Коэффициент полезного действия работающего на твердом топливе

КПД производственного котла, работающего на твердом топливе

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ ТВЕРДОТОПЛИВНЫХ КОТЛОВ

Показателем эффективности котла служит коэффициент полезного действия далее КПД. Коэффициент полезного действия котла - отношение полезно использованной теплоты ко всей теплоте, внесенной в топку котла при сжигании топлива
η = (Q1/ Qri)100 %.

По ряду причин, не все тепло выделившееся во время горения топлива и внесенное с воздухом, поданным на горение, расходуется на нагрев теплоносителя.

Часть тепла теряется. Выделяют пять основных потерь тепла в котле: с теплом уходящих газов - q2 = (Q2/Qri)100 %; от химической неполноты сгорания топлива -
q3 = (Q3/Qri)100 %; от механической неполноты сгорания топлива - q4 = (Q4/Qri)100 %; потери тепла в окружающую среду - q5 = (Q5/Qri)100 %; потери с физическим теплом шлака q6 = (Q6/Qri)100 %.

Полезно используемую теплоту определяют путем вычитания из теплоты сгорания топлива Qri суммарных потерь теплоты, кДж/кг или ккал/кг

Q1 = Qri (Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6)

или (в процентах)

q1 = 100 (q2 + q3 + q4 + q5 + q6)

Влияние нагрузки КПД отопительного котла

Чем выше тепловая нагрузка (форсировка) котла, тем больше топлива сжигается в его топке и тем больше образуется дымовых газов. Одновременно с увеличением теплопроизводительности котла при повышенной форсировке растут потери теплоты с уходящими газами, так как температура уходящих газов при увеличении нагрузки возрастает, как следствие КПД котла уменьшается.

Эксплуатация котла ниже установленной мощности на 15 % пиковой нагрузки с учетом теплопотребления и потерь при транспортировке, приводит к увеличению потерь в окружающую среду и как следствие снижение КПД котла, особенно при работе котла на неполную мощность в начале и в конце основного отопительного сезона.

Поэтому так важно при выборе котла точно определить необходимую мощность при пиковой нагрузке.

Казалось бы, есть к чему стремиться достичь КПД котла близкий к 100 %, но на этом пути есть преграды, которые не преодолеть либо по причине самой специфики слоевого сжигания твердого топлива, либо высоких капитальных и эксплуатационных затрат.

Рассмотрим возможный достижимый КПД котла при слоевом сжигании твердого топлива.

Оценим потери q6- потери с физическим шлаком

q6 = (Q6/Qri)100 % = (aшл∙(cυ)зл∙Ar)/Qri

Где: aшл = 1 aун доля шлака в слое топлива, определяется по доле уноса золы из топки котла aун, доля уноса зависит от вида топочного устройства и способа подачи топлива в топку на горение, при правильно организованном процессе горения составляет 5-20 % (Тепловой расчет котельных агрегатов (Нормативный метод), Издательство "Энергия", Москва. Далее Нормы теплового расчета), следовательно, доля шлака составляет 80-95 %;

(cυ)зл = 133,8 ккал/кг энтальпия золы (шлака) при температуре 600 °C (нормы теплового расчета) ;

Ar зольность на рабочую массу топлива, зависит от вида топлива и колеблется в пределах 5-45 % (нормы теплового расчета);

Qri низшая теплота сгорания топлива, зависит от вида топлива и колеблется в пределах 2500-5400 ккал/кг.

Следовательно, q6 может колебаться в пределах 0,1-2, 3 %.

Оценим потери q5. С увеличением номинальной производительности котла доля ограждающей поверхности на единицу вырабатываемой мощности уменьшается, следовательно, уменьшаются и потери q5. Потери тепла от наружного охлаждения для котлов малой мощности от 0,1 до 4 МВт колеблются в пределах 2,5-3,5 % (Нормы теплового расчета).

Оценим потери q4. Данный вид потерь в большей степени зависит от типа топочного устройства применяемого для сжигания конкретного вида топлива. Потери от механической неполноты сгорания топлива колеблются в пределах 3-11% (Нормы теплового расчета).

Оценим потери q3. Данный вид потерь зависит от полноты смешивания топлива с воздухом. Потери тепла от химической неполноты сгорания топлива колеблются в пределах 0,5 1 % (Нормы теплового расчета).

Оценим потери q2. Данный вид потерь является основным, и зависит от вида топлива, температуры уходящих газов, организации топочного процесса и конструктивных особенностей котла (эффективности организации теплообмена). Учитывая низшую рекомендованную температуру уходящих газов по нормам теплового расчета 150 °C и максимально допустимую по ГОСТ 30735-2001 при сжигании углей 280 °C, потери q2 варьируются в пределах 9 - 22 %.

Суммируя все потери, получаем, что максимально достижимый КПД котла на данном этапе развития промышленности в области малой теплоэнергетики составляет

100-(9+0,5+3+2,5+0,1)=84,9 %.

Заявленный производителем КПД котла обеспечивается грамотным монтажом, наладкой и его эксплуатацией на месте, а также сжигаемым топливом и его характеристиками.

Каждый котел имеет оптимальную нагрузку, являющуюся наиболее экономичной. Эксплуатация котла должна быть организована таким образом, чтобы наибольшую часть времени он работал на максимально экономичном режиме нагрузки.

ОСНОВНЫМИ ПУНКТАМИ ПРАВИЛ ЭКСПЛУАТАЦИИ, ИМЕЮЩИХ НАИБОЛЬШЕЕ ВЛИЯНИЕ НА КПД КОТЛА, ЯВЛЯЮТСЯ

Регулировка тяги и дутья; контроль стабильного горения и полноты выгорания топлива;- контроль величины провала и уноса; контроль состояния поверхностей нагрева и их своевременная очистка. Правильно организованные тяга и дутье позволят организовать оптимальный коэффициент избытка воздуха в топке и полноту выгорания топлива. Увеличение коэффициента избытка воздуха приведет к увеличению потерь с уходящими газами. Чрезмерное уменьшение коэффициента избытка воздуха приведет к появлению зон с недостатком кислорода. В таких зонах не происходит полного окисления элементов топлива и образуется сажа. Контроль за стабильностью горения и полнотой выгорания топлива осуществляется при выполнении основных правил: загрузка топлива должна быть равномерной (достаточной), не должно быть очагового горения слой топлива должен покрывать все полотно слоевой решетки и гореть по всей поверхности. Равномерно распределенная по времени загрузка топлива позволит сократить период сушки топлива и добиться устойчивого пламени. Правильное осуществление контроля за горением топлива позволяет сократить время сушки топлива и обеспечить полное выгорание летучих горючих веществ топлива и кокса. При правильно организованном топочном процессе пламя должно иметь соломенный цвет. Провал топлива - это по сути потери с механическим недожогом. Интенсивный провал может привести к возгоранию топлива в коробе поддува, с последующим перегревом и выходом из строя слоевой колосниковой решетки. Наличие сажистых и золовых отложений на поверхностях нагрева в разы уменьшает интенсивность теплообмена и, следовательно, снижает КПД котла. ООО Котельный завод "РЭП" производит широкий модельный ряд водогрейных котлов, а так же котельно - вспомогательного оборудования