Otevřít dveře 

Výpočet účinnosti kotlů. Jaká je účinnost kotle? Plynové kotle s nejvyšší účinností

ÚČINNOST KOTLE

(Účinnost kotle) ​​- poměr množství tepla předávaného kotlové vodě k přeměně na páru při spalování 1 kg paliva, na hodnotu výhřevnosti paliva, tj. množství tepla, které se uvolní při úplném spalování 1 kg palivo. Účinnost kotlů dosahuje hodnoty řádově 0,60-0,85.

Samojlov K.I. Námořní slovník. - M.-L.: Státní námořní nakladatelství NKVMF SSSR, 1941


Podívejte se, co je "ÚČINNOST BOILER EFFICIENCY" v jiných slovnících:

    účinnost kotle- 3,9 účinnost kotle ηK: Poměr tepelného výkonu Q k potřebě tepla QB: Zdroj …

    účinnost- 3.1 faktor účinnosti: Hodnota charakterizující dokonalost procesů přeměny, přeměny nebo přenosu energie, což je poměr užitečné energie k energii dodané. [GOST R 51387, příloha A] Zdroj ... Slovník-příručka termínů normativní a technické dokumentace

    Poměr vynaložené užitečné práce nebo přijaté energie ke veškeré vynaložené nebo spotřebované energii. Například účinnost elektromotoru je poměr mech. energii, kterou předávají elektrické energii, která je do ní dodávána. Napájení; TO.… … Technický železniční slovník

    Požadavek "efektivita" je přesměrován sem; viz také další významy. Koeficient výkonu (COP) je charakteristika účinnosti systému (zařízení, stroje) ve vztahu k přeměně nebo přenosu energie. Je určen poměrem užitečné ... ... Wikipedie

    účinnost h- 3,7 faktor účinnosti h %: Poměr užitečného výstupního výkonu k tepelnému příkonu. Zdroj… Slovník-příručka termínů normativní a technické dokumentace

    GOST R 54442-2011: Topné kotle. Část 3. Plynové kotle ústředního vytápění. Jednotka skládající se z kotlového tělesa a hořáku s nuceným přívodem vzduchu. Požadavky na tepelnou zkoušku- Terminologie GOST R 54442 2011: Topné kotle. Část 3 plynové kotle ústřední topení. Jednotka skládající se z kotlového tělesa a hořáku s nuceným přívodem vzduchu. Požadavky na tepelné zkoušky původní dokument: 3.10 ... ... Slovník-příručka termínů normativní a technické dokumentace

    - "Felix Dzeržinskij" Parní lokomotiva FD21 3125 Základní údaje ... Wikipedie

    Felix Dzeržinskij ... Wikipedie

    GOST R 54440-2011: Topné kotle. Část 1. Topné kotle s hořáky s nuceným přívodem vzduchu. Terminologie, obecné požadavky, zkoušení a značení- Terminologie GOST R 54440 2011: Topné kotle. Část 1. Topné kotle s hořáky s nuceným oběhem vzduchu. Terminologie, Obecné požadavky, zkoušení a značení originálního dokumentu: 3.11 aerodynamický odpor plyn ... ... Slovník-příručka termínů normativní a technické dokumentace

    V tomto článku chybí odkazy na zdroje informací. Informace musí být ověřitelné, jinak mohou být zpochybněny a odstraněny. Můžete... Wikipedie

Vytvořte si v něm útulnou a pohodlnou atmosféru venkovský dům docela jednoduché - stačí správně vybavit topný systém. Hlavní složkou efektivní a spolehlivé topení je kotel. V článku níže si povíme, jak vypočítat účinnost kotle, jaké faktory ji ovlivňují a jak účinnost zvýšit. topné zařízení v konkrétním domě.

Jak vybrat kotel

Samozřejmě, aby bylo možné určit, jak účinný bude ten či onen teplovodní kotel, je nutné určit jeho účinnost (faktor účinnosti). Tento ukazatel je poměrem tepla použitého k vytápění prostoru k celkovému množství vyrobené tepelné energie.


Vzorec pro výpočet účinnosti vypadá takto:

ɳ=(Q 1 ÷Q ri),

kde Q 1 - teplo využité efektivně;

Q ri je celkové množství uvolněného tepla.

Jaký je vztah mezi účinností kotle a zatížením

Na první pohled se může zdát, že čím více paliva je spáleno, tím lépe kotel funguje. Není to však tak docela pravda. Závislost účinnosti kotle na zátěži se projevuje právě naopak. Čím více paliva se spálí, tím více tepelné energie se uvolní. Zároveň se také zvyšuje úroveň tepelných ztrát, protože v komín unikají vysoce zahřáté spaliny. V důsledku toho se palivo spotřebovává neefektivně.


Obdobně se situace vyvíjí v případech, kdy topný kotel pracuje na snížený výkon. Pokud nedosáhne doporučených hodnot o více než 15 %, palivo zcela neshoří a zvýší se množství spalin. Tím pádem dost klesne účinnost kotle. Proto se vyplatí dodržovat doporučené výkonové stupně kotle – jsou navrženy tak, aby provozoval zařízení co nejefektivněji.

Výpočet účinnosti s přihlédnutím k různým faktorům

Výše uvedený vzorec není zcela vhodný pro hodnocení účinnosti zařízení, protože je velmi obtížné přesně vypočítat účinnost kotle při zohlednění pouze dvou ukazatelů. V praxi se v procesu návrhu používá jiný, úplnější vzorec, protože ne všechno vyrobené teplo se spotřebuje k ohřevu vody v topném okruhu. Během provozu kotle se ztrácí určité množství tepla.


Přesnější výpočet účinnosti kotle se provádí pomocí následujícího vzorce:

ɳ=100-(q 2 + q 3 + q 4 + q 5 + q 6), ve kterém

q 2 - tepelné ztráty s odcházejícími hořlavými plyny;

q 3 - tepelné ztráty v důsledku nedokonalého spalování produktů spalování;

q 4 - tepelné ztráty v důsledku nedopalování paliva a srážení popela;

q 5 - ztráty způsobené vnějším chlazením zařízení;

q 6 - tepelné ztráty spolu se struskou odváděnou z pece.

Tepelné ztráty při odvodu hořlavých plynů

K nejvýznamnějším tepelným ztrátám dochází v důsledku odvodu hořlavých plynů do komína (q 2). Účinnost kotle do značné míry závisí na teplotě spalování paliva. Optimálního teplotního rozdílu na studeném konci ohřívače vody je dosaženo při zahřátí na 70-110 ℃.

Když teplota spalin klesne o 12-15℃, účinnost teplovodního kotle se zvýší o 1%. Nicméně, aby se snížila teplota odcházejících produktů spalování, je nutné zvětšit velikost vyhřívaných povrchů, a tím i celé konstrukce jako celku. Při ochlazování oxidu uhelnatého se navíc zvyšuje riziko nízkoteplotní koroze.


Teplota oxidu uhelnatého mimo jiné závisí také na kvalitě a druhu paliva a také na ohřevu vzduchu vstupujícího do topeniště. Teploty přiváděného vzduchu a odváděných spalin závisí na druhu paliva.

Pro výpočet indexu tepelné ztráty s odcházejícími plyny se používá následující vzorec:

Q 2 = (T 1 -T 3) × (A 2 ÷ (21-O 2) + B), kde

T 1 je teplota odváděných hořlavých plynů v místě za přehřívačem;

T 3 - teplota vzduchu vstupujícího do pece;

21 - koncentrace kyslíku ve vzduchu;

O 2 - množství kyslíku v odcházejících produktech spalování v kontrolním bodě;

A 2 a B jsou koeficienty ze speciální tabulky, které závisí na druhu paliva.

Chemické nedopalování jako zdroj tepelných ztrát

Ukazatel q 3 se používá při výpočtu účinnosti plynový kotel například vytápění nebo v případech, kdy se používá topný olej. U plynových kotlů je hodnota q 3 0,1-0,2 %. Při mírném přebytku vzduchu při spalování je tento údaj 0,15 % a při výrazném přebytku vzduchu se s ním vůbec nepočítá. Při spalování směsi plynů různých teplot je však hodnota q 3 \u003d 0,4-0,5%.


Pokud topné zařízení běží na tuhá paliva, bere se v úvahu q 4. Zejména u antracitového uhlí je hodnota q 4 \u003d 4-6%, poloantracit charakterizován 3-4% tepelnými ztrátami, ale při spalování uhlí vzniká pouze 1,5-2% tepelných ztrát. Při odstraňování kapalné strusky spáleného nízkoreaktivního uhlí lze hodnotu q4 považovat za minimální. Ale při odstraňování strusky v pevné formě se tepelné ztráty zvýší na maximální mez.

Tepelné ztráty v důsledku vnějšího chlazení

Takové tepelné ztráty q5 většinou nepřesahují 0,5 % a s rostoucím výkonem topného zařízení se dále snižují.

Tento ukazatel je spojen s výpočtem parního výkonu kotelny:

  • Za podmínky výroby páry D v rozmezí 42-250 kg/s je hodnota tepelné ztráty q5=(60÷D)×0,5÷lgD;
  • Překročí-li hodnota parního výkonu D 250 kg/s, považuje se tepelná ztráta za 0,2 %.

Množství tepelných ztrát při odstraňování strusky

Hodnota tepelné ztráty q6 je relevantní pouze pro odstraňování kapalného popela. Ale v případech, kdy je ze spalovací komory odstraněna struska tuhé palivo, tepelné ztráty q6 se berou v úvahu při výpočtu účinnosti topných kotlů pouze v případě, že jsou větší než 2,5Q.

Jak vypočítat účinnost kotle na tuhá paliva

Ani při dokonale navržené konstrukci a kvalitním palivu nemůže účinnost topných kotlů dosáhnout 100 %. S jejich prací jsou nutně spojeny určité tepelné ztráty způsobené jak druhem spalovaného paliva, tak řadou vnější faktory a podmínky. Abychom pochopili, jak vypadá výpočet účinnosti kotle na tuhá paliva v praxi, uvedeme si příklad.


Například tepelné ztráty při odstraňování strusky z palivové komory budou:

q 6 \u003d (A sl × W l × A p) ÷ Q ri,

kde Asl je relativní hodnota strusky odstraněné z pece k objemu naloženého paliva. Při správném používání kotle je podíl spalin ve formě popela 5-20 %, pak daná hodnota může být rovna 80-95 %.

Z l - termodynamický potenciál popela při teplotě 600 ℃ za normálních podmínek je 133,8 kcal / kg.

A p je obsah popela v palivu, který se počítá pro Celková váha palivo. V různé typy obsah popela v palivu se pohybuje od 5 % do 45 %.

Q ri je minimální množství tepelné energie, která vzniká v procesu spalování paliva. V závislosti na typu paliva se tepelná kapacita pohybuje v rozmezí 2500-5400 kcal/kg.

V tomto případě, s přihlédnutím k uvedeným hodnotám tepelné ztráty q 6 bude 0,1-2,3%.

Hodnota q5 bude záviset na výkonu a projektovaném výkonu topného kotle. Provoz moderních instalací s nízký výkon, která velmi často vytápí soukromé domy, je obvykle spojena s tepelnými ztrátami tohoto typu v rozmezí 2,5-3,5 %.

Tepelné ztráty spojené s mechanickým nedopalováním tuhého paliva q 4 do značné míry závisí na jeho typu a také na konstrukčních vlastnostech kotle. Pohybují se v rozmezí 3–11 %. To stojí za zvážení, pokud hledáte způsob, jak kotel zefektivnit.


Chemické nedopalování paliva obvykle závisí na koncentraci vzduchu v hořlavé směsi. Takové tepelné ztráty q 3 se obvykle rovnají 0,5-1 %.

Největší procento tepelných ztrát q 2 je spojeno se ztrátou tepla spolu s hořlavými plyny. Tento ukazatel je ovlivněn kvalitou a druhem paliva, stupněm ohřevu hořlavých plynů, jakož i provozními podmínkami a konstrukcí topného kotle. S optimálním tepelným designem 150 ℃, evakuovaní kysličník uhelnatý musí být zahřátý na teplotu 280 ℃. V tomto případě se tato hodnota tepelné ztráty bude rovnat 9-22%.

Pokud se sečtou všechny uvedené hodnoty ztrát, dostaneme hodnotu účinnosti ɳ=100-(9+0,5+3+2,5+0,1)=84,9 %.

To znamená, že moderní kotel může pracovat pouze na 85-90 % svého výkonu. Vše ostatní jde k zajištění spalovacího procesu.

Všimněte si, že dosažení tak vysokých hodnot není snadné. Chcete-li to provést, musíte kompetentně přistupovat k výběru paliva a zajistit vybavení optimální podmínky. Obvykle výrobci uvádějí, s jakou zátěží má kotel pracovat. Zároveň je žádoucí, aby byla většinou nastavena na ekonomickou úroveň zátěže.


Pro provoz kotle s maximální účinnost, musí být používán podle následujících pravidel:

  • pravidelné čištění kotle je povinné;
  • je důležité kontrolovat intenzitu spalování a úplnost spalování paliva;
  • je nutné vypočítat tah s přihlédnutím k tlaku přiváděného vzduchu;
  • je nutné vypočítat podíl popela.

Kvalitu spalování tuhého paliva pozitivně ovlivňuje výpočet optimálního tahu se zohledněním tlaku vzduchu přiváděného do kotle a rychlosti evakuace oxidu uhelnatého. Se zvyšujícím se tlakem vzduchu se však spolu s produkty spalování odvádí do komína více tepla. Ale příliš malý tlak a omezení přístupu vzduchu do palivové komory vede ke snížení intenzity spalování a silnější tvorbě popela.

Pokud máte doma nainstalovaný topný kotel, věnujte pozornost našim doporučením pro zvýšení jeho účinnosti. Můžete nejen ušetřit na palivu, ale také dosáhnout příjemného mikroklimatu v domě.

Koeficient výkonu (COP) kotelní jednotky je definován jako poměr užitečného tepla použitého k výrobě páry (resp horká voda), na dostupné teplo (teplo dodané do kotlové jednotky). V praxi není veškeré užitečné teplo vybrané kotlovou jednotkou odesíláno spotřebitelům. Část tepla je vynakládána na vlastní potřebu. V závislosti na tom se účinnost jednotky rozlišuje podle tepla uvolněného spotřebiteli (čistá účinnost).

Rozdíl mezi vyrobeným a uvolněným teplem je spotřeba pro vlastní potřebu kotelny. Vlastní potřeba spotřebovává nejen teplo, ale i elektrickou energii (např. pro pohon odsavače kouře, ventilátoru, podávacích čerpadel, mechanismů přívodu paliva a úpravy prachu atd.), takže spotřeba pro vlastní potřebu zahrnuje spotřebu všech druhů energie vynaložené na výrobu páry nebo horké vody.

Hrubá účinnost kotelny charakterizuje stupeň její technické dokonalosti a čistá účinnost - obchodní ziskovost.

Hrubá účinnost kotlové jednotky ŋ br, %, lze určit přímou bilanční rovnicí

ŋ br \u003d 100 (podlaha Q / Q p p)

nebo inverzní bilanční rovnicí

ŋ br \u003d 100-(q y.g + q x.n + q m.n + q n.o + q f.sh),

kde Q podlaha užitečné teplo používané k výrobě páry (nebo horké vody); Q p p- dostupné teplo kotlové jednotky; q c.g +q c.n +q m.n +q n.o + q f.sh- relativní tepelné ztráty podle položek spotřeby tepla.

Čistá účinnost podle rovnice reverzní bilance je definována jako rozdíl

ŋ net = ŋ br -q s.n.,

kde q s.n- relativní spotřeba energie pro vlastní potřebu, %.

Faktor účinnosti podle rovnice přímé bilance se používá zejména při vykazování za samostatné období (dekáda, měsíc), faktor účinnosti podle rovnice zpětné bilance se používá při testování kotlových jednotek. Stanovení účinnosti inverzní bilancí je mnohem přesnější, jelikož chyby při měření tepelných ztrát jsou menší než při stanovení spotřeby paliva, zejména při spalování pevných paliv.

Ke zlepšení účinnosti kotlových jednotek tedy nestačí usilovat o snížení tepelných ztrát; je také nutné všemožně snižovat náklady na teplo a elektrickou energii pro vlastní potřebu. Porovnání účinnosti provozu různých kotlových jednotek by proto mělo být nakonec provedeno podle jejich čisté účinnosti.

Obecně se účinnost kotlové jednotky liší v závislosti na jejím zatížení. Pro vybudování této závislosti je nutné odečíst od 100% postupně všechny ztráty kotelní jednotky Sq pot \u003d q y.g + q x.n + q m.n + q n.o které závisí na zatížení.

Jak je patrné z obrázku 1.14, účinnost kotlové jednotky při určité zátěži má maximální hodnotu, to znamená, že provoz kotle při této zátěži je nejekonomičtější.

Obrázek 1.14 - Závislost účinnosti kotle na jeho zatížení: q c.g, q x.n, q m.s., q n.o.,S q potu- tepelné ztráty výfukovými plyny, chemickým nedokonalým spalováním, mechanickým nedokonalým spalováním, externím chlazením a celkovými ztrátami

Hodnota je od 0,3 do 3,5 % a s rostoucím výkonem kotle klesá (od 3,5 % u kotlů o výkonu 2 t/h do 0,3 % u kotlů o výkonu nad 300 t/h).

Ztráta fyzikálním teplem strusky dochází proto, že při spalování tuhého paliva má struska odebíraná z pece vysokou teplotu: s odstraněním pevného popela = 600 °C, s kapalným - = 1400 - 1600 °C.

Tepelné ztráty fyzikálním teplem strusek, %, jsou určeny vzorcem:

,

kde - podíl strusky zachycené ve spalovací komoře; - entalpie strusky, kJ/kg.

Při vrstveném spalování paliv i při komorovém spalování s odvodem kapalné strusky = 1 - 2 % a výše.

Pro komorové spalování paliva s odstraňováním pevného popela se ztráta zohledňuje pouze u vícepopelových paliv při > 2,5 %∙kg/MJ.

Účinnost kotelní jednotky (brutto a netto).

Účinnost kotelní jednotky je poměr užitečného tepla použitého k výrobě páry (horké vody) k dostupnému teplu (teplo dodávané kotelní jednotce). Ne všechno užitečné teplo generované kotlem je odesíláno spotřebitelům, část je vynakládána na vlastní potřebu (pohon čerpadel, tahových zařízení, spotřeba tepla na ohřev vody mimo kotel, její odvzdušnění apod.). V tomto ohledu se rozlišuje účinnost jednotky z hlediska vyrobeného tepla (hrubá účinnost) a účinnosti jednotky z hlediska tepla uvolněného spotřebiteli (čistá účinnost).

Účinnost kotle (brutto), %, lze určit rovnicí Přímo Zůstatek

,

nebo rovnice zvrátit Zůstatek

.

Účinnost kotle (netto), %, dle reverzní bilance se stanoví jako

kde je relativní spotřeba energie pro vlastní potřebu, %.

Téma 6. Zařízení vrstvených pecí pro spalování paliva v hustém a fluidním (fluidním) loži

Pece pro spalování paliva v husté vrstvě: princip činnosti, rozsah, výhody a nevýhody. Rozdělení topenišť pro spalování paliva v husté vrstvě (nemechanizované, polomechanické, mechanické). Výdejní stojany paliva. Mechanické pece s pohyblivými rošty: princip činnosti, rozsah, druhy. Zařízení vrstvených pecí pro spalování paliva ve fluidním loži: princip činnosti, rozsah, výhody a nevýhody.

Zařízení vrstvených pecí pro spalování paliva v husté vrstvě.

Vrstvené pece určené pro spalování tuhého kusového paliva (velikost od 20 do 30 mm) jsou snadno ovladatelné a nevyžadují složitý nákladný systém přípravy paliva.

Ale protože proces spalování paliva v husté vrstvě je charakterizován nízkou rychlostí hoření, setrvačností (a proto je obtížné jej automatizovat), sníženou účinností (spalování paliva probíhá s velkými ztrátami z mechanického a chemického nedopalování) a spolehlivostí, je ekonomicky výhodné použít vrstvené spalování u kotlů s výkonem páry do 35 t/h.

Vrstvené pece se používají pro spalování antracitu, uhlí se střední spékavostí (dlouhoplamenné, plynové, chudé), hnědého uhlí s nízkou vlhkostí a obsahem popela, ale i kusové rašeliny.

Klasifikace vrstvených pecí.

Údržba topeniště, ve kterém se palivo spaluje ve vrstvě, se redukuje na tyto základní operace: přívod paliva do topeniště; vrtání (míchání) palivové vrstvy za účelem zlepšení podmínek pro zásobování okysličovadla; odstranění strusky z pece.

Podle stupně mechanizace těchto operací lze vrstvená pecní zařízení rozdělit na nemechanizovaná (všechny tři operace se provádějí ručně); polomechanické (jedna nebo dvě operace jsou mechanizovány); mechanické (všechny tři operace jsou mechanizované).

Nemechanizované vrstvené pece jsou pece s ručním periodickým přiváděním paliva na pevný rošt a ručním periodickým odstraňováním strusky.

polomechanický pecní zařízení se vyznačují mechanizací procesu dodávání paliva na rošt pomocí různých odlévačů, jakož i použitím speciálních odstraňovačů strusky a rotačních nebo kývacích roštů.

Účinnost topného kotle je poměr užitečného tepla použitého k výrobě páry (nebo horké vody) k dostupnému teplu topného kotle. Ne všechno užitečné teplo generované kotlovou jednotkou je posíláno spotřebitelům, část tepla je spotřebována pro vlastní potřebu. S ohledem na to se účinnost topného kotle rozlišuje podle vyrobeného tepla (hrubá účinnost) a tepla uvolněného (čistá účinnost).

Podle rozdílu mezi vyrobeným a uvolněným teplem se určí spotřeba pro vlastní potřebu. Pro vlastní potřebu se nespotřebovává pouze teplo, ale i elektrická energie (např. pro pohon odsavače kouře, ventilátoru, podávacích čerpadel, mechanismů přívodu paliva), tzn. spotřeba pro vlastní potřebu zahrnuje spotřebu všech druhů energie vynaložené na výrobu páry nebo horké vody.

V důsledku toho hrubá účinnost topného kotle charakterizuje stupeň jeho technické dokonalosti a čistá účinnost - komerční účinnost. Pro hrubou účinnost kotle, %:
podle rovnice přímé rovnováhy:

η br \u003d 100 Q podlaha / Q r r

kde Q podlaha je množství užitečného tepla, MJ / kg; Q p p - dostupné teplo, MJ / kg;

podle inverzní bilanční rovnice:

η br \u003d 100 - (q y.g + q x.n + q n.o)

kde q c.g, q x.n, q n.o - relativní tepelné ztráty s výfukovými plyny, z chemické nedokonalosti spalování paliva, z vnějšího chlazení.

Pak čistá účinnost topného kotle podle inverzní bilanční rovnice:

η net = η br - q s.n

kde q s.n - spotřeba energie pro vlastní potřebu,%.

Stanovení účinnosti přímou bilanční rovnicí se provádí zejména při vykazování za samostatné období (dekáda, měsíc) a inverzní bilanční rovnicí - při zkoušce topného kotle. Výpočet účinnosti topného kotle podle inverzní bilance je mnohem přesnější, protože chyby při měření tepelných ztrát jsou menší než při stanovení spotřeby paliva.

Závislost účinnosti kotle η na jeho zatížení (D/D nom) 100

q o.g, q x.n, q n.o - tepelné ztráty výfukovými plyny, z chemické a mechanické nedokonalosti spalování, z vnějšího chlazení a celkových ztrát.

Ke zvýšení účinnosti topného kotle tedy nestačí usilovat o snížení tepelných ztrát; je také nutné všemožně snižovat náklady na teplo a elektřinu pro vlastní potřebu, které v průměru dosahují 3 ... 5 % tepla dostupného z kotelny.

Změna účinnosti topného kotle závisí na jeho zatížení. Pro sestavení této závislosti (obr.) je nutné odečíst od 100 % postupně všechny ztráty kotlové jednotky závislé na zatížení, tzn. q c.g., q x.n., q n.d. Jak je vidět z obrázku, účinnost topného kotle při určité zátěži má maximální hodnotu. Provoz kotle při této zátěži je nejekonomičtější.