referenčných údajov. GSSSD R-776-98 - M .: Vydavateľstvo MPEI. 1999.

13. Webová stránka Viessmann www.viessmann.ru

14. Webová stránka Grundfos www.grundfos.ru

15. Stránka spoločnosti "Ridan" www.ridan.ru

PRÍLOHA A

Tabuľka A.1 - Energetické jednotky

Tabuľka A.2 - Charakteristika niektorých druhov palív

stôl 1 - Klimatické parametre chladného obdobia roka

Mesto	Teplota vzduchu najchladnejšieho dňa, °C, bezpečnosť	Teplota vzduchu najchladnejšieho päťdňového obdobia, °С, bezpečnosť	Teplota vzduchu, °С, bezpečnosť 0,94	Absolútna minimálna teplota vzduchu, °C	Priemerná denná amplitúda teploty vzduchu najchladnejšieho mesiaca, °C	Trvanie, dni a priemerná teplota vzduchu, °С, obdobia s priemernou dennou teplotou vzduchu	Priemerná mesačná relatívna vlhkosť vzduchu najchladnejšieho mesiaca, %	Priemerná mesačná relatívna vlhkosť vzduchu o 15:00 najchladnejšieho mesiaca, %.	Zrážky za november – marec, mm	Prevládajúci smer vetra na december až február	Maximálne priemerné rýchlosti vetra v bodoch za január, m/s	Priemerná rýchlosť vetra, m/s, za obdobie s priemernou dennou teplotou vzduchu £ 8 °C
		£ 0°С	£ 8 °C	£ 10°С
0,98	0,92	0,98	0,92	trvanie	priemerná teplota	trvanie	priemerná teplota	trvanie	priemerná teplota
Moskva	-36	-32	-30	-28	-15	-42	6,5		-6,5		-3,1		-2,2				SW	4,9	3,8
Nižný 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
Orol	-35	-31	-30	-26	-15	-39	6,5		-6		-2,7		-1,8				SW	6,5	4,8
permský	-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
Kazaň	-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
Iževsk	-41	-38	-38	-34	-20	-48	6,9		-9,2		-5,6		-4,7				SW	4,8

Poznámka - Absolútna minimálna teplota vzduchu je vybraná zo série pozorovaní za obdobie 1881-1985; v SNiP 2.01.01-82 "Stavebná klimatológia a geofyzika" bola absolútna minimálna teplota vzduchu pre jednotlivé body určená redukčnou metódou.

Účinnosť kotlovej jednotky je pomer užitočného tepla použitého na výrobu pary (horúcej vody) k disponibilnému teplu (teplo dodávané kotlovej jednotke). Nie všetko užitočné teplo generované kotlom sa posiela spotrebiteľom, časť sa vynakladá na vlastnú potrebu (pohon čerpadiel, ťahových zariadení, spotreba tepla na ohrev vody mimo kotla, jej odvzdušnenie a pod.). v tomto smere sa rozlišuje účinnosť jednotky z hľadiska vyrobeného tepla (hrubá účinnosť) a účinnosť jednotky z hľadiska tepla uvoľneného spotrebiteľovi (čistá účinnosť).

Hrubú efektivitu možno určiť podľa vzorca:

Čistá efektívnosť je určená spätným zostatkom ako:

Moderné metódy zvyšovania účinnosti kotolne.

Výkon parného kotla môžete zvýšiť vykonaním nasledujúcich opatrení:

§ obmedzenie objemu vzduchu v spaľovacej komore, montáž priečok;

§ pomocou systémov spätného získavania tepla z výfukových plynov;

§ pomocou kondenzačných alebo tradičných ekonomizérov (ohrievačov napájacej vody);

§ vykonanie tepelnej izolácie stien kotla;

§ predhrievaním vzduchu vstrekovaného do spaľovacej komory;

§ pravidelné vyfukovanie kotla;

§ po dosiahnutí regenerácie (“zachytenia”) kondenzátu.

Metódy zvyšovania účinnosti tepelného cyklu tepelných elektrární.

Na zvýšenie účinnosti sa využíva technologická schéma kombinovanej výroby elektriny a tepla dodávanej spotrebiteľom pre potreby výroby alebo na vykurovanie a zásobovanie teplou vodou. Na tento účel sa v turbínach po zodpovedajúcich stupňoch vyberie para požadovaných parametrov. Súčasne cez kondenzátor prechádza oveľa menej pary, čo umožňuje zvýšiť účinnosť až na 60 ... 65%.

Zvýšenie účinnosti je možné dosiahnuť aj zvýšením parametrov ostrej pary. Podľa odborníkov zvýšenie teploty pary na 600 ° C zvýši účinnosť asi o 5% a zvýšenie tlaku na 30 MPa - o 3 ... 4%. Je pravda, že to bude vyžadovať kov s vyššími indikátormi pevnosti.

Čo určuje optimálny režim prevádzky parného kotla.

Teplota plynov v rotačnej komore, tlak vzduchu za ohrievačom vzduchu, odpor ohrievača vzduchu, prúdenie vzduchu do mlynov.

Vplyv prevádzkových režimov pomocných zariadení na účinnosť kotolne.

Pre normálnu a neprerušovanú prevádzku kotolní je potrebné, aby do nich bolo palivo dodávané nepretržite. Proces dodávky paliva pozostáva z dvoch hlavných etáp: 1) dodávka paliva z miesta jeho ťažby do skladov umiestnených v blízkosti kotolne; 2) dodávka paliva zo skladov priamo do kotolní.

Akékoľvek porušenia prevádzkových režimov pomocných zariadení parného kotla, ako sú systémy na úpravu prachu, systémy úpravy vody, ťahacie stroje atď. majú významný vplyv na výrobu pary požadovaných parametrov parným kotlom.

Vplyv trosky vykurovacích plôch na prevádzkové režimy kotlovej jednotky.

Intenzívna kontaminácia alebo troska vykurovacích plôch má za následok zvýšenie teploty plynov na výstupe z pece a v dôsledku toho dodatočné znečistenie (troskovanie) následných vykurovacích plôch kotla, vznik zvýšenej teplotnej nerovnosti a rýchlosti plynu v jednotlivých balíkoch a špirálach, zvýšenie teploty prehriatej pary a kovových rúrok prehrievača, zvýšenie odporu plynovej cesty kotla a zníženie jeho ekonomického výkonu.

Moderné technológie spaľovania paliva.

Vírivé spaľovanie paliva, vrstvené spaľovanie.

kyslíkové palivo. Základným princípom je, že zo vzduchu sa uvoľňuje kyslík, ktorý sa zmieša s uhoľným prachom a spáli sa. Pri spaľovaní uhlia v čistom kyslíku nevznikajú žiadne oxidy dusíka. Po niekoľkých stupňoch čistenia v d.g. zostáva len CO2.

Z hlavných technológií spaľovania palív je potrebné vyzdvihnúť technológiu nízkoteplotného spaľovania, technológiu s prstencovou pecou, ​​použitie vodno-uhoľného paliva a CCGT s vnútrocyklovým splyňovaním uhlia.

Vďaka tomu sa zvyšuje účinnosť tepelných elektrární v kondenzátore turbíny

Účinnosť turbíny možno zvýšiť zvýšením teploty a tlaku pary vstupujúcej do turbíny alebo znížením teploty a tlaku nasýtenej pary opúšťajúcej turbínu. Posledne uvedené sa dosahuje kondenzáciou pary opúšťajúcej turbínu, ktorá sa vyskytuje v kondenzátore inštalovanom na tento účel, keď sa do neho privádza chladiaca voda.

Tepelná bilancia parného kotla. účinnosť kotla

Všeobecná rovnica tepelnej bilancie kotlovej jednotky

Pomer spájajúci príchod a spotrebu tepla vo generátore tepla je jeho tepelná bilancia. Cieľom zostavenia tepelnej bilancie kotla je určiť všetky vstupné a výstupné položky bilancie; výpočet účinnosti kotolne, analýza výdavkových položiek súvahy za účelom zistenia príčin zhoršenia prevádzky kotolne.

V kotlovej jednotke sa pri spaľovaní paliva chemická energia paliva premieňa na tepelnú energiu produktov spaľovania. Uvoľnené teplo paliva sa využíva na výrobu užitočného tepla obsiahnutého v pare alebo horúcej vode a na krytie tepelných strát.

V súlade so zákonom zachovania energie musí byť medzi príchodom a spotrebou tepla v kotlovom bloku rovnosť, t.j.

Pre kotolne je tepelná bilancia na 1 kg tuhého alebo kvapalného paliva alebo 1 m 3 plynu za normálnych podmienok ( ). Položky príjmu a spotreby v rovnici tepelnej bilancie majú rozmer MJ/m 3 pre plynné a MJ/kg pre tuhé a kvapalné palivá.

Teplo prijaté v kotlovej jednotke zo spaľovania paliva sa tiež nazýva dostupné teplo, označuje sa.Vo všeobecnom prípade prichádzajúca časť tepelná bilancia je napísaná takto:

kde je najnižšia výhrevnosť tuhého alebo kvapalného paliva na pracovnú hmotnosť, MJ/kg;

Čistá výhrevnosť plynného paliva na suchom základe, MJ/m 3 ;

Fyzikálne teplo paliva;

Fyzikálne teplo vzduchu;

Teplo zavádzané do pece kotla s parou.

Zoberme si zložky vstupnej časti tepelnej bilancie. Vo výpočtoch sa najnižšia pracovná výhrevnosť berie v prípade, že teplota produktov spaľovania opúšťajúcich kotol je vyššia ako teplota kondenzácie vodnej pary (zvyčajne t g = 110 ... 120 0 С). Pri ochladzovaní produktov spaľovania na teplotu, pri ktorej je možná kondenzácia vodnej pary na vykurovacej ploche, je potrebné vykonať výpočty s prihliadnutím na vyššiu výhrevnosť paliva.

Fyzikálne teplo paliva je:

kde S t je merná tepelná kapacita paliva, pre vykurovací olej a pre plyn;

t t – teplota paliva, 0 С.

Pri vstupe do kotla má teda tuhé palivo zvyčajne nízku teplotu blížiacu sa nule Q f.t. je malý a možno ho zanedbať.

Vykurovací olej (kvapalné palivo), na zníženie viskozity a zlepšenie rozprašovania, vstupuje do pece zahriatej na teplotu 80 ... 120 0 С, preto sa pri výpočtoch berie do úvahy jeho fyzikálne teplo. V tomto prípade možno tepelnú kapacitu vykurovacieho oleja určiť podľa vzorca:

účtovníctvo Q f.t. sa vykonáva iba pri spaľovaní plynného paliva s nízkou výhrevnosťou (napríklad vysokopecný plyn) za predpokladu, že sa zahrieva (do 200 ... 300 0 С). Pri spaľovaní plynných palív s vysokou výhrevnosťou (napríklad zemný plyn) dochádza k zvýšenému hmotnostnému pomeru vzduchu a plynu (asi 10 1). Palivo - plyn sa v tomto prípade väčšinou nezohrieva.

Fyzikálne teplo vzduchu Q f.v. sa berie do úvahy len vtedy, keď sa ohrieva mimo kotla z dôvodu externého zdroja (napríklad v parnom ohrievači alebo v autonómnom ohrievači, keď sa v ňom spaľuje ďalšie palivo). V tomto prípade sa teplo privádzané vzduchom rovná:

kde je pomer množstva vzduchu na vstupe do kotla (ohrievača vzduchu) k teoreticky potrebnému;

Entalpia teoreticky potrebného vzduchu predhriateho pred ohrievačom vzduchu, :

,

tu je teplota ohriateho vzduchu pred ohrievačom vzduchu kotlovej jednotky, 0 С;

Entalpia teoreticky potrebného studeného vzduchu, :

Teplo privedené do kotlovej pece parou pri parnom striekaní vykurovacieho oleja sa berie do úvahy vo forme vzorca:

kde G p - spotreba pary, kg na 1 kg paliva (na parné striekanie vykurovacieho oleja G n = 0,3…0,35 kg/kg);

h p je entalpia pary, MJ/kg;

2,51 - približná hodnota entalpie vodnej pary v produktoch spaľovania opúšťajúcich kotol, MJ / kg.

Pri absencii ohrevu paliva a vzduchu z cudzích zdrojov sa dostupné teplo bude rovnať:

Výdajová časť tepelnej bilancie zahŕňa úžitkové teplo Q podlaha v kotlovej jednotke, t.j. teplo vynaložené na výrobu pary (alebo horúcej vody), a rôzne tepelné straty, t.j.

kde Q napr. – tepelné straty s vystupujúcimi plynmi;

Q c.s. , Q pani. - tepelné straty z chemickej a mechanickej nedokonalosti spaľovania paliva;

Q ale. – tepelné straty z vonkajšieho chladenia vonkajších krytov kotla;

Q f.sh. – straty trosky fyzikálnym teplom;

Q príl. - spotreba (znamienko "+") a príjem (znamienko "-") tepla spojená s nestálym tepelným režimom kotla. Pri ustálenom tepelnom stave Q príl. = 0.

Takže všeobecnú rovnicu tepelnej bilancie kotlovej jednotky v ustálenom tepelnom režime možno zapísať ako:

Ak sú obe časti prezentovanej rovnice delené a vynásobené 100%, dostaneme:

kde zložky výdavkovej časti tepelnej bilancie, %.

3.1 Tepelné straty spalín

K strate tepla s výfukovými plynmi dochádza v dôsledku skutočnosti, že fyzikálne teplo (entalpia) plynov opúšťajúcich kotol má teplotu t napr. , presahuje fyzikálne teplo vzduchu vstupujúceho do kotla α napr. a palivo S t t t.Rozdiel medzi entalpiou spalín a teplom dodaným do kotla vzduchom z okolia. α napr. , predstavuje tepelné straty spalinami, MJ / kg alebo (MJ / m 3):

.

Strata tepla s výfukovými plynmi zvyčajne zaujíma hlavné miesto medzi tepelnými stratami kotla, vo výške 5 ... 12% dostupného tepla paliva. Tieto tepelné straty závisia od teploty, objemu a zloženia produktov spaľovania, ktoré zase závisia od balastných zložiek paliva:

Pomer charakterizujúci kvalitu paliva vyjadruje relatívnu výdatnosť plynných produktov spaľovania (pri α = 1) na jednotku spaľovacieho tepla paliva a závisí od obsahu balastných zložiek v ňom (vlhkosti W p a popol ALE p na tuhé a kvapalné palivá, dusík N 2, oxid uhličitý SO 2 a kyslík O 2 pre plynné palivo). So zvyšovaním obsahu balastných zložiek v palive a tým aj úmerne stúpajú tepelné straty s výfukovými plynmi.

Jedným z možných spôsobov zníženia tepelných strát spalinami je zníženie koeficientu prebytočného vzduchu v spalinách α čo závisí od koeficientu prúdenia vzduchu v peci a balastného vzduchu nasávaného do plynových potrubí kotla, ktoré sú zvyčajne pod vákuom:

Možnosť zníženia α , závisí od druhu paliva, spôsobu jeho spaľovania, typu horákov a posúvača. Za priaznivých podmienok pre miešanie paliva a vzduchu je možné znížiť prebytočný vzduch potrebný na spaľovanie. Pri spaľovaní plynného paliva sa predpokladá súčiniteľ prebytku vzduchu 1,1, pri spaľovaní vykurovacieho oleja = 1,1 ... 1,15.

Nasávanie vzduchu pozdĺž plynovej cesty kotla je možné v limite znížiť na nulu. Úplné utesnenie miest prechodu rúr cez murivo, utesnenie poklopov a priezorov je však náročné a prakticky = 0,15..0,3.

Balastný vzduch v produktoch spaľovania navyše zvyšuje tepelné straty Q napr. tiež vedie k dodatočným nákladom na energiu pre odsávač dymu.

Ďalším dôležitým faktorom ovplyvňujúcim hodnotu Q napr. je teplota spalín t napr. . Jeho zníženie je dosiahnuté inštaláciou prvkov využívajúcich teplo (ekonomizér, ohrievač vzduchu) do zadnej časti kotla. Čím nižšia je teplota výfukových plynov, a teda čím menší je teplotný rozdiel medzi plynmi a ohrievanou pracovnou tekutinou (napríklad vzduchom), tým väčšia je plocha vykurovacieho povrchu na chladenie produktov spaľovania.

Zvýšenie teploty spalín vedie k zvýšeniu straty c Q napr. a v dôsledku toho k dodatočným nákladom na palivo na výrobu rovnakého množstva pary alebo horúcej vody. Z tohto dôvodu je optimálna teplota t napr. sa stanovuje na základe technicko-ekonomických výpočtov pri porovnaní hotových investičných nákladov na výstavbu vykurovacej plochy a nákladov na palivo (obr. 3.).

Okrem toho počas prevádzky kotla môže dôjsť k znečisteniu vykurovacích plôch sadzami a popolom z paliva. To vedie k zhoršeniu výmeny tepla produktov spaľovania s vykurovacou plochou. Zároveň pre udržanie daného parného výkonu je potrebné ísť na zvýšenie spotreby paliva. Šmykom vykurovacích plôch dochádza aj k zvýšeniu odporu plynovej cesty kotla. V tomto ohľade je na zabezpečenie normálnej prevádzky jednotky potrebné systematické čistenie jej vykurovacích plôch.

3.2 Tepelné straty z chemického nedokonalého spaľovania

K strate tepla chemickou nedokonalosťou spaľovania (chemické nedohorenie) dochádza vtedy, keď palivo nie je úplne spálené v spaľovacej komore a v splodinách horenia sa objavujú horľavé plynné zložky - CO, H 2, CH 4, C m H n atď. týchto horľavých plynov mimo pece je takmer nemožné kvôli ich relatívne nízkej teplote.

Príčiny chemického nedokonalého spaľovania môžu byť:

Všeobecný nedostatok vzduchu

Zlá tvorba zmesi, najmä v počiatočných fázach spaľovania paliva;

nízka teplota v spaľovacej komore, najmä v zóne dodatočného spaľovania;

Nedostatočný čas zotrvania paliva v spaľovacej komore, počas ktorého nie je možné úplne dokončiť chemickú reakciu spaľovania.

Pri množstve vzduchu dostatočnom na úplné spálenie paliva a dobrú tvorbu zmesi závisia straty od objemovej hustoty uvoľneného tepla v peci, MW / m 3:

Kde AT– spotreba paliva, kg/s;

V t je objem pece, m3.

Ryža. 14.9 Závislosť tepelných strát od chemickej nedokonalosti spaľovania q x.n, %, objemovej hustoty uvoľneného tepla v peci qv, MW/m3.

Charakter závislosti je znázornený na obr.4. . V oblasti nízkych hodnôt (ľavá strana krivky), t.j. pri nízkej spotrebe paliva B sa straty zvyšujú v dôsledku poklesu úrovne teploty v spaľovacom priestore. Zvýšenie objemovej hustoty uvoľňovania tepla (so zvýšením spotreby paliva) vedie k zvýšeniu úrovne teploty v peci a zníženiu

Po dosiahnutí určitej úrovne s ďalším nárastom spotreby paliva (pravá strana krivky) sa však straty začnú opäť zvyšovať, čo je spojené so znížením doby zotrvania plynov v objeme pece a nemožnosťou, teda o dokončení spaľovacej reakcie.

Optimálna hodnota, pri ktorej sú straty minimálne, závisí od druhu paliva, spôsobu jeho spaľovania a konštrukcie pece. Pre moderné spaľovacie zariadenia je tepelná strata z chemického nedokonalého spaľovania 0 ... 2 % at .

Pri spracovaní testovacích materiálov pre kotolňu sa tepelné straty z chemického nedokonalého spaľovania určujú podľa vzorca:

Účinnosť kotlovej jednotky

Efektívnosť kotlovej jednotky je pomer užitočného tepla použitého na výrobu pary (alebo horúcej vody) k dostupnému teplu kotlovej jednotky. Nie všetko užitočné teplo generované kotolnou jednotkou sa však posiela spotrebiteľom, časť tepla sa minie na vlastnú potrebu. S ohľadom na to sa účinnosť kotlovej jednotky rozlišuje podľa vyrobeného tepla (účinnosť - hrubá) a uvoľneného tepla (účinnosť - čistá).

Podľa rozdielu medzi vyrobeným a uvoľneným teplom sa určí spotreba pre vlastnú potrebu. Pre vlastnú potrebu sa nespotrebúva len teplo, ale aj elektrická energia (napr. na pohon odsávača dymu, ventilátora, podávacích čerpadiel, mechanizmov prívodu paliva), t.j. spotreba pre vlastnú potrebu zahŕňa spotrebu všetkých druhov energie vynaložených na výrobu pary alebo horúcej vody.

Účinnosť - hrubá na kotolňu charakterizuje stupeň jej technickej dokonalosti a účinnosť - čistá - obchodná účinnosť.

Účinnosť - hrubá jednotka kotla môže byť určená buď priamou bilančnou rovnicou alebo inverznou bilančnou rovnicou.

Podľa rovnice priamej rovnováhy:

Napríklad pri výrobe vodnej pary je využité užitočné teplo ( pozri otázku 2) :

Potom

Z prezentovaného výrazu môžete získať vzorec na určenie požadovanej spotreby paliva, kg / s (m 3 / s):

Podľa rovnice inverznej rovnováhy:

Stanovenie účinnosti - brutto podľa priamej bilančnej rovnice sa vykonáva najmä pri vykazovaní za samostatné obdobie (desaťročie, mesiac) a podľa reverznej bilančnej rovnice - pri testovaní kotlových jednotiek. Výpočet účinnosti inverznou bilanciou je oveľa presnejší, keďže chyby pri meraní tepelných strát sú menšie ako pri určovaní spotreby paliva.