Кпд водогрейного котла: Из чего складывается КПД котла?

Ноя 30, 1978 alexxlab

Содержание

Из чего складывается КПД котла?

При выборе котельного оборудования многих покупателей интересует, как КПД может превышать 100% и как он вообще рассчитывается.

Различные типы котлов имеют различный КПД диапазоном от 85 до 110%. При выборе котельного оборудования многих покупателей интересует, как вообще КПД может превышать 100% и как он рассчитывается.

В случае с электрическими котлами КПД действительно не может быть выше 100%. Иметь больший коэффициент могут лишь котлы, работающие на горючем топливе.

При полном сгорании любого топлива остается СО2 (углерод) и Н2О (водяной пар, содержащий энергию). При конденсации энергия пара увеличивается, то есть вырабатывается дополнительная энергия. Исходя из этого, теплотворная способность топлива разделяется на два понятия: высшая и низшая удельная теплота сгорания.

Низшая — представляет собой тепло, получаемое при сгорании топлива, когда водяные пары, вместе с содержащейся в них энергией, попадают во внешнюю среду.

Высшая теплота сгорания — это теплота с учетом энергии, содержащейся в водяном паре.

Официально (в любых нормативных документах) КПД, как в России, так и в Европе, рассчитывается по низшей удельной теплоте сгорания. А если все-таки использовать тепло, содержащееся в водяном паре, а расчеты вести по низшей удельной теплоте сгорания, как раз и появляются цифры, превышающие 100%.

Котлы, которые используют теплоту конденсации водяных паров, называются конденсационными. И как раз они имеют КПД, превышающий 100%.

Разница между низшей и высшей теплотой сгорания топлива составляет около 11%. Эта величина — предел, по которому могут различаться КПД котлов.

Основные параметры

КПД можно рассчитывать по двум параметрам. В Европе КПД принято считать по температуре отходящих газов. Например, при сжигании килограмма топлива получается определенное количество килокалорий тепла при условии равенства температуры отходящих газов и температуры окружающей среды.

Замеряя разницу между температурой окружающей среды и действительной температурой отходящих газов, можно рассчитать по ней КПД котла.

Рассчитывать правильно

В СССР, а позже и в России, был принят принципиально другой метод расчета — так называемый «метод обратного баланса». Он состоит в том, что расход тепла определяется по нижней теплоте сгорания. Затем, на трубу ставится калорифер, и рассчитывается величина тепловой энергии, ушедшей в нее, то есть величина потери энергии. Для расчета КПД, потери энергии высчитывают из общего количества тепла.

Такой подход при определении КПД дает более точные показатели. Он был принят в качестве методики расчета потому, что все корпуса российских котлов были очень плохо теплоизолированы, из-за чего через стенки котла наружу выходило до 40 % энергии. По требованиям нормативных документов, в России до сих пор принято считать КПД по методу обратного баланса. Сегодня этот метод можно успешно применить к котлам мощностью несколько мегаватт, работающим на ТЭЦ, у которых никогда не выключаются горелки. Преимущества современных котлов

А вот к современным котлам данная методика совершенно не применима, поскольку они имеют принципиально другую схему работы. Так как горелки у современных котлов функционируют в автоматическом режиме: 15 минут работают, а затем на 15 минут останавливаются, пока не будет использовано выработанное тепло. Чем температура на улице выше, тем дольше горелка будет «стоять» и меньше работать. Естественно, в этом случае речь об обратном балансе идти не может.

Еще одно отличие современных котлов — в наличии теплоизоляции. Крупные производители выпускают наиболее качественные агрегаты, с лучшей теплоизоляцией. Потери тепла через стенки у такого котла составляют не более 1,5-2%. Об этом часто забывают покупатели, полагая, что котел будет также обогревать помещение за счет выделения тепла при работе. Приобретая современный котел, стоит помнить, что он не предназначен для обогрева котельной, и, если это необходимо, — позаботиться об установке радиаторов отопления.

Современные технологии сохранения тепла

У хорошего стального котла КПД всегда выше. Это обусловлено тем, что у чугунных котлов, в отличие от стальных, всегда больше технологических ограничений.

Кроме того, благодаря изоляции, современные котлы прекрасно сохраняют тепло. Даже спустя двое суток после его выключения, температура корпуса котла падает всего на 20–25 градусов.

Лучшие образцы импортного отопительного оборудования представляют собой котельные агрегаты, в которых грамотно учтены все требования. Поэтому не стоит пытаться «изобрести велосипед» и собирать котел из подручных средств, ведь перед вами уже есть широкий выбор самых современных, разнообразных и продуманных до мелочей вариантов котлов.

Коэффициент полезного действия котла

Коэффициентом полезного действия (КПД) парового или водогрейного котла называют отношение полезной теплоты к располагаемой теплоте. Не вся полезная теплота, лучку поверхностей нагрева и т. д., а электрическая энергия — для привода дымососа, вентилятора, питателей топлива, мельниц системы пылеприготовления и т. д. Под расходом на собственные нужды понимают расход всех видов энергии на производство пара или горячей воды. Поэтому различают коэффициент полезного действия котла агрегата брутто и нетто. Если коэффициент полезного действия агрегата определяется по выработанной теплоте, то его называют брутто, а если по отпущенной теплоте — нетто. Разность между выработанной и отпущенной теплотой представляет собой расход на собственные нужды. Коэффициент полезного действия брутто агрегата характеризует степень его технического совершенства, а коэффициент полезного действия нетто — коммерческую экономичность.

Коэффициент полезного действия брутто котельного агрегата (%) можно определить по уравнению прямого баланса:

или по уравнению обратного баланса, если известны все потери:

Определение коэффициент полезного действия по уравнению прямого баланса применяется преимущественно при отчетности за длительный промежуток времени (декада, месяц), а по уравнению обратного баланса — при испытании котельных агрегатов. Определение коэффициент полезного действия по обратному балансу значительно точнее, так как погрешности при измерении потерь тепла меньше, чем при определении расхода топлива, особенно при сжигании твердого топлива.

Приведенные данные показывают, что для повышения рентабельности парогенератора и водогрейного котла недостаточно стремиться к снижению тепловых потерь; необходимо также всемерно сокращать расход тепловой и электрической энергии па собственные нужды. Поэтому сравнение экономичности работы различных котельных агрегатов в конечном счете следует производить по их коэффициент полезного действия нетто.

КПД котла отопления расчет, как рассчитать водогрейный котел, как посчитать зависимость КПД от — Строительный проект

Как высчитать Коэффициент полезного действия котла – обзор факторов потерь тепла

Создать обстановку комфорта и уюта в коттедже очень просто – необходимо только правильно обустроить отопительную систему. Основным элементом эффектной и хорошей системы отопления считается котел. В публикации дальше мы побеседуем про то, как сосчитать Коэффициент полезного действия котла, какие факторы на него воздействуют и как увеличить результативность оборудования для отопления в условиях определенного дома.

Как выбрать котел

Несомненно, чтобы установить, в какой степени практичным будет тот или другой генератор тепла, нужно определить его КПД (КПД). Данный показатель собой представляет отношение использованного на обогрев помещения тепла к общему количеству сгенерированной энергии тепла.

Формула расчета КПД выглядит так:

где Q₁ – тепло, использованное успешно;

Q_ri – общее кол-во выделенного тепла.

Какая зависимость между Коэффициент полезного действия котла и нагрузкой

Сначала может показаться, что чем больше топлива сжигается, тем лучше работает котел. Однако это не правильно. Зависимость Коэффициент полезного действия котла от нагрузки вырисовывается именно наоборот. Чем больше топлива сжигается, тем больше выделяется энергии тепла. При этом увеличивается и уровень потерь тепла, потому как в дымовую трубу уходят сильно разогретые дымовые газы. Поэтому, горючее расходуется неэффективно.

Именно так ситуация развивается и в том случае, когда котел отопления работает на пониженной мощности. Если она не дотягивает до рекомендуемых значений более чем на 15 %, горючее не будет сгорать полностью, а кол-во газов дыма возрастет. В результате, Коэффициент полезного действия котла очень сильно упадет. Вот почему необходимо держаться рекомендуемых уровней мощности работы котла – они рассчитаны для эксплуатирования оборудования очень эффективно.

Расчет КПД с учетом разных факторов

Вышеприведенная формула практически не подходит для оценки рабочие эффективности оборудования, так как высчитать Коэффициент полезного действия котла точно с учетом только 2-ух критериев не так просто. Как показала практика в процессе проектирования используют иную, более полную формулу, потому как не все вырабатываемое тепло применяется для прогрева воды в контуре отопления. Некоторое количество тепла теряется во время работы котла.

Более правильный расчет Коэффициент полезного действия котла выполняется по такой формуле:

q₂ – потери тепла с выходящими горючими газами;

q₃ – теплопотери в результате неполного сгорания продуктов згорания;

q₄ – потери тепла из-за недожога топлива и выпадения золы;

q₅ – потери, вызванные внешним охлаждением прибора;

q₆ – потери тепла одновременно с удаляемым из топочного отделения шлаком.

Потери тепла при удалении горючих газов

Наиболее значительные теплопотери происходят в результате эвакуации в дымоотвод горючих газов (q₂). Результативность котла в большинстве случаев зависит от температуры горения топлива. Допустимый температурный напор на холодном конце бойлера достигается при нагревании до 70-110 ?.

Когда температура уходящих горючих газов падает на 12-15 ?, КПД генератора тепла увеличивается на 1 %. Но все таки, чтобы уменьшить температуру уходящих продуктов згорания, нужно расширить размер прогреваемых поверхностей, а, это означает, и всей конструкции в общем. Также, при охлаждении угарных газов увеличивается риск низкотемпературной коррозии.

Кроме этого температура угарных газов зависит еще и от типа и качества топлива, и также нагрева поступающего в топочную камеру воздуха. Значения температур поступающего воздуха и выходящих продуктов згорания зависят от видов топлива.

Для вычисления критерия потерь тепла с уходящими газами применяют такую формулу:

T₁ – температура эвакуируемых горючих газов в точке за пароперегревателем;

T₃ – температура поступающего в топочную камеру воздуха;

21 – концентрация кислорода в воздухе;

O₂ – кол-во кислорода в уходящих продуктах горения в контрольной точке;

A₂ и B – коэффициенты из специализированой таблицы, которые зависят от типа топлива.

Химический недожог как источник потерь тепла

Критерий q₃ используется при расчитывании КПД газового отопительного котла, к примеру, или в том случае, когда топливом служит мазут. Для котлов работающих на газу значение q₃ составляет 0,1-0,2 %. При незначительном избытке воздуха при возгорании данный показатель равён 0,15 %, а при существенном переизбытке воздуха его не принимают в расчет совсем. Но при сжигании смеси из газов разной температуры значение q₃=0,4-0,5 %.

Если же оборудование для отопления работает на твёрдом топливе, в расчет принимают критерий q₄. В особенности, для угля угля значение q₄=4-6 %, полуантрациту отличительно 3-4 % потерь тепла, а вот при горении каменного угля образуется всего 1,5-2 % теплопотерь. При жидком шлакоудалении сжигаемого малореакционного угля значение q4 можно считать небольшим. А вот при удалении шлака в твёрдом виде потери тепла увеличатся до самой большой границы.

Теплопотери в связи с внешним охлаждением

Такие теплопотери q5 в большинстве случаев составляют не больше 0,5 %, а по мере возрастания мощности оборудования для отопления они намного больше уменьшаются.

Этот показатель связан из расчета паропроизводительности котельной:

При условиях паропроизводительности D в границах 42-250 кг/с, значение теплопотерь q5=(60?D)?0,5?lgD;
Если значение паропроизводительности D превосходит 250 кг/с, уровень потери тепла считают равным 0,2 %.

Кол-во потерь тепла от убирания шлака

Значение потерь тепла q6 имеет большое значение исключительно при жидком шлакоудалении. А вот в том случае, когда из топочной камеры убирают шлаки твёрдого топлива, потери тепла q6 берут во внимание при расчитывании КПД отопительных котлов только в вариантах, если они составляют более 2,5Q.

Как сосчитать КПД котла работающего на твёрдом топливе

Даже при условиях замечательно проработанной конструкции и хорошего топлива, КПД котлов отопления не достигает 100 %. Их работа в первую очередь сопряжена с конкретными теплопотерями, вызванными как типом сжигаемого топлива, так и рядом внешних факторов и условий. Чтобы понимать, как как показала практика смотрится расчет КПД котла работающего на твёрдом топливе, приведем пример.

К примеру, потери тепла от убирания шлаков из топливной камеры составят:

где А_шл – относительное значение шлака, удаляемого из топочного отделения к объему загружаемого топлива. При правильном применении котла доля отходов горения в виде золы составляет 5-20 %, то данное значение предположительно составит 80-95 %.

З_л – термодинамический потенциал золы при температуре в 600 ? в традиционных условиях равён 133,8 ккал/кг.

А_р – зольность топлива, которая рассчитывается на общую массу топлива. В самых разнообразных видах горючего критерий зольности меняется от 5 % до 45 %.

Q_ri – самый маленький объем энергии тепла, который создается в процессе топливного сгорания. В зависимости от разновидности топлива теплоемкость колеблется в рамках 2500-5400 ккал/кг.

В этом случае с учетом перечисленных значений потери тепла q₆ будут составлять 0,1-2,3 %.

Значение q5 зависит от мощности и проектной продуктивности котла отопления. Работа современных установок с небольшой мощностью, которыми достаточно часто обогревают приватизированные дома, в большинстве случаев сопряжена с потерями тепла этого вида в границах 2,5-3,5 %.

Потери тепла, которые связаны с механическим недожогом твёрдого топлива q₄, в большинстве случаев зависят от его типа, и также от особенностей конструкции котла. Они колеблются в границах 3-11 %. Это необходимо учесть, если вы хотите найти способ, как наладить котел на более производительную работу.

Химический недожог горючего в большинстве случаев зависит от концентрации воздуха в сгораемой смеси. Такие потери тепла q₃, в основном, равны 0,5-1 %.

Самый большой процент потерь тепла q₂ связан с уходом тепла одновременно с горючими газами. На данный показатель оказывает влияние качество и вид топлива, степень разогрева горючих газов, и также эксплуатационного условия и конструкция котла отопления. При оптимальном тепловом расчете в 150 ? эвакуируемые угарные газы обязаны быть разогреты до температуры в 280 ?. В этом случае данное значение потерь тепла будет равно 9-22 %.

Если все перечисленные значения потерь суммировать, получаем значение эффективности ?=100-(9+0,5+3+2,5+0,1)=84,9 %.

Это означает, что современный котел будет работать лишь на 85-90 % мощности. Все другое уходит на обеспечение процесса горения.

Нужно обратить внимание, что достичь подобных высоких значений очень сложно. Для этого необходимо правильно подойти к выбору топлива и обеспечить для оборудования идеальные условия. В большинстве случаев изготовители указывают, с какой нагрузкой должен работать котел. При этом было бы неплохо, чтобы весомую часть времени он был настроен на экономный уровень нагрузок.

Для работы котла с самым большим КПД, его необходимо применять с учетом подобных правил:

обязательна периодическая чистка котла;
важно контролировать интенсивность горения и полноту сгорания топлива;
следует рассчитать тягу с учетом давления подаваемого воздуха;
нужен расчет доли золы.

На качестве сгорания твёрдого топлива позитивным образом отражается расчет подходящей тяги с учетом воздушного давления, подаваемого в котел, и скорости эвакуации угарных газов. Но все таки, при возрастании воздушного давления одновременно с газообразными, жидкими и твердыми веществами в дымоотвод убирается больше тепла. А вот чрезмерно небольшое давление и ограничение доступа воздуха в топливную камеру приводит к уменьшению интенсивности горения и более сильному золообразованию.

Если у вас дома поставлен котел отопления, внимание свое обратите на наши советы по увеличению его КПД. Вы сумеете не только сэкономить на топливе, но и добьетесь комфортабельного климата в доме.

Tagged : водогрейный / котел / отопление / посчитать

Составление теплового баланса и определение кпд водогрейного котла ПТВМ-180. Конструкция и характеристики водогрейного котла ПТВМ-180, страница 3

При сжигании природного газа потери тепла с механическим недожогом
топлива (Q₄)
ничтожно малы, и ими можно пренебречь» тогда тепловой баланс котла можно
переписать в следующем виде:

BQ^p_н=Q₁+Q₂+Q₃+Q₅(3)

или принимая ) = 100%, где Q^p_н— наинизшая теплота сгорания топлива, запишем:

(4)

где q_i_{— выражены в процентах.}

Величина КПД брутто равна отношению полезно использованного тепла к
подведенному: по прямому балансу,%

(6)

Для водогрейного котла:

(7)

где D_св — расход сетевой воды, кг/с;

С — температура сетевой воды на выходе из
котла и на входе в него, °С;

С_св — теплоемкость сетевой воды,
кДж/(кг • °С).

Относительные потери тепла с уходящими газами
на единицу объема сгоревшего топлива определяются по формуле:

(8)

где Н_ух, H⁰_ух— энтальпия уходящих газов и холодного воздуха, кДж/м³;

-коэффициент
избытка воздуха в уходящих газах котла.

(9)

где Ну_Х и -
энтальпия теоретического количества уходящих газов и воздуха.

Коэффициент избытка воздуха может быть подсчитан по
эмпирической формуле:

(10)

где 21 — процентное содержание кислорода в атмосферном воздухе;

O₂ — содержание кислорода в
уходящих газах котла, %.

Энтальпия уходящих газов определяется по
формуле:

(11)

где — удельные объемы RО₂,
N₂, H₂O в теоретически необходимом количестве
воздуха, м³/м³;

— объемная удельная
энтальпия газов и водяных паров, кДж/м³.

Энтальпия холодного
воздуха, подаваемого в воздухоподогреватель котла, определяется по формуле:

(12)

При сжигании природного
газа

(13)

Процентное содержание
трехатомных газов:

(14)

(15)

-влагосодержание
топлива, которое зависит от температуры газа

Теоретически необходимое количество воздуха
для сжигания 1 м³ газообразного топлива подсчитывается по
эмпирической формуле;

(16)

Потери
теплоты от химического недожога принимаются согласно «Нормативного метода
расчета котла» равными:

=
0,5%.

Потери тепла в окружающую среду также согласно
«Нормативному Методу расчета котла» принимаются:

q₅ = 0,5%.

По формуле М.Б. Равича находим, что:

,%
(17)

где h — коэффициент изменения объема сухих продуктов
горения по сравнению с теоретическим объемом.

Паспортная тепловая производительность котла
ПТВМ-180 (номинальная)

Фактическая определяется по формуле:

(18)

Характеристики тюменского природного газа: СН₄=98%,
С₂Н₆=0,4%,

C₃H_g=0,3%, N₂=l,3%, Q_H^P=7947 ккал/м³. Принимаем t_ХВ=0⁰С, t_ГВ=78°C. Теплоемкость воды С_св=1кДж/(кг •
°С).

Расход сетевой воды через котел: Д_в=3900
т/ч=1083 кг/с, d_v=5.

Протокол наблюдений

№ опыта

Расход газа В,

Температура уходящих газов

Температура сетевой воды

Содержание кислорода в уходящих газах,%

На входе в котел

На выходе из котла

11000

175

130

2,0

2.3. Обработка
результатов опыта

1.Фактическая тепловая производительность котла
определяется по формуле:

2.Объем горючих компонентов топлива в процентах:

3.Содержание водяных паров в процентах:

4.Содержание трехатомных газов в процентах:

5.Содержание азота в процентах:

6. Теоретическая энтальпия воздуха будет определяться
по формуле:

7.Теоретическая энтальпия уходящих газов определяется по формуле:

8.Коэффициент избытка воздуха определяется по формуле:

9.Энтальпия воздуха будет определяться по формуле:

Для и

10.Потери тепла с уходящими газами определятся по формуле:

11.КПД котла по обратному тепловому балансу определяется по формуле:

12. КПД котла по прямому балансу определяется по формуле:

Допустимо различие КПД по пунктам 11 и 12 согласно нормативному методу
не более 2 %.

Вывод: Цель
лабораторной работы: составление теплового баланса и определение КПД
водогрейного котла ПТВМ –180 , была достигнута. Сравнили полученные
экспериментальные данные с паспортными данными котла и увидели, что значения не
разнятся более чем на 2% (что допустимо).

Водогрейные котлы

КВ-0.1

Характеристики котла Технические характеристики Для твердого топлива Для жидкого топлива Для газового топлива Примерная отапливаемая площадь, кв. м, не менее 1000 1000 1000 Тепловая мощность, МВт (Гкал/ч), номин. 0,1(0,086) 0,1(0,086) 0,1(0,086) КПД, %, не менее 85 91 92 Рабочее давление в водяном контуре котла, МПа (кг-с/см.кв), не более 0,2 (2,0) 0,2 (2,0) 0,2 (2,0) Температура

Узнать цену

КВ-0.25

Технические характеристики котла Технические характеристики Модификации Для твердого топлива Для жидкого топлива Для газового топлива Примерная отапливаемая площадь, кв. м, не менее 2500 2500 2500 Тепловая мощность, МВт (Гкал/ч), номин. 0,25(0,21) 0,25(0,21) 0,25(0,21) КПД, %, не менее 85 91 92 Рабочее давление в водяном контуре котла, МПа (кг-с/см.кв), не более 0,3 (3,0) 0,3 (3,0) 0,3

Узнать цену

КВ-0.6

характеристики котла Технические характеристики Модификации Для твердого топлива Для жидкого топлива Для газового топлива Примерная отапливаемая площадь, кв. м, не менее 5000 6000 6000 Тепловая мощность, МВт (Гкал/ч), номин. 0,5 (0,43) 0,6 (0,52) 0,6 (0,52) КПД, %, не менее 85 91 92 Рабочее давление в водяном контуре котла, МПа (кг-с/см.кв), не более 0,3 (3,0) 0,3

Узнать цену

КВ-0.8

Технические характеристики котла Технические характеристики Модификации Для твердого топлива Для жидкого топлива Для газового топлива Примерная отапливаемая площадь, кв. м, не менее 10000 12000 12000 Тепловая мощность, МВт (Гкал/ч), номин. 1,0 (0,86) 1,2(1,032) 1,2(1,032) КПД, %, не менее 85 91 92 Рабочее давление в водяном контуре котла, МПа (кг-с/см.кв), не более 0,4 (4,0) 0,4 (4,0)

Узнать цену

КВ-1.25

Технические характеристики на котел Технические характеристики Модификации Для твердого топлива Для жидкого топлива Для газового топлива Примерная отапливаемая площадь, кв. м, не менее 13000 13000 13000 Тепловая мощность, МВт (Гкал/ч), номин. 1,25(1,08) 1,3 (1,12) 1,3 (1,12) КПД, %, не менее 91 92 95 Рабочее давление в водяном контуре котла, МПа (кг-с/см.кв), не более 0,4 (4,0)

Узнать цену

КВ-2.5

Технические характеристики Технические характеристики Модификации Для жидкого топлива Для газового топлива Примерная отапливаемая площадь, кв. м, не менее 25000 25000 Тепловая мощность, МВт (Гкал/ч), номин. 2,5 (2,15) 2,5 (2,15) КПД, %, не менее 91 92 Рабочее давление в водяном контуре котла, МПа (кг-с/см.кв), не более 0,4 (4,0) 0,4 (4,0) Температура уходящих газов, °С, не более

Узнать цену

Описание

Водогрейные котлы

Водогрейные котлы предназначены для систем водяного отопления, горячего
водоснабжения малоэтажных зданий при статическом давлении до 0,3 МПа и
температуре нагрева воды не более 95°С.

Производство водогрейных котлов с 1932 года! За это время получено большое количество наград в разных сферах производства котельного оборудования.

Использование жаротрубного принципа теплообразования позволяет производить экономные водогрейные котлы, КПД которых при использовании газа достигает 92%.

Наше котельное оборудование может использоваться с разными горелками для твердого топлива, газа, жидкого топлива.

Водогрейные котлы — Поставка

Поставка водогрейных котлов осуществляется по всей России и странам СНГ автомобильным и железнодорожным транспортом.

Водогрейный котел — Описание

Водогрейные котлы нагревают воду до нужной температуры для использования в системах теплоснабжения жилых, административных и промышленных объектов, а также котельных и ТЭЦ. Высокое давление в таких котлах обеспечивает нагрев воды, не допуская ее кипения.

Классификация водогрейных котлов

По типу используемого топлива:

Твердотопливные котлы (работают на дровах, пеллетах, угле, торфе и т.д.).

Газомазутные котлы.

Котлы, работающие на дизтопливе.

Электрические котлы.

Водогрейные котлы по варианту конструкции

Водотрубные.

Газотрубные.

Водотрубно-дымогарные (в качестве конвективной части используются погруженные в воду дымогарные трубы)

Водогрейные котлы по типу циркуляции

Естественная циркуляция обеспечивается за счет разной плотности более теплых и холодных слоев воды.

Принудительную циркуляцию обеспечивает насос.

Комбинированный способ циркуляции характеризуется наличием контуров и принудительной, и естественной циркуляции.

В прямоточных котлах с помощью насоса происходит принудительный однократный запуск движения воды.

Характеристики водогрейных котлов

Главным параметром водогрейного котла является показатель теплопроизводительности – количества теплоты, которое получает вода в котле за определенное время. Эта величина измеряется в кВт, МВт, а также Гкал в час. По этому показателю водогрейные котлы делятся на:

Котлы малой мощности (4..65 кВт).

Котлы средней мощности (70..1750 кВт).

Котлы большой мощности (от 1,8 МВт и выше).

Главные характеристики в спецификации водогрейных котлов:

Номинальной мощностью считаются самые высокие параметры теплопроизводительности, которые обеспечиваются на протяжении длительной эксплуатации при использовании воды с номинальными параметрами, не выходящими за рамки допустимых отклонений.

Номинальная температура воды на входе должна обеспечивать номинальную теплопроизводительность котла. В зависимости от модели этот показатель может составлять 60..110°C.

Минимальные допустимые значения температуры воды на входе во многом зависят от особенностей потребляемого топлива (в частности, его зернистости и влажности) и не должны быть ниже пороговых значений, поскольку из-за выделяемого конденсата происходит низкотемпературная коррозия труб элементов нагрева. Среднее значение этого параметра для газовых котлов – 60°C.

Значение максимальной допустимой температуры воды на выходе для разных моделей может составлять 75..150°C. Важно, чтобы вода в водогрейном котле не доходила до кипения и при существующих параметрах рабочего давления обеспечивалась бы температура не выше установленных пороговых значений.

Температурный градиент – это показатель разницы между температурой воды на входе и выходе водогрейного котла. Для стальных котлов по данному параметру установлены не такие жесткие рамки, как для чугунных моделей.

Работа паровых котлов в водогрейном режиме

В ситуации, когда от промышленного парового котла с мощностью 1..40 МВт больше не требуется выработки пара, можно выполнить его переоборудование в водогрейный котел. В этом случае изменяется порядок включения ряда поверхностей нагрева, а некоторые из них перестают использоваться. На основе парового котла можно получить водогрейное оборудование с любым типом циркуляции. При этом вода должна заполнять барабан доверху, а внутрь него могут быть добавлены различные перегородки или другое распределительное оборудование. Переоборудование парового котла в водогрейный является экономичным и выгодным решением с более низким КПД, чем у водогрейных котлов, а также с более низкими характеристиками надежности и долговечности.

Как можно увеличить КПД котла

После покупки отопительного оборудования потребители зачастую заинтересованы в том, как можно увеличить КПД котла. Максимально эффективно работать оборудованию позволяет соблюдение рекомендаций производителя. Но часто даже при правильной эксплуатации возникают ситуации, которые приводят к не экономной работе приобретенного оборудования.

Основные причины, по которым снижается эффективность отопительных агрегатов

Чтобы понять как увеличить КПД котла, изначально необходимо разобраться, какие нюансы в работе на него влияют. Главных факторов два:

Объемы тепловой энергии, которую получает вода или другой теплоноситель в результате сжигания топлива.
Тепловые потери – чем меньше тепла теряет котел, тем с большим КПД он работает. Обычно теплопотери растут по причине неправильного сжигания газа или твердого топлива. Но также тепло теряется из-за неравномерного распределения тепловой энергии.

Кроме этого, эффективность работы оборудования зависит от соответствия вида используемого топлива топочной камере, в которой оно сжигается. Еще на данный коэффициент влияет правильность организации системы отопления, нагрузка на нее, а также степень износа отопительного оборудования.

Почему возникают теплопотери

Чтобы добиться повышения эффективности работы необходимо обязательно снизить теплопотери. Они возникают по причине:

Физического недожога – существенную роль играет избыточный воздух, который присутствует в котле, а также температура отработанных газов. Чем больше количество воздуха, тем хуже функционирует оборудование. Особенно это ощутимо, когда оборудование работает на полную мощность при очень низких температурах. Потеря теплоты в этом случае самая существенная и составляет примерно 20%.
Механический недожог – данный критерий характерен только для твердотопливного оборудования. Топливо не сгорает должным образом, что влечет за собой образование золы. Такие теплопотери незначительные и равны 1-3%.
Химический недожог – образуется по причине дефицита воздуха в камере сгорания. При его дефиците происходит неполное сгорание газа, и он просто уходит через дымоход. Вследствие этого образуется окись угарного газа. От ее количества зависит размер теплопотерь. В среднем, таким образом теряется около 7% тепла.

Также снижение КПД могут вызвать потери через стенки радиаторов. Для устранения этих теплопотерь выполняется теплоизоляция отопительных приборов.

Как повысить коэффициент полезного действия котла?

Предлагаем вам ознакомиться с рекомендациями, которые направлены на повышение продуктивности работы системы:

Если причина недостаточно эффективной работы кроется в площади отбора тепловой энергии, для ее увеличения устанавливается турбулизатор. Его размещают между теплообменником и топочной камерой.
Чтобы устранить теплопотери, возникающие вследствие химического недожога, необходимо грамотно настроить работу оборудования. Рекомендуем доверять эту процедуру только специалисту. Также для снижения тяги рекомендуется установить ее ограничитель. Его установка позволяет регулировать сечение дымоходной трубы. Монтаж ограничителя тяги особенно необходим при сильно низких температурах снаружи.
Для снижения теплопотерь, возникающих из-за физического недожога, и поддержания нормальной тяги необходимо своевременно удалять сажу, которая образовывается на жаровых трубах. Также необходимо удалять накипь, образующуюся на отопительном контуре. Регулярная очистка этих элементов позволяет устранить физические теплопотери.
Поддерживать должное состояние труб системы отопления. Металлические трубы могут «зарастать» изнутри вследствие грязевых отложений. С ПВХ-трубами такого не происходит, но в профилактических целях рекомендуется периодически выполнять продувку отопительной системы. Полностью сливать теплоноситель не стоит. Так как при поступлении неочищенной воды, ее нагревании и прохождении через трубы, выпадает осадок. Из-за этого на стенках трубопроводов образуется накипь.
Отрегулировать заслонку поддувала. Для этого необходимо использовать термометр. Заслонку устанавливают в то положение, при котором достигается максимальное значение температуры теплоносителя.
Поддерживать нормальную тягу. Во избежание ее ухудшения требуется регулярное очищение дымоотводящей трубы от продуктов сгорания. А также нельзя допускать образования копоти в камере сгорания. Из-за большого количества копоти увеличивается объем потребляемого топлива.
Для повышения эффективности котельного оборудования, работающего на газовом топливе, также можно выполнить монтаж коаксиального дымохода. У традиционных дымовых труб есть очевидный недостаток – они зависимы от внешних условий. Коаксиальная отводящая труба отличается стойкостью к скачкам температуры, обеспечивает поддержание заданных температурных параметров в помещении, экономит газ. Конструктивно коаксиальный дымоход состоит из двух труб, которые имеют разный диаметр. Одна труба используется для транспортировки продуктов сгорания, вторая – воздуха, который насыщен кислородом.

Устранить эти причины снижения КПД котлов реально своими руками без вызова специалистов.

Помощь специалистов

Выше мы рассмотрели почему снижается КПД котлов и способы его повышения. Если вам не хватает знаний и опыта работы с котлами, рекомендуем обратиться в компанию «Профтепло». Специалисты выполнят диагностику и примут меры, необходимые для эффективного функционирования отопительной системы. Чтобы воспользоваться услугами, свяжитесь с нами по контактному номеру телефона +7 (4842) 75 02 04 или закажите «Обратный звонок». Услуги предоставляются в Калуге.

Повышаем эффективность КПД твердотопливного котла

Содержание статьи:

Какова зависимость между КПД котла и нагрузкой

На первый взгляд может показаться, что чем больше топлива сжигается, тем лучше работает котел. Однако это не совсем так. Зависимость КПД котла от нагрузки проявляется как раз наоборот. Чем больше топлива сжигается, тем больше выделяется тепловой энергии. При этом возрастает и уровень теплопотерь, поскольку в дымовую трубу уходят сильно разогретые дымовые газы. Следовательно, топливо расходуется неэффективно.

Похожим образом ситуация развивается и в тех случаях, когда отопительный котел работает на пониженной мощности. Если она не дотягивает до рекомендуемых значений более чем на 15 %, топливо не будет сгорать полностью, а количество дымовых газов возрастет. В результате, КПД котла довольно сильно упадет. Вот почему стоит придерживаться рекомендуемых уровней мощности работы котла – они рассчитаны для эксплуатации оборудования максимально эффективно.

Принцип работы таких агрегатов

Как известно, принцип функционирования любого отопительного котла предельно прост:

Сгорает топливо.
Выделяется тепловая энергия.
Тепловая энергия через теплообменник «поступает» к теплоносителю.

Естественно, не обходится без теплопотерь. В традиционном газовом котле отходящие газы через дымоход «улетучиваются» в атмосферу; вместе с ними уходит и часть неиспользованной теплоты, потому что вместе с газами теряется также водяной пар, образующийся при сгорании топлива.

Этот пар как раз и содержит ту скрытую энергию, которую умеют сохранять и передавать отопительной системе конденсационные котлы. Добыча «драгоценного тепла» становится возможной благодаря конденсации пара в специальном теплообменнике.

Поток воды («обратки») охлаждает пары до температуры точки росы; выделяемая при конденсации паров энергия поглощается этой же водой.

Теплообменники конденсационников изготавливаются исключительно из устойчивых к коррозии материалов – нержавейки или силумина, поскольку практическая польза конденсата, к сожалению, ничуть не улучшает его химически агрессивный состав.

Обычно конденсат собирается в особом, встроенном в агрегат резервуаре, а уже затем отводится в канализацию. В связи с высокой агрессивностью данного продукта «жизнедеятельности» котла, в разных странах были приняты различные нормы и правила его отведения. В одних конденсат разрешается отправлять сразу в канализацию, в других его требуется предварительно нейтрализовать. Нейтрализаторы конденсата предлагают многие фирмы-производители. Что они собой представляют? Это емкости, наполненные гранулятом, содержащие кальциевые либо магниевые соединения.

Пуск котла

Выполняется двумя способами:

Возле горелки постоянно горит отдельный огонек. Когда котел эксплуатируется, то открывается соответствующий кран и поджигается «зажигалка», от которой загорается поступающий в основную горелку во время работы котла газ. Зажигалка горит постоянно и хоть пламя небольшое, но за сезон пару кубов газа она таки сожжет.
Экономнее в плане КПД пьезозажигалка – когда в камеру сгорания поступает газ, она срабатывает, выдавая искру, достаточную для розжига пламени. Иногда первый вариант предпочтителен, но это зависит от индивидуальных особенностей размещения котла и привычек хозяев.

Способы увеличения КПД

Чтобы отопительная система работала с минимальными потерями тепла, следует ознакомиться с действенными способами, как улучшить КПД газового котла. Для этого нужно максимально исключить все виды теплопотерь.

Чтобы снизить процент физического недожога, следует следить за состоянием и чистотой жаровых труб и водяного контура. На трубопроводе образовывается сажа, а на контуре накипь, поэтому эти элементы отопительной системы требуют регулярной прочистки.
В газовом котле не должно быть избыточного воздуха, так как вместе с ним в дымоход уходит и тепло, которое могло использоваться для нагревания теплоносителя. Эту проблему можно решить, установив на дымоходную трубу ограничитель тяги.
Как циркулируют газы в котле
Регулировка заслонки поддувала. Сделать это можно при помощи установленного в котле термометра. Нужно просто заслонку поставить в такое положение, чтобы при этом достигалась максимальная температура теплоносителя.
Следить за тем, чтобы поддерживалась нормальная тяга. Она уменьшается в результате сужения сечения дымохода. Избежать этого можно, если регулярно очищать отводящую трубу, ведь на её стенках налипает сажа.
Необходимо регулярно чистить камеру сгорания, так как на поверхности её стенок образовывается копоть, из-за чего увеличивается расход топлива.

Обратите внимание! Владельцы частных домов очень часто припускаются ошибки, сливая периодически теплоноситель из системы. Не следует этого делать, даже раз в год, даже для профилактики

Дело в том, что вода в систему поступает неочищенная. Когда она нагревается и проходит сквозь трубы, выпадает осад, а это основная причина образования накипи на стенках трубопровода.

Монтаж коаксиального дымохода

Если вы ищете варианты, как повысить КПД газового котла, обратите внимание на то, какой дымоход установлен. Традиционные отводящие трубы обладают рядом недостатков, основным из которых является зависимость от погодных условий. Альтернативой обычному дымоходу может стать коаксиальный дымоход, который отличается такими преимуществами:

существенно увеличивает КПД газового котла;
стойкий к воздействию высоких температур;
может быть выполнен в разных вариантах;
позволяет экономить топливо;
обеспечивает длительное поддержание температуры в помещении.
Коаксиальный дымоход

Устройство коаксиального дымохода не требует особых усилий. Конструкция представляет собой две отводящие трубы разного диаметра, по одной транспортируются отводящие газы, по другой насыщенный кислородом воздух.

Если у вас нет опыта работы с отопительным оборудованием, но возникла необходимость решить вопрос, как улучшить КПД газового котла, обратитесь к специалистам. Они выполнят работы на высшем уровне, обеспечивая наиболее эффективное функционирование отопительной системы вашего дома.

Мощность наиболее важный показатель выбора

Чтобы система отопления частного дома работала эффективно, очень важно правильно подобрать мощность отопительного агрегата. Ошибки и в ту, и в другую сторону приведут к увеличению расходов

Модель с недостаточной мощностью не сможет обеспечить комфортный температурный режим в помещениях и придется дополнительно использовать другие источники тепла. Кроме того, недостаточно мощный агрегат будет работать на предельном уровне нагрузки, что приведет к более быстрому износу узлов.

Слишком мощный агрегат будет потреблять много топлива, так как он не сможет выйти на оптимальный режим работы и «выдать» заявленный производителем КПД.

Совет! Указанный в паспорте агрегата КПД можно получить, если оборудование выйдет на штатный режим работы. Слишком мощный котел будет часто включаться-отключаться, а это приведет к увеличению расхода топлива.

Мощность котла вычисляется с учетом площади частного дома, а также ряда других факторов. Оптимальным вариантом считается агрегат, который в штатном режиме работает примерно на 70-75% предельной мощности, то есть, 25-30% остается в «резерве». Более мощные котлы, как правило, напольные, но для частного дома среднего размера чаще хватает мощности настенных моделей.

Потери тепла в отопителе

Потеря тепла с отходящими газами

Потери тепла с уходящими продуктами горения (q2) являются самыми весомыми. Температура продуктов горения напрямую влияет на эффективность отопительного котла.

Нормальный температурный напор на холодном конце воздухонагревателя обеспечивается при температуре 70-110°С.

Основные источники теплопотерь.

При уменьшении температуры уходящих газов на 12-15°С КПД котла увеличивается примерно на 1%. Однако охлаждение уходящих газов требует увеличения размеров поверхностей нагрева, что увеличивает размеры всей конструкции. Кроме того, при уменьшении температуры отработанных газов есть риск возникновения низкотемпературной коррозии.

Эта температура зависит от температуры поступающего воздуха и вида топлива. Рекомендуемые значения температуры уходящих газов для различных видов сжигаемого топлива и различной температуры входящего воздуха приведены в таблице ниже.

Вид топлива	Температура уходящих газов, oС	Температура входящего воздуха, oС
Каменный уголь	130-140	20-30
Слабореакционные угли марок А, ПА, Т	120-130	20-30
Бурые угли Марки Б3 Марки Б2 Марки Б1	140-145 145-150 150-160	30-40 40-50 60-70
Горючие сланцы	140-150	40-50
Торф	150-160	50-60
Мазут сернистый (s_p = 0.5-2%)	150-160	70-90
Природный, попутный газ	110-120	20-30

Чтобы произвести расчет потерь тепла, связанных с уходящими продуктами горения, применяется формула:

q₂ = (T1 — T3) (A2/(21 — O2) + B), где Т1 — температура уходящих продуктов горения в контрольной точке за пароперегревателем; Т3 — температура входящего воздуха; 21 — концентрация кислорода в воздухе; О2 — концентрация кислорода в уходящих продуктах горения, ее определение происходит в контрольной точке; А2 и В — коэффициенты, которые зависят от сжигаемого топлива, приведены в таблице ниже.

Сжигаемое вещество	А₂	B
Мазут	0,68	0,007
Природный газ	0,66	0,009
Уголь	0,664	0,008
Коксовый газ	0,6	0,011
Сжиженный газ	0,63	0,008
Кокс	0,65	0,008
Дерево сухое	0,65	0,008

Потеря тепла из-за химического недожога

Сжигание мазута приводит к потерям тепла из-за химического недожога.

Данный вид потери (q3) учитывается, если в качестве топлива используются газообразные вещества или мазут. Для современных газовых котлов он составляет 0,1-0,2%. Если процесс сжигания идет с небольшим избытком воздуха, то потерю следует принимать равной 0,15%, а при большом избытке воздуха — равной нулю. Если же используется смесь газов с разной температурой сгорания, то q3=0,4-0,5%.

Данный вид потерь (q4) характерен для твердых видов топлива. К примеру, для антрацита он равен 4-6%, для полуантрацита — 3-4%, а для каменного угля — 1,5-2%. Малореакционные виды угля необходимо сжигать с жидким шлакоудалением, тогда q4 будет минимальным из приведенных значений, при твердом же шлакоудалении принимается верхняя граница теплопотерь.

Потери тепла от наружного охлаждения

Данный вид потерь (q5) весьма невелик (составляет менее 0,5%) и уменьшается с ростом мощности отопительного агрегата. Такие потери соответствуют прямому расчету паропроизводительности котла:

при паропроизводительности D от 42 до 25 кг/с потери равны q5=(60/D)0,5/lgD;
при паропроизводительности D более 250 кг/с потери принимаются равными 0,2%.

Потери тепла при удалении шлаков

Потери, связанные с физическим теплом шлаков, (q6) учитываются при жидком шлакоудалении. Если же шлак из топки удаляется твердым методом, то потеря тепла учитывается только если она составляет более 2,5Q.

Расход газа

На расход газа влияет в первую очередь мощность самого газового агрегата. Также берется в расчет площадь отапливаемых помещений, объем нагреваемой котлом воды и имеющиеся теплопотери. Первый показатель является наиболее важным, так как чем мощнее котел, тем больше газа он потребляет. Выбор мощности агрегата состоит в прямой зависимости от площади отопления. Естественно, что котел большой мощности нелогично приобретать на площадь в 30-40 кв. метров. Определить оптимальную мощность котла можно, используя рабочую формулу:

Общая S помещений Х 100Вт. Так для обогрева помещения Sкоторого равна 80 кв. метров понадобиться котел мощностью не менее 8 кВт.

Перерасход газа оборачивается не только лишними затратами на отопление, но и в конечном итоге – ремонтом отопительной системы в случае ее неправильной эксплуатации.

Снизить расход газа поможет тщательный контроль над утечкой тепла из помещения, утепление стен, потолка, крыши, дверей и окон.

Утепление окон и дверей

Этот шаг непосредственно не относится ни к котлам, ни к системе, но на результативность работы влияет напрямую. Если открыть помещение всем ветрам, то тепло в нем будет, только если сидеть с котлом в обнимку и про энергоэффективность можно забыть. Правильно же утепленное помещение оставит отданное радиаторами тепло внутри себя, котел не придется лишний раз запускать и газа израсходуется меньше.

Подготовка к зиме дома с установленным газовым прибором отопления ничем не отличается – это установка пластиковых окон, а если они уже есть, то перевод в зимний режим. В обычных оконных рамах щели затыкаются и проклеиваются лентой.

Все начинается с утепления

Почему не стоит доверять рекламе

При просмотре рекламных объявлений, относящихся к мощности твёрдотопливных котлов, часто можно увидеть предложения, обещающие от 90% КПД и выше. Однако если Вы запросите какой-нибудь официальный протокол или акт, подтверждающий этот показатель – Вам его не смогут предоставить, и вот почему.

Чтобы составить подобный документ, необходимо провести испытания, используя для этого соответствующим образом стандартизованное топливо. В отношении угля или дров получить такое топливо нельзя – потому что они по своим характеристикам и составу являются самыми нестабильными в мире. Как можно получить постоянный показатель, используя непостоянные составляющие?

Современные технологии сохранения тепла

Лучшие образцы импортного отопительного оборудования представляют собой котельные агрегаты, в которых грамотно учтены все требования. Поэтому не стоит пытаться «изобрести велосипед» и собирать котел из подручных средств. Ведь перед вами уже есть широкий выбор самых современных, разнообразных и продуманных до мелочей вариантов котлов, которые будут работать долго и исправно, с лихвой оправдывая все возложенные на них ожидания и, что особенно приятно, экономя ваши расходы!

Наши специалисты помогут подобрать котельное и сопутствующее оборудование, проконсультируют по техническим вопросам!

Рассчитывать правильно

В СССР, а позже и в России, был принят принципиально другой метод расчета — так называемый «метод обратного баланса». Он состоит в том, что расход тепла определяется по нижней теплоте сгорания. Затем, на трубу ставится калорифер, и рассчитывается величина тепловой энергии, ушедшей в нее, то есть величина потери энергии. Для расчета КПД, потери энергии высчитывают из общего количества тепла.

Такой подход при определении КПД дает более точные показатели. Он был принят в качестве методики расчета потому, что все корпуса российских котлов были очень плохо теплоизолированы, из-за чего через стенки котла наружу выходило до 40 % энергии. По требованиям нормативных документов, в России до сих пор принято считать КПД по методу обратного баланса. Сегодня этот метод можно успешно применить к котлам мощностью несколько мегаватт, работающим на ТЭЦ, у которых никогда не выключаются горелки.

Вентиляция помещений

Отдельное внимание стоит уделять проверке вентиляции – от нее зависит, насколько хорошо в котел поступает воздух, и насколько меньше жильцам останется угарного газа. От первого зависит качество сгорания газа (что непосредственно влияет на КПД), а от второго здоровье владельцев котла

Это справедливо для котлов с «внутренней» тягой, когда воздух в топку подается непосредственно из помещения, в котором установлен котел.

Во втором случае, когда воздух для горения берется с улицы, необходима регулярная чистка канала и заслонок, потому что КПД котлов отопления сбивается от недостатка и избытка поступающего кислорода. Да и если воздуховод полностью забьется, то хорошего от этого ничего не выйдет.

Немного из истории прогрессивной разработки

Первые «представители» конденсационных котлов появились еще в 50-х годах. Естественно, эти модели были весьма и весьма далеки от совершенства – но реальную экономию топлива демонстрировали уже тогда. Ключевым их минусом была недолговечность конструкционных элементов, контактирующих с агрессивным конденсатом. Стальные и чугунные теплообменники скоропостижно приходили в негодность под «натиском» безжалостной коррозии, и устройство выходило из строя.

Конденсационные котлы, максимально подобные современным по конструкции и качеству, мир увидел в 70-х годах. Их теплообменники уже изготавливались из нержавейки – долговечного и надежного материала.

Современные конденсационные котлы — воплощение экономии, экологичности и высокой эффективности. По мнению многих экспертов, их однозначно ждет перспективное будущее на рынке отопительного оборудования

Различные исследования и наработки в отношении использования «скрытой энергии парообразования» были и в Советском Союзе, но в силу множества причин стать массовыми и глобальными им так и не удалось.

Стоит ли приобретать конденсационник

Конденсационники бывают настенные и напольные. Мощность первых в зависимости от модели может составлять до 120 кВт, вторых – до 320 и более кВт. При необходимости увеличения мощности установок можно увязывать котлы в каскад.

В зависимости от предназначения, различают одноконтурные и двухконтурные конденсационные котлы. Одноконтурные – исключительно для решения вопроса отопления; двухконтурные – это отопление + ГВС.

Каскадное подключение конденсационных котлов позволяет с легкостью организовать компактную, удобную в эксплуатации котельную, способную демонстрировать в переходный период колоссальную экономию

До сих пор в сомнениях, стоит ли обзаводиться конденсационным котлом и возлагать на него большие надежды? Объективный взгляд на преимущества и недостатки данного оборудования поможет вам сделать правильный выбор.

Конденсационные котлы обладают характеристиками, превосходящими даже самые жесткие требования, предъявляемые к отопительным агрегатам сертификационными органами. Они рекомендованы для установки в заповедных и курортных зонах. Количество вредных выбросов у конденсационных котлов меньше чем у газовых в 5-8 раз

К основным плюсам агрегатов можно отнести:

Предельную компактность. Конденсационник мощностью до 120 кВт всегда можно найти в настенном исполнении. Традиционные котлы такой же мощности бывают, как правило, исключительно напольными, следовательно, занимают намного больше места;
Малый вес;
Высокую эффективность;
Глубокую модуляцию;
Экономию средств на обустройство дымохода;
Экологичность – минимум вредных выбросов в окружающую среду;
Пониженную вибрацию;
Низкий уровень шума. Грамотно продуманная конструкция агрегатов позволяет практически полностью исключить шумовые эффекты. Эксплуатация котлов данного типа внутри жилых помещений не вызывает никакого дискомфорта;
И главное, существенное уменьшение расходов на газ – от 10% до 35% в зависимости от «исходных условий».

Из минусов оборудования стоит отметить:

Весьма высокую стоимость. Конденсационник обойдется на 40-120% дороже обычного котла;
Неэффективность при сильных морозах. Когда на улице лютая стужа, температуру воды в отопительной системе однозначно приходится повышать. Если температура возвратной воды превысит 60 градусов, конденсационный котел не сможет выполнять свою чудо-функцию и перейдет в режим обычного котла с КПД около 85%.

Практика показывает, что, несмотря на все нюансы, конденсационные котлы – верный выбор вдумчивых хозяев, ценящих грамотную экономию и жаждущих привнести в свой дом максимальный тепловой комфорт

Обратите внимание, что наслаждаться по настоящему эффективной системой на базе конденсационного котла вы сможете только в том случае, если доверитесь в вопросах выбора и установки оборудования грамотным профессионалам.

Как повысит эффективность отопительной техники, работающей на твердом топливе

Сегодня многие потребители, имея в своем распоряжении твердотопливный котел, стараются найти наиболее удобный и практичный способ как повысить КПД отопительного оборудования. Технологичные параметры нагревательных приборов, заложенные производителем, со временем теряют свои номинальные значения, поэтому для повышения эффективности котельного техники изыскиваются различные способы и средства.

Рассмотрим один из наиболее эффектных вариантов, установка дополнительного теплообменника. В задачу новой оснастки входит снятие тепловой энергии с летучих продуктов горения.

На видео можно увидеть, как сделать самостоятельно экономайзер (теплообменник)

Для этого нам предварительно необходимо узнать какова температура дыма на выходе. Изменить ее можно при помощи мультиметра, который помещается непосредственно в середину дымохода. Данные о том, сколько можно получить дополнительного тепла от улетучивающихся продуктов горения необходимы для расчета площади дополнительного теплообменника. Делаем следующие действия:

отправляем в топку дрова определенного количества;
засекаем за сколько времени прогорит определенное количество дров.

К примеру: дрова, в количестве 14.2 кг. горят 3,5 часа. Температура дыма на выходе из котла составляет 460 0 С.

За 1 час у нас сгорело: 14,2/3,5 = 4,05 кг. дров.

Для расчета количества дыма используем общепринятое значение — 1 кг. дров = 5,7 кг. дымовых газов. Далее умножаем количество сгоревших за один час дров на количество дыма, получаемое при сгорании 1 кг. дров. В итоге: 4,05 х 5,7 = 23,08 кг. летучих продуктов горения. Эта цифра и станет отправной точкой для последующих расчетов количества тепловой энергии, которую можно использовать дополнительно для нагрева второго теплообменника.

Зная значение теплоемкости летучих горячих газов, как 1,1 кДж/кг., делаем дальнейший расчет мощности теплового потока, если мы хотим снизить температуру дыма с 460 0С до 160 градусов.

Q = 23,08 х 1,1 (460-160) = 8124 кДж тепловой энергии.

В итоге получаем точное значение дополнительной мощности, которую обеспечивают летучие продукты горения: q = 8124/3600 = 2,25 кВт, цифра большая, которая может оказать существенное влияние на повышение эффективности отопительного оборудования. Зная о том, сколько энергии уходит впустую, желание оснастить котел дополнительным теплообменником вполне оправдано. За счет притока дополнительной тепловой энергии для работы по нагреву теплоносителя, повышается не только эффективность всей системы отопления, но и сам КПД отопительного агрегата растет.

Какой котел будет более экономичный

Подводя итог небольшому исследованию на тему: что влияет на экономичность газового котла, можно сделать определенный вывод. Самым экономичным газовым агрегатом окажется такой, который имеет следующие характеристики:

Его производитель – известная фирма, специализирующаяся на производстве газового оборудования средней ценовой категории;
Он относится к настенным котлам с закрытой камерой сгорания;
Его оптимальная мощность на 20% больше имеющихся теплопотерь;
Он правильно подключен в систему отопления;
У него правильно подобрана мощность с высоким КПД;
У него хорошо настроена автоматизированная система обратной связи (программатор).

На современном отопительном рынке можно найти такой агрегат, который будет иметь КПД до 95%. Причем, он может быть в дешевой ценовой категории, и предназначен для обогрева больших помещений.

Но в большинстве случаев КПД у недорогих котлов будет ниже, так как они оборудуются 1-2 ступенчатыми горелками, которые не могут выдавать много тепла. Более эффективные и экономичные модульные горелки, оборудованы электроникой и принудительным поступлением воздуха.

Ну и не менее важное, о чем не стоит забывать. Даже самый экономичный газовый котел не сможет качественно отопить помещение, которое не утеплено

Поэтому убедиться в том, что приобретенный агрегат надежный и экономичный можно только в подготовленном для отопления доме.

Посмотреть о выборе экономичного газового котла можно на этом видео.

Способы как повысить КПД газового котла

Приобретая газовый котел для своего собственного дома, мы обращаем внимание на два основных показателя: цена оборудования и его мощность. Почему-то многие из нас не смотрят на очень важную позицию – коэффициент полезного действия (КПД)

А ведь именно этот коэффициент говорит о том, как экономно будет работать купленный вами котел. Производитель в паспорте ставит максимальный показатель, который определяется правильной и грамотной эксплуатацией прибора. Но в жизни такое случается редко, отсюда не только теплопотери, но и потери денежных средств из вашего кошелька. Поэтому вопрос, как повысить КПД газового котла, в настоящее время волнует многих потребителей.

Начнем отвечать на поставленный вопрос с того, что отметим – коэффициент полезного действия газового котла зависит от многих показателей.

Количество тепловой энергии, которая передается от сжигаемого топлива теплоносителю. Это основа КПД.
Далее идут теплопотери. Чем их меньше, тем лучше. Основная масса теплопотерь происходит из-за неправильного сжигания топлива, в данном случае природного газа. Здесь два вида недожога: химический и механический.
И последний вид теплопотерь, который зависит от неравномерного распределения выделяемой тепловой энергии.

Грамотное обслуживание оборудования

Виды теплопотерь

Начнем с механического. По сути, получается вот какая схема. В процессе сжигания газа в топку должен подаваться кислород. Для этого в конструкции самого газового котла установлена небольшая камера с дверцей. Ее называют поддувало. Приоткрывая или прикрывая дверцу-заслонку, мы впускаем в камеру сгорания свежий воздух, обогащенный кислородом.

Если открыть заслонку больше необходимого параметра, то газ полностью сгорать не будет. Внутри топки образуется сквозняк, вытягивающий с продуктами сгорания топлива и часть несгоревшего газа. Соответственно будет меньше выделяться тепловой энергии. Это минус, это падение КПД газового котла.

Химические теплопотери – это, наоборот, большой недостаток кислорода в камере сгорания. То есть заслонка прикрыта слишком сильно. Без кислорода газ полностью сгорать не будет и опять, вместе с продуктами сгорания, будет вылетать в дымоходную трубу. При этом падение коэффициента полезного действия будет самым большим до 7%.

Правильная настройка газового котла

Как увеличить КПД

Создать правильные условия эксплуатации газового котла и тем самым повысить коэффициент полезного действия можно реально, не вызывая специалиста, то есть своими руками. Что для этого нужно сделать?

Отрегулировать заслонку поддувала. Это можно сделать экспериментальным путем, найдя, при какой позиции температура теплоносителя будет выше всего. Контроль проводите по термометру, установленному в корпусе котла.
Обязательно следить, чтобы трубы системы отопления не зарастали изнутри, чтобы на них не образовывалась накипь и грязевые отложения. С пластиковыми трубами сегодня стало проще, их качество известно. И все же специалисты рекомендуют периодически продувать систему отопления.
Следить за качеством дымохода. Нельзя допускать его засорение и налипания на стенки сажи. Все это приводит к суживанию сечения отводящей трубы и уменьшению тяги котла.
Обязательное условие – чистка камеры сгорания. Конечно, газ не сильно коптит, как дрова или уголь, но стоит хотя бы один раз в три года мыть топку, очищая ее от сажи.
Специалисты рекомендуют снизить тягу дымохода в самое холодное время года. Для этого можно использовать специальное устройство – ограничитель тяги. Устанавливается он на самом верхнем краю дымохода и регулирует сечение самой трубы.
Снизить химические тепловые потери. Здесь два варианта, чтобы добиться оптимального значения: установить ограничитель тяги (уже выше было об этом сказано) и сразу после установки газового котла провести грамотную настройку оборудования. Рекомендуем это поручить специалисту.
Можно установить турбулизатор. Это специальные пластины, которые устанавливаются между топкой и теплообменником. Они увеличивают площадь отбора тепловой энергии.

Своевременная чистка узлов агрегата

Вот такие причины, устранив которые можно рассчитывать на повышение эффективности работы котельного оборудования. Конечно, таких причин немало, но эти считаются основными, отвечающими на вопрос: как увеличить КПД газового котла.

Выше нормы

Различные типы котлов имеют различный КПД диапазоном от 85 до 110 %. При выборе котельного оборудования многих покупателей интересует, как вообще КПД может превышать 100 % и как он рассчитывается.

В случае с электрическими котлами КПД действительно не может быть выше 100 %. Иметь больший коэффициент могут лишь котлы, работающие на горючем топливе.

Если вспомнить школьный курс химии, то получается, что при полном сгорании любого топлива остается СО₂ — углерод и Н₂О — водяной пар, содержащий энергию. При конденсации энергия пара увеличивается, то есть вырабатывается дополнительная энергия. Исходя из этого, теплотворная способность топлива разделяется на два понятия: высшая и низшая удельная теплота сгорания.

Высшая теплота сгорания — это теплота с учетом энергии, содержащейся в водяном паре.

Официально (в любых нормативных документах) КПД, как в России, так и в Европе, рассчитывается по низшей удельной теплоте сгорания. А если все-таки использовать тепло, содержащееся в водяном паре, а расчеты вести по низшей удельной теплоте сгорания, то в этом случае и появляются цифры, превышающие 100 %.

Разница между низшей и высшей теплотой сгорания топлива составляет около 11 %. Эта величина — предел, по которому могут различаться КПД котлов.

Зависимость КПД водогрейного оборудования от нагрузки

Схема современного отопительного агрегата бытового назначения.

Повышение тепловой нагрузки, то есть увеличение количества сжигаемого топлива, не всегда приводит к положительным результатам. Одновременно с увеличением тепловой отдачи самого котла растет и потеря теплоты, которая уходит с дымовыми газами, так как их температура пропорциональна балансу температуры оборудования. Эффективность отопительного оборудования при этом уменьшается. Аналогично происходит и при эксплуатации отопителя на пониженной мощности. Если мощность будет ниже эксплуатационной более чем на 15%, это приведет к неполному сгоранию топливного вещества, а, соответственно, к прямому увеличению объема дымовых газов, что также снизит КПД отопительного оборудования

Поэтому важно точно соблюдать мощность котла, чтобы эксплуатировать его в оптимальном состоянии с наибольшей эффективностью.

КПД котлов с различными типами топлива

Расчет КПД котла, приведенный выше, применим только для грубых расчетов и редко используется при проектировании системы отопления. Он не применим для точных расчетов, так как не все тепло, получаемое при сжигании, расходуется на нагрев теплоносителя. Некоторая часть тепла теряется. Поэтому более точный расчет эффективности водогрейного оборудования производится по формуле:

η=100 — (q2 + q3 + q4 + q5 + q6), где q2 — потеря теплоты с уходящими продуктами горения; q3 — потери из-за недожога горючих газов; q4 — потери, связанные с механическим недожогом и золообразованием; q5 — потери из-за наружного охлаждения; q6 — потеря тепла со шлаками при очистке топки.

Круглосуточная потеря тепловой энергии

Для поддержания нужной температуры в доме твёрдотопливный котёл должен работать 24 часа в сутки. Теперь представьте, сколько за это время полезного тепла вылетает в трубу в виде сажи и несгоревших газов? КПД при такой работе никак не может быть 90%.

Здесь стоит упомянуть ещё такой тип котла, как пиролизный. В добавок к вышеуказанным недостаткам в его случае добавляется ещё два:

Круглосуточно работающий вентилятор потребляет электроэнергию.
Благодаря тому же вентилятору в котёл поступает избыточный кислород – снижается температура газов, они не успевают сгорать и улетают в трубу.

Ускоренное движение газов по трубе становится причиной снижения ещё одного параметра – КПД теплообмена. Из за особой конструкции котла пламя в нём не успевает догореть и поднимается в теплообменник, где и затухает, оставляя попутно сажу и выбрасывая в трубу не сгоревшие газы.

Теплообмен внутри системы

Горящий газ нагревает емкость с водой (теплоносителем), которая в свою очередь прогревает радиаторы. Последняя на КПД котла влияет только насколько быстро и без потерь энергия передастся теплоносителю. Самая удачная форма теплообменника для этого – цилиндрическая, внутри которого располагается такая же горелка. Теплоноситель двигается вокруг них по спирали, гарантированно успевая нагреться до необходимой температуры.

Материал теплообменника разный – от стали до чугуна и зависит от модели котла, каждая из которых рассчитывается по своему.

Принцип работы конденсационного котла на видео ниже:

Правила подключения радиаторов и их модернизация

Наибольший интерес представляют другие элементы – батареи и трубы. Для повышения КПД батареи отопления нужно изначально правильно подобрать соответствующую модель. В идеале она должна иметь максимальный показатель теплопроводности. Это относится к алюминиевым и биметаллическим батареям.Если взять КПД радиаторов отопления – таблица покажет существенные отличия от чугунных. Однако следует учитывать, что и остывание алюминиевых будет проходить намного быстрее. Этот материал не аккумулирует тепло. К тому же в чугунных происходит неравномерное распределение полученной энергии.

Характеристики теплоотдачи радиаторов в зависимости от степени нагрева воды

Для сравнения можно рассмотреть таблицу КПД радиаторов отопления стального типа.

Чем больше площадь батареи – тем быстрее будет нагреваться воздух в комнате. Но нужно учитывать степень остывания теплоносителя. Желательно, чтобы температурный режим работы радиаторов в доме был одинаков.

Методы подключения радиаторов

Изменение КПД радиатора в зависимости от способа подключения

Определившись с этим параметром можно переходить к основным тонкостям увеличения КПД батареи отопления. Главным из них является способ подключения к системе. Лучше всего сделать соединение с системой с одной стороны прибора. Тогда теплоноситель продет полный цикл по батареи.

Но на практике такое сделать можно далеко не всегда. Поэтому предпочитают выбирать «золотую середину» – верхний подвод и нижнее подключение к обратной трубе. Такая методика имеет следующие преимущества:

Можно добиться повышения КПД батареи отопления другими способами, компенсировав 2%;
Оптимальная протяженность магистрали, что тоже сказывается на эффективности всей системы;
Возможность установки крана Маевского и автоматического терморегулятора.

Перед приобретением определенной модели радиатора нужно узнать возможные варианты его подключения – верхний, нижний или боковой.

Установка радиаторов для максимального КПД

Значение коэффициента для различных вариантов обустройства радиаторов

Главное правило монтажа радиаторов любого типа заключается в оптимальном нагреве помещения. Т.е. они должны находиться в той области комнаты, где тепловые потери будут максимальны. Это в первую очередь относится к оконным конструкциям.

Для того, чтобы сделать отопление с высоким КПД подоконник должен перекрывать верхнюю плоскость батареи на 2/3. Также нужно учитывать рекомендуемые расстояния от конструкции до стен и пола:

От подоконника до верхней части секции – 100 мм;
От поверхности пола до батареи – 120 мм;
От задней панели радиатора до стены – 20 мм.

Таким образом можно обеспечить максимальное КПД всей системы отопления. Конвекционные потоки теплого воздуха будут частично задерживаться в области подоконника, нагревая стену и уменьшая тепловые потери через окно.

Для лучшей конвекции теплого воздуха можно установить вентилятор небольшой мощности.

Преимущества современных котлов

А вот к данная методика совершенно не применима, поскольку они имеют принципиально другую схему работы. Так как горелки у современных котлов функционируют в автоматическом режиме: 15 минут работают, а затем на 15 минут останавливаются, пока не будет использовано выработанное тепло. Чем температура на улице выше, тем дольше горелка будет «стоять» и меньше работать. Естественно, в этом случае речь об обратном балансе идти не может.

Еще одно отличие современных котлов — в наличии теплоизоляции. Крупные производители выпускают наиболее качественные агрегаты, с лучшей теплоизоляцией. Потери тепла через стенки у такого котла составляют не более 1,5–2 %. Об этом часто забывают покупатели, полагая, что котел будет также обогревать помещение за счет выделения тепла при работе. Приобретая современный котел, стоит помнить, что он не предназначен для обогрева котельной, и, если это необходимо, — позаботиться об установке радиаторов отопления.

Работа датчиков тепла

Включать котел, когда холодно и выключать, когда жарко – не способствующая экономичности идея, так как часто получается, что запуск сделан раньше, а остановка позже, чем надо. Благо, в комплектацию современных моделей входят датчики тепла, которые отслеживают температуру в помещении. Когда она опускается до определенного предела, то котел отопления включается, а как воздух прогреется, то питание прерывается.

Уже само присутствие датчиков повышает КПД системы, а уменьшает его неправильная настройка устройств или же неверное их размещение.

Кроме слежения за температурой, есть датчики систем самоконтроля, следящих за состоянием котла — например, отключить подачу газа, если затухнет огонь в горелке.

Датчики различных типов

Расчет эффективности котла на твердом топливе

Любой отопительный котел был бы идеальным, если бы его эффективность составляла 100%, однако, как уже говорилось ранее, такое невозможно из-за различного рода теплопотерь, зависящих как от сжигаемого топлива, так и от окружающих условий. Приведем пример расчета КПД отопительного устройства, работающего на твердом топливе:

Схема подключения котлов на твердом топливе.

потери, связанные с физическим удалением шлаков q6= (Ашл*Зл*Ар)/Qri, где Ашл — доля шлака, которое определяется по балансу уноса золы из топки относительно объема топлива . При условии, что доля уноса золы при правильно организованном процессе горения составляет обычно 5-20%, то доля шлака составляет от 80 до 95%;
Зл — энтальпия золы при температуре 600°С. Зл равняется 133,8 ккал/кг при нормальном тепловом расчете;
Ар — зольность, рассчитанная на рабочую массу. В зависимости от вида топлива Ар колеблется от 5 до 45%;
Qri — минимальное количество теплоты, выделяемое при сгорании. Данный параметр зависит от вида топлива и изменяется в пределах от 2500 до 5400 ккал/кг.

Исходя из вышеприведенных параметров, q6 колеблется в пределах от 0,1 до 2,3%.

Потери q5 зависят от номинальной производительности котла и вырабатываемой мощности. Для современных отопительных котлов малой мощности, которые применяются для обогрева частных домов, потери тепла от наружного охлаждения составляют 2,5-3,5%.

Потери от механического недожога (q4) в большей степени зависят от устройства самого котла и применяемого топлива. Теплопотери при этом составляют от 3 до 11%. Потери от химического недожога (q3) зависят от полноты смешивания горючего с поступающим воздухом. В обычных условиях такие потери равняются 0,5-1%.

http://youtu.be/HwwsipMpddk

Основной вид теплопотерь (q2), связанный с температурой уходящий газов, зависит от используемого топлива, температуры уходящих продуктов горения, организации процесса сгорания и особенностей конструкции оборудования. Для достижения нормы теплового расчета в 150°С минимальная рекомендованная температура уходящих газов при сжигании угля должна равняться 280°С. Потери тепла при этом составляют 9-22%.

Параметры оптимальной нагрузки обеспечивают высокую производительность отопительной системы.

Суммируя все потери, получаем максимальный коэффициент, который может быть получен в современном отопительном котле, равный 100-(9+0,5+3+2,5+0,1)=84,9%. Достижение подобного показателя может быть только при грамотном монтаже теплового оборудования, наладке высшей эффективности в зависимости от окружающих условий и подборе оптимального топлива. Эффективность отопительной системы зависит от оптимальной нагрузки, которая рекомендована производителем. Работа устройства должна быть организована так, чтобы большую часть времени он работал в экономичном режиме нагрузки.

Основные правила эксплуатации котлов для достижения максимального КПД:

контроль стабильности горения и максимальной полноты сгорания;
контроль состояния поверхности нагрева и очистка котла;
расчет оптимальной тяги и давления поступающего воздуха;
расчет доли золы.

Правильный расчет тяги, соответствующий балансу давления поступающего воздуха и скорости исходящих газов, положительным образом сказывается на полноте сгорания. Однако чрезмерное повышение давления поступающего воздуха влияет на увеличение потерь тепла с уходящими газами. Если же, наоборот, ограничить поступающий воздух, то это приведет к недостатку кислорода, а значит и к снижению процесса горения и увеличению золообразования.

http://youtu.be/VCC5GL4aPHs

Соблюдение данных рекомендаций позволит эксплуатировать отопительный котел в оптимальном режиме с максимальным КПД, что снизит затраты на отопление. Тепла вашему дому!

Самые популярные статьи блога за неделю

Проводим отопление в деревянном доме
Схемы отопления дома
Как к системе отопления подключить газовый котел
Как правильно перенести радиатор отопления?
Выбираем электрический бойлер — что нужно учитывать
Как выбрать теплоноситель для систем отопления
Технология утепления деревянного дома

Вывод продуктов горения

Последние внедренные способы экономии касаются этого пункта. Логика решения – если на выходе из дымохода температура продуктов сгорания была 200-250 °С, то почему не использовать их для подогрева теплоносителя? Для этого на пути отработанных газов устанавливают дополнительные теплообменники из стали или чугуна (с большой инерцией нагревания).

Дополнительно идет работа по извлечению теплоты из испаренной воды, полученной в результате реакции горения – это делают «конденсационные» котлы, которые ставят рекорды в плане КПД – температура выбрасываемых газов около 50 °С, а количество используемой по назначению теплоты достигает 98%.

Типичные показатели эффективности котла

Есть несколько расчетов, которые вы можете провести, чтобы лучше понять общую эффективность котла вашего оборудования. Другими словами, каждая из перечисленных ниже оценок вносит свой вклад в общую эффективность котла. Если вы заметили, что одно из этих соотношений отклоняется от нормы, возможно, вы захотите дополнительно изучить факторы, влияющие на этот конкретный расчет. Чтобы определить курс действий по устранению проблемы, вы можете обратиться к нашим специалистам по обслуживанию, которые дадут вам объективную оценку состояния вашего котла и помогут решить все ваши потребности в ремонте промышленного котла.

Эффективность сгорания

Эффективность сгорания помогает нам понять способность горелки сжигать топливо. Анализируя количество несгоревшего топлива и избыточного воздуха в выхлопных газах, мы можем определить, насколько эффективно теплосодержание топлива превращается в полезное тепло. Если и несгоревшее топливо, и избыток воздуха работают на низком уровне, ваша система горелки считается эффективной. Желаемый диапазон полноты сгорания составляет 75-89%.

Кислород дымовых газов и температура дымовой трубы являются основными факторами, определяющими эффективность сгорания.Если вы выходите за пределы желаемого диапазона, мы предлагаем посмотреть на эти два индикатора, чтобы внести коррективы. Более того, мы рекомендуем вам периодически контролировать состав дымовых газов, чтобы поддерживать избыток воздуха на оптимальном уровне. Хотя избыточный воздух частично ответственен за потерю тепла, необходимо полностью сжечь топливо. Есть способы подать сигнал о том, что вы не достигли желаемого уровня избытка воздуха. Например, несгоревшие горючие вещества, такие как топливо, сажа и дым, означают, что у вас недостаточно избыточного воздуха, в то время как увеличенный поток дымовых газов указывает на то, что у вас его слишком много.

Сезонная эффективность

Когда времена года меняются, они вносят изменения в условия окружающего воздуха, такие как температура, влажность, плотность и т. Д. Эти условия приводят к значительным изменениям в работе горелки. Горелки специально настроены на текущие свойства воздуха. Настраивать котел важно во время значительных сезонных колебаний. Мы рекомендуем не реже двух раз в год весной и осенью.

Сезонный КПД — это то, насколько хорошо котел расходует топливо в течение всего отопительного сезона.Чтобы определить сезонную эффективность, вы сравниваете общую сезонную выработку тепла, потребляемую вашим предприятием, с общим сезонным расходом топлива. Эта информация позволит вам узнать, сколько вам нужно будет заплатить за топливо в течение отопительного сезона.

В разное время года количество операций котла, которые вам понадобятся, разное. Устойчивый КПД вашей котельной системы вместе с простоями и потерями из-за цикличности влияет на общую сезонную эффективность. В конечном итоге, чем дольше работает котел, тем выше сезонный КПД, поэтому, когда вы включаете и выключаете котел, вы создаете потери из-за простоев и цикличности, что приводит к снижению сезонного КПД.Определяя свои потребности в отопительный сезон, обязательно учитывайте эти эффекты при принятии решений.

Тепловой КПД

Тепловой КПД оценивает эффективность теплообменника путем анализа его способности передавать тепловую энергию воде или пару внутри котла. Однако в этом расчете не учитываются внешние факторы, такие как потери при включении-выключении, радиационные потери, потери на конвекцию и т. Д., Поэтому это не лучший показатель расхода топлива котлами.

Существует множество факторов, которые могут отрицательно повлиять на тепловой КПД, в частности образование накипи и сажи на трубах котла. Если теплообменные поверхности находятся в плохом состоянии, то от дымовых газов в воду передается меньше тепла. В результате котел работает менее эффективно.

Эффективность преобразования топлива в пар

Эффективность преобразования топлива в пар — это общая эффективность системы котла, включая все другие факторы, описанные выше. Хотя во многих случаях термический КПД используется как синоним КПД от пара к топливу, они не идентичны.Этот показатель — самая важная характеристика котла, необходимая для наилучшего сравнения оборудования и наиболее разумного экономического решения для предстоящей покупки.

Средние значения эффективности преобразования топлива в пар обычно составляют 80-85%. Чтобы достичь верхнего предела этого показателя, производители внедрили расширенное моделирование вычислительной гидродинамики (CFD) для оптимизации конструкции таких компонентов, как трубы котла, форма печи и т. Д.

15 способов повысить КПД котла на вашем предприятии

Один из самых простых способов снизить эксплуатационные расходы для бизнеса — это повысить КПД котла.Отличное место, чтобы начать снижать свои счета, — это посмотреть, как недавно вы выполнили техническое обслуживание котла и насколько эффективен ваш котел.

Прежде чем мы перейдем к советам по эффективности, нам нужно понять эффективность котла. Большая часть тепла, теряемого в вашем котле, приходится на дымовую трубу или котловую воду. Цель состоит в том, чтобы создать условия, которые производят минимально возможное количество дымовых газов при минимально возможной температуре. В результате повышается КПД котла.

Подумайте об этом; котел всасывает холодный воздух, нагревает его и отправляет в дымовую трубу.Идеальна более низкая температура дымового газа, потому что чем выше температура, тем больше энергии уходит с дымовым газом. С другой стороны, котельная система забирает холодную воду, нагревает ее до пара и использует тепло. Везде, где мы теряем тепло, пар, конденсат или горячую воду, мы теряем ценные БТЕ.

Независимо от того, арендуете ли вы котел или владеете им, вам нужно сэкономить деньги. Вот 15 простых советов, которые помогут сделать вашу котельную систему более эффективной и сэкономить деньги на ежемесячных счетах:

1. Повышение эффективности котла: снижение температуры в стояке

Понижение температуры дымовой трубы может быть таким же простым, как возврат дня / ночи.Это снижает рабочее давление паровых котлов и рабочую температуру гидравлических котлов при работе на холостом ходу в ночное время или в мягкие дни.

2. Установите экономайзер

Экономайзер использует отработанный горячий дымовой газ для нагрева питательной воды, поступающей в котел. Если в вашем паровом котле нет экономайзера или экономайзер не работает, это должно быть в первую очередь. Экономайзеры экономят топливо и предотвращают пагубные последствия подпитки котла холодной водой. Для серьезной экономии проверьте, подходит ли Heatmizer® для вашего бойлера или системы горячего водоснабжения.

3. Регулярно настраивайте горелку

Другая распространенная проблема, связанная с эффективностью котла, — это недостаточное количество воздуха. Для правильного сгорания топлива внутри котла требуется определенное количество кислорода. Если воздуха слишком мало, углерод в топливе окисляется, образуя окись углерода. Это приводит к меньшему выделению тепла, поскольку топливо сгорает не полностью, что снижает эффективность использования топлива. При недостатке воздуха образуются сажа, дым и окись углерода, которые очень опасны.Слишком много воздуха также снижает эффективность. Дополнительный воздух поступает холодным и выходит из трубы горячим, тратя тепло.

Оптимальный процесс обеспечивает достаточное количество воздуха для безопасного сгорания топлива. Для этого мы измеряем необходимое количество воздуха с помощью датчика O2. Вставляем зонд в штабель, пока настраиваем горелку на оптимальный КПД котла. Однако в некоторых помещениях температура воздуха, поступающего в горелку, меняется в зависимости от сезона. Это требует более частой настройки горелки для максимальной экономии.

4. Установите частотно-регулируемый привод

Немногие горелочные вентиляторы или насосы существуют сегодня без частотно-регулируемых приводов. Однако, если вы не слышали о VFD или у вас есть система, в которой они не используются, примите к сведению. Невероятная экономия энергии достигается благодаря концепции, известной как законы сродства для насосов и вентиляторов. Если в вашей системе есть вентилятор или циркуляционный насос, управляемый заслонкой или клапаном, ваша система тратит электроэнергию при частичной нагрузке. VFD позволяет вашей системе управлять потоком с помощью скорости вентилятора или насоса, и именно здесь происходит волшебство.

5. Повышение эффективности котла: изолируйте клапаны

Многие предприятия снимают изоляцию с клапанов в котельной для обслуживания и никогда не кладут ее обратно, потому что это доставляет хлопоты. Однако воздействие воздуха на эти большие клапаны вызывает большие потери тепла и может сделать котельную невыносимо ГОРЯЧЕЙ. Изоляция этих клапанов съемным одеялом Heatmizer® может значительно сэкономить и повысить комфорт котельной. Одеяла также снижают риск ожогов, при этом обеспечивая легкий доступ для обслуживания.

6. Очистите камин

Со временем сажа может накапливаться на поверхности топки труб котла, особенно на старом оборудовании. Этот слой сажи действует как изолятор, снижая скорость теплопередачи и увеличивая расход топлива. Из-за более низкой скорости теплопередачи горячие газы проходят, не передавая тепло воде, что увеличивает температуру дымовой трубы. Очистка и осмотр ваших котельных труб в рамках регулярного технического обслуживания котла гарантирует, что сажа остается минимальной.Это действительно улучшает общий КПД котла.

7. Предварительный нагрев воздуха для горения

Горелка должна нагревать входящий воздух для горения пламенем. Если воздух, подаваемый в горелку, более теплый, для производства того же количества пара в котле требуется меньше топлива. Небольшое повышение температуры свежего воздуха на 40 ° F может сэкономить 1% счета за топливо. Если вы будете эксплуатировать большие котлы круглосуточно, это действительно может сложиться даже при наших исторически низких ценах на газ. В некоторых случаях воздухоподогреватель окупается менее чем за год.

Поддержание воды в котле в чистоте и отсутствии протечек требует тщательной обработки воды. Регулярно проверяйте водную сторону бойлера. Очистите грязевые опоры или грязевые барабаны, чтобы обеспечить хорошую теплопередачу от металла к воде. Накипь будет накапливаться на поверхностях теплопередачи из-за высокой жесткости воды, использования неподходящих химикатов и регулярной продувки котла. Эта накипь будет препятствовать передаче тепла, снижая эффективность вашего котла. Накипь также не даст воде охладить эти теплопередающие поверхности.При отсутствии обработки накипь может вызвать перегрев котла, что приведет к дорогостоящему ремонту котла и утечкам.

Конденсат образуется, когда пар передает свое тепло и конденсируется. Безответственно тратить это на продукт. Чистая вода не содержит растворенных твердых частиц или газов, и она снова готова к использованию в вашем котле. Вода уже горячая, поэтому для ее превращения в пар требуется значительно меньше топлива. Повторное использование конденсата также сокращает количество холодной подпиточной воды, химикатов и средств обработки, необходимых для вашего котла.Наконец, повторное направление конденсата обратно в систему питательной воды может снизить затраты на очистку сточных вод и канализацию.

Для еще большего повышения эффективности котла рассмотрите возможность использования системы возврата конденсата высокого давления на крупнейших потребителях пара. Это удерживает ваш конденсат под более высоким давлением. Конденсат не вспыхивает, поэтому вы возвращаете больше воды при значительно более высокой температуре прямо в котел. Свяжитесь со службой механического строительства, чтобы узнать, подходит ли это для вашего процесса.

Подобно возврату конденсата в котел, рекуперация тепла от продувки котла может повысить эффективность котла.Клапан продувки используется для удаления котловой воды, содержащей растворимые и нерастворимые твердые вещества. Это помогает снизить уровень растворенных твердых частиц в котловой воде и предотвратить образование накипи. К сожалению, когда он удаляет горячую воду, он также тратит энергию. Установка продувочного теплообменника, расширительного бака или их комбинации может помочь восстановить часть этой энергии для вашей котельной системы. Использование рекуперации тепла для охлаждения продувочной воды и нагрева подпиточной воды повысит энергоэффективность.

Продувка удаляет загрязнения, такие как жесткость воды, из котла и необходима для поддержания чистоты поверхностей котла.Однако продувка также удаляет тепло из системы. Вода поступает в систему холодной, нагревается до температуры котла и выходит через продувку. Некоторые котельные системы имеют непрерывную продувку, которая не меняется в зависимости от нагрузки котла. Чтобы контролировать тепло, направляемое в канализацию, продувка должна быть ограничена только количеством, необходимым для контроля растворенных твердых частиц. Для серьезной экономии контролируйте растворенные твердые частицы с помощью автоматического продувочного клапана. Если регулярно продувать котел, можно сэкономить много энергии.Это также снижает риск повреждения котла накипью.

12. Уменьшение избытка воздуха

Котлам для полного сгорания требуется избыток воздуха. Несмотря на необходимость, избыток воздуха может привести к совершенно разному КПД вашего котла. Слишком мало избыточного воздуха, и котел будет накапливать сажу и опасный угарный газ, в то время как слишком много избыточного воздуха снижает эффективность. К счастью, существуют автоматические системы управления сгоранием, которые могут интеллектуально контролировать количество воздуха, необходимое для ваших систем сгорания.Как обсуждалось выше, настройка может поддерживать работу вашей горелки в лучшем виде, но она ограничена лучшим, что может предложить ваша старая горелка.

Переход на высокоэффективную горелку позволит сэкономить значительное количество топлива и многократно окупить себя. Если вашей горелке более 15 лет, в ней используются перемычки или она работает с уровнем кислорода выше 3%, спросите нас о модернизации горелки. В большинстве случаев модернизация горелки может сэкономить более 20% на счетах за газ!

13. Уменьшить переходящий остаток

Перенос — это котловая вода, которая выходит из котла в виде пара, но остается водой.Он уносит с собой примеси, например, растворенные твердые вещества. Эти загрязнения оставляют отложения вокруг паровой системы. Они попадают в сложные устройства, такие как регулирующие клапаны и регуляторы давления. Это вызывает много повреждений и требует более длительного обслуживания.

Что касается эффективности, эта влага снижает содержание пара в БТЕ в конечном использовании. По сути, это больше воды, которая была нагрета в котле, но не отдавала полезного тепла перед тем, как уйти в конденсатную систему. Перенос происходит по ряду причин.Решение зависит от причины. Подозрение на производственные методы, такие как загрузка грузов на быстрых, высоких TDS или плохое сепарационное оборудование в качестве виновника.

Узнайте больше о переносе в нашем блоге «Как качество питательной воды для котла может повлиять на работу котла».

14. Обследование конденсатоотводчиков

Застрявшие, изношенные или просто сломанные конденсатоотводчики могут открыться, позволяя ценному пару пройти прямо в конденсатную систему. Если вы хотите убедиться, что вы работаете с максимальной эффективностью, регулярно осматривайте свои конденсатоотводчики и заменяйте сломанные или заедающие конденсатоотводчики.Не знаете как или нет времени? Мы можем найти любые неисправные ловушки и заменить их, сэкономив ваше время и деньги вашей компании. Свяжитесь с нами, чтобы начать.

15. Уменьшите расход пара

Лучший способ сэкономить на топливе и электричестве для вашего котла — сократить использование пара в ваших технологических процессах. Изоляция трубопроводов и резервуаров, нагреваемых паром, например, может значительно снизить расход пара и, следовательно, топливо. Конденсатные системы высокого давления могут снизить расход пара в вашем деаэраторе и топлива в котле.Обеспечение эффективности вашего котла является ключом к контролю ваших ежемесячных счетов. Наличие квалифицированной компании, регулярно обслуживающей вашу горелку, котел и паровую систему, поможет вам обеспечить максимальную эффективность вашего котла. Позвольте Rasmussen Mechanical Services помочь вам продлить срок службы вашего оборудования и сократить расходы на ремонт в будущем. Если вам нужна помощь, загляните на страницу контактов и отправьте нам сообщение!

Самый эффективный промышленный паровой котел

Эффективность огромна.Особенно это касается промышленных котлов. Учитывая, что многие компании, заводы и кампусы используют свои котлы для различных целей (например, для систем отопления, горячего водоснабжения, очистки, производства и т. Д.), Эффективная котельная может сэкономить множество затрат в течение срока ее службы. К сожалению, когда многие компании проверяют энергоэффективность своих котлов, они находят цифры, мягко говоря, тревожными.

Как представитель Miura Брэндон Харгетт из Гринсборо, Boiler Master Inc., Северная Каролина., утверждает: «эффективность ваших котлов будет напрямую влиять на вашу стоимость владения в течение 25-летнего жизненного цикла».

Итак, как вы измеряете эффективность своей паровой котельной? А если вам нужно заменить систему на новый котел, какой промышленный котел будет наиболее энергоэффективным? Давайте исследуем ответы на эти вопросы.

Как измеряется КПД парового котла

Котлы паровые и водогрейные теплообменные; то есть они используют тепло одной жидкости (нефти или газа) для передачи тепла другой жидкости (т.е.э., вода). Каждый теплообменник испытывает некоторую потерю энергии во время передачи тепла для повышения температуры воды. Ключом к достижению высокой эффективности является уменьшение этих тепловых потерь как можно меньше — или, с технической точки зрения, тепловая мощность в БТЕ как можно ближе к входной тепловой энергии в БТЕ.

Существует два основных стандарта измерения эффективности паровой системы: ее эффективность по преобразованию топлива в пар (также известная как годовая эффективность использования топлива или AFUE) и ее эффективность при эксплуатации (как котельная система реагирует при повседневном использовании).Рейтинг AFUE является мерой эффективности сгорания, и большинство агентств и организаций ссылаются на рейтинг AFUE при определении эффективности устройства или системы. Вообще говоря, паровые котлы, работающие на природном газе, должны иметь минимальный рейтинг AFUE 80 процентов, что означает, что 80 процентов потребляемой энергии преобразуется в пар. (Для контекста, водогрейные котлы обычно имеют более высокие рейтинги AFUE, чем паровые котлы, а конденсационные котлы также обычно имеют высокий КПД. Кроме того, бытовые котлы и бытовые водонагреватели будут иметь разные стандарты рейтинга, потому что спрос на эти агрегаты не так хорошо.Бытовые потребители обычно используют рейтинг Energy Star, чтобы определить, является ли их система горячего водоснабжения энергоэффективной.)

Тем не менее, AFUE не может рассказать всей истории, потому что он измеряет эффективность только тогда, когда котел работает на максимальной мощности. В реальной жизни режим использования котла меняется в зависимости от предъявляемых к нему меняющихся требований. Эффективность при эксплуатации измеряет, как котельная система реагирует на эти изменения спроса — как она выполняет то, что от нее требуется, будь то в режиме высокой производительности, низкой мощности или в режиме ожидания.Таким образом, учет обоих этих факторов дает вам более четкое представление об общей эффективности вашего парового котла.

Измерение эффективности парового котла

У вас есть высокоэффективный котел или ваша котельная система стоит больше денег, чем должна? Как правило, лучший способ проверить эффективность вашего котла — это установить набор счетчиков для измерения каждой части технологического процесса. Там будет счетчик пара, счетчик, отслеживающий объем воды, поступающей в котел, и счетчик топлива, которое нагревает котел, будь то природный газ, пропан или мазут.Выполнение этих измерений может помочь вам определить общую эффективность любой котельной системы.

Например, измерить, сколько фунтов пара выходит из котла, и сравнить его с количеством природного газа, необходимого для производства этого пара, — это способ рассчитать полноту сгорания в котле. Если вы делаете этот расчет на регулярной основе, и число начинает меняться или колебаться, это означает, что эффективность вашего котла меняется, скорее всего, в неправильном направлении.

Не нужно далеко ходить, чтобы найти самые эффективные котлы. Miura славится разработкой инновационных паровых котлов со сверхнизким содержанием воды по запросу, которые отличаются низкой стоимостью и высокой эффективностью. Большинство компаний, устанавливающих новую высокоэффективную систему Miura, ежегодно сообщают об экономии энергии до 20 процентов и более за счет более низких затрат на топливо.

«Котлы серии LX сразу же имеют высокий КПД, — поясняет Харгетт. «Когда я говорю« готово », это означает, что я не добавляю никакой дополнительной регулировки сгорания или рециркуляции дымовых газов в агрегат.”

Эффективное использование пространства

Работая с покупателями Miura, Харгетт часто сравнивает модели серии LX с «Cadillac» линейки Miura.

Конечно, это только с точки зрения их превосходных характеристик — с точки зрения их размера они далеки от громадного присутствия этих классических автомобилей Landshark. Фактически, котлы LX занимают наименьшую площадь из расчета на выходную мощность в лошадиных силах. Компактный размер занимает всего 50 процентов пространства, необходимого для традиционного жаротрубного котла, и им не требуется вытяжное пространство, которое требуется обычным котлам.

Беспрецедентная энергоэффективность

Промышленные котлы серии LX превосходят ожидания как по эффективности преобразования топлива в пар, так и по эффективности в эксплуатации. Эти блоки имеют компьютерную конструкцию, которая обеспечивает оптимальный перенос поверхности нагрева для рейтинга AFUE 85 процентов. Жаротрубный котел обычно обеспечивает КПД до 83%. Важно отметить, что при реальном использовании котлы Miura могут сэкономить вашей организации 10-40 процентов топлива по сравнению с традиционными жаротрубными котлами.

Низкие выбросы NOx

Эффективность — это не только экономия энергии и затрат; Речь также идет об экологичности и сокращении количества вредных выбросов. Учитывая недавние сообщения и опасения по поводу глобального потепления, потребность в котлах с низким уровнем выбросов является как никогда острой. Для паровых котлов одним из ключевых стандартов выбросов является количество вредных оксидов азота (NOx), выбрасываемых в окружающую среду. Когда считается, что газовый котел с низким или сверхнизким уровнем NOx выбрасывает в окружающую среду гораздо меньше этих вредных веществ, и вы можете с уверенностью сказать, что у вас «зеленая» система котла.Вот почему экологически сознательные компании предпочитают модульные водотрубные котлы, и почему вы должны заботиться о выбросах NOx вашего собственного котла.

Серия LX специально разработана для соответствия или превышения стандартов низкого уровня выбросов NOx. Харгетт добавляет, что модели серии LX созданы для соответствия «строгим критериям низкого уровня выбросов NOx в определенных частях страны, но строго основаны на конструкции их сосудов высокого давления и того, как их температура дымовых газов и температура пламени горелки намного ниже, потому что мы уплотняем сосуд высокого давления.«Конечным результатом является система котла с более чистыми выхлопными газами, которая может помочь вашей компании в достижении целей устойчивого развития и даже помочь в получении сертификата LEED.

Узнайте больше о котлах Miura серии LX

Если вы не уверены, является ли ваш паровой котел энергоэффективным или вашему бизнесу нужен котел с низким уровнем выбросов NOx, мы будем рады помочь.

Свяжитесь с представителем Miura в вашем регионе, чтобы узнать больше о наших эффективных промышленных паровых котлах.

КПД паровых котлов, работающих на природном газе

июл-2020

Исследование для получения максимальной эффективности работы от набора паровых котлов нефтеперерабатывающего завода.

ELIF GÜL GÖER, ELIF MELEK ÖZTÜRK, GÜLS¸EN S¸AHIN ANDAS и YAHYA AKTAS¸
НПЗ Тюпрасо Измир

Краткое содержание статьи

В промышленности паровые котлы представляют собой одну из областей интенсивного потребления энергии. Повышение энергоэффективности означает снижение расхода топлива и, следовательно, стоимости производства пара. Основными параметрами, влияющими на КПД парового котла, являются нагрузка котла, воздух для горения, температура дымовых газов, тепловые потери и кислотная точка росы.В этой статье оцениваются обычные паровые котлы, работающие на природном газе, и определяется потенциальная экономия на электростанции нефтеперерабатывающего завода Tüpraş İzmir.

Отслеживаются параметры, влияющие на эффективность, и исследования по повышению эффективности сосредоточены на этих областях (см. Рисунок 1):
• Цифра 1 обозначает топливную систему парового котла. В качестве топлива используется природный газ, и его состав отслеживается ежедневно.
• Число 2 обозначает подачу воздуха для горения, который происходит рядом с горелками.Воздух для горения забирается из атмосферы нагнетательным вентилятором и направляется в котел через подогреватель.
• Цифра 3 обозначает изолированную поверхность парового котла. Потери излучаемого тепла — это уход тепла с поверхности котла, который отслеживается тепловизионными камерами.
• Число 4 представляет дымовой газ, в котором сгоревшие газы отводятся в атмосферу после передачи тепла в экономайзере. Температура дымового газа отслеживается и используется для определения эффективности котла.
• Цифра 5 обозначает избыток воздуха, который удаляется с дымовым газом. Процент избытка воздуха отслеживается, чтобы обеспечить полное сгорание и предотвратить потерю эффективности.
• Число 6 представляет потенциал кислотной росы в дымовой трубе. Для предотвращения кислотной росы, SOx и температуры дымовых газов отслеживается.
КПД паровых котлов можно рассчитать по формуле:

КПД = 100 — Потери излучаемого тепла% —

(0,044 + 0,325 * (O2%))
18.16 — O2%
* (Температура отходящего газа APH на выходе — температура окружающей среды) — 0,8)

Влияние нагрузки на КПД парового котла
Максимальный КПД обычно достигается при использовании котла при нагрузке 65-75%. ¹ Когда нагрузка котла падает ниже 50%, чтобы сжечь все топливо, необходимо подавать больше избыточного воздуха, что приведет к увеличению тепловых потерь. Следовательно, нагрузка котла ниже 50% не подходит с точки зрения эффективности. ³

В соответствии с рисунком 2 фактическая нагрузка котла сравнивается с 65% мощности котла, что, как предполагается, обеспечивает максимальную эффективность с точки зрения нагрузки.

Котлы 1 и 2 находятся в лучшем положении по сравнению с другими котлами из-за значений нагрузки 65%. КПД котлов 5, 7, 8 и 9 снижен из-за низкого использования мощности. КПД котлов 1 и 2 сравнивается с котлами 5 и 7 на Рисунке 3.

Согласно рисунку 3, КПД котла увеличивается с увеличением нагрузки котла.

Если проанализировать эту тенденцию, то увеличение нагрузки котла на 6% увеличивает КПД на 3%. Котлы, показанные на Рисунке 2, имеют производительность 350 т / ч.Пар высокого давления производится при 38 бар и 440 ° C, что дает 4130 Гкал / ч тепловой энергии. Однако средняя загрузка этой мощности составляет 205,4 т / ч, что соответствует 2423 Гкал / ч. Когда эти котлы производят 2423 Гкал / ч, рассчитываются потери 72,7 Гкал / ч. Общие экономические потери составят 2394 доллара в час, если удельная стоимость пара высокого давления принять 33 доллара за Гкал.

Влияние температуры дымовых газов на КПД котла
Температура дымового газа — это параметр, который влияет на эффективность парового котла, и его необходимо тщательно отслеживать.Повышение температуры дымовых газов отрицательно сказывается на КПД котла. Когда температура дымового газа выше допустимого значения, тепло из дымовой трубы уходит в атмосферу. Повышение температуры на каждые 20 ° C приводит к снижению КПД котла на 1%.

Основная причина повышения температуры — грязь и засорение трубок в излучающей зоне котла. Температура дымовых газов должна быть выше кислотной точки росы. В случае более низких значений температуры образуется азотная и серная кислоты, что приводит к коррозии дымовой трубы.

На Рисунке 4 Котел 2 имеет самую низкую температуру дымовых газов, а Котел 7 — самое высокое значение. При их сравнении наблюдается разница температур примерно 70 ° C. Предполагая снижение эффективности на 1% на каждые 20 ° C повышения температуры дымовых газов, в бойлере 7 рассчитывается снижение эффективности почти на 3,5%.

Котел № 7 имеет производительность 100 т / час. Пар высокого давления производится при давлении 38 бар и температуре 440 ° C, что составляет 79 Гкал / ч тепловой энергии. Когда этот котел работает с КПД 90%, тепловая мощность составляет 71 Гкал / час.Из-за высокой температуры дымовых газов котла происходит потеря КПД на 3,5%, а тепловая мощность снижается на 2,4 Гкал / ч до 68,6 Гкал / ч. Экономический ущерб рассчитан как 79,2 доллара в час.

Влияние избытка воздуха на КПД котла
Воздух для горения является критическим параметром для обеспечения полного сгорания в котле. Для предотвращения несгоревших углеводородов в паровой котел подается избыточный воздух.

Следует ограничить коэффициент избытка воздуха, чтобы снизить расход топлива.Высокий уровень избытка воздуха обеспечивает полное сгорание, но увеличивает расход топлива. Низкий уровень избытка воздуха приводит к перемещению углеводородов в дымовую трубу и образованию дыма. ²

Чтобы понять, применяется ли правильное соотношение воздуха, процентное содержание кислорода отслеживается в составе дымовых газов. Необходимо поддерживать минимум 2% кислорода, однако уровень кислорода не должен превышать 4%. ⁶

Каждое снижение уровня кислорода в дымовых газах на 1% означает 0.Повышение КПД котла на 5%. ⁶

В случае увеличения количества воздуха дымовой газ разбавляется, и концентрация CO2 уменьшается, а концентрация кислорода увеличивается. При безопасной эксплуатации избыток воздуха должен составлять 10-15%.

На Рисунке 5 уровень кислорода в дымовом газе изменяется от 3% до 6%. При снижении этого коэффициента до 3% экономия КПД котла составит 1,4%.
Предполагая, что производительность котла составляет 75 т / ч, пар высокого давления вырабатывается при давлении 38 бар и температуре 440 ° C, что составляет 59 Гкал / ч тепловой мощности.Когда этот котел работает с КПД 90%, тепловая мощность становится 53 Гкал / ч. Из-за высокого содержания кислорода в котле происходит снижение КПД на 1,4%, а тепловая мощность снижается на 0,74 Гкал / ч до 52,3 Гкал / ч. Экономический ущерб составляет 24,4 доллара в час.

Влияние потерь лучистого тепла на КПД котла
Паровой котел имеет более высокую температуру, чем его окружение, поэтому потери тепла наблюдаются через поверхность котла. Эти потери тепла зависят от разницы температур и изоляции поверхности котла.Обычно тепловые потери принимаются равными 2-3% от тепла, производимого в системе. Потери лучистого тепла можно объяснить правилом излучения Стефана-Больцмана: ⁵

СКАЧАТЬ ПОЛНУЮ СТАТЬЮ

% PDF-1.5
%
65 0 объект
>
эндобдж

xref
65 75
0000000016 00000 н.
0000002282 00000 н.
0000002399 00000 н.
0000002965 00000 н.
0000003476 00000 н.
0000004078 00000 н.
0000004164 00000 п.
0000004666 00000 н.
0000005067 00000 н.
0000005451 00000 п.
0000005545 00000 н.
0000005957 00000 н.
0000006309 00000 п.
0000006793 00000 н.
0000007132 00000 н.
0000007414 00000 н.
0000007677 00000 н.
0000008025 00000 н.
0000008138 00000 п.
0000008249 00000 н.
0000008285 00000 н.
0000008597 00000 н.
0000009179 00000 н.
0000009621 00000 н.
0000010026 00000 п.
0000010388 00000 п.
0000010820 00000 п.
0000011232 00000 п.
0000012462 00000 п.
0000012488 00000 п.
0000012788 00000 п.
0000013185 00000 п.
0000013690 00000 п.
0000013822 00000 п.
0000013905 00000 п.
0000014396 00000 п.
0000015444 00000 п.
0000016453 00000 п.
0000017309 00000 п.
0000018226 00000 п.
0000019333 00000 п.
0000019512 00000 п.
0000020562 00000 п.
0000021541 00000 п.
0000026419 00000 п.
0000029068 00000 н.
0000029233 00000 п.
0000029505 00000 п.
0000032090 00000 н.
0000032174 00000 п.
0000032244 00000 п.
0000032359 00000 п.
0000044075 00000 п.
0000046144 00000 п.
0000049391 00000 п.
0000051542 00000 п.
0000054677 00000 п.
0000057607 00000 п.
0000064705 00000 п.
0000064736 00000 п.
0000064810 00000 п.
0000065139 00000 п.
0000065205 00000 п.
0000065321 00000 п.
0000067309 00000 п.
0000067664 00000 н.
0000068065 00000 п.
0000068471 00000 п.
0000068749 00000 п.
0000069045 00000 п.
0000069119 00000 п.
0000069418 00000 п.
0000074321 00000 п.
0000097797 00000 п.
0000001796 00000 н.
трейлер
] / Назад 247303 >>
startxref
0
%% EOF

139 0 объект
> поток
hb«J Ȁ

КПД котла | CleanBoiler.org

Эта страница является информацией из Кливер-Брукс

Введение

Сегодняшние технологические и отопительные системы по-прежнему используют пар и горячую воду. Основной технологией для выработки тепла или технологической энергии является блочный дымогарный котел. Комбинированный дымогарный котел доказал свою высокую эффективность и рентабельность при выработке энергии для технологических процессов и отопления.

Для проведения тщательной оценки котельного оборудования необходимо проанализировать тип котла, сравнить характеристики и преимущества, требования к техническому обслуживанию и расходу топлива.Из этих критериев оценки ключевым фактором является расход топлива или эффективность котла.

КПД котла, в простейшем смысле, представляет собой разницу между потребляемой и выходной энергией. Типичный котел будет потреблять во много раз больше первоначальных капитальных затрат на использование топлива в год. Следовательно, разница всего в несколько процентных пунктов в КПД котла между агрегатами может привести к значительной экономии. Данные об эффективности, используемые для сравнения между котлами, должны основываться на проверенных характеристиках, чтобы можно было точно сравнить расход топлива.Однако на протяжении многих лет эффективность представлялась в запутанных терминах или таким образом, что значение эффективности не точно отражало подтвержденные значения расхода топлива. Иногда представление «КПД котла» на самом деле не представляет собой сравнение энергозатрат и выработки энергии оборудованием.

Помните, что первоначальная стоимость котла — это самая низкая часть ваших инвестиций в котел. Затраты на топливо и техническое обслуживание составляют самую большую часть инвестиций в котельное оборудование.Не все котлы одинаковы. Некоторые основные конструктивные различия могут выявить различия в ожидаемых уровнях эффективности. Оценка этих конструктивных различий может дать представление о том, какое значение эффективности и связанные с этим эксплуатационные расходы вы можете ожидать.

Однако каждый котел работает в соответствии с одними и теми же фундаментальными термодинамическими принципами. Таким образом, для данной конструкции котла можно рассчитать максимальный теоретический КПД. Максимальное значение представляет собой наивысший доступный КПД устройства.Будьте осторожны, если вы оцениваете котел, у которого заявленный КПД выше теоретического значения КПД! Значение эффективности, которое вы используете, может не точно отражать расход топлива агрегатом.

В конечном итоге эффективность сводится к стоимости. Стоимость котла. Стоимость горелки. Ценность поддержки, оказываемой на протяжении всего срока службы оборудования.

Почему выбирают самый эффективный котел?

Когда вы покупаете бойлер, вы действительно вносите первоначальный взнос при покупке пара или горячей воды.Плата за выработку электроэнергии осуществляется в течение всего срока службы оборудования и определяется эффективностью преобразования топлива в пар и затратами на техническое обслуживание. Даже при экономичных расходах на топливо выбор высокоэффективного котла приведет к значительной экономии средств. Котельная установка стоимостью 75 000 долларов может легко потреблять более 400 000 долларов топлива каждый год, когда она работает. Выбор котла с низкими затратами на техническое обслуживание и высокой эффективностью может действительно обеспечить экономию и максимизировать ваши вложения в котел.

Эффективность полезна только в том случае, если она воспроизводима и устойчива в течение всего срока службы оборудования. Выбор наиболее эффективного котла — это больше, чем просто выбор поставщика, который желает обеспечить заданное значение эффективности. Необходимо доказать, что технология горелки способна поддерживать соотношение воздух / топливо из года в год. Убедитесь, что конструкция горелки включает надежные и воспроизводимые функции. Как сказать? Спросите любого специалиста по котлам, который работал над различными конструкциями котлов / горелок.Горелки с конструкцией с высоким перепадом давления, качественной конструкцией вентилятора и заслонки, а также с простыми узлами рычажного механизма легко настраиваются и точно поддерживают соотношение воздух-топливо. Горелки с лопастными или жалюзийными заслонками и сложными узлами рычажных механизмов, как правило, труднее настраивать в пределах рабочего диапазона котла и имеют тенденцию неточно поддерживать соотношение воздуха и топлива во время работы котла.

Почему выбирают самый эффективный котел? Потому что дивиденды, выплачиваемые каждый год, намного перевешивают любую первоначальную экономию затрат на менее эффективную конструкцию.Какой котел самый эффективный? Тот, который не только эффективно запускается, но и продолжает эффективно работать из года в год.

Заменить или отремонтировать.

Решение о покупке нового котла обычно вызвано необходимой заменой старого котла, расширением существующей котельной или строительством новой котельной.

Рассматривая замену старого котла, обратите внимание на следующие моменты, чтобы убедиться, что вы проводите всестороннюю оценку вашей ситуации.

Затраты на обслуживание

Внимательно оцените свои расходы на техническое обслуживание. Старый агрегат стоит вам денег по-разному, включая аварийное обслуживание, простои, основные требования к техническому обслуживанию (в прошлом и ожидающие), труднодоступные и дорогие детали, время оператора на поддержание агрегата в рабочем состоянии и судно в целом, горелка и проблемы с огнеупором. Многие из этих затрат могут быть скрыты в вашем общем бюджете на техническое обслуживание. Вы расплачиваетесь за устаревшее оборудование котельной.Но затраты необходимо исследовать и подсчитать.

Мощность котла

Новые блочные котлы с дымовыми трубами имеют гораздо более высокие стандарты производительности, чем агрегаты более старой конструкции. Диапазон регулирования, избыточный воздух, автоматический режим работы, конструкция горелок с точно воспроизводимым соотношением воздух / топливо, компьютерное управление горением, технология с низким уровнем выбросов и высокая гарантированная эффективность — все это теперь доступно на блочных топочных котлах премиум-класса. Результат — низкие эксплуатационные расходы и автоматическое производство электроэнергии для вашего объекта.Все причины экономии средств для выбора нового блочного пожаротрубного котла.

Расход топлива

Если ваш старый агрегат предназначен для сжигания низкосортного жидкого топлива, или если вам необходимо оценить пропан или другое другое топливо, просмотрите затраты на конверсию вместе с существующими проблемами технического обслуживания, производительности и эффективности, чтобы увидеть, пришло ли время для рассматривают покупку нового котла. Часто инвестиции вкладываются в старую установку, когда затраты, связанные со следующим ремонтом, оправдывают новую установку.Результат — зря потраченные деньги на модернизацию старого агрегата.

КПД

Ваш представитель Cleaver-Brooks может помочь проверить эффективность вашего старого котла с помощью простого анализа дымовой трубы. Эти данные дадут вам общее представление о разнице между стоимостью топлива существующего котла и нового агрегата. По результатам оценки дымовой трубы следует провести более полную оценку требований вашей котельной. Размер котла, характеристики нагрузки, требования к диапазону изменения, резервные требования, тип топлива, требования к контролю и требования к выбросам — все это должно быть оценено.Результатом будет точный анализ потенциальной экономии топлива, технического обслуживания и эффективности котельной, что может означать существенное снижение затрат на вашем предприятии.

Сравнение характеристик эффективности

Все пожарные котлы одинаковые? Не правда! Дело в том, что между дымогарными котлами есть ключевые отличия.

КПД дымогарного котла — не загадочный расчет. Высокая эффективность — результат серьезных конструктивных соображений, заложенных в котел.Обзор некоторых основных конструктивных отличий одного котла от другого может дать вам ценную информацию об ожидаемых показателях эффективности. При оценке вашего котла следует учитывать следующие вопросы проектирования.

Количество проходов котла

Количество проходов котла просто представляет количество раз, когда горячий газ сгорания проходит через котел (теплообменник). Двухходовой бойлер дает две возможности горячим газам передавать тепло воде в бойлере.Четырехходовой агрегат обеспечивает четыре возможности теплопередачи. Было сделано много сравнений относительно эффективности и количества проходов котла, но факты ясны и неоспоримы. Температура дымовой трубы четырехходового котла будет ниже, чем температура дымовой трубы двух- или трехходового котла аналогичного размера, работающего в аналогичных условиях. 4-ходовой будет иметь более высокий КПД и меньшие затраты на топливо. Это не мнение. Это основная физика теплообменника. Конструкция с 4 проходами обеспечивает более высокие коэффициенты теплопередачи.

Часто установка нижнего прохода будет включать турбулизаторы или будет испытываться при скоростях воспламенения ниже допустимой, чтобы доказать более низкие температуры дымовой трубы. Не дайте себя обмануть. Турбулизаторы могут помочь пройти тест на эффективность, но в дальнейшем они потребуют обслуживания. Фактически, вам не потребовалось бы интенсивное техническое обслуживание, трубы котла, дополнительные устройства, если бы котел изначально был спроектирован для обеспечения надлежащей скорости дымовых газов. Каждый проход котла должен быть спроектирован с таким поперечным сечением, чтобы обеспечить надлежащую скорость дымовых газов и теплопередачу.Когда дело доходит до эффективности, доказательством являются проходы и правильная конструкция теплопередачи.

Совместимость горелки / котла

Термин «блочный котел» иногда используется, даже если горелка, изготовленная одним поставщиком, прикреплена болтами к котлу, изготовленному другим поставщиком. Действительно ли установка «выкупной» горелки на судне представляет собой комплектный котел? И что еще более важно, почему это важно? Настоящая блочная конструкция котла / горелки включает горелку и котел, разработанные как единое целое, с учетом геометрии топки, характеристик лучистой и конвективной теплопередачи и проверенных характеристик горелки в конкретном котле.Разработка как действительно упакованного устройства гарантирует, что его рабочие характеристики будут подтверждены и проверены во время разработки.

Вы можете установить двигатель от одного автомобиля на другой. Автомобиль, вероятно, будет работать. Он доставит вас из точки «А» в точку «Б.» Но как насчет производительности? Обеспечит ли автомобиль топливную экономичность и надежность в течение всего срока службы автомобиля? Отправились бы вы в долгую поездку, где вам пришлось бы зависеть от такой машины? А если вам понадобится сервис, кто возьмет на себя ответственность за ремонт и гарантию автомобиля?

Котел обеспечивает тот же сценарий.Выкупная горелка запустит установку. Но есть ли у вас производительность, эффективность, диапазон регулирования, характеристики избыточного воздуха и выбросы? И кто будет следить за тем, чтобы установка работала после первого запуска? Есть ли хоть один ответственный производитель, который в первую очередь должен обеспечить работоспособность устройства? Выкупная упаковка горелки может привести к снижению производительности и более высоким требованиям к запуску и техническому обслуживанию. Это также может стоить вам денег каждый раз, когда у вас возникает проблема, а местные специалисты по обслуживанию не могут получить заводскую поддержку.Вы можете подумать, что сэкономили деньги с выкупным пакетом горелки. Но так ли это на самом деле?

Повторяемый контроль воздуха / топлива

Эффективность котла зависит от способности горелки обеспечивать надлежащий воздух для топливной смеси на протяжении всего расхода, день за днем, без необходимости сложной настройки или регулировки. Многие конструкции горелок могут подавать требуемую топливно-воздушную смесь с достаточным временем для регулировки горелки или в течение одного испытательного периода. Проблема в том, что многие из этих сложных конструкций рычагов не удерживают воздух в настройках топлива с течением времени.И часто они регулируются при высоком уровне избыточного воздуха, чтобы учесть нестабильность в работе горелки. Дело в том, что вы платите за агрегат, исходя из фактической способности эффективно работать. Когда дело доходит до выбора горелки, настаивайте на простой сборке рычагов и доступной конструкции горелки для истинной эффективности и реальной экономии.

Еще одна особенность горелки, на которую следует обратить внимание, — это конструкция вентилятора. Вентиляторы с короткозамкнутым ротором не обеспечивают такой надежный контроль воздуха, как вентилятор с обратной кривой.Конструкция вентилятора из литого алюминия также обеспечивает жесткие допуски и максимальный срок службы вентилятора. Кроме того, узлы заслонки регистрового или лопастного типа имеют тенденцию ограничивать контроль над воздухом в условиях слабого горения и имеют тенденцию быть гораздо менее повторяемыми, чем конструкции радиальных заслонок. Контроль воздуха для горения имеет решающее значение для производительности горелки. Если горелка не может обеспечить повторяемый контроль воздуха, снова типичным решением является установка горелки на высокий уровень избыточного воздуха, что приводит к значительным потерям денег каждый раз, когда вы запускаете установку.Факты очевидны: конструкция реверсивного вентилятора и радиального демпфера обеспечивает высокий КПД и повторяемую экономию топлива, таким образом, производительность приносит дивиденды на протяжении всего срока службы котла.

Поверхность нагрева

Поверхность нагрева в квадратных футах на мощность котла в общих чертах показывает, насколько интенсивно работает судно. Стандартная поверхность нагрева дымогарного котла составляет пять квадратных футов на мощность котла. Откуда нам это знать? Компания Cleaver-Brooks устанавливает стандарт и предоставляет пять квадратных футов в качестве базовых критериев проектирования для наших продуктов для пожарных труб.Правильная поверхность нагрева означает более длительный срок службы котла и более высокую эффективность. Стандарт — пять квадратных футов.

Конструкция судна

Конструкция сосуда под давлением регулируется строгими требованиями кодекса ASME. Однако существует множество вариантов конструкции судна, которые по-прежнему будут соответствовать кодам ASME. Циркуляция воды, конструкция с низким уровнем нагрузки и доступность являются ключевыми критериями для правильной конструкции резервуаров высокого давления. Особые особенности, на которые следует обратить внимание, включают дизайн с одной трубной решеткой. Конструкция с одинарной трубной решеткой обеспечивает минимальное количество сварных соединений, снижает напряжение трубной решетки и обеспечивает отличную циркуляцию воды.Помимо конструкции с одной трубной решеткой, котел должен иметь надлежащее расстояние между трубками, размер поперечного сечения на каждом проходе для надлежащей теплопередачи, низкое расположение топки и правильное расположение входа и выхода. Надлежащая циркуляция должна быть предусмотрена в конструкции для обеспечения максимальной эффективности и долговечности котла. Полностью доступная передняя и задняя трубные решетки для простоты осмотра и низких затрат на замену трубок также являются ключевыми критериями проектирования. Вы будете проверять свой котел часто, обычно каждый год.Конструкция с одной трубной решеткой обеспечивает самый продолжительный срок службы трубной решетки и самый долгий срок службы трубной решетки. Доступные передняя и задняя головки гарантируют наименьшие затраты на осмотр и замену трубок, если они возникнут. Оба результата приводят к максимальной эффективности и минимальным затратам на техническое обслуживание вашего котельного оборудования.

Определение КПД котла

Эффективность сгорания

Эффективность сгорания — это показатель способности горелки сжигать топливо. Количество несгоревшего топлива и избыточного воздуха в выхлопных газах используется для оценки эффективности сгорания горелки.Горелки, приводящие к низкому уровню несгоревшего топлива при работе с низким уровнем избытка воздуха, считаются эффективными. Хорошо спроектированные горелки, работающие на газообразном и жидком топливе, работают при уровне избытка воздуха 15%, что приводит к незначительному количеству несгоревшего топлива. При работе только с 15% избытком воздуха меньше тепла от процесса сгорания используется для нагрева избыточного воздуха, что увеличивает доступное тепло для нагрузки. Эффективность сгорания не одинакова для всех видов топлива, и, как правило, газообразное и жидкое топливо сжигается более эффективно, чем твердое топливо.

Тепловой КПД

Тепловой КПД — это мера эффективности теплообменника котла. Он измеряет способность теплообменника передавать тепло от процесса сгорания воде или пару в котле. Поскольку тепловой КПД является исключительно мерой эффективности теплообменника котла, он не учитывает потери на излучение и конвекцию из-за корпуса котла, водяного столба или других компонентов. Поскольку термический КПД не учитывает потери на излучение и конвекцию, он не является истинным показателем расхода топлива котла и не должен использоваться в экономических оценках.

КПД котла

Термин «КПД котла» часто заменяют термином КПД или КПД от топлива к пару. Когда используется термин «КПД котла», важно знать, какой тип КПД представлен. Почему? Потому что термический КПД, не учитывающий потери на излучение и конвекцию, не является показателем истинного КПД котла. Эффективность преобразования топлива в пар, учитывающая радиационные и конвекционные потери, является истинным показателем общей эффективности котла.Термин «КПД котла» должен быть определен производителем котла до того, как он будет использоваться в любой экономической оценке.

Эффективность преобразования топлива в пар

Эффективность преобразования топлива в пар — это мера общей эффективности котла. Он учитывает эффективность теплообменника, а также потери на излучение и конвекцию.

Это показатель истинного КПД котла, который должен использоваться при экономической оценке.

В соответствии с ASME Power Test Code, PTC 4.1, эффективность парообразования котла может быть определена двумя способами; Метод ввода-вывода и метод потери тепла.

Метод ввода-вывода

Метод измерения эффективности ввода-вывода основан на соотношении мощности и мощности котла. Он рассчитывается путем деления мощности котла (в БТЕ) на мощность котла (в БТЕ) и умножения на 100. Фактическая потребляемая мощность и мощность котла определяются с помощью контрольно-измерительных приборов, и данные используются в расчетах, которые приводят к получению топлива: паровой КПД.

Метод потери тепла

Метод измерения эффективности теплового баланса основан на учете всех тепловых потерь котла. Фактический метод измерения состоит из вычитания из 100 процентов общего процента потерь в сумме, излучения и конвекции. Полученное значение представляет собой КПД котла по обмену топлива на пар. Метод теплового баланса учитывает потери в дымовой трубе, а также радиационные и конвективные потери.

Потери стека

Температура дымовой трубы — это мера тепла, уносимого сухими дымовыми газами, и потери влаги.Это хороший показатель эффективности котла. Температура дымовой трубы — это температура дымовых газов (сухого и водяного пара), выходящих из котла, и отражает энергию, которая не передается от топлива к пару или горячей воде. Чем ниже температура дымовой трубы, тем эффективнее конструкция теплообменника и тем выше эффективность преобразования топлива в пар.

Радиационные и конвекционные потери

Все котлы имеют радиационные и конвекционные потери. Потери представляют собой тепло, излучаемое котлом (радиационные потери), и потери тепла из-за протекания воздуха через котел (потери на конвекцию).Потери на излучение и конвекцию, выраженные в британских тепловых единицах в час, по существу постоянны во всем диапазоне горения конкретного котла, но варьируются в зависимости от типа, размера и рабочего давления котла.

Компоненты эффективности (влияние и чувствительность)

КПД котла, рассчитанный методом теплового баланса ASME, включает потери в дымовой трубе, а также радиационные и конвекционные потери. Но какие факторы имеют наибольшее влияние или «чувствительность» на КПД котла? Как уже говорилось ранее, основным фактором является конструкция котла.Однако при расчете эффективности есть место для интерпретации. Действительно, при желании вы можете сделать котел более эффективным, чем он есть на самом деле, проявив немного творчества при расчете эффективности.

Ниже приведены ключевые факторы для понимания расчетов эффективности.

Температура дымовых газов (температура дымовой трубы)
Спецификация топлива
Избыточный воздух
Температура окружающего воздуха
Радиационные и конвективные потери.
Температура дымовых газов

Температура дымовых газов или «температура дымовой трубы» — это температура дымовых газов на выходе из котла. Температура дымовых газов должна быть подтвержденным значением, чтобы расчет КПД отражал истинное потребление топлива котлом. Потенциальным способом управления значением эффективности является использование в расчетах температуры дымовых газов ниже фактической. При просмотре гарантии или расчета эффективности проверьте температуру дымовых газов.Это реально? Она близка к температуре насыщения жидкости в котле или ниже ее? И может ли поставщик оборудования направить вас к существующей рабочей площадке, где существуют такие уровни температуры дымовых газов? Условия на стройплощадке будут различаться и будут влиять на температуру дымовых газов. Однако, если значение КПД точное, температура дымовых газов должна подтверждаться в существующих приложениях. Пусть вас не обманывают расчетные температуры трубы. Убедитесь, что температура трубы подтверждена.

Спецификация топлива

Технические характеристики топлива также могут существенно повлиять на эффективность. В случае газообразного топлива, чем выше содержание водорода, тем больше водяного пара образуется при сгорании. Этот водяной пар использует энергию, поскольку он меняет фазу в процессе сгорания. Более высокие потери водяного пара при сжигании топлива приводят к снижению эффективности. Это одна из причин, по которой мазут сгорает с более высокой эффективностью, чем природный газ. Чтобы получить точный расчет эффективности, необходимо использовать спецификацию топлива, которая представляет собой топливо на строительной площадке, которое будет сжигаться.При просмотре гарантии или расчета эффективности проверьте спецификацию топлива. Является ли оно типичным для топлива, которое вы будете использовать в котле? Представление об эффективности использования топлива с низким содержанием водорода не даст точной оценки фактического расхода топлива.

Гистограмма зависимости КПД от отношения H / C показывает степень, в которой на КПД могут влиять характеристики топлива. График показывает влияние соотношения водорода и углерода на эффективность для пяти различных видов газообразного топлива.При идентичных условиях эксплуатации КПД может варьироваться в пределах 2,5–3,0%, основываясь исключительно на соотношении водорода и углерода в топливе. При оценке эффективности котла необходимо знать фактические характеристики топлива.

Избыточный воздух

Избыточный воздух — это дополнительный воздух, подаваемый в горелку сверх количества воздуха, необходимого для полного сгорания. Избыточный воздух подается в горелку, потому что котел, работающий без достаточного количества воздуха или «богатого топливом», работает в потенциально опасном состоянии.Следовательно, в горелку подается избыточный воздух, чтобы обеспечить коэффициент безопасности выше фактического количества воздуха, необходимого для горения.

Однако избыток воздуха использует энергию сгорания, таким образом забирая потенциальную энергию для передачи воде в котле. Таким образом, избыток воздуха снижает эффективность котла. Качественная конструкция горелки позволит работать при минимальном уровне избытка воздуха 15% (3% как O2). O2 представляет собой процент кислорода в дымовых газах. Избыточный воздух измеряется путем отбора пробы O2 в дымовых газах.Если существует 15% избытка воздуха, анализатор кислорода измеряет O2 в избытке воздуха и показывает результат измерения 3%.

Сезонные изменения температуры и барометрического давления могут вызвать колебания избытка воздуха в котле на 5–10%. Кроме того, сжигание при низком уровне избыточного воздуха может привести к высокому содержанию CO и образованию сажи в котле, особенно если горелка имеет сложное соединение и не имеет надлежащей конструкции вентилятора. Дело в том, что даже горелки, теоретически способные работать при уровне избытка воздуха менее 15%, на практике редко остаются с такими настройками.Реальный уровень избыточного воздуха для работающего котла составляет 15%, если необходимо поддерживать соответствующий коэффициент безопасности.

При просмотре гарантии или расчетов эффективности проверьте уровни избытка воздуха. Если для расчета КПД используется 15% избыток воздуха, горелка должна быть очень качественной конструкции с повторяемыми характеристиками заслонки и рычажного механизма. Без этих функций ваш котел не будет работать при низких значениях избыточного воздуха, которые используются для расчета, по крайней мере, ненадолго.Если для расчета используется менее 15% избыточного воздуха, вы, вероятно, основываете свое потребление топлива на более высоком КПД, чем достигается при повседневной эксплуатации. Вам следует попросить продавца пересчитать эффективность при реалистичных значениях избыточного воздуха.

Температура окружающей среды

Температура окружающей среды может существенно повлиять на КПД котла. Изменение температуры окружающей среды на 40 градусов может повлиять на эффективность на 1% и более. Большинство котельных относительно теплые.Следовательно, большинство расчетов эффективности основано на 80 градусах. F. Температура окружающей среды. При просмотре гарантии или расчета эффективности проверьте используемые условия окружающего воздуха. Если использовалось значение выше 80 ° F, это не соответствует стандартной инженерной практике. И, если котел будет находиться на улице, фактический КПД будет ниже из-за более низкой температуры окружающего воздуха, независимо от конструкции котла. Чтобы определить фактический расход топлива, попросите рассчитать КПД при более низких условиях окружающей среды.

Радиационные и конвекционные потери

Потери на излучение и конвекцию представляют собой тепловые потери, исходящие от корпуса котла. Котлы изолированы, чтобы минимизировать эти потери. Однако у каждого котла есть радиационные и конвекционные потери. Иногда эффективность представляется без каких-либо потерь на излучение и конвекцию.

Это не соответствует действительности расхода топлива котла. Конструкция котла также может влиять на радиационные и конвекционные потери. Например, котел с водяной конструкцией имеет тенденцию иметь намного более высокую температуру обшивки задней части, чем котел с сухой конструкцией.Это легко доказать. Просто подойдите к задней части качественного сухого котла и коснитесь задней двери. Низкие температуры в задней части котла являются результатом низких потерь излучения и конвекции в задней части котла. Котлы, работающие с высокими задними температурами, расходуют энергию каждый раз, когда запускается агрегат.

Потери на излучение и конвекцию также зависят от скорости воздуха в котле. Типичная котельная не имеет высоких скоростей ветра. Однако котлы, работающие на открытом воздухе, будут иметь более высокие радиационные и конвекционные потери.

Сводка

Выбор котла с низкими затратами на техническое обслуживание и высокой эффективностью может действительно окупиться, обеспечивая постоянную экономию и максимизируя инвестиции в котел. Помните, что первоначальные затраты — это относительно небольшая часть ваших инвестиций в котел.

Высокий КПД котла является результатом определенных критериев проектирования, в том числе:

Количество проходов котла
Совместимость горелки / котла
Повторяемый контроль воздуха / топлива
Поверхность нагрева
Конструкция сосуда высокого давления
Для расчета эффективности котла, которые являются точными и репрезентативными для фактического расхода котельного топлива, необходимо использовать проверенные и проверенные данные, в том числе:
Подтвержденная температура дымовой трубы
Точная спецификация топлива
Фактические рабочие уровни избыточного воздуха
Соответствующая температура окружающего воздуха
Надлежащие потери на излучение и конвекцию

При оценке покупки котла попросите продавца котла провести расчет эффективности, чтобы убедиться, что он реалистичен и подтвержден.Также проверьте тип используемого котла / горелки, чтобы проверить, будет ли производительность агрегата стабильной и повторяемой. Вы будете платить за фактически использованное топливо, а не за топливо, оцененное на основе расчета эффективности. После того, как котел установлен, вы не можете вернуться и изменить расчетную эффективность агрегата.

Факты относительно эффективности котла очевидны: доступны оптимальные конструкции высокоэффективных котлов. Вы получите превосходную производительность с этим дизайном премиум-класса. А расчеты эффективности могут быть проверены и подтверждены.Убедитесь, что данные об эффективности, которые вы используете для оценки котла, гарантированы, точны и воспроизводятся в течение всего срока службы оборудования.

Перед покупкой убедитесь, что ваши фактические требования к расходу топлива для котла понятны.

В конце концов, время, потраченное на оценку эффективности, окупится. Настаивание на высокоэффективном, повторяемом дизайне пожаротрубного котла окупается каждый раз, когда запускается ваш новый котел, в течение всего срока службы оборудования.

Cleaver Brooks Веб-сайт: www.cleaver-brooks.com

Источник: Cleaver Brooks, веб-сайт, 9/01

Повышение эффективности котла и объяснение потерь тепла в котле | Thermodyne

Введение в эффективность котла

Признано, что первоначальная стоимость котла мала. часть общих затрат, связанных с котлом за время его существования. При сроке службы котла основная цена приходится на топливо.Вот почему обеспечение эффективной работы котла имеет решающее значение для оптимизации затрат на топливо.

Это миф, что котел всегда будет работать с расчетной эффективностью. Практически всегда обнаруживалось, что котлы работают с гораздо более низкой эффективностью, чем измеренная, если не выполняется надлежащий мониторинг эффективности .

Цель испытания производительности — определить фактическую производительность и эффективность котла и сравнить их с проектными предпочтениями или нормами.Это символ для отслеживания ежедневных и межсезонных изменений КПД котла и повышения энергоэффективности.

Определение КПД котла

Согласно Википедии ” КПД котла — это соотношение между энергией, подаваемой на котел и выходной энергией , полученной от котла».
КПД котла обычно выражается в процентах (%)

Формула расчета КПД котла

“ КПД котла (%) = [Q (Hh) / q * GCV] * 100
( тепло, отдаваемое жидкостью (Энтальпия пара (Ккал / кг) — Энтальпия воды (ккал / кг)) /
Высшая теплотворная способность топлива.) x 100 ».

КПД парового котла и производительность котла

Потери тепла в котле — это потеря денег, если ваш бизнес теряет деньги, то это серьезная проблема. Эффективный котел — это решение. Thermodyne Engineering Systems предоставляет вам различные способы повышения эффективности вашего котла , но чтобы понять эти способы, мы должны знать, где на самом деле возникают тепловые потери в вашей котельной системе .

Все тепловые потери не могут быть полностью восстановлены, но они могут быть значительно сокращены, тем самым повышая эффективность вашего парового котла , что сэкономит вам много денег.

КПД котла и потери тепла

В котле есть различные типы потерь тепла .

Вот некоторые из них: —

Тепловые потери из-за несгоревшего углерода

В процессе сгорания большая часть топлива сгорает, но некоторые частицы топлива остаются несгоревшими и осаждаются вместе с золой.

Если размер частиц топлива, подаваемых в топку, велик, площадь поверхности контакта с воздухом и частицами топлива уменьшается, а количество несгоревших увеличивается. Это учитывает возможные потери топлива, которые в противном случае были бы сожжены до , чтобы произвести тепло .

Сухие потери дымовых газов

Это, в частности, основные потери тепла. Если дымовые газы, выходящие из котла, имеют более высокую температуру, чем температура, на которую он рассчитан, то большая часть тепла тратится впустую, что снижает эффективность котла .

Тепловые потери из-за наличия влаги в топливе

Если топливо, которое подается в топку для сжигания , имеет очень высокое содержание влаги, большая часть теплоты воспламенения , необходимой для сжигания топлива, будет потрачена на испарение влаги. и тогда он сожжет топливо.

Тепловые потери из-за излучения и конвекции

Эти потери невозможно измерить, но они увеличиваются с увеличением температуры поверхности котла .

Потери из-за явного тепла в зольном остатке

Зола, которая образуется после сжигания топлива, обычно имеет высокую температуру.Отсутствие использования этого тепла приведет к значительным потерям тепла.

Потери при продувке

Продувка примесей, отложившихся на дне кожуха, считается необходимой деятельностью, поскольку эти примеси поглощают тепло. Таким образом, для удаления этих примесей из корпуса выделяется некоторое количество воды, что также приводит к потерям тепла .

Этапы повышения эффективности котла:

После анализа тепловых потерь в промышленных котлах инженеры по котлам или техники могут помочь вам повысить КПД вашего котла на 6% — 10% .

Вот несколько ступеней повышения эффективности котла , перечисленных ниже:

Полное сгорание топлива, чтобы не осталось несгоревшего, является хорошей практикой и повышает эффективность котла .
Несгоревший углерод, выходящий из печи, можно повторно закачать в печь, чтобы могло произойти полное сгорание топлива .
Зола из котла, как правило, имеет высокую температуру и имеет много тепла .Это тепло можно использовать для предварительного нагрева воздуха или воды, используемых в бойлере .
Оптимальное соотношение топлива и воздуха и поддержание как можно более низкого избыточного воздуха с учетом полного сгорания топлива может повысить температуру печи, тем самым увеличивая тепловое излучение. Уменьшение избытка воздуха на 5% может повысить КПД котла на 1%.
Не содержащее влаги топливо следует подавать в котел , чтобы не терять тепло при удалении влаги из топлива и чтобы все тепло можно было эффективно использовать для преобразования воды в пар.
Большинство потерь тепла происходит из-за высокой температуры сухих дымовых газов, выходящих из котла. Техническое обслуживание котла следует проводить регулярно, и первоочередное внимание следует уделять удалению накипи, отложившейся на трубках теплопередачи, поскольку эта накипь препятствует передаче тепла между дымовыми газами и водой.
Непрерывная продувка воды необходима для удержания примесей в воде на оптимальном уровне, но это также приводит к потерям тепла , поэтому для уменьшения потерь тепла важно проверить количество проводимых продувок в сутки, а также это тепло из воды можно утилизировать, установив продувочную систему рекуперации тепла для предварительного нагрева воды или воздуха, поступающего в котел .
Потери на излучение и конвекции хотя и не могут быть измерены, но могут быть уменьшены путем регулярного обслуживания котла и использования изоляции для предотвращения потерь тепла в окружающую среду.
Пар, который используется в технологическом процессе после передачи тепла, преобразуется в конденсатную воду . Этот конденсат обычно имеет высокую температуру и может быть извлечен с помощью модуля регенерации конденсата , который можно повторно использовать для подогрева воды или воздуха .

Другие способы повышения эффективности котла — установка котлов-утилизаторов / устройств. Тепло от дымовых газов, выходящих из котла, можно утилизировать с помощью такого оборудования, как экономайзеры, подогреватели воздуха, перегреватели или используя это отработанное тепло в вашем технологическом процессе.

Также прочтите : Калькулятор КПД

Услуги по повышению КПД котла в Индии:

Компания Thermodyne Engineering System имеет 20-летний опыт проектирования и изготовления этого оборудования и может предоставить вам многочисленные решения по утилизации отработанного тепла. от котла.

Свяжитесь с нашим котельным инженером, чтобы повысить эффективность вашего котла и сэкономить деньги.

Часто задаваемые вопросы по КПД котла

Что такое КПД сгорания в паровом котле?

Управление котлом с максимальным количеством избыточного воздуха снизит потери тепла до массы и повысит эффективность сгорания. Эффективность сгорания — это мера того, насколько эффективно теплосодержание топлива превращается в ценное тепло. Комбинации температуры дымовой трубы и кислорода в дымовых газах являются основными показателями эффективности сгорания.
Эффективность сгорания котла означает способность горелки сжигать топливо. Он имеет два параметра, которые определяют эффективность горелки: несгоревшие запасы топлива в выхлопных газах и избыток кислорода в выхлопных газах.
По мере увеличения количества избыточного воздуха количество несгоревшего топлива в выхлопе уменьшается. Это, в конце концов, снижает количество несгоревших отказов топлива, но увеличивает потери энтальпии. Вот почему очень важно соблюдать баланс между потерями энтальпии и несгоревшими потерями.Эффективность сгорания также изменяется в зависимости от потребляемого топлива. Эффективность сгорания выше у жидкого и газового топлива и ниже у твердого топлива.

Каковы факторы полноты сгорания?

Тепловой КПД и полнота сгорания конденсационного устройства будут другими. Единственный способ определить точный термический КПД устройства — это измерить точный воздушный поток через теплообменник и изменение температуры воздуха через теплообменник.После этого введите расчетные значения в практическую формулу тепла, чтобы определить данные о тепловой энергии кондиционированного воздуха.
Чтобы определить окончательный тепловой КПД устройства, разделите количество тепла, выделяемое устройством, на количество топлива. Во время процесса сгорания все котлы, работающие с одинаковой мощностью сгорания, будут выделять одинаковое количество тепла при одинаковом расходе топлива.
Потери в шкафу котла при передаче и теплопроводности минимальны.Помимо этих компетенций, есть некоторые другие отходы, которые также играют роль при определении эффективности котла и, следовательно, должны быть проанализированы при оценке эффективности котла.
Эффективность сгорания не имеет значения, насколько хорошо устройство использует тепло, выделяемое после того, как процесс сгорания произошел. Конструкция теплообменника и его способность передавать практическое и, возможно, потенциальное тепло воздуху помещения будут определять, насколько хорошо используется тепло, выделяемое в процессе сгорания.

Каков прямой и косвенный КПД у котла?

Общая эффективность котла зависит от многих параметров, помимо горения и теплопроводности. Эти другие параметры включают повреждения при включении-выключении, радиационные сбои, потери на конвекцию, потери при продувке и т. Д. На практике для определения производительности котла обычно используются два метода, а именно прямой метод и косвенный метод расчета эффективности.
Прямой КПД
Этот метод также известен как метод ввода-вывода, поскольку для оценки КПД котла требуется только ценный выход, такой как пар и подвод тепла.Этот КПД можно рассчитать по формуле:

η = (Выходная энергия) / (Входная энергия) X 100

Чтобы измерить КПД котла таким образом, мы делим общее производство энергии котлом на общее количество энергии, потребляемой котлом. котел, помноженный на сотню.

Формула расчета прямого КПД котла —
E = [Q (Hh) / q * GCV] * 100

Где,

Q = Количество произведенного пара (кг / час)
H = Энтальпия пара (Ккал / кг)
h = Энтальпия воды (ккал / кг)
GCV = Высшая теплотворная способность топлива.

Косвенный КПД
Косвенный КПД котла определяется путем определения удельных потерь, происходящих в котле, и последующего вычитания суммы из 100%. Этот процесс включает получение размеров всех оцениваемых потерь, происходящих в котле, путем отдельных измерений. Все эти потери рассчитываются и вычитаются из 100%, чтобы определить конечный КПД. Продувочный клапан во время метода удерживается закрытым. Этот метод должен выполняться в соответствии с критериями, предусмотренными в моделях BS845.Предполагаемый ущерб включает потери в дымовой трубе, радиационные потери, потери от продувки и т. Д.

Каковы некоторые распространенные способы повышения эффективности котла?

Существует несколько проверенных и проверенных методов, которые вы можете использовать для повышения эффективности вашего котла. Это —
1. Понизив температуру дымовой трубы вашего котла.
2. Регулируя скорость продувки котла.
3. Очисткой водяной стороны котла.
4. Регулярно настраивайте горелку.
5. Установив экономайзер.

В чем разница между прямой и косвенной эффективностью?

На практике оба эти метода используются для повышения КПД котла.