Toplotna bilanca kotlovske enote vzpostavlja enakost med količino toplote, ki vstopa v enoto, in njeno porabo. Na podlagi toplotne bilance kotlovske enote se določi poraba goriva in izračuna faktor izkoristka, ki je najpomembnejša značilnost energetske učinkovitosti kotla.

V kotlovski enoti se kemično vezana energija goriva med procesom zgorevanja pretvori v fizično toploto gorljivih produktov zgorevanja. Ta toplota se uporablja za proizvodnjo in pregrevanje pare ali vode. Zaradi neizogibnih izgub pri prenosu toplote in pretvorbi energije izdelek (para, voda itd.) absorbira le del toplote. Drugi del sestavljajo izgube, ki so odvisne od učinkovitosti organizacije procesov pretvorbe energije (izgorevanje goriva) in prenosa toplote na proizvedeni izdelek.

Toplotna bilanca kotlovske enote je vzpostavitev enakosti med količino toplote, prejete v enoti, in vsoto porabljene toplote in toplotnih izgub. Toplotna bilanca kotlovske enote se sestavi za 1 kg trdnega ali tekočega goriva ali za 1 m 3 plina. Enačba, v kateri je toplotna bilanca kotlovske enote za stabilno toplotno stanje enote zapisana v naslednji obliki:

Q p / p = Q 1 + ∑Q n

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

kjer je Q p / p toplota, ki je na voljo; Q 1 - porabljena toplota; ∑Q n - skupne izgube; Q 2 - toplotna izguba z odhajajočimi plini; Q 3 - toplotna izguba zaradi kemičnega pregorevanja; Q 4 - toplotne izgube zaradi mehanske nepopolnosti zgorevanja; Q 5 - toplotne izgube v okolje; Q 6 - toplotna izguba s fizično toploto žlindre.

Če vsak člen na desni strani enačbe (19.3) delimo s Q p / p in pomnožimo s 100%, dobimo drugo obliko enačbe, v kateri je toplotna bilanca kotlovske enote:

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

V enačbi (19.4) vrednost q 1 predstavlja učinkovitost naprave "bruto". Ne upošteva stroškov energije za servisiranje kotlovnice: pogona odvodov dima, ventilatorjev, napajalnih črpalk in drugih stroškov. "Neto" faktor učinkovitosti je manjši od "bruto" faktorja učinkovitosti, saj upošteva stroške energije za lastne potrebe elektrarne.

Levi vhodni del enačbe toplotne bilance (19.3) je vsota naslednjih količin:

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

kjer je Q B.BH toplota, vnesena v kotlovsko enoto z zrakom na 1 kg goriva. Ta toplota se upošteva, ko se zrak segreva zunaj kotlovske enote (na primer v parnih ali električnih grelnikih, nameščenih pred grelnikom zraka); če se zrak segreva samo v grelniku zraka, se ta toplota ne upošteva, saj se vrne v peč enote; Q para - toplota, vpeljana v peč s plavžno (šobo) paro na 1 kg goriva; Q fizikalni t - fizična toplota 1 kg ali 1 m 3 goriva.

Toplota, vnesena z zrakom, se izračuna z enakostjo

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

kjer je β razmerje med količino zraka na vstopu v grelnik zraka in teoretično potrebno; c p je povprečna volumetrična izobarična toplotna zmogljivost zraka; pri temperaturah zraka do 600 K se lahko šteje za p \u003d 1,33 kJ / (m 3 K); T g.vz - temperatura ogrevanega zraka, K; T x.vz - temperatura hladnega zraka, ki je običajno enaka 300 K.

Toplota, ki se vnese s paro za pršenje kurilnega olja (para iz šobe), najdemo po formuli:

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

kjer je W f - poraba pare injektorja, enaka 0,3 - 0,4 kg/kg; i f - entalpija pare šobe, kJ/kg; r je toplota izhlapevanja, kJ/kg.

Fizična toplota 1 kg goriva:

Q fizični t - s t (T t - 273),

kjer je c t toplotna zmogljivost goriva, kJ/(kgK); T t - temperatura goriva, K.

Vrednost Q fizične. t je običajno nepomemben in se pri izračunih le redko upošteva. Izjema sta kurilno olje in nizkokalorični gorljivi plin, pri katerih je vrednost Q fizikalnega.t pomembna in ju je treba upoštevati.

Če ni predgrevanja zraka in goriva in para se ne uporablja za atomizacijo goriva, potem je Q p / p = Q p / n. Izrazi toplotnih izgub v enačbi toplotne bilance kotlovske enote so izračunani na podlagi spodnjih enačb.

1. Toplotne izgube z izpušnimi plini Q 2 (q 2) je definirana kot razlika med entalpijo plinov na izstopu iz kotlovske enote in zrakom, ki vstopa v kotlovsko enoto (grelnik zraka), t.j.

kjer je V r prostornina produktov zgorevanja 1 kg goriva, določena s formulo (18.46), m 3 / kg; c р.r, с р.в - povprečne volumetrične izobarične toplotne zmogljivosti produktov zgorevanja goriva in zraka, opredeljene kot toplotne zmogljivosti mešanice plinov (§ 1.3) z uporabo tabel (glej Dodatek 1); T uh, T x.vz - temperature dimnih plinov in hladnega zraka; a - koeficient, ki upošteva izgube zaradi mehanskega pregorevanja goriva.

Kotlovske enote in industrijske peči praviloma delujejo pod določenim vakuumom, ki ga ustvarjajo dimniki in dimnik. Posledično zaradi pomanjkanja gostote v ograjah, pa tudi skozi inšpekcijske lopute itd. iz atmosfere se posesa določena količina zraka, katerega prostornino je treba upoštevati pri izračunu I ux.

Entalpija vsega zraka, ki vstopa v enoto (vključno z priseski), je določena s koeficientom presežka zraka na izhodu iz inštalacije α ux = α t + ∆α.

Skupni sesalni zrak v kotlovskih napravah ne sme presegati ∆α = 0,2 ÷ 0,3.

Od vseh toplotnih izgub je Q 2 najpomembnejši. Vrednost Q 2 narašča s povečanjem razmerja presežka zraka, temperature dimnih plinov, vsebnosti vlage v trdnem gorivu in balastiranja z negorljivimi plini plinastega goriva. Zmanjšanje sesanja zraka in izboljšanje kakovosti zgorevanja vodita do nekaj zmanjšanja toplotnih izgub Q 2 . Glavni odločilni dejavnik, ki vpliva na izgubo toplote z izpušnimi plini, je njihova temperatura. Za zmanjšanje T uh se poveča površina ogrevalnih površin, ki uporabljajo toploto - grelniki zraka in ekonomizatorji.

Vrednost Tx ne vpliva le na učinkovitost enote, temveč tudi na kapitalske stroške, potrebne za namestitev grelnikov zraka ali ekonomizatorjev. Z zmanjšanjem Tx se učinkovitost poveča, poraba goriva in stroški goriva pa se zmanjšajo. Vendar se s tem povečajo površine površin, ki izrabljajo toploto (z majhno temperaturno razliko je treba povečati površino toplotne izmenjave; glej § 16.1), zaradi česar se povečajo stroški namestitve in obratovalni stroški. Zato se pri novo projektiranih kotlovskih enotah ali drugih inštalacijah, ki porabijo toploto, vrednost T uh določi iz tehnično-ekonomskega izračuna, ki upošteva vpliv T uh ne le na izkoristek, temveč tudi na višino kapitalskih stroškov. in obratovalnih stroškov.

Drug pomemben dejavnik, ki vpliva na izbiro Tx, je vsebnost žvepla v gorivu. Pri nizkih temperaturah (nižje od temperature rosišča dimnih plinov) lahko vodna para kondenzira na ceveh ogrevalnih površin. Pri interakciji z žveplovim in žveplovim anhidridom, ki so prisotni v produktih zgorevanja, nastajajo žveplova in žveplova kislina. Zaradi tega so ogrevalne površine izpostavljene intenzivni koroziji.

Sodobne kotlovske enote in peči za kurjenje gradbenih materialov imajo T uh = 390 - 470 K. Pri kurjenju plina in trdnih goriv z nizko vlažnostjo T uh - 390 - 400 K, mokri premog

T yx \u003d 410 - 420 K, kurilno olje T yx = 440 - 460 K.

Vlaga goriva in negorljive plinaste nečistoče so balast, ki tvori plin, kar poveča količino produktov zgorevanja, ki nastanejo pri zgorevanju goriva. To poveča izgubo Q 2 .

Pri uporabi formule (19.6) je treba upoštevati, da se količine produktov zgorevanja izračunajo brez upoštevanja mehanskega premajhnega izgorevanja goriva. Dejanska količina produktov zgorevanja bo ob upoštevanju mehanske nepopolnosti zgorevanja manjša. Ta okoliščina se upošteva z uvedbo korekcijskega faktorja a \u003d 1 - p 4 /100 v formulo (19.6).

2. Izguba toplote zaradi kemičnega pregorevanja Q 3 (q 3). Plini na izhodu iz peči lahko vsebujejo produkte nepopolnega zgorevanja goriva CO, H 2 , CH 4 , katerih toplota zgorevanja se ne porabi v prostornini peči in naprej vzdolž poti kotlovske enote. Skupna toplota zgorevanja teh plinov določa kemično premalo zgorevanja. Vzroki za kemično premalo izgorevanja so lahko:

• pomanjkanje oksidanta (α<; 1);
• slabo mešanje goriva z oksidantom (α ≥ 1);
• velik presežek zraka;
• nizko ali previsoko specifično sproščanje energije v zgorevalni komori q v , kW/m 3 .

Pomanjkanje zraka vodi v dejstvo, da del gorljivih elementov plinastih produktov nepopolnega zgorevanja goriva zaradi pomanjkanja oksidanta sploh ne gori.

Slabo mešanje goriva z zrakom je vzrok bodisi lokalnega pomanjkanja kisika v območju zgorevanja ali, nasprotno, njegovega velikega presežka. Velik presežek zraka povzroči znižanje temperature zgorevanja, kar zmanjša hitrost zgorevalnih reakcij in naredi proces zgorevanja nestabilen.

Nizko specifično sproščanje toplote v peči (q v = BQ p / n / V t, kjer je B poraba goriva; V T prostornina peči) je vzrok za močno odvajanje toplote v prostornini peči in vodi k zmanjšanju pri temperaturi. Visoke vrednosti qv povzročajo tudi kemično pregorevanje. To je razloženo z dejstvom, da je za dokončanje reakcije zgorevanja potreben določen čas, pri bistveno precenjeni vrednosti qv pa je čas, ki ga mešanica zraka in goriva porabi v prostornini peči (tj. v območju najvišjih temperatur). ) je nezadostna in vodi do pojava gorljivih komponent v plinastih produktih zgorevanja. V pečeh sodobnih kotlovskih enot dovoljena vrednost qv doseže 170 - 350 kW / m 3 (glej § 19.2).

Za novo zasnovane kotlovske enote so vrednosti qv izbrane v skladu z normativnimi podatki, odvisno od vrste zgorevalnega goriva, načina zgorevanja in zasnove kurilne naprave. Med preskusi ravnotežja delujočih kotlovskih enot se vrednost Q 3 izračuna na podlagi podatkov analize plina.

Pri gorenju trdnih ali tekočih goriv lahko vrednost Q 3, kJ / kg, določimo s formulo (19.7)

3. Izguba toplote zaradi mehanskega nepopolnega zgorevanja goriva Q 4 (g 4). Pri zgorevanju trdnih goriv lahko ostanki (pepel, žlindra) vsebujejo določeno količino nezgorelih gorljivih snovi (predvsem ogljika). Posledično se kemično vezana energija goriva delno izgubi.

Toplotne izgube zaradi mehanskega nepopolnega zgorevanja vključujejo toplotne izgube zaradi:

• izpad majhnih delcev goriva skozi reže v rešetki Q CR (q PR);
• odstranitev dela neizgorelega goriva z žlindro in pepelom Q shl (q shl);
• zavzem majhnih delcev goriva z dimnimi plini Q un (q un)

Q 4 - Q pr + Q un + Q sl

Izguba toplote q yn pridobi velike vrednosti med sežiganjem prašnega goriva, pa tudi med zgorevanjem nepremoga, ki se ne strdi v plasti na fiksnih ali premičnih rešetkah. Vrednost q un za večplastne peči je odvisna od navideznega specifičnega sproščanja energije (toplotni stres) zgorevalnega ogledala q R, kW / m 2, t.j. na količino sproščene toplotne energije, ki se nanaša na 1 m 2 goreče plasti goriva.

Dovoljena vrednost q R BQ p / n / R (B - poraba goriva; R - površina zgorevalnega ogledala) je odvisna od vrste zgorevalnega trdega goriva, zasnove peči, koeficienta presežka zraka itd. V večplastnih pečeh sodobnih kotlovskih enot ima vrednost q R vrednosti v območju 800 - 1100 kW / m 2. Pri izračunu kotlovskih enot se vrednosti q R, q 4 \u003d q np + q sl + q un vzamejo v skladu z regulativnimi materiali. Med preskusi ravnotežja se izguba toplote zaradi mehanskega pregorevanja izračuna na podlagi rezultatov laboratorijske tehnične analize suhih trdnih ostankov na vsebnost ogljika. Običajno za peči z ročnim polnjenjem goriva q 4 = 5 ÷ 10 % in za mehanske in polmehanske peči q 4 = 1 ÷ 10 %. Pri gorenju prahu goriva v bakli v kotlovskih enotah srednje in velike moči q 4 = 0,5 ÷ 5%.

4. Izguba toplote v okolje Q 5 (q 5) je odvisna od velikega števila dejavnikov in predvsem od velikosti in izvedbe kotla in peči, toplotne prevodnosti materiala in debeline stene obloge, toplotne zmogljivost kotlovske enote, temperatura zunanje plasti obloge in zunanjega zraka itd. d.

Toplotne izgube v okolje pri nazivni zmogljivosti se določijo po normativnih podatkih glede na moč kotlovske enote in prisotnost dodatnih grelnih površin (ekonomajzer). Za parne kotle z zmogljivostjo do 2,78 kg / s pare q 5 - 2 - 4%, do 16,7 kg / s - q 5 - 1 - 2%, več kot 16,7 kg / s - q 5 \u003d 1 - 0 ,5 %.

Toplotne izgube v okolje se porazdelijo po različnih plinovodih kotlovske enote (peč, pregrelnik, ekonomajzer itd.) sorazmerno s toploto, ki jo oddajajo plini v teh plinovodih. Te izgube se upoštevajo z uvedbo koeficienta ohranjanja toplote φ \u003d 1 q 5 / (q 5 + ȵ k.a), kjer je ȵ k.a izkoristek kotlovske enote.

5. Izguba toplote s fizično toploto pepela in žlindre, odstranjena iz peči Q 6 (q 6), je nepomembna in jo je treba upoštevati le pri plastičnem in komornem zgorevanju večpepelnih goriv (kot je rjavi premog, skrilavec), za katerega je 1 - 1,5%.

Toplotne izgube z vročim pepelom in žlindro q 6, %, izračunano po formuli

kjer je a shl - delež pepela goriva v žlindri; С sl - toplotna zmogljivost žlindre; T sl - temperatura žlindre.

V primeru sežiganja prašnega goriva je a shl = 1 - a un (a un je delež pepela goriva, ki ga odnesejo iz peči s plini).

Za večplastne peči je sl shl = a sl + a pr (a pr je delež pepela goriva v "potopu"). Pri suhem odstranjevanju žlindre se predpostavlja, da je temperatura žlindre Tsh = 870 K.

Z odstranjevanjem tekoče žlindre, ki jo včasih opazimo med sežiganjem praškastega goriva, je T polž = T pepel + 100 K (T pepel je temperatura pepela v tekočem stanju taljenja). Pri plastnem izgorevanju oljnega skrilavca se vsebnost pepela Ar popravi za vsebnost ogljikovega dioksida v karbonatih, ki je enaka 0,3 (СО 2), tj. vsebnost pepela je enaka A P + 0,3 (CO 2) p / k. Če je odstranjena žlindra v tekočem stanju, potem vrednost q 6 doseže 3%.

Pri pečeh in sušilnih strojih, ki se uporabljajo v industriji gradbenih materialov, je treba poleg upoštevanih toplotnih izgub upoštevati tudi toplotne izgube transportnih naprav (na primer vozičkov), na katerih je material toplotno obdelan. Te izgube lahko dosežejo do 4 % ali več.

Tako lahko "bruto" učinkovitost opredelimo kot

ȵ k.a = g 1 - 100 - ∑q izgube (19.9)

Toploto, ki jo zazna izdelek (para, voda), označimo kot Qk.a, kW, potem imamo:

za parne kotle

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

za toplovodne kotle

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

kjer je D zmogljivost kotla, kg/s; i p.p - entalpija pregrete pare (če kotel proizvaja nasičeno paro, potem je treba namesto i p.v dati (i pn) kJ / kg; i p.v - entalpija napajalne vode, kJ / kg; p - količina odvzete vode iz kotlovske enote za vzdrževanje dovoljene vsebnosti soli v kotlovski vodi (t.i. neprekinjeno izpihovanje kotla), %; i - entalpija kotlovske vode, kJ / kg; M in - pretok vode skozi kotlovsko enoto, kg/s; c r.v - toplotna zmogljivost vode, kJ/(kgK); Tout - temperatura tople vode na izhodu iz kotla; Tin - temperatura vode na vhodu v kotel.

Poraba goriva B, kg / s ali m 3 / s, se določi s formulo

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

Količina produktov zgorevanja (glej § 18.5) se določi brez upoštevanja izgub zaradi mehanskega pregrevanja. Zato se nadaljnji izračun kotlovske enote (izmenjava toplote v peči, določitev površine ogrevalnih površin v plinovodih, grelnik zraka in ekonomizator) izvede glede na ocenjeno količino goriva Vr:

(19.13)

Pri gorenju plina in kurilnega olja B p \u003d B.

Učinkovitost kotla bruto označuje učinkovitost uporabe toplote, ki se dovaja v kotel, in ne upošteva stroškov električne energije za pogon vlečnih ventilatorjev, odvodov dima, dovodnih črpalk in druge opreme. Ko deluje na plin

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

Stroški energije za pomožne potrebe kotlovnice se upoštevajo z izkoristkom kotla mreža

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

kje q t, q e- relativne stroške za lastne potrebe toplote oziroma električne energije. Toplotne izgube za lastne potrebe vključujejo toplotne izgube pri pihanju, prepihovanju sita, pršenju kurilnega olja itd.

Glavne med njimi so toplotne izgube s pihanjem.

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

Relativna poraba električne energije za lastne potrebe

q el \u003d 100 × (N p.n / h p.n + ​​N d.v / h d.v + N d.s / h d.s) / (B × Q c n) ,

kjer je N p.n, N d.v, N d.s - stroški električne energije za pogon napajalnih črpalk, vlečnih ventilatorjev in dimnikov; h p.n, h d.v, h d.s - učinkovitost napajalnih črpalk, vlečnih ventilatorjev in odvodov dima.

11.3. Metodologija izvajanja laboratorijskih del
in obdelavo rezultatov

Preskusi ravnotežja pri laboratorijskem delu se izvajajo za stacionarno delovanje kotla pod naslednjimi obveznimi pogoji:

Trajanje namestitve kotla od vžiga do začetka testiranja je najmanj 36 ur,

Trajanje vzdrževanja preskusne obremenitve neposredno pred preskusom je 3 ure,

Dovoljena nihanja obremenitve v intervalu med dvema sosednjima poskusoma ne smejo presegati ± 10%.

Merjenje vrednosti parametrov se izvaja s standardnimi instrumenti, nameščenimi na ščitu kotla. Vse meritve je treba opraviti hkrati vsaj 3-krat z intervalom 15-20 minut. Če se rezultati dveh poskusov z istim imenom razlikujejo za največ ±5 %, se za rezultat meritve vzame njihova aritmetična sredina. Z večjim relativnim odstopanjem se uporabi rezultat meritve v tretjem, kontrolnem poskusu.

Rezultati meritev in izračunov so zabeleženi v protokolu, katerega oblika je podana v tabeli. 26.

Tabela 26

Določanje toplotnih izgub s kotlom

Ime parametra	Simbol	enota meri.	Rezultati v poskusih
№1	№2	№3	povprečno
Prostornina dimnih plinov	V g	m 3 / m 3
Povprečna volumetrična toplotna zmogljivost dimnih plinov	C g ¢	kJ / (m 3 K)
Temperatura dimnih plinov	J	°С
Izguba toplote z dimnimi plini	Q2	MJ / m 3
Prostornina 3-atomskih plinov	V-RO 2	m 3 / m 3
Teoretični volumen dušika	V° N 2	m 3 / m 3
Presežek kisika v dimnih plinih	kotiček	---
Teoretična količina zraka	V° in	m 3 / m 3
Volumen suhih plinov	V sg	m 3 / m 3
Količina ogljikovega monoksida v dimnih plinih	CO	%
Toplota zgorevanja CO	Q CO	MJ / m 3
Volumen vodika v dimnih plinih	H 2	%
Kalorična vrednost H 2	Q H 2	MJ / m 3
Količina metana v dimnih plinih	CH 4	%
Kalorična vrednost CH 4	Q CH 4	MJ / m 3
Izguba toplote zaradi kemičnega nepopolnega zgorevanja	Q 3	MJ / m 3
	q 5	%
Izguba toplote zaradi zunanjega hlajenja	Q5	MJ / m 3

Konec mize. 26

Tabela 27

Bruto in neto izkoristek kotla

Ime parametra	Simbol	enota meri.	Rezultati v poskusih
№1	№2	№3	povprečno
Poraba električne energije energije za pogon napajalnih črpalk	N b.s.
Poraba električne energije energije za pogon ventilatorjev puhala	N d.v
Poraba električne energije energije za pogon dimnih sesalnikov	N d.s
Učinkovitost dovodnih črpalk	h pon
Učinkovitost ventilatorjev	h dv
Učinkovitost dimnikov	h dm
Relativna poraba el. energije za lastne potrebe	q e-pošta
Neto izkoristek kotla	h net to	%

Analiza rezultatov laboratorijskega dela

Vrednost h br k, dobljeno kot rezultat dela po metodi neposrednih in povratnih bilanc, je treba primerjati z vrednostjo potnega lista, ki je enaka 92,1%.

Pri analizi vpliva količine toplotne izgube z dimnimi plini Q 2 na izkoristek kotla je treba opozoriti, da je povečanje izkoristka mogoče doseči z znižanjem temperature dimnih plinov in zmanjšanjem odvečnega zraka v kotlu. Hkrati pa bo znižanje temperature plina na temperaturo rosišča povzročilo kondenzacijo vodne pare in nizkotemperaturno korozijo ogrevalnih površin. Zmanjšanje vrednosti koeficienta presežka zraka v peči lahko privede do pregorevanja goriva in povečanja izgub Q 3 . Zato temperatura in presežek zraka ne smeta biti pod določenimi vrednostmi.

Nato je treba analizirati vpliv njegove obremenitve na izkoristek delovanja kotla, z rastjo katerega se povečajo izgube z dimnimi plini in zmanjšata izgube Q 3 in Q 5.

Laboratorijsko poročilo mora sklepati o stopnji učinkovitosti kotla.

testna vprašanja

1. Po katerih kazalnikih delovanja kotla je mogoče sklepati o učinkovitosti njegovega delovanja?
2. Kakšna je toplotna bilanca kotla? Po katerih metodah ga je mogoče sestaviti?
3. Kaj pomeni bruto in neto izkoristek kotla?
4. Kakšne toplotne izgube se povečajo med delovanjem kotla?
5. Kako lahko povečamo q 2?
6. Kateri parametri pomembno vplivajo na izkoristek kotla?

ključne besede: toplotna bilanca kotla, bruto in neto izkoristek kotla, korozija ogrevalnih površin, razmerje presežka zraka, obremenitev kotla, toplotne izgube, dimni plini, kemična nepopolnost zgorevanja goriva, izkoristek kotla.

ZAKLJUČEK

V procesu izvajanja laboratorijske delavnice o poteku kotlovnic in parogeneratorjev se študentje seznanijo z metodami za določanje kurilne vrednosti tekočega goriva, vlažnosti, hlapnega izhoda in pepela trdnega goriva, zasnovo DE- 10-14GM parni kotel in eksperimentalno raziskati toplotne procese, ki se v njem dogajajo.

Bodoči strokovnjaki preučujejo metode testiranja kotlovske opreme in pridobivajo potrebne praktične veščine, potrebne za določanje toplotnih lastnosti peči, sestavljanje toplotne bilance kotla, merjenje njegove učinkovitosti ter sestavljanje solne bilance kotla in določanje toplotne bilance kotla. vrednost optimalnega izpuha.

Bibliografski seznam

1. Khlebnikov V.A. Testiranje opreme kotlovnice:
Laboratorijska praksa. - Yoshkar-Ola: MarGTU, 2005.

2. Sidelkovskii L.N., Yurenev V.N. Kotlovnice industrijskih podjetij: Učbenik za univerze. – M.: Energoatomizdat, 1988.

3. Trembovlya V.I., Finger E.D., Avdeeva A.A. Toplotnotehnični preizkusi kotlovskih inštalacij. - M.: Energoatomizdat, 1991.

4. Aleksandrov A.A., Grigorijev B.A. Tabele termofizikalnih lastnosti vode in pare: priročnik. Rec. Država. standardna storitev referenčnih podatkov. GSSSD R-776-98. – M.: Založba MEI, 1999.

5. Lipov Yu.M., Tretyakov Yu.M. Kotlovnice in parni generatorji. - Moskva-Izhevsk: Raziskovalni center "Redna in kaotična dinamika", 2005.

6. Lipov Yu.M., Samoilov Yu.F., Tretyakov Yu.M., Smirnov O.K. Preizkusi opreme kotlovnice MPEI SPTE. Laboratorijska delavnica: Učbenik za predmet "Kotlovske naprave in parni generatorji". – M.: Založba MPEI, 2000.

7. Roddatis K.F., Poltaretsky A.N. Priročnik o kotlovnicah z nizko zmogljivostjo / Ed. K.F.Roddatis – M.: Energoatomizdat, 1989.

8. Yankelevič V.I. Namestitev naftno-plinskih industrijskih kotlovnic. – M.: Energoatomizdat, 1988.

9. Laboratorijsko delo pri predmetih "Procesi in instalacije za proizvodnjo toplote", "Kotlovske instalacije industrijskih podjetij" / Comp. L.M. Lyubimova, L.N. Sidelkovsky, D.L. Slavin, B.A. Sokolov in drugi / ur. L.N. Sidelkovsky. – M.: Založba MEI, 1998.

10. Toplotni izračun kotlovskih enot (Normativna metoda) / Ed. N.V. Kuznetsova. - M.: Energija, 1973.

11. SNiP 2.04.14-88. Kotlovnice/Gosstroy Rusije. - M .: CITP Gosstroy Rusije, 1988.

Izobraževalna izdaja

KHLEBNIKOV Valerij Aleksejevič

INSTALACIJE KOTLOV
IN PARNI GENERATORJI

Laboratorijska delavnica

Urednik A.S. Emelyanova

računalniški komplet V. V. Khlebnikov

Računalniška postavitev V. V. Khlebnikov

Podpisano za objavo 16.02.08. Format 60x84/16.

Offset papir. Offset tisk.

R.l. 4.4. Uch.ed.l. 3.5. Naklada 80 izvodov.

Naročilo št. 3793. C - 32

Državna tehnična univerza Mari

424000 Yoshkar-Ola, pl. Lenina, 3

Uredniško in založniško središče

Državna tehnična univerza Mari

424006 Yoshkar-Ola, ul. Panfilova, 17

V letu 2020 je načrtovana proizvodnja 1720-1820 milijonov Gcal.

Miligramski ekvivalent je količina snovi v miligramih, številčno enaka razmerju med njeno molekulsko maso in valenco v dani spojini.

Toplotna bilanca kotlovske enote vzpostavlja enakost med količino toplote, ki vstopa v enoto, in njeno porabo. Na podlagi toplotne bilance se določi poraba goriva ter izračunata faktor izkoristka in izkoristek kotlovske enote.

V kotlovski enoti se kemično vezana energija goriva med procesom zgorevanja pretvori v fizično toploto gorljivih produktov zgorevanja. Ta toplota se uporablja za ogrevanje vode. Izdelek (voda) zaradi neizogibnih izgub pri prenosu toplote in pretvorbi energije prejme le del toplote. Drugi del sestavljajo izgube, ki so odvisne od učinkovitosti organizacije procesov pretvorbe energije (izgorevanje goriva) in prenosa toplote na proizvedeni izdelek.

Enačba toplotne bilance za stabilno toplotno stanje enote:

(37)

(38)

kje je razpoložljiva toplota, ;

- koristna toplota, ;

Skupne izgube, ;

– toplotne izgube z odhajajočimi plini, ;

– toplotne izgube zaradi kemičnega pregorevanja, ;

– toplotne izgube zaradi mehanske nepopolnosti zgorevanja, ;

– toplotne izgube v okolje, ;

- toplotne izgube s fizično toploto žlindre.

Levi vhodni del enačbe toplotne bilance (38) je vsota naslednjih količin:

(39)

kjer je toplota, vnesena v kotlovsko enoto z zrakom na 1 gorivo; ta toplota se upošteva, ko se zrak segreva zunaj kotlovske enote (na primer v parnih ali električnih grelnikih, nameščenih pred grelnikom zraka); če se zrak segreva samo v grelniku zraka, se toplota ne upošteva, saj se vrne v peč enote;

– toplota, uvedena s paro za brizganje kurilnega olja (para iz šobe);

– fizična toplota 1 goriva.

Ker ni predgretja zraka in goriva in para se ne uporablja za atomizacijo goriva, potem ima formula (39) obliko:

Učinkovitost toplovodnega kotla je razmerje med uporabno toploto, porabljeno za pripravo tople vode, in razpoložljivo toploto kotla. Vsa koristna toplota, ki jo proizvede kotlovska enota, se ne pošlje potrošnikom, del toplote se porabi za lastne potrebe. Glede na to se izkoristek kotla loči po proizvedeni toploti (bruto izkoristek) in po sproščeni toploti (neto izkoristek), porabo za lastne potrebe pa določa razlika med proizvedeno in sproščeno toploto.

Kot rezultat, bruto izkoristek kotla označuje stopnjo njegove tehnične popolnosti, neto izkoristek pa njegovo komercialno učinkovitost. Bruto izkoristek kotlovske enote je določen z enačbo direktne bilance:

kjer so relativne toplotne izgube z izpušnimi plini, zaradi kemične nepopolnosti zgorevanja goriva, zaradi zunanjega hlajenja.

Relativne toplotne izgube z odhajajočimi plini se določijo po formuli:

- toplotne izgube zaradi mehanske nepopolnosti zgorevanja (upoštevane samo pri gorenju trdnih in tekočih goriv), %

6.1.4 Izračun količine pogorelega goriva v kotlovski enoti

Splošni izračun goriva, dobavljenega v peč kotlovske enote:

kjer je pretok vode skozi kotlovsko enoto, kg/s;

- entalpija tople in hladne vode (na izhodu in vstopu iz kotla), kJ / kg

V to smer,

Seznam uporabljenih virov

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

2. Inštalacije kotlov. SNiP II-35-76.

3. Energetska učinkovitost stanovanjskih in javnih zgradb. Norme za porabo energije in toplotno zaščito. TSN 23-341-2002 uprave regije Ryazan, Ryazan - 2002.

4. Toplotna omrežja. SNiP 2.04.07-86.

5. Toplotni izračun kotlovskih inštalacij. Metodološka navodila za opravljanje obračunskih del št. Državna univerza Mordovia poimenovana po N. P. Oragevu. Saransk, 2005.

6. Esterkin R.I. Inštalacije kotlov. Oblikovanje predmeta in diplome: Proc. dodatek Za tehnične šole. - L .: Energoatomizdat. Leningrad. Oddelek, 1989.

7. Izbira in izračun toplotnih izmenjevalcev. Vadnica. Državna univerza Penza. Penza, 2001.

8. Roddatis K.F. Inštalacije kotlov. Učbenik za študente neenergetskih specialnosti univerz. - M .: "Energija", 1977.

9. Roddatis K.F., Poltaretsky A.N. Priročnik za kotlovske inštalacije nizke produktivnosti. – M.: Energoatomizdat, 1989.

10. Buznikov E.F., Roddatis K.F., Berzins E.Ya. Proizvodnja in ogrevalni kotli, 2. izd. – M.: Energoatomizdat, 1984.

11. Priročnik upravljavca uplinjenih kotlovnic. L. Ya. Poretsky, R. R. Rybakov, E. B. Stolpner in drugi - 2. izd., revidirano. in zn. - L .: Nedra, 1988.

12. Aleksandrov A.A., Grigorijev B.A. Tabele termofizikalnih lastnosti vode in pare: priročnik. Rec. Država. standardna storitev referenčnih podatkov. GSSSD R-776-98 - M .: Založba MPEI. 1999.

13. Spletno mesto Viessmann www.viessmann.ru

14. Spletno mesto Grundfos www.grundfos.ru

15. Stran podjetja "Ridan" www.ridan.ru

PRILOGA A

Tabela A.1 - Energetske enote

Tabela A.2 - Značilnosti nekaterih vrst goriva

Tabela 1 - Podnebni parametri hladnega obdobja v letu

mesto	Temperatura zraka najhladnejšega dne, °C, varnost	Temperatura zraka najhladnejše petdnevnice, °C, varovanje	Temperatura zraka, °C, varnost 0,94	Absolutna minimalna temperatura zraka, °С	Povprečna dnevna amplituda temperature zraka najhladnejšega meseca, °C	Trajanje, dnevi in ​​povprečna temperatura zraka, °С, obdobja s povprečno dnevno temperaturo zraka	Povprečna mesečna relativna zračna vlaga najhladnejšega meseca, %	Povprečna mesečna relativna vlažnost zraka ob 15:00 najhladnejšega meseca, %.	Padavine za november-marec, mm	Prevladujoča smer vetra za december-februar	Najvišja povprečna hitrost vetra v točkah za januar, m/s	Povprečna hitrost vetra, m/s, za obdobje s povprečno dnevno temperaturo zraka £ 8 °C
		£ 0°C	£ 8°C	£ 10°С
0,98	0,92	0,98	0,92	trajanje	povprečna temperatura	trajanje	povprečna temperatura	trajanje	povprečna temperatura
Moskva	-36	-32	-30	-28	-15	-42	6,5		-6,5		-3,1		-2,2				JZ	4,9	3,8
Nižni Novgorod	-38	-34	-34	-31	-17	-41	6,1		-7,5		-4,1		-3,2				JZ	5,1	3,7
Orenburg	-37	-36	-34	-31	-20	-43	8,1		-9,6		-6,3		-5,4				AT	5,5	4,5
Eagle	-35	-31	-30	-26	-15	-39	6,5		-6		-2,7		-1,8				JZ	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				JZ	4,8

Opomba - Absolutna minimalna temperatura zraka je izbrana iz serije opazovanj za obdobje 1881-1985; v SNiP 2.01.01-82 "Gradbena klimatologija in geofizika" je bila absolutna minimalna temperatura zraka za posamezne točke določena z metodo redukcije.

Učinkovitost kotlovske enote je razmerje med uporabno toploto, porabljeno za proizvodnjo pare (tople vode), in razpoložljivo toploto (toploto, ki se dovaja kotlovski enoti). Vsa koristna toplota, ki jo kotel proizvede, se ne pošlje potrošnikom, del se porabi za lastne potrebe (pogon črpalk, vlečnih naprav, poraba toplote za ogrevanje vode izven kotla, njeno odzračevanje itd.). v zvezi s tem se razlikuje med izkoristkom enote glede na proizvedeno toploto (bruto izkoristek) in izkoristkom enote glede na toploto, ki se sprosti porabniku (neto izkoristek).

Bruto učinkovitost je mogoče določiti s formulo:

Neto učinkovitost je določena z obratno bilanco kot:

Sodobne metode povečanja učinkovitosti kotlovnice.

Moč parnega kotla lahko povečate z naslednjimi ukrepi:

§ omejevanje prostornine zraka v zgorevalni komori, namestitev predelnih sten;

§ z uporabo sistemov za rekuperacijo toplote izpušnih plinov;

§ z uporabo kondenzacijskih ali tradicionalnih ekonomizatorjev (grelniki napajalne vode);

§ izvajanje toplotne izolacije sten kotla;

§ s predogrevanjem zraka, vbrizganega v zgorevalno komoro;

§ redno izpihavanje kotla;

§ vzpostavitev pridobivanja (»zajem«) kondenzata.

Metode za povečanje učinkovitosti toplotnega cikla termoelektrarn.

Za povečanje učinkovitosti se uporablja tehnološka shema za kombinirano proizvodnjo električne energije in toplote, ki se dobavlja potrošnikom za proizvodne potrebe ali za ogrevanje in oskrbo s toplo vodo. V ta namen se v turbinah po ustreznih stopnjah izbere para zahtevanih parametrov. Hkrati skozi kondenzator prehaja veliko manj pare, kar omogoča povečanje učinkovitosti do 60 ... 65%.

Povečanje učinkovitosti je mogoče doseči tudi z dvigom parametrov žive pare. Po mnenju strokovnjakov bo povečanje temperature pare na 600 ° C povečalo učinkovitost za približno 5%, dvig tlaka na 30 MPa pa za 3 ... 4%. Res je, to bo zahtevalo kovino z višjimi kazalniki trdnosti.

Kaj določa optimalen način delovanja parnega kotla.

Temperatura plinov v rotacijski komori, zračni tlak za grelnikom zraka, upor grelnika zraka, pretok zraka v mline.

Vpliv načinov delovanja pomožne opreme na učinkovitost kotlovnice.

Za normalno in nemoteno delovanje kotlovnic je potrebno, da se jim neprekinjeno dovaja gorivo. Postopek oskrbe z gorivom je sestavljen iz dveh glavnih stopenj: 1) dobava goriva od kraja pridobivanja do skladišč, ki se nahajajo v bližini kotlovnice; 2) dobava goriva iz skladišč neposredno v kotlovnice.

Morebitne kršitve načinov delovanja pomožne opreme parnega kotla, kot so sistemi za pripravo prahu, sistemi za čiščenje vode, vlečni stroji itd. imajo pomemben vpliv na proizvodnjo pare zahtevanih parametrov s parnim kotlom.

Vpliv žlindrenja ogrevalnih površin na načine delovanja kotlovske enote.

Intenzivna kontaminacija ali žlindrenje grelnih površin povzroči zvišanje temperature plinov na izhodu iz peči in posledično dodatno onesnaženje (žlindrenje) naslednjih grelnih površin kotla, pojav povečane temperaturne neenakosti in hitrost plina v posameznih paketih in tuljavah, zvišanje temperature pregrete pare in kovinskih cevi pregrevalnika, povečanje odpornosti plinske poti kotla in zmanjšanje njegove ekonomske učinkovitosti.

Sodobne tehnologije zgorevanja goriva.

Vortex zgorevanje goriva, plastično zgorevanje.

kisikovo gorivo. Osnovno načelo je, da se iz zraka sprošča kisik, ki se pomeša s premogovim prahom in sežge. Ko se premog sežiga v čistem kisiku, ne nastajajo dušikovi oksidi. Po več stopnjah čiščenja v d.g. ostane le CO2.

Med glavnimi tehnologijami zgorevanja goriva velja izpostaviti tehnologijo nizkotemperaturnega zgorevanja, tehnologijo z obročasto pečjo, uporabo vodno-premogovega goriva in CCGT z intracikličnim uplinjanjem premoga.

Zaradi tega se v turbinskem kondenzatorju poveča izkoristek termoelektrarn

Učinkovitost turbine se lahko poveča s povečanjem temperature in tlaka pare, ki vstopa v turbino, ali z znižanjem temperature in tlaka nasičene pare, ki izstopa iz turbine. Slednje dosežemo s kondenzacijo pare, ki zapušča turbino, kar nastane v za to nameščenem kondenzatorju, ko se vanjo dovaja hladilna voda.

Toplotna bilanca parnega kotla. učinkovitost kotla

Splošna enačba toplotne bilance kotlovske enote

Razmerje, ki povezuje prihod in porabo toplote v generatorju toplote, je njegova toplotna bilanca. Cilji sestave toplotne bilance kotlovske enote so določitev vseh vhodnih in izhodnih postavk bilance; izračun izkoristka kotlovske enote, analiza odhodkovnih postavk bilance stanja, da se ugotovijo vzroki za poslabšanje delovanja kotlovske enote.

V kotlovski enoti se pri zgorevanju goriva kemična energija goriva pretvori v toplotno energijo produktov zgorevanja. Sproščena toplota goriva se uporablja za ustvarjanje koristne toplote v pari ali vroči vodi in za pokrivanje toplotnih izgub.

V skladu z zakonom o ohranjanju energije mora obstajati enakost med prihodom in porabo toplote v kotlovski enoti, t.j.

Pri kotlovnicah je toplotna bilanca na 1 kg trdnega ali tekočega goriva ali 1 m 3 plina v normalnih pogojih ( ). Postavke dohodka in porabe v enačbi toplotne bilance imajo dimenzijo MJ/m 3 za plinasta in MJ/kg za trdna in tekoča goriva.

Imenuje se tudi toplota, pridobljena v kotlovski enoti z zgorevanjem goriva razpoložljiva toplota, je označena.V splošnem primeru prihajajoči del toplotna bilanca je zapisana kot:

kjer je najnižja kurilna vrednost trdnega ali tekočega goriva na delovno maso, MJ/kg;

Neto kalorična vrednost plinastega goriva na suho, MJ/m 3 ;

Fizična toplota goriva;

Fizična toplota zraka;

Toplota, ki se vnese v peč kotla s paro.

Razmislimo o komponentah vhodnega dela toplotne bilance. Pri izračunih se vzame najnižja delovna kalorična vrednost, če je temperatura produktov zgorevanja, ki zapuščajo kotel, višja od temperature kondenzacije vodne pare (običajno t g = 110 ... 120 0 С). Pri hlajenju produktov zgorevanja na temperaturo, pri kateri je možna kondenzacija vodne pare na grelni površini, je treba izračune izvesti ob upoštevanju višje kalorične vrednosti goriva.

Fizična toplota goriva je:

kje Z t je specifična toplotna zmogljivost goriva, za kurilno olje in za plin;

t t – temperatura goriva, 0 С.

Pri vstopu v kotel ima trdno gorivo običajno nizko temperaturo, ki se približuje ničli Q f.t. je majhna in jo je mogoče zanemariti.

Kurilno olje (tekoče gorivo) za zmanjšanje viskoznosti in izboljšanje škropljenja vstopi v peč, segreto na temperaturo 80 ... 120 0 С, zato se pri izračunih upošteva njegova fizična toplota. V tem primeru lahko toplotno zmogljivost kurilnega olja določimo s formulo:

Računovodstvo Q f.t. se izvaja samo pri zgorevanju plinastega goriva z nizko kalorično vrednostjo (na primer plavžnega plina) pod pogojem, da je segreto (do 200 ... 300 0 С). Pri gorenju plinastih goriv z visoko kalorično vrednostjo (na primer zemeljski plin) pride do povečanega masnega razmerja zraka in plina (približno 10 1). V tem primeru se gorivo - plin običajno ne segreva.

Fizična toplota zraka Q f.v. se upošteva le, če se segreje zunaj kotla zaradi zunanjega vira (na primer v parnem grelniku ali v avtonomnem grelniku, ko se v njem zgoreva dodatno gorivo). V tem primeru je toplota, ki jo vnese zrak, enaka:

kjer je razmerje med količino zraka na vstopu v kotel (grelnik zraka) in teoretično potrebno;

Entalpija teoretično zahtevanega zraka, predgretega pred grelnikom zraka, :

,

tukaj je temperatura ogrevanega zraka pred grelnikom zraka kotlovske enote, 0 С;

Entalpija teoretično zahtevanega hladnega zraka, :

Toplota, vnesena v kotlovsko peč s paro med parnim brizganjem kurilnega olja, se upošteva v obliki formule:

kje G p - poraba pare, kg na 1 kg goriva (za parno brizganje kurilnega olja G n = 0,3…0,35 kg/kg);

h p je entalpija pare, MJ/kg;

2,51 - približna vrednost entalpije vodne pare v produktih zgorevanja, ki zapustijo kotlovsko enoto, MJ / kg.

V odsotnosti ogrevanja goriva in zraka iz tujih virov bo razpoložljiva toplota enaka:

Izdakovni del toplotne bilance vključuje koristno toploto Q tla v kotlovnici, t.j. toplota, porabljena za proizvodnjo pare (ali tople vode), in različne toplotne izgube, t.j.

kje Q a.g. – toplotne izgube z odhajajočimi plini;

Q c.s. , Q gospa. - toplotne izgube zaradi kemične in mehanske nepopolnosti zgorevanja goriva;

Q ampak. – toplotne izgube zaradi zunanjega hlajenja zunanjih ohišij kotla;

Q f.sh – izguba s fizično toploto žlindre;

Q po - poraba (znak "+") in dohodek (znak "-") toplote, povezana z nestabilnim toplotnim režimom kotla. V stabilnem stanju termično Q po = 0.

Torej lahko splošno enačbo toplotne bilance kotlovske enote v ustaljenem toplotnem režimu zapišemo kot:

Če oba dela predstavljene enačbe delimo in pomnožimo s 100%, dobimo:

kje sestavine izdatkovnega dela toplotne bilance, %.

3.1 Toplotne izgube z dimnimi plini

Izguba toplote z izpušnimi plini nastane zaradi dejstva, da fizična toplota (entalpija) plinov, ki zapuščajo kotel, pri temperaturi t a.g. , presega fizično toploto zraka, ki vstopa v kotel α a.g. in gorivo Z t t t. Razlika med entalpijo dimnih plinov in toploto, dovedeno v kotel z zrakom iz okolja α a.g. , predstavlja toplotne izgube z dimnimi plini, MJ / kg ali (MJ / m 3):

.

Izguba toplote z izpušnimi plini običajno zavzema glavno mesto med toplotnimi izgubami kotla, ki znašajo 5 ... 12% razpoložljive toplote goriva. Te toplotne izgube so odvisne od temperature, prostornine in sestave produktov zgorevanja, kar pa je odvisno od balastnih komponent goriva:

Razmerje, ki označuje kakovost goriva, kaže relativni izkoristek plinastih produktov zgorevanja (pri α = 1) na enoto toplote zgorevanja goriva in je odvisno od vsebnosti balastnih komponent v njem (vlaga W p in pepel AMPAK p za trda in tekoča goriva, dušik N 2, ogljikov dioksid TAKO 2 in kisik O 2 za plinasto gorivo). S povečanjem vsebnosti balastnih komponent v gorivu in posledično, se toplotne izgube z izpušnimi plini ustrezno povečajo.

Eden od možnih načinov za zmanjšanje toplotnih izgub z dimnimi plini je zmanjšanje koeficienta presežka zraka v dimnih plinih. α c.g., ki je odvisen od koeficienta pretoka zraka v peči in balastnega zraka, ki se sesa v kotlovske plinovode, ki so običajno pod vakuumom:

Možnost zmanjšanja α , odvisno od vrste goriva, načina njegovega zgorevanja, vrste gorilnikov in potiskalnika. Pod ugodnimi pogoji za mešanje goriva in zraka se lahko zmanjša odvečni zrak, potreben za zgorevanje. Pri gorenju plinastega goriva se predpostavlja, da je koeficient presežka zraka 1,1, pri gorenju kurilnega olja = 1,1 ... 1,15.

Sesanje zraka vzdolž plinske poti kotla se lahko v meji zmanjša na nič. Vendar pa je popolno tesnjenje mest, kjer cevi potekajo skozi opeko, tesnjenje loput in peepers težko in praktično = 0,15..0.3.

Balastni zrak v produktih zgorevanja poleg povečanja toplotnih izgub Q a.g. vodi tudi do dodatnih stroškov energije za odvod dima.

Še en pomemben dejavnik, ki vpliva na vrednost Q npr. temperatura dimnih plinov t a.g. . Njegovo zmanjšanje se doseže z vgradnjo toplotnih elementov (ekonomajzer, grelnik zraka) v repni del kotla. Nižja kot je temperatura izpušnih plinov in s tem manjša kot je temperaturna razlika med plini in ogrevano delovno tekočino (na primer zrak), večja je ogrevalna površina potrebna za hlajenje produktov zgorevanja.

Povečanje temperature dimnih plinov vodi do povečanja izgube c Q a.g. in posledično do dodatnih stroškov goriva za proizvodnjo enake količine pare ali tople vode. Zaradi tega je optimalna temperatura t a.g. se določi na podlagi tehnično-ekonomskih izračunov pri primerjavi končnih kapitalskih stroškov za izgradnjo ogrevalne površine in stroškov goriva (slika 3.).

Poleg tega se lahko med delovanjem kotla ogrevalne površine onesnažijo s sajami in pepelom goriva. To vodi do poslabšanja toplotne izmenjave produktov zgorevanja z ogrevalno površino. Hkrati je za ohranitev dane proizvodnje pare potrebno povečati porabo goriva. Drsenje grelnih površin vodi tudi do povečanja upora plinske poti kotla. V zvezi s tem je za zagotovitev normalnega delovanja enote potrebno sistematično čiščenje njenih grelnih površin.

3.2 Toplotne izgube zaradi kemičnega nepopolnega zgorevanja

Izguba toplote zaradi kemične nepopolnosti zgorevanja (kemično pregorevanje) nastane, ko gorivo v zgorevalni komori ni popolnoma zgorelo in se v produktih zgorevanja pojavijo gorljive plinaste komponente - CO, H 2, CH 4, C m H n itd. dogorevanje teh gorljivih plinov zunaj peči skoraj nemogoče zaradi njihove relativno nizke temperature.

Vzroki za kemično nepopolno zgorevanje so lahko:

Splošno pomanjkanje zraka

Slabo nastajanje mešanice, zlasti v začetnih fazah zgorevanja goriva;

nizka temperatura v zgorevalni komori, zlasti v coni naknadnega zgorevanja;

Nezadosten čas zadrževanja goriva v zgorevalni komori, med katerim se kemična reakcija zgorevanja ne more dokončati v celoti.

S količino zraka, ki zadostuje za popolno zgorevanje goriva in dobro tvorbo mešanice, so izgube odvisne od prostornine gostote sproščanja toplote v peči, MW / m 3:

Kje AT– poraba goriva, kg/s;

V t je prostornina peči, m 3.

riž. 14.9 Odvisnost toplotnih izgub od kemične nepopolnosti zgorevanja q x.n, % prostorninske gostote toplotnega sproščanja v peči qv, MW / m 3.

Narava odvisnosti je prikazana na sliki 4. . V območju nizkih vrednosti (leva stran krivulje), t.j. pri nizki porabi goriva B se izgube povečajo zaradi znižanja temperature v zgorevalni komori. Povečanje prostorninske gostote sproščanja toplote (s povečanjem porabe goriva) povzroči zvišanje temperature v peči in zmanjšanje

Ko pa dosežemo določeno raven z nadaljnjim povečanjem porabe goriva (desna stran krivulje), se izgube ponovno začnejo povečevati, kar je povezano z zmanjšanjem časa zadrževanja plinov v prostornini peči in nemogoče, torej o zaključku reakcije zgorevanja.

Optimalna vrednost, pri kateri so izgube minimalne, je odvisna od vrste goriva, načina njegovega zgorevanja in zasnove peči. Pri sodobnih kurilnih napravah je toplotna izguba zaradi kemičnega nepopolnega zgorevanja 0 ... 2% pri .

Pri obdelavi preskusnih materialov za kotlovnico se toplotne izgube zaradi kemičnega nepopolnega zgorevanja določijo s formulo:

Učinkovitost kotlovske enote

Učinkovitost kotlovske enote je razmerje med uporabno toploto, porabljeno za proizvodnjo pare (ali tople vode), in razpoložljivo toploto kotlovske enote. Vendar se vsa koristna toplota, ki jo proizvede kotlovska enota, ne pošlje potrošnikom, del toplote se porabi za lastne potrebe. Glede na to se učinkovitost kotlovske enote razlikuje po proizvedeni toploti (izkoristek - bruto) in po sproščeni toploti (učinkovitost - neto).

Glede na razliko med proizvedeno in sproščeno toploto se določi poraba za lastne potrebe. Za lastne potrebe se ne porablja samo toplota, ampak tudi električna energija (na primer za pogon odvoda dima, ventilatorja, napajalnih črpalk, mehanizmov za dovod goriva), t.j. poraba za lastne potrebe vključuje porabo vseh vrst energije, porabljene za proizvodnjo pare ali tople vode.

Torej učinkovitost - bruto kotlovske enote označuje stopnjo njene tehnične popolnosti, učinkovitost - neto - komercialno učinkovitost.

Učinkovitost - bruto kotlovsko enoto lahko določimo bodisi z direktno bilančno enačbo bodisi z inverzno bilančno enačbo.

V skladu z enačbo neposrednega ravnotežja:

Na primer, pri proizvodnji vodne pare je uporabna toplota ( glej vprašanje 2) :

Potem

Iz predstavljenega izraza lahko dobite formulo za določanje zahtevane porabe goriva, kg / s (m 3 / s):

Glede na inverzno enačbo ravnotežja:

Določanje izkoristka - bruto po direktni bilančni enačbi se izvaja predvsem pri poročanju za ločeno obdobje (dekado, mesec), po reverzni bilančni enačbi - pri testiranju kotlovskih enot. Izračun izkoristka z inverzno tehtnico je veliko natančnejši, saj so napake pri merjenju toplotnih izgub manjše kot pri določanju porabe goriva.