Расчёты КПД котла

Как посчитать тепловую мощность

Формулу для расчёта тепловой мощности в гКал/час можно представить в виде:

Q = (T₁ - T₂) * 40(м³/час) / 1000, где T₁ – Т₂ – разность температур в градусах Цельсия.

Таким образом, для того чтобы посчитать мощность, которую выдаёт котельная, необходимо расход воды умножить на разность температур (перепад между «подачей» и «обраткой») и разделить на 1000. У Вас получится мощность в гигакаллориях (ГКал).

Пример 1:

• Температура воды на «подаче» (из котельной в тепловую сеть) – 55 °С
• Температура воды на «обратке» (из тепловой сети в котельную) – 43 °С
• Расход сетевой воды – 120 м³/час (по насосам)
• (55 - 43) * 120 / 1000 = 1.44 ГКал. * 1.16 = 1.67 МВт

Пример 2:

• Температура воды на входе в котёл – 43 °С
• Температура на выходе из котла – 51 °С
• Расход воды в котле – 40 м³/час
• (51 - 43) * 40 / 1000 = 0.32 ГКал * 1.16 = 0.37 МВт

Как посчитать КПД котла.

Формулу для расчёта КПД котла можно представить в виде:

КПД = 100 – q₂-q₃-q₄-q₅-q₆, где q₂…q₆ – тепловые потери котла.

Для того чтобы посчитать КПД котла необходимо температуру уходящих газов котла (измеряется термометром на газоходе котла) разделить на 15 ( с понижением температуры уходящих газов на 12-15С, потери теплоты уменьшаются на 1%), прибавить 2 (потери с химическим недожогом в слоевой топке 0,5-3%), прибавить 3 (потери с механическим недожогом в слоевой топке 1-5%), прибавить 2 (сумма остальных потерь). Полученное значение - ориентировочная величина потерь КПД в процентах, вне зависимости от вида топлива и мощности котла.

Пример 3:

• Температура уходящих газов котла – 320 °C
• 320 / 15 + 2 + 3 + 2 = 29,3% - суммарные потери КПД (q₂…q₆)
• 100 – 29,3 = 70,1% - КПД котла

Из чего складываются потери КПД котла

Потери тепла с уходящими газами – q₂ – составляют самую большую величину тепловых потерь котла. В современном котле величина потерь – q₂ – находится в пределах 10 – 12%, при работе котла на номинальной нагрузке.

Потери тепла с химическим недожогом – q₃ – возникает из-за неполного сгорания летучих компонентов топлива в топке котла. Причинами появления химического недожога могут быть: плохое смесеобразование, общий недостаток воздуха, низкая температура в топочном объёме котла, особенно в зоне догорания(верхняя часть топочного объёма). При достаточном коэффициенте избытка воздуха и хорошем смесеобразовании, химический недожог – зависит от теплонапряжения в топочном объёме (объём топки / мощность котла). В современном котле со слоевой топкой, при значениях теплонапряжения – qv = 0.23 - 0.45 МВт/м3, химический недожог составляет 0.5 – 2%, при увеличении qv (с 0.45 до 0.7), химический недожог резко возрастает и достигает 5%.

Потери тепла с механическим недожогом – q₄ – сумма потерь теплоты с уносом, шлаком и провалом. Для слоевых топок величина потерь с уносом зависит от теплонапряжения(читай выдаваемая мощность) в топочном объёме (МВт) отнесённого к площади зеркала горения (qv / площадь решётки = qr ). С увеличением qr (т.е. с форсировкой котла), резко увеличивается доля несгоревшего топлива уносимого с продуктами сгорания (потери с уносом). Так, с увеличением qr с 0.93 до 1.63 (в 1.7 раза) величина потерь с уносом возрастает с 3 до 21% (в 7 раз). Потери теплоты со шлаком, возрастают, с увеличением зольности топлива и ростом теплонапряжения. Потери теплоты с провалом зависят от спекаемости топлива, содержания в топлива мелочи и от конструкции колосниковой решётки. При использовании охлаждаемой уголковой решётки потери теплоты с провалом не превышают 0.5%. В современном котле со слоевой топкой потери тепла с механическим недожогом – q₄ - составляют 1-5%.

Потери тепла от наружного охлаждения – q₅ – наблюдаются в связи с тем, что температура наружной поверхности котла всегда выше температуры окружающей среды. Котёл в лёгкой обмуровке имеет величину потерь – q₅ – в пределах 0.5%

Прочие потери тепла – q₆ – сумма потерь с физической теплотой шлака, на охлаждение панелей и балок, не включённых в циркуляционную систему котла – как правило, не превышают 0.5-2%

Как увеличить КПД котла

Очевидный способ увеличения КПД – снижение потерь с теплом уходящих газов (q₂).

Пример 4:

Рассмотрим котёл №1 и котёл №2, номинальной мощностью 0.5 ГКал/час каждый, топливо уголь (5000кКал), имеющих разную температуру уходящих газов:

• Температура уходящих газов котла №1 – 380 °С, котла №2 – 190 °С
• Расход сетевой воды на каждом из котле №1,2 – 20 м³/час.
• Перепад температур на входе / выходе воды из котла №1,2 – 25 °С.

Котёл №1 – Вычисляем:

• Мощность(ГКал/ч) 20 * 25 / 1000 = 0.5 ГКал/ч.
• Потери КПД (%) 380 / 15 + 2 + 3 + 2 = 32.3% (q₂…q₆)
• КПД котла(%) 100 – 32,3 = 67.7%
• Расход топлива (кг/ч) 0.5 / (5000*67.7) * 108 = 147,7

Котёл №2 – Вычисляем:

• Мощность(ГКал/ч) 20 * 25 / 1000 = 0.5 ГКал/ч.
• Потери КПД (%) 190 / 15 + 2 + 3 + 2 = 19.6% (q₂…q₆)
• КПД котла(%) 100 – 19,6 = 80.4%
• Расход топлива (кг/ч) 0.5 / (5000*80.4)* 108 = 120

Сравнивая КПД котлов и расход топлива, делаем вывод:

• Снижение температуры уходящих газов котла №1 с 380 до 190, приведёт к увеличению его КПД на 12.7%, и сокращению расхода угля на 18.7%.
• Один из вариантов снижения температуры уходящих газов - установка экономайзера.