Cálculo de la eficiencia de las calderas. ¿Cuál es la eficiencia de la caldera? Calderas de gas con la máxima eficiencia
EFICIENCIA DE LA CALDERA
(Eficiencia de la caldera) - la relación de la cantidad de calor transferido al agua de la caldera para convertirla en vapor durante la combustión 1 kg combustible, al valor del poder calorífico del combustible, es decir, la cantidad de calor que se libera durante la combustión completa 1 kg combustible. La eficiencia de las calderas alcanza un valor del orden de 0,60-0,85.
Samoilov K. I. Diccionario marino. - M.-L.: Editorial Naval Estatal de la NKVMF de la URSS, 1941
Vea qué es "EFICIENCIA DE LA CALDERA" en otros diccionarios:
eficiencia de la caldera- 3.9 eficiencia de la caldera ηK: Relación entre la producción de calor Q y la demanda de calor QB: Fuente …
eficiencia- 3.1 factor de eficiencia: Valor que caracteriza la perfección de los procesos de conversión, transformación o transferencia de energía, que es la relación entre la energía útil y la energía suministrada. [GOST R 51387, Anexo A] Fuente... Diccionario-libro de referencia de términos de documentación normativa y técnica
La relación entre el trabajo útil gastado o la energía recibida y todo el trabajo gastado o la energía consumida, respectivamente. Por ejemplo, la eficiencia del motor eléctrico es la relación de mecan. la potencia que emiten a la potencia eléctrica que se le suministra. energía; A.… … Diccionario técnico ferroviario
La solicitud de "eficiencia" se redirige aquí; ver también otros significados. El coeficiente de rendimiento (COP) es una característica de la eficiencia de un sistema (dispositivo, máquina) en relación con la conversión o transferencia de energía. Está determinado por la proporción de útiles ... ... Wikipedia
eficiencia h- 3.7 factor de eficiencia h %: La relación entre la potencia de salida útil y la entrada de calor. Fuente … Diccionario-libro de referencia de términos de documentación normativa y técnica
GOST R 54442-2011: Calderas de calefacción. Parte 3. Calderas de calefacción central a gas. Conjunto formado por un cuerpo de caldera y un quemador con alimentación forzada de aire. Requisitos de prueba térmica- Terminología GOST R 54442 2011: Calderas de calefacción. parte 3 calderas de gas calefacción central. Conjunto formado por un cuerpo de caldera y un quemador con alimentación forzada de aire. Requisitos para pruebas térmicas documento original: 3.10 ... ... Diccionario-libro de referencia de términos de documentación normativa y técnica
- Locomotora de vapor "Felix Dzerzhinsky" FD21 3125 Datos básicos ... Wikipedia
Félix Dzerzhinsky ... Wikipedia
GOST R 54440-2011: Calderas de calefacción. Parte 1. Calderas de calefacción con quemadores con suministro de aire forzado. Terminología, requisitos generales, ensayo y marcado- Terminología GOST R 54440 2011: Calderas de calefacción. Parte 1. Calderas de calefacción con quemadores de aire forzado. Terminología, Requerimientos generales, prueba y marcado del documento original: 3.11 resistencia aerodinámica gasolina ... ... Diccionario-libro de referencia de términos de documentación normativa y técnica
Este artículo carece de enlaces a fuentes de información. La información debe ser verificable, de lo contrario puede ser cuestionada y eliminada. Puedes...Wikipedia
Crear un ambiente acogedor y confortable en casa de Campo bastante simple: solo necesita equipar adecuadamente el sistema de calefacción. El componente principal de un sistema eficiente y confiable sistema de calefacción es la caldera. En el siguiente artículo, hablaremos sobre cómo calcular la eficiencia de la caldera, qué factores la afectan y cómo aumentar la eficiencia. equipo de calefacción en una casa particular.
Cómo elegir una caldera
Por supuesto, para determinar qué tan eficiente será esta o aquella caldera de agua caliente, es necesario determinar su eficiencia (factor de eficiencia). Este indicador es la relación entre el calor utilizado para la calefacción de espacios y la cantidad total de energía térmica generada.
La fórmula para calcular la eficiencia se ve así:
ɳ=(Q 1 ÷ Q ri),
donde Q 1 - calor utilizado de manera eficiente;
Q ri es la cantidad total de calor liberado.
¿Cuál es la relación entre la eficiencia de la caldera y la carga?
A primera vista, puede parecer que cuanto más combustible se quema, mejor funciona la caldera. Sin embargo, esto no es del todo cierto. La dependencia de la eficiencia de la caldera con respecto a la carga se manifiesta justo al contrario. Cuanto más combustible se quema, más energía térmica se libera. Al mismo tiempo, el nivel de pérdida de calor también aumenta, ya que en Chimenea escape de gases de combustión muy calientes. En consecuencia, el combustible se consume de manera ineficiente.
Del mismo modo, la situación se desarrolla en los casos en que la caldera de calefacción funciona a potencia reducida. Si no alcanza los valores recomendados en más del 15%, el combustible no se quemará por completo y aumentará la cantidad de gases de combustión. Como resultado, la eficiencia de la caldera se reducirá bastante. Es por eso que vale la pena cumplir con los niveles de potencia recomendados de la caldera: están diseñados para operar el equipo de la manera más eficiente posible.
Cálculo de la eficiencia teniendo en cuenta varios factores
La fórmula anterior no es del todo adecuada para evaluar la eficiencia del equipo, ya que es muy difícil calcular con precisión la eficiencia de la caldera, teniendo en cuenta solo dos indicadores. En la práctica, en el proceso de diseño se utiliza una fórmula diferente y más completa, ya que no todo el calor generado se utiliza para calentar el agua del circuito de calefacción. Una cierta cantidad de calor se pierde durante el funcionamiento de la caldera.
Un cálculo más preciso de la eficiencia de la caldera se realiza utilizando la siguiente fórmula:
ɳ=100-(q 2 + q 3 + q 4 + q 5 + q 6), en la que
q 2 - pérdida de calor con gases combustibles salientes;
q 3 - pérdida de calor como resultado de la combustión incompleta de los productos de combustión;
q 4 - pérdida de calor debido a la subcombustión del combustible y la precipitación de cenizas;
q 5 - pérdidas causadas por el enfriamiento externo del dispositivo;
q 6 - pérdida de calor junto con la escoria extraída del horno.
Pérdida de calor durante la eliminación de gases combustibles.
Las pérdidas de calor más importantes se producen como consecuencia de la evacuación de gases combustibles hacia la chimenea (q 2). La eficiencia de la caldera depende en gran medida de la temperatura de combustión del combustible. La diferencia de temperatura óptima en el extremo frío del calentador de agua se logra cuando se calienta a 70-110 ℃.
Cuando la temperatura de los gases de combustión cae entre 12 y 15 ℃, la eficiencia de la caldera de agua caliente aumenta en un 1 %. No obstante, para reducir la temperatura de los productos de combustión salientes, es necesario aumentar el tamaño de las superficies calentadas y, por lo tanto, de toda la estructura en su conjunto. Además, cuando se enfría el monóxido de carbono, aumenta el riesgo de corrosión a baja temperatura.
Entre otras cosas, la temperatura del monóxido de carbono también depende de la calidad y el tipo de combustible, así como del calentamiento del aire que ingresa al horno. Las temperaturas del aire entrante y de los productos de combustión salientes dependen de los tipos de combustible.
Para calcular el índice de pérdida de calor con gases salientes, se utiliza la siguiente fórmula:
Q 2 = (T 1 -T 3) × (A 2 ÷ (21-O 2) + B), donde
T 1 es la temperatura de los gases combustibles evacuados en el punto detrás del sobrecalentador;
T 3 - la temperatura del aire que ingresa al horno;
21 - concentración de oxígeno en el aire;
O 2 - la cantidad de oxígeno en los productos de combustión salientes en el punto de control;
A 2 y B son coeficientes de una tabla especial que dependen del tipo de combustible.
Underburning químico como fuente de pérdida de calor
El indicador q 3 se utiliza al calcular la eficiencia. Caldera de gas calefacción, por ejemplo, o en los casos en que se utilice fuel oil. Para calderas de gas, el valor de q 3 es 0.1-0.2%. Con un ligero exceso de aire durante la combustión, esta cifra es del 0,15%, y con un exceso de aire significativo, no se tiene en cuenta en absoluto. Sin embargo, cuando se quema una mezcla de gases de diferentes temperaturas, el valor de q 3 \u003d 0.4-0.5%.
Si el equipo de calefacción funciona con combustible sólido, se tiene en cuenta q 4. En particular, para el carbón de antracita, el valor de q 4 \u003d 4-6%, la semiantracita se caracteriza por una pérdida de calor del 3-4%, pero cuando se quema el carbón, solo se forma el 1,5-2% de la pérdida de calor. Con la eliminación de escoria líquida de carbón quemado de baja reactividad, el valor de q4 puede considerarse mínimo. Pero al eliminar la escoria en forma sólida, la pérdida de calor aumentará hasta el límite máximo.
Pérdida de calor debido al enfriamiento externo
Tales pérdidas de calor q5 normalmente no superan el 0,5% y, a medida que aumenta la potencia del equipo de calefacción, se reducen aún más.
Este indicador está asociado al cálculo de la producción de vapor de la planta de calderas:
- Bajo la condición de producción de vapor D en el rango de 42-250 kg/s, el valor de la pérdida de calor q5=(60÷D)×0.5÷lgD;
- Si el valor de la salida de vapor D supera los 250 kg/s, se considera que la tasa de pérdida de calor es del 0,2 %.
La cantidad de pérdida de calor por la eliminación de escoria.
El valor de la pérdida de calor q6 solo es relevante para la eliminación de cenizas líquidas. Pero en los casos en que se elimina la escoria de la cámara de combustión combustible sólido, las pérdidas de calor q6 se tienen en cuenta al calcular la eficiencia de las calderas de calefacción solo si son más de 2.5Q.
Cómo calcular la eficiencia de una caldera de combustible sólido
Incluso con un diseño perfectamente diseñado y combustible de alta calidad, la eficiencia de las calderas de calefacción no puede alcanzar el 100 %. Su trabajo está necesariamente asociado a ciertas pérdidas de calor provocadas tanto por el tipo de combustible quemado como por una serie de factores externos Y condiciones. Para comprender cómo se ve en la práctica el cálculo de la eficiencia de una caldera de combustible sólido, daremos un ejemplo.
Por ejemplo, la pérdida de calor por la eliminación de la escoria de la cámara de combustible será:
q 6 \u003d (A sl × W l × A p) ÷ Q ri,
donde A sl es el valor relativo de la escoria removida del horno al volumen de combustible cargado. Con el uso adecuado de la caldera, la proporción de residuos de combustión en forma de ceniza es del 5-20%, luego valor dado puede ser igual a 80-95%.
Z l: el potencial termodinámico de la ceniza a una temperatura de 600 ℃ en condiciones normales es de 133,8 kcal / kg.
A p es el contenido de cenizas del combustible, que se calcula para peso total combustible. A varios tipos el contenido de cenizas de combustible oscila entre el 5 % y el 45 %.
Q ri es la cantidad mínima de energía térmica que se genera en el proceso de combustión del combustible. Dependiendo del tipo de combustible, la capacidad calorífica varía entre 2500-5400 kcal/kg.
En este caso, teniendo en cuenta los valores indicados de pérdida de calor q 6 será 0,1-2,3%.
El valor de q5 dependerá de la potencia y potencia de diseño de la caldera de calefacción. Operación de modernas instalaciones con bajo consumo, que muy a menudo calientan casas particulares, generalmente se asocia con pérdidas de calor de este tipo en el rango de 2.5-3.5%.
Las pérdidas de calor asociadas con la subcombustión mecánica del combustible sólido q 4 dependen en gran medida de su tipo, así como de las características de diseño de la caldera. Van del 3 al 11%. Vale la pena considerar esto si está buscando una manera de hacer que la caldera funcione de manera más eficiente.
La subcombustión química del combustible generalmente depende de la concentración de aire en la mezcla combustible. Tales pérdidas de calor q 3 son generalmente iguales a 0.5-1%.
El mayor porcentaje de pérdida de calor q 2 está asociado con la pérdida de calor junto con los gases combustibles. Este indicador está influenciado por la calidad y el tipo de combustible, el grado de calentamiento de los gases combustibles, así como las condiciones de operación y el diseño de la caldera de calefacción. Con un diseño térmico óptimo de 150 ℃, los evacuados monóxido de carbono debe calentarse a una temperatura de 280 ℃. En este caso, este valor de pérdida de calor será igual a 9-22%.
Si se resumen todos los valores de pérdida enumerados, obtenemos el valor de eficiencia ɳ=100-(9+0.5+3+2.5+0.1)=84.9%.
Esto significa que una caldera moderna solo puede funcionar al 85-90% de su capacidad. Todo lo demás va para asegurar el proceso de combustión.
Tenga en cuenta que lograr valores tan altos no es fácil. Para hacer esto, debe abordar de manera competente la selección de combustible y proporcionar equipos condiciones óptimas. Por lo general, los fabricantes indican con qué carga debe trabajar la caldera. Al mismo tiempo, es deseable que la mayor parte del tiempo se ajuste a un nivel económico de cargas.
Para operar la caldera con Máxima eficiencia, debe ser utilizado de acuerdo con las siguientes reglas:
- la limpieza periódica de la caldera es obligatoria;
- es importante controlar la intensidad de la combustión y la integridad de la combustión del combustible;
- es necesario calcular el empuje teniendo en cuenta la presión del aire suministrado;
- es necesario calcular la proporción de ceniza.
La calidad de la combustión de combustibles sólidos se ve afectada positivamente por el cálculo del empuje óptimo, teniendo en cuenta la presión de aire suministrada a la caldera y la tasa de evacuación de monóxido de carbono. Sin embargo, a medida que aumenta la presión del aire, se extrae más calor hacia la chimenea junto con los productos de la combustión. Pero muy poca presión y la restricción del acceso de aire a la cámara de combustible conduce a una disminución en la intensidad de la combustión y una formación de cenizas más severa.
Si tienes instalada una caldera de calefacción en tu vivienda, presta atención a nuestras recomendaciones para aumentar su eficiencia. No solo puede ahorrar combustible, sino también lograr un microclima confortable en la casa.
El coeficiente de rendimiento (COP) de una unidad de caldera se define como la relación entre el calor útil utilizado para generar vapor (o agua caliente), al calor disponible (el calor suministrado a la unidad de caldera). En la práctica, no todo el calor útil seleccionado por la unidad de caldera se envía a los consumidores. Parte del calor se gasta en necesidades propias. Dependiendo de esto, la eficiencia de la unidad se distingue por el calor liberado al consumidor (eficiencia neta).
La diferencia entre el calor generado y el liberado es el consumo para las propias necesidades de la sala de calderas. Las necesidades propias consumen no solo calor, sino también energía eléctrica (por ejemplo, para accionar un extractor de humos, un ventilador, bombas de alimentación, mecanismos de suministro de combustible y preparación de polvo, etc.), por lo que el consumo para necesidades propias incluye el consumo de todo tipo de energía gastada en la producción de vapor o agua caliente.
La eficiencia bruta de una unidad de caldera caracteriza el grado de su excelencia técnica y la eficiencia neta - rentabilidad comercial.
Eficiencia bruta de la unidad de caldera ŋ br, %, se puede determinar mediante la ecuación de balance directo
ŋ br \u003d 100 (Q piso / Q p p)
o por la ecuación de balance inversa
ŋ br \u003d 100-(q y.g + q x.n + q m.n + q n.o + q f.sh),
dónde piso Q calor útil utilizado para generar vapor (o agua caliente); Q p p- calor disponible de la unidad de caldera; q c.g +q c.n +q m.n +q n.o +q f.sh- pérdidas de calor relativas por elementos de consumo de calor.
La eficiencia neta de acuerdo con la ecuación de balance inversa se define como la diferencia
ŋ net = ŋ br -q s.n.,
dónde q sn- consumo relativo de energía para las necesidades propias, %.
El factor de eficiencia según la ecuación de balance directo se usa principalmente cuando se informa para un período separado (década, mes), y el factor de eficiencia según la ecuación de balance inverso se usa cuando se prueban unidades de caldera. Determinar la eficiencia por el balance inverso es mucho más preciso, ya que los errores al medir las pérdidas de calor son menores que al determinar el consumo de combustible, especialmente cuando se queman combustibles sólidos.
Por lo tanto, para mejorar la eficiencia de las unidades de calderas, no es suficiente esforzarse por reducir las pérdidas de calor; también es necesario reducir de todas las formas posibles el costo de la energía térmica y eléctrica para las propias necesidades. Por lo tanto, una comparación de la eficiencia de la operación de varias unidades de caldera debe realizarse en última instancia de acuerdo con su eficiencia neta.
En general, la eficiencia de la unidad de caldera varía en función de su carga. Para construir esta dependencia, es necesario restar al 100% sucesivamente todas las pérdidas de la unidad de caldera Sq sudor \u003d q y.g + q x.n + q m.n + q n.o que dependen de la carga.
Como se puede ver en la Figura 1.14, la eficiencia de la unidad de caldera con una determinada carga tiene un valor máximo, es decir, el funcionamiento de la caldera con esta carga es el más económico.
Figura 1.14 - Dependencia de la eficiencia de la caldera en su carga: q c.g, q x.n, q m.s., q n.o.,S q sudor- pérdidas de calor con gases de escape, por combustión química incompleta, por combustión mecánica incompleta, por enfriamiento externo y pérdidas totales
El valor es de 0,3 a 3,5% y disminuye al aumentar la potencia de la caldera (de 3,5% para calderas con una capacidad de 2 t/h a 0,3% para calderas con una capacidad de más de 300 t/h).
Pérdida con el calor físico de la escoria ocurre porque al quemar combustible sólido, la escoria removida del horno tiene una temperatura alta: con remoción de ceniza sólida = 600 ° C, con líquido - = 1400 - 1600 ° C.
Las pérdidas de calor con el calor físico de las escorias, %, están determinadas por la fórmula:
,
dónde 
- proporción de escoria recogida en la cámara de combustión; - entalpía de la escoria, kJ/kg.
Con combustión en capas de combustibles, así como con cámara de combustión con remoción de escoria líquida = 1 - 2% y superior.
Para la combustión en cámara de combustible con eliminación de cenizas sólidas, la pérdida se tiene en cuenta solo para combustibles de múltiples cenizas a > 2,5%∙kg/MJ.
Eficiencia de la unidad de caldera (bruta y neta).
La eficiencia de una unidad de caldera es la relación entre el calor útil utilizado para generar vapor (agua caliente) y el calor disponible (el calor suministrado a la unidad de caldera). No todo el calor útil generado por la caldera se envía a los consumidores, parte de él se gasta en necesidades propias (accionamiento de bombas, dispositivos de tiro, consumo de calor para calentar agua fuera de la caldera, su desaireación, etc.). En este sentido, se distingue entre la eficiencia de la unidad en términos del calor generado (eficiencia bruta) y la eficiencia de la unidad en términos del calor cedido al consumidor (eficiencia neta).
La eficiencia de la caldera (bruta), %, se puede determinar mediante la ecuación directo balance
,
o ecuación reverso balance
.
La eficiencia de la caldera (neta), %, según el balance inverso se determina como
donde es el consumo relativo de energía para las necesidades propias, %.
Tema 6. Dispositivos de combustión en capas para la combustión de combustible en lecho denso y fluidizado (fluidizado)
Hornos para quemar combustible en una capa densa: principio de funcionamiento, alcance, ventajas y desventajas. Clasificación de hornos para quemar combustible en capa densa (no mecanizados, semimecánicos, mecánicos). Dispensadores de combustible. Hornos mecánicos con parrillas móviles: principio de funcionamiento, alcance, variedades. Dispositivos de combustión por capas para la combustión de combustibles en lecho fluidizado: principio de funcionamiento, alcance, ventajas y desventajas.
Dispositivos de horno de capa para quemar combustible en una capa densa.
Los hornos de capas diseñados para la combustión de combustible sólido grumoso (de 20 a 30 mm de tamaño) son fáciles de operar y no requieren un complejo y costoso sistema de preparación de combustible.
Pero dado que el proceso de combustión de combustible en una capa densa se caracteriza por una baja tasa de combustión, inercia (y, por lo tanto, es difícil de automatizar), eficiencia reducida (la combustión de combustible ocurre con grandes pérdidas por subcombustión mecánica y química) y confiabilidad, es económicamente factible utilizar combustión por capas para calderas con capacidad de vapor de hasta 35 t/h.
Los hornos de capas se utilizan para quemar antracitas, carbones con capacidad de aglutinación moderada (llama larga, gas, pobre), carbones pardos con bajo contenido de humedad y cenizas, así como turba grumosa.
Clasificación de los hornos de capas.
El mantenimiento del horno, en el que el combustible se quema en la capa, se reduce a las siguientes operaciones básicas: suministro de combustible al horno; perforar (mezclar) la capa de combustible para mejorar las condiciones de suministro del comburente; Eliminación de escoria del horno.
Dependiendo del grado de mecanización de estas operaciones, los dispositivos de horno en capas se pueden dividir en no mecanizados (las tres operaciones se realizan manualmente); semimecánica (se mecanizan una o dos operaciones); mecánico (las tres operaciones están mecanizadas).
no mecanizado Los hornos de capas son hornos con suministro manual periódico de combustible a una parrilla fija y eliminación manual periódica de la escoria.
semi-mecánico los dispositivos de horno se distinguen por la mecanización del proceso de suministro de combustible a la parrilla utilizando varias ruedas, así como el uso de removedores de escoria especiales y parrillas giratorias o oscilantes.
La eficiencia de una caldera de calefacción es la relación entre el calor útil utilizado para generar vapor (o agua caliente) y el calor disponible de la caldera de calefacción. No todo el calor útil generado por la unidad de caldera se envía a los consumidores, parte del calor se gasta en necesidades propias. Teniendo esto en cuenta, la eficiencia de la caldera de calefacción se distingue por el calor generado (eficiencia bruta) y por el calor liberado (eficiencia neta).
El consumo para necesidades propias viene determinado por la diferencia entre el calor generado y el liberado. Para las propias necesidades, no solo se consume calor, sino también energía eléctrica (por ejemplo, para impulsar un extractor de humo, un ventilador, bombas de alimentación, mecanismos de suministro de combustible), es decir. el consumo para necesidades propias incluye el consumo de todo tipo de energía gastada en la producción de vapor o agua caliente.
Como resultado, la eficiencia bruta de una caldera de calefacción caracteriza el grado de su perfección técnica y la eficiencia neta - eficiencia comercial. Para la eficiencia bruta de la unidad de caldera, %:
de acuerdo con la ecuación de balance directo:
η br \u003d 100 Q piso / Q r r
donde Q piso es la cantidad de calor útil, MJ/kg; Q p p - calor disponible, MJ / kg;
de acuerdo con la ecuación de equilibrio inversa:
η br \u003d 100 - (q y.g + q x.n + q n.o)
donde q c.g, q x.n, q n.o - pérdidas de calor relativas con los gases de escape, por la incompletitud química de la combustión del combustible, por el enfriamiento externo.
Entonces la eficiencia neta de la caldera de calefacción según la ecuación de balance inversa:
η net = η br - q s.n
donde q s.n - consumo de energía para necesidades propias,%.
La determinación de la eficiencia mediante la ecuación de balance directo se lleva a cabo principalmente cuando se informa para un período separado (década, mes) y mediante la ecuación de balance inversa, cuando se prueba una caldera de calefacción. El cálculo de la eficiencia de una caldera de calefacción por el equilibrio inverso es mucho más preciso, ya que los errores al medir las pérdidas de calor son menores que al determinar el consumo de combustible.
Dependencia del rendimiento de la caldera η de su carga (D/D nom) 100
q o.g, q x.n, q n.o - pérdidas de calor con gases de escape, por combustión incompleta química y mecánica, por enfriamiento externo y pérdidas totales.
Así, para aumentar la eficiencia de una caldera de calefacción, no basta con esforzarse en reducir las pérdidas de calor; también es necesario reducir de todas las formas posibles el costo del calor y la electricidad para las necesidades propias, que promedia el 3 ... 5% del calor disponible de la unidad de caldera.
El cambio en la eficiencia de la caldera de calefacción depende de su carga. Para construir esta dependencia (Fig.), es necesario restar del 100% secuencialmente todas las pérdidas de la unidad de caldera que dependen de la carga, es decir q c.g., q x.n., q n.d. Como se puede ver en la figura, la eficiencia de la caldera de calefacción con una determinada carga tiene un valor máximo. El funcionamiento de la caldera con esta carga es el más económico.