Was ist der Kesselwirkungsgrad und wie wird er berechnet? Wärmebilanz des Dampfkessels
Koeffizient nützliche Aktion(Wirkungsgrad) einer Kesseleinheit ist definiert als das Verhältnis der zur Dampferzeugung genutzten Nutzwärme (bzw heißes Wasser), zur verfügbaren Wärme (Wärmeeintritt in die Kesseleinheit). In der Praxis wird nicht die gesamte von der Kesselanlage aufgenommene Nutzwärme an die Verbraucher abgegeben. Ein Teil der Wärme wird für den Eigenbedarf verbraucht. Abhängig davon wird der Wirkungsgrad des Geräts durch die dem Verbraucher zugeführte Wärme unterschieden ( Nettoeffizienz).
Die Differenz zwischen erzeugter und abgegebener Wärme stellt den Verbrauch für den Eigenbedarf des Kesselhauses dar. Für den Eigenbedarf wird nicht nur Wärme verbraucht, sondern auch elektrische Energie (z. B. zum Antrieb eines Rauchabzugs, eines Ventilators, Förderpumpen, Brennstoffversorgungs- und Staubaufbereitungsmechanismen usw.), daher umfasst der Verbrauch für den Eigenbedarf den Verbrauch aller Energiearten, die für die Erzeugung von Dampf oder Heißwasser aufgewendet werden.
Bruttoeffizienz Die Kesseleinheit charakterisiert den Grad ihrer technischen Perfektion und der Nettowirkungsgrad charakterisiert ihre wirtschaftliche Rentabilität.
Bruttowirkungsgrad der Kesseleinheit ŋ br, %, können mit der direkten Bilanzgleichung ermittelt werden
ŋ br = 100(Q floor /Q r r)
oder nach der umgekehrten Gleichgewichtsgleichung
ŋ br = 100-(q u.g +q h.n +q m.n +q n.o +q f.sh),
Wo Q-Etage Nutzwärme, die zur Erzeugung von Dampf (oder Heißwasser) aufgewendet wird; Q r r- von der Kesseleinheit verfügbare Wärme; q u.g +q h.n +q m.n +q n.o +q f.sh- relative Wärmeverluste durch Wärmeverbrauchsgegenstände.
Als Differenz wird der Nettowirkungsgrad nach der umgekehrten Bilanzgleichung ermittelt
ŋ net = ŋ br -q s.n,
Wo q s.n.- relativer Energieverbrauch für den Eigenbedarf, %.
Der Wirkungsgrad nach der direkten Bilanzgleichung wird hauptsächlich bei der Erstellung von Berichten für einen separaten Zeitraum (Jahrzehnt, Monat) und der Wirkungsgrad nach der umgekehrten Bilanzgleichung bei der Prüfung von Kesselanlagen verwendet. Die Bestimmung des Wirkungsgrades durch umgekehrte Bilanzierung ist wesentlich genauer, da die Fehler bei der Messung der Wärmeverluste geringer sind als bei der Bestimmung des Kraftstoffverbrauchs, insbesondere bei der Verbrennung fester Brennstoff.
Um die Effizienz von Kesselanlagen zu verbessern, reicht es daher nicht aus, die Wärmeverluste zu reduzieren. Es ist auch notwendig, die Kosten für Heizung und Heizung auf jede erdenkliche Weise zu senken elektrische Energie für Ihre eigenen Bedürfnisse. Daher sollte ein Vergleich der Betriebseffizienz verschiedener Kesseleinheiten letztlich anhand ihres Nettowirkungsgrads erfolgen.
Im Allgemeinen variiert der Wirkungsgrad einer Kesseleinheit je nach Belastung. Um diese Beziehung zu erstellen, müssen Sie nacheinander alle Verluste der Kesseleinheit von 100 % subtrahieren. Sq Schweiß = q u.g +q x.n +q m.n +q n.o, die von der Belastung abhängen.
Wie aus Abbildung 1.14 ersichtlich ist, hat der Wirkungsgrad der Kesseleinheit bei einer bestimmten Last einen Maximalwert, d. h. der Betrieb des Kessels bei dieser Last ist am wirtschaftlichsten.
Abbildung 1.14 - Abhängigkeit der Effizienz Kessel von seiner Last: q u.g, q x.n, q m.n., q n.o.,S q Schweiß- Wärmeverluste mit Abgasen, durch chemisch unvollständige Verbrennung, durch mechanische unvollständige Verbrennung, durch externe Kühlung und Totalverluste
Der thermische Wirkungsgrad von Kesselanlagen wird im Wirkungsgradfaktor angegeben. Effizienz Gas Boiler, muss in der technischen Dokumentation angegeben werden. Nach Angaben der Hersteller liegt der Koeffizient bei einigen Kesselmodellen bei 108–109 %, bei anderen liegt der Wert bei 92–98 %.
So berechnen Sie den Wirkungsgrad eines Gasheizkessels
Die Methode zur Berechnung des Wirkungsgrads erfolgt durch den Vergleich der zum Erhitzen des Kühlmittels aufgewendeten Wärmeenergie mit der tatsächlichen Menge aller bei der Kraftstoffverbrennung freigesetzten Wärme. Unter Werksbedingungen werden Berechnungen nach der Formel durchgeführt:η = (Q1/Qri) 100 %
In der Formel zur Berechnung des Wirkungsgrades eines gasbefeuerten Warmwasserkessels bedeuten die angegebenen Werte:
- Qri ist die Gesamtmenge an Wärmeenergie, die bei der Verbrennung von Kraftstoff freigesetzt wird.
- Q1 – Wärme, die gespeichert und zum Heizen des Raums verwendet wurde.
Es erfolgt eine Vor-Ort-Beurteilung des Fehlers bei der Bestimmung des thermischen Wirkungsgrades. Für Berechnungen wird eine andere Formel verwendet:
η=100 - (q2 + q3 + q4 + q5 + q6)
Berechnungen helfen dabei, eine Analyse entsprechend den Eigenschaften eines bestimmten Heizsystems durchzuführen. Die Abkürzungen in der Formel bedeuten:
- q2 – Wärmeverlust in Abgasen und Verbrennungsprodukten.
- q3 – Verluste im Zusammenhang mit falschen Verhältnissen des Gas-Luft-Gemisches, was zu einer Unterverbrennung des Gases führt.
- q4 – Wärmeverluste verbunden mit dem Auftreten von Ruß auf den Brennern und dem Wärmetauscher sowie mechanischer Unterverbrennung.
- q5 – Wärmeverlust, abhängig von der Außentemperatur.
- q6 – Wärmeverlust beim Abkühlen des Ofens während der Reinigung von Schlacke. Der letzte Koeffizient gilt ausschließlich für Festbrennstoffanlagen und wird bei der Berechnung der Effizienz von mit Erdgas betriebenen Geräten nicht berücksichtigt.
Den stärksten Einfluss auf den thermischen Wirkungsgrad hat die Temperatur der Rauchgase, in der Formel mit der Markierung q2 gekennzeichnet. Wenn die Heizintensität der Ausgangsstufen um 10–15 °C abnimmt, erhöht sich der Wirkungsgrad um 1–2 %. Den höchsten Wirkungsgrad weisen dabei Brennwertkessel auf, die zur Klasse der Niedertemperatur-Heizgeräte gehören.
Welcher Gaskessel hat den höchsten Wirkungsgrad?
Statistiken und technische Dokumentation zeigen eindeutig, dass importierte Kessel den höchsten Wirkungsgrad haben. Besonderen Wert legen europäische Hersteller auf den Einsatz energiesparender Technologien. Ein ausländischer Gaskessel weist einen hohen Wirkungsgrad auf, da an seinem Design einige Änderungen vorgenommen wurden:- Es wird ein modulierender Brenner verwendet– moderne Kessel führender Hersteller, ausgestattet mit sanften zweistufigen oder vollmodulierenden Brennergeräten. Der Vorteil der Brenner liegt in der automatischen Anpassung an die tatsächlichen Betriebsparameter der Heizungsanlage. Der Anteil der Unterverbrennung wird auf ein Minimum reduziert.
- Kühlmittelheizung– Der optimale Kessel ist ein Gerät, das das Kühlmittel auf eine Temperatur von maximal 70 °C erhitzt, während die Abgase auf maximal 110 °C erhitzt werden, was eine maximale Wärmeübertragung gewährleistet. Bei der Erwärmung des Kühlmittels auf niedrige Temperaturen werden jedoch mehrere Nachteile beobachtet: unzureichende Zugkraft, erhöhte Kondensation.
Wärmetauscher drin Gaskessel mit höchster Effizienz, hergestellt aus aus Edelstahl und sind mit einer speziellen Kondensatoreinheit ausgestattet, die die im Kondensat enthaltene Wärme entzieht. - Temperatur des Versorgungsgases und der Luft, die in den Brenner eintreten. Geschlossene Kessel, angeschlossen. Durch den äußeren Hohlraum des Doppelhohlraumrohres gelangt die Luft vorgewärmt in die Brennkammer, was den erforderlichen Wärmeeintrag um mehrere Prozent reduziert.
Brenner mit Voraufbereitung des Gas-Luft-Gemisches erhitzen das Gas zusätzlich, bevor es dem Brenner zugeführt wird. - Eine weitere beliebte Modifikationsoption– Installation eines Abgasrückführungssystems, wenn Rauch nicht sofort in die Brennkammer gelangt, sondern durch einen defekten Schornsteinkanal gelangt und nach der Vermischung eindringt frische Luft, zurück zum Brennergerät.
Der maximale Wirkungsgrad wird bei der Kondensationstemperatur bzw. dem „Taupunkt“ erreicht. Heizkessel, die unter Niedertemperatur-Heizbedingungen betrieben werden, werden als Brennwertkessel bezeichnet. Sie zeichnen sich durch einen geringen Gasverbrauch und einen hohen thermischen Wirkungsgrad aus, was sich besonders bei Anschluss an und bemerkbar macht.
Brennwertkessel werden von mehreren europäischen Herstellern angeboten, darunter:
- Viessmann.
- Buderus.
- Vaillant.
- Baxi.
- De Dietrich.
In der technischen Dokumentation von Brennwertkesseln wird angegeben, dass der Wirkungsgrad der Geräte bei Anschluss an Niedertemperatur-Heizsysteme 108–109 % beträgt.
So steigern Sie die Effizienz eines Gasheizkessels
Es gibt allerlei Tricks, um die Effizienz zu steigern. Die Wirksamkeit der Methoden hängt von der ursprünglichen Auslegung des Kessels ab. Verwenden Sie zunächst Modifikationen, die keine Änderungen im Betrieb des Kessels erfordern:- Änderung des Prinzips der Kühlmittelzirkulation– Das Gebäude erwärmt sich schneller und gleichmäßiger, wenn eine Umwälzpumpe angeschlossen ist.
- Installation von Raumthermostaten– Modernisierung von Kesseln zur Effizienzsteigerung durch Sensoren, die nicht die Erwärmung des Kühlmittels, sondern die Temperatur im Raum steuern, effektive Methode Steigerung der thermischen Effizienz.
- Bei einem Austausch der Brennereinrichtung kommt es zu einer Erhöhung der Gasausnutzungsrate in einem Haushaltskessel um ca. 5-7 %. Der Einbau eines modulierenden Brenners trägt dazu bei, die Verhältnisse des Gas-Luft-Gemisches zu verbessern und dementsprechend den Anteil der Unterverbrennung zu reduzieren. Die Art des installierten Brenners steht in direktem Zusammenhang mit der Reduzierung des Wärmeverlusts.
- Anstelle einer vollständigen Änderung des Kessels kann eine teilweise Änderung der Konstruktion und eine Anpassung des Brennstoffverbrauchs erforderlich sein. Wenn Sie die Position der Brenner ändern und sie näher am Wasserkreislauf installieren, können Sie den Wirkungsgrad um weitere 1-2 % steigern. Der Wärmehaushalt der Kesseleinheit erhöht sich nach oben.
Wenn der Wärmetauscher verschmutzt ist, nimmt der Wirkungsgrad ab, da Ablagerungen aus Salzablagerungen von Metallen eine schlechte Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Aus diesem Grund kommt es zu einem ständigen Anstieg des Gasverbrauchs und in der Folge zum Totalausfall des Kessels.
Bei der Verbrennung von Flüssiggas kommt es zu einer leichten Effizienzsteigerung, die durch eine Reduzierung der Brennstoffzufuhr zum Brenner erreicht wird, was zu einer Verringerung der Unterverbrennung führt. Der thermische Wirkungsgrad steigt jedoch leicht an. Daher ist Erdgas weiterhin der wirtschaftlichste aller herkömmlichen Kraftstoffe.
Heizgeräte, die mit festen Brennstoffen betrieben werden, werden heute durch eine ganze Gruppe von Geräten repräsentiert. Jeder Festbrennstoffkessel, der heute von in- und ausländischen Herstellern hergestellt wird, ist ein völlig neues High-Tech-Heizgerät. Durch die Einführung technischer Innovationen und automatischer Steuergeräte in die Konstruktion von Heizgeräten konnte die Effizienz deutlich gesteigert und der Betrieb von Festbrennstoffkesseln optimiert werden.
Heizgeräte dieser Art nutzen ein traditionelles Funktionsprinzip, ähnlich der uns bekannten Variante Ofenheizung. Die Hauptwirkung beruht auf dem Prozess der Erzeugung von Wärmeenergie, die bei der Verbrennung von Kohle, Koks, Brennholz und anderen Brennstoffressourcen im Kesselofen freigesetzt wird, und der anschließenden Wärmeübertragung auf das Kühlmittel.
Wie andere Geräte, die Energie erzeugen, übertragen, Kesselausrüstung hat seinen eigenen Effizienzfaktor. Betrachten wir den Wirkungsgrad von mit Festbrennstoffen betriebenen Anlagen genauer. Wir werden versuchen, Antworten auf Fragen zu diesen Parametern zu finden.
Wie hoch ist der Wirkungsgrad von Heizgeräten?
Für jedes Heizgerät, dessen Aufgabe es ist, den Innenraum von Wohngebäuden und Bauwerken für verschiedene Zwecke zu heizen, war, ist und bleibt die Betriebseffizienz ein wichtiger Bestandteil. Der Parameter, der den Wirkungsgrad von Festbrennstoffkesseln bestimmt, ist der Wirkungsgrad. Der Wirkungsgrad gibt das Verhältnis der verbrauchten Wärmeenergie, die der Kessel bei der Verbrennung fester Brennstoffe erzeugt, zur Nutzwärme an, die dem gesamten Heizsystem zugeführt wird.
Dieses Verhältnis wird in Prozent ausgedrückt. Je besser der Kessel funktioniert, desto höher sind die Zinsen. Unter den modernen Festbrennstoffkesseln gibt es Modelle mit hocheffizienten, hochtechnologischen, effizienten und sparsamen Einheiten.
Als Referenz: Als grobes Beispiel sollte man die thermische Wirkung bewerten, die man erhält, wenn man in der Nähe eines Feuers sitzt. Die beim Verbrennen von Holz freigesetzte Wärmeenergie kann den um das Feuer herum begrenzten Raum und die begrenzten Gegenstände erwärmen. Der größte Teil der Wärme eines brennenden Feuers (bis zu 50–60 %) geht in die Atmosphäre über und bietet außer ästhetischen Zwecken keinen Nutzen, während benachbarte Objekte und die Luft nur eine begrenzte Menge an Kilokalorien aufnehmen. Die Effizienz eines Feuers ist minimal.
Die Effizienz von Heizgeräten hängt stark davon ab, welche Art von Brennstoff verwendet wird und was Design-Merkmale Geräte. 
Beispielsweise wird bei der Verbrennung von Kohle, Holz oder Pellets unterschiedlich viel Wärmeenergie freigesetzt. Der Wirkungsgrad hängt maßgeblich von der Technologie der Brennstoffverbrennung in der Brennkammer und der Art des Heizsystems ab. Mit anderen Worten: Jeder Heizgerätetyp (herkömmliche Festbrennstoffkessel, Langbrennstoffkessel, Pelletkessel und Geräte mit Pyrolysebetrieb) weist seine eigenen technologischen Konstruktionsmerkmale auf, die sich auf die Effizienzparameter auswirken.
Auch die Betriebsbedingungen und die Qualität der Belüftung beeinflussen die Effizienz von Kesseln. Eine schlechte Belüftung führt zu einem Luftmangel, der für die hohe Intensität des Verbrennungsprozesses der Brennstoffmasse notwendig ist. Nicht nur der Komfort während Innenräume, sondern auch die Effizienz der Heizgeräte, die Leistung des gesamten Heizsystems.
Die Begleitdokumentation zum Heizkessel muss die vom Hersteller angegebene Geräteeffizienz enthalten. Die Übereinstimmung realer Indikatoren mit den angegebenen Informationen wird erreicht durch korrekte Installation Gerät, Umreifung und anschließende Bedienung.
Betriebsregeln für Kesselgeräte, deren Einhaltung sich auf den Wirkungsgrad auswirkt
Jede Form Heizeinheit verfügt über eigene Parameter für die optimale Belastung, die aus technologischer und wirtschaftlicher Sicht möglichst sinnvoll sein sollen. Der Betriebsprozess von Festbrennstoffkesseln ist so konzipiert, dass die Anlage die meiste Zeit im optimalen Modus arbeitet. Dieser Betrieb kann durch die Einhaltung der Betriebsregeln für Heizgeräte, die mit festen Brennstoffen betrieben werden, sichergestellt werden. In diesem Fall müssen Sie folgende Punkte beachten und befolgen:
- es ist notwendig, akzeptable Blas- und Absaugmodi zu beachten;
- ständige Kontrolle über die Intensität der Verbrennung und die Vollständigkeit der Kraftstoffverbrennung;
- Kontrollieren Sie das Ausmaß der Mitnahme und des Versagens.
- Beurteilung des Zustands der bei der Kraftstoffverbrennung erhitzten Oberflächen;
- regelmäßige Kesselreinigung.
Die aufgeführten Punkte sind das notwendige Minimum die beim Betrieb von Kesselanlagen einzuhalten sind Heizperiode. Einhaltung einfacher und klare Regeln Damit können Sie den in den Merkmalen angegebenen Wirkungsgrad eines autonomen Kessels erreichen.
Wir können sagen, dass jede Kleinigkeit, jedes Element der Konstruktion des Heizgeräts den Wert des Effizienzfaktors beeinflusst. Ein richtig ausgelegtes Schornstein- und Belüftungssystem sorgt für einen optimalen Luftstrom in die Brennkammer, was sich erheblich auf die Verbrennungsqualität des Brennstoffprodukts auswirkt. Die Lüftungsleistung wird anhand des Luftüberschusskoeffizienten beurteilt. Eine übermäßige Erhöhung der einströmenden Luftmenge führt zu einem übermäßigen Kraftstoffverbrauch. Die Wärme entweicht zusammen mit den Verbrennungsprodukten intensiver durch das Rohr. Wenn der Koeffizient sinkt, verschlechtert sich der Betrieb der Kessel erheblich und es besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass im Ofen sauerstoffarme Zonen auftreten. In dieser Situation beginnt sich Ruß zu bilden und in großen Mengen im Feuerraum anzusammeln.
Intensität und Qualität der Verbrennung in Festbrennstoffkesseln erfordern eine ständige Überwachung. Die Brennkammer muss gleichmäßig beladen werden, um Herdbrände zu vermeiden.
In einer Anmerkung: Kohle oder Brennholz werden gleichmäßig über die Roste oder den Rost verteilt. Die Verbrennung sollte über die gesamte Oberfläche der Schicht erfolgen. Gleichmäßig verteilter Brennstoff trocknet schnell und verbrennt auf der gesamten Oberfläche, wodurch ein vollständiges Ausbrennen der festen Bestandteile der Brennstoffmasse zu flüchtigen Verbrennungsprodukten gewährleistet wird. Wenn Sie den Brennstoff richtig in den Feuerraum eingelegt haben, ist die Flamme beim Betrieb der Kessel leuchtend gelb und strohfarben.
Bei der Verbrennung ist es wichtig, einen Ausfall der Brennstoffressource zu verhindern, da sonst mit erheblichen mechanischen Verlusten (Unterverbrennung) des Brennstoffs zu rechnen ist. Wenn Sie die Position des Brennstoffs im Feuerraum nicht kontrollieren, können große Kohle- oder Brennholzstücke, die in den Aschekasten fallen, zu einer unbefugten Verbrennung der verbleibenden Brennstoffmassenprodukte führen.
Auf der Oberfläche des Wärmetauschers angesammelter Ruß und Harz verringern den Erwärmungsgrad des Wärmetauschers. Aufgrund aller aufgeführten Verstöße gegen die Betriebsbedingungen steigt die nutzbare Menge an Wärmeenergie, die für benötigt wird normale Operation Heizsysteme. Infolgedessen können wir von einem starken Rückgang der Effizienz von Heizkesseln sprechen.
Faktoren, von denen die Effizienz des Kessels abhängt
Kessel mit einem hohen Wirkungsgrad werden heute durch folgende Heizgeräte repräsentiert:
- Einheiten, die mit Kohle und anderen festen fossilen Brennstoffen betrieben werden;
- Pelletkessel;
- Pyrolysegeräte.
Der Wirkungsgrad von Heizgeräten, die Anthrazit-, Kohle- und Torfbriketts verfeuern, liegt im Durchschnitt bei 70-80 %. Pelletgeräte haben einen deutlich höheren Wirkungsgrad – bis zu 85 %. Mit Pellets beladene Heizkessel dieses Typs sind hocheffizient und erzeugen bei der Brennstoffverbrennung eine große Menge an Wärmeenergie.
In einer Anmerkung: Eine Ladung reicht aus, um das Gerät bis zu 12-14 Stunden lang im optimalen Modus zu betreiben.
Der absolute Spitzenreiter unter den Festbrennstoffheizgeräten ist der Pyrolysekessel. Diese Geräte verwenden Brennholz oder Altholz. Der Wirkungsgrad solcher Geräte liegt heute bei 85 % oder mehr. Die Einheiten gelten auch für hocheffiziente Geräte langes Brennen, aber anfällig für notwendige Bedingung— Der Feuchtigkeitsgehalt des Kraftstoffs sollte 20 % nicht überschreiten.
Ein wichtiger Faktor für den Effizienzwert ist die Art des Materials, aus dem es hergestellt ist. Heizgerät. Heute gibt es auf dem Markt Modelle von Festbrennstoffkesseln aus Stahl und Gusseisen.
Als Referenz: Die erste umfasst Stahlprodukte. Um den Marktwert der Einheit zu reduzieren, verwenden produzierende Unternehmen grundlegende Strukturelemente aus Stahl. Beispielsweise besteht der Wärmetauscher aus hochfestem, hitzebeständigem Schwarzstahl mit einer Dicke von 2-5 mm. Die zur Beheizung des Hauptkreislaufs verwendeten Heizrohrelemente werden auf die gleiche Weise hergestellt.
Je dicker der in der Struktur verwendete Stahl ist, desto besser sind die Wärmeübertragungseigenschaften der Ausrüstung. Die Effizienz steigt entsprechend.
Bei Stahlgeräten wird eine Effizienzsteigerung durch den Einbau spezieller Innentrennwände in Form von Rohren – Hauptströmungsstufen und Rauchableiter – erreicht. Die Maßnahmen sind erzwungen und teilweise, wodurch die Effizienz des Hauptgeräts leicht gesteigert werden kann. Unter den Modellen von Festbrennstoffkesseln aus Stahl findet man selten Geräte mit einem Wirkungsgrad über 75 %. Die Lebensdauer solcher Produkte beträgt 10-15 Jahre.
Um die Effizienz von Stahlheizkesseln zu steigern, verwenden ausländische Unternehmen in ihren Modellen ein Bodenverbrennungsverfahren mit 2 oder 3 Traktionsströmen. Das Design der Produkte sieht den Einbau von Rohren vor Heizelemente um die Wärmeübertragung zu verbessern. Solche Geräte haben einen Wirkungsgrad von 75–80 % und können 1,5-mal länger halten.
Im Gegensatz zu Stahleinheiten sind Festbrennstoffeinheiten aus Gusseisen effizienter.
Bei der Konstruktion von Gusseiseneinheiten werden Wärmetauscher aus einer speziellen Gusseisenlegierung verwendet, die eine hohe Wärmeübertragung aufweist. Solche Kessel werden am häufigsten für offene Zwecke verwendet Heizsysteme Heizung. Die Produkte sind zusätzlich mit Roststäben ausgestattet, wodurch eine intensive Entnahme von Wärmeenergie direkt aus dem auf dem Roststab platzierten brennenden Brennstoff erfolgt.
Der Wirkungsgrad solcher Heizgeräte beträgt 80 %. Die lange Lebensdauer von Gusseisenkesseln sollte berücksichtigt werden. Die Lebensdauer solcher Geräte beträgt 30-40 Jahre.
So steigern Sie die Effizienz von Heizgeräten, die mit festen Brennstoffen betrieben werden
Heutzutage versuchen viele Verbraucher, die über einen Festbrennstoffkessel verfügen, den bequemsten und bequemsten zu finden praktischer Weg wie man die Effizienz von Heizgeräten steigert. Die vom Hersteller festgelegten technologischen Parameter von Heizgeräten verlieren mit der Zeit ihre Nennwerte, daher werden Anstrengungen unternommen, um die Effizienz der Kesselausrüstung zu steigern verschiedene Wege und Gelder.
Betrachten wir eine der effektivsten Optionen, die Installation eines zusätzlichen Wärmetauschers. Die Aufgabe der neuen Anlage besteht darin, flüchtigen Verbrennungsprodukten thermische Energie zu entziehen.
Im Video können Sie sehen, wie Sie Ihren eigenen Economizer (Wärmetauscher) herstellen.
Dazu müssen wir zunächst wissen, wie hoch die Temperatur des Rauches am Austritt ist. Sie können es mit einem Multimeter ändern, das direkt in der Mitte des Schornsteins platziert wird. Zur Berechnung der Fläche des zusätzlichen Wärmetauschers sind Angaben darüber erforderlich, wie viel zusätzliche Wärme aus verdampfenden Verbrennungsprodukten gewonnen werden kann. Wir machen Folgendes:
- wir schicken eine bestimmte Menge Brennholz in den Feuerraum;
- Wir messen, wie lange es dauert, bis eine bestimmte Menge Brennholz brennt.
Zum Beispiel: Brennholz in einer Menge von 14,2 kg. 3,5 Stunden brennen. Die Rauchtemperatur am Kesselaustritt beträgt 460 0 C.
In 1 Stunde haben wir verbrannt: 14,2/3,5 = 4,05 kg. Brennholz
Zur Berechnung der Rauchmenge verwenden wir den allgemein anerkannten Wert von 1 kg. Brennholz = 5,7 kg. Rauchgase. Als nächstes multiplizieren wir die in einer Stunde verbrannte Holzmenge mit der Rauchmenge, die bei der Verbrennung von 1 kg entsteht. Brennholz Als Ergebnis: 4,05 x 5,7 = 23,08 kg. flüchtige Verbrennungsprodukte. Dieser Wert dient als Ausgangspunkt für spätere Berechnungen der Menge an Wärmeenergie, die zusätzlich zur Beheizung des zweiten Wärmetauschers genutzt werden kann.
Da wir den Wert der Wärmekapazität flüchtiger heißer Gase von 1,1 kJ/kg kennen, führen wir weitere Leistungsberechnungen durch Wärmefluss, wenn wir die Rauchtemperatur von 460 0 C auf 160 Grad senken wollen.
Q = 23,08 x 1,1 (460-160) = 8124 kJ thermische Energie.
Als Ergebnis erhalten wir den genauen Wert der zusätzlichen Leistung, die durch flüchtige Verbrennungsprodukte bereitgestellt wird: q = 8124/3600 = 2,25 kW, ein großer Wert, der einen erheblichen Einfluss auf die Steigerung der Effizienz von Heizgeräten haben kann. Wenn man weiß, wie viel Energie verschwendet wird, ist der Wunsch, den Kessel mit einem zusätzlichen Wärmetauscher auszustatten, völlig berechtigt. Durch den Zufluss zusätzlicher Wärmeenergie zur Erwärmung des Kühlmittels steigt nicht nur der Wirkungsgrad des gesamten Heizsystems, sondern auch der Wirkungsgrad der Heizeinheit selbst.
Schlussfolgerungen
Trotz der Fülle an Modellen moderner Heizgeräte, Festbrennstoffkessel bleiben weiterhin eine der effektivsten und kostengünstigsten Arten von Heizgeräten. Im Vergleich zu Elektrokessel Mit einem Wirkungsgrad von bis zu 90 % haben Festbrennstoffanlagen einen hohen wirtschaftlichen Effekt. Die Effizienzsteigerung bei neuen Modellen hat es ermöglicht, dass diese Art von Kesselausrüstung den Elektro- und Gaskesseln näher kommt.
Moderne Festbrennstoffgeräte können nicht nur betrieben werden lange Zeit, die erschwingliche natürliche Brennstoffressourcen nutzen, aber auch über hohe Leistungseigenschaften verfügen.
Allgemeine Gleichung der Wärmebilanz einer Kesseleinheit
Das Verhältnis zwischen Wärmeeintrag und -verbrauch in einem Wärmeerzeuger stellt dessen Wärmebilanz dar. Die Ziele der Erstellung einer Wärmebilanz einer Kesselanlage bestehen darin, alle eingehenden und ausgehenden Bilanzposten zu ermitteln; Effizienzberechnung Kesseleinheit, Analyse der Bilanzausgabenpositionen, um die Gründe für die Verschlechterung der Kesseleinheit zu ermitteln.
In einer Kesselanlage wird bei der Verbrennung von Brennstoff die chemische Energie des Brennstoffs in umgewandelt Wärmeenergie Verbrennungsprodukte. Die freigesetzte Wärme des Brennstoffs wird zur Erzeugung der in Dampf oder Heißwasser enthaltenen Nutzwärme und zur Deckung von Wärmeverlusten genutzt.
Gemäß dem Energieerhaltungssatz muss in der Kesseleinheit Gleichheit zwischen ein- und ausgehender Wärme herrschen, d.h.
Bei Kesselanlagen beträgt die Wärmebilanz pro 1 kg festem oder flüssigem Brennstoff oder 1 m 3 Gas unter normalen Bedingungen ( 
). Die Einnahmen- und Verbrauchsposten in der Wärmebilanzgleichung haben die Dimensionen MJ/m 3 für gasförmige und MJ/kg für feste und flüssige Brennstoffe.
Die Wärme aus der Brennstoffverbrennung, die in die Kesseleinheit gelangt, wird auch genannt verfügbare Wärme, es wird mit bezeichnet. Im allgemeinen Fall Eingangsteil Die Wärmebilanz wird wie folgt geschrieben:
wo ist der niedrigste Heizwert des festen oder flüssigen Brennstoffs pro Arbeitsmasse, MJ/kg;
Unterer Heizwert von gasförmigem Brennstoff pro Trockengewicht, MJ/m 3 ;
Physikalische Wärme des Kraftstoffs;
Physikalische Wärme der Luft;
Mit Dampf in den Ofen eines Kessels eingebrachte Wärme.
Betrachten wir die Komponenten des eingehenden Teils der Wärmebilanz. Bei den Berechnungen wird die niedrigste Arbeitswärme der Verbrennung angenommen, wenn die Temperatur der den Kessel verlassenden Verbrennungsprodukte höher ist als die Kondensationstemperatur von Wasserdampf (normalerweise tg = 110...120 0 C). Beim Abkühlen von Verbrennungsprodukten auf eine Temperatur, bei der die Kondensation von Wasserdampf auf der Heizfläche möglich ist, sollten Berechnungen unter Berücksichtigung des höheren Heizwerts der Brennstoffverbrennung durchgeführt werden
Die physikalische Wärme des Brennstoffs ist gleich:
Wo Mit T - spezifische Wärme Kraftstoff, 
für Heizöl und 
für Gas;
T t – Kraftstofftemperatur, 0 C.
Fester Brennstoff hat beim Eintritt in den Kessel normalerweise eine niedrige Temperatur, die daher nahe Null liegt Q f.t. ist von geringer Bedeutung und kann vernachlässigt werden.
Um die Viskosität zu reduzieren und die Zerstäubung zu verbessern, gelangt Heizöl (flüssiger Brennstoff) auf eine Temperatur von 80...120 0 C erhitzt in den Ofen, sodass seine physikalische Wärme bei der Berechnung berücksichtigt wird. In diesem Fall kann die Wärmekapazität von Heizöl nach folgender Formel ermittelt werden:
Buchhaltung Q f.t. wird nur bei der Verbrennung von gasförmigem Brennstoff mit niedrigem Heizwert (z. B. Hochofengas) durchgeführt, sofern dieser erhitzt wird (bis zu 200...300 0 C). Bei der Verbrennung gasförmiger Brennstoffe mit hohem Heizwert (z. B. Erdgas) besteht ein erhöhtes Verhältnis der Massen von Luft und Gas (ca. 10 1). In diesem Fall wird der Brennstoff – Gas – in der Regel nicht erhitzt.
Physikalische Wärme der Luft Q f.v. wird nur berücksichtigt, wenn es aufgrund einer externen Quelle außerhalb des Kessels erhitzt wird (z. B. in einem Dampferhitzer oder in einem autonomen Heizgerät, wenn darin zusätzlicher Brennstoff verbrannt wird). In diesem Fall ist die durch die Luft eingebrachte Wärme gleich:
wo ist das Verhältnis der Luftmenge am Eingang zum Kessel (Lufterhitzer) zur theoretisch notwendigen;
Die Enthalpie der theoretisch benötigten erwärmten Luft vor dem Lufterhitzer, 
:
,
hier beträgt die Temperatur der erwärmten Luft vor dem Lufterhitzer der Kesseleinheit 0 °C;
Enthalpie der theoretisch benötigten Kaltluft, :
Die bei der Dampfzerstäubung von Heizöl mit Dampf in den Kesselofen eingebrachte Wärme wird in Form der Formel berücksichtigt:
Wo G p – Dampfverbrauch, kg pro 1 kg Brennstoff (zum Dampfversprühen von Heizöl). G n = 0,3…0,35 kg/kg);
H n – Dampfenthalpie, MJ/kg;
2,51 ist der ungefähre Wert der Wasserdampfenthalpie in den Verbrennungsprodukten, die die Kesseleinheit verlassen, MJ/kg.
Ohne Erwärmung von Brennstoff und Luft aus externen Quellen beträgt die verfügbare Wärme:
Der Verbrauchsanteil der Wärmebilanz umfasst Nutzwärme Q Boden in der Kesseleinheit, d.h. Wärme, die zur Erzeugung von Dampf (oder Heißwasser) aufgewendet wird, und verschiedene Wärmeverluste, d. h.
Wo Q u.g. – Wärmeverlust mit Abgasen;
Q h.n. , Q MS. – Wärmeverlust durch chemische und mechanische unvollständige Verbrennung von Kraftstoff;
Q Aber. – Wärmeverlust durch externe Kühlung der Außengehäuse des Kessels;
Q f.sh. – Schlackenverlust durch physikalische Hitze;
Q gem. – Verbrauch (Zeichen „+“) und Bereitstellung (Zeichen „-“) von Wärme im Zusammenhang mit den instationären thermischen Betriebsbedingungen des Kessels. Bei stetigem thermischer Zustand Q gem. = 0.
Also die allgemeine Gleichung für die Wärmebilanz einer Kesseleinheit im stationären Zustand thermischer Modus kann geschrieben werden als:
Wenn beide Seiten der dargestellten Gleichung durch 100 % dividiert und multipliziert werden, erhalten wir:
Wo 
Komponenten des Ausgabenteils der Wärmebilanz, %.
3.1 Wärmeverlust durch Rauchgase
Bei Rauchgasen entsteht Wärmeverlust, weil die physikalische Wärme (Enthalpie) der Gase, die den Kessel verlassen, eine bestimmte Temperatur hat T u.g. , übersteigt die physikalische Wärme der in den Kessel eintretenden Luft α u.g. und Treibstoff Mit T T t. Die Differenz zwischen der Enthalpie der Abgase und der in den Kessel eintretenden Wärme mit Luft aus der Umgebung α u.g. , stellt den Wärmeverlust mit Abgasen dar, MJ/kg oder (MJ/m 3):
.
Unter den Wärmeverlusten des Kessels nimmt der Wärmeverlust mit Rauchgasen in der Regel den größten Platz ein und beträgt 5...12 % der verfügbaren Wärme des Brennstoffs. Diese Wärmeverluste hängen von der Temperatur, dem Volumen und der Zusammensetzung der Verbrennungsprodukte ab, die wiederum von den Ballastbestandteilen des Brennstoffs abhängen:
Das die Qualität des Brennstoffs charakterisierende Verhältnis zeigt die relative Ausbeute an gasförmigen Verbrennungsprodukten (bei α = 1) pro Verbrennungswärmeeinheit des Brennstoffs und hängt vom Gehalt an Ballastbestandteilen (Feuchtigkeit) darin ab W r und Asche A r für feste und flüssige Brennstoffe, Stickstoff N 2, Kohlendioxid CO 2 und Sauerstoff UM 2 für gasförmigen Kraftstoff). Mit zunehmendem Gehalt an Ballastbestandteilen im Kraftstoff nimmt auch der Wärmeverlust mit den Abgasen entsprechend zu.
Eine Möglichkeit, den Wärmeverlust bei Rauchgasen zu reduzieren, besteht darin, den Luftüberschusskoeffizienten in den Rauchgasen zu verringern α ug, der vom Luftströmungskoeffizienten im Ofen und der in die Kesselabzüge gesaugten Ballastluft abhängt, die normalerweise unter Vakuum stehen:
Möglichkeit der Reduzierung α , hängt von der Art des Brennstoffs, der Art seiner Verbrennung, der Art der Brenner und der Zerkleinerungsvorrichtung ab. Unter günstigen Brennstoff-Luft-Mischbedingungen kann der für die Verbrennung erforderliche Luftüberschuss reduziert werden. Bei der Verbrennung von gasförmigem Brennstoff wird ein Luftüberschusskoeffizient von 1,1 angenommen, bei der Verbrennung von Heizöl = 1,1...1,15.
Die Luftansaugung durch den Gasweg des Kessels kann im Grenzfall auf Null reduziert werden. Eine vollständige Abdichtung der Rohrdurchführungsstellen durch die Auskleidung sowie die Abdichtung von Luken und Gucklöchern ist jedoch schwierig und beträgt praktisch = 0,15..0,3.
Ballastluft in Verbrennungsprodukten erhöht zusätzlich den Wärmeverlust Q u.g. führt auch zu zusätzlichen Energiekosten für den Rauchabzug.
Ein weiterer wichtiger Faktor, der den Wert beeinflusst Q t.g. ist die Temperatur der Rauchgase T u.g. . Seine Reduzierung wird durch den Einbau wärmeverbrauchender Elemente (Economizer, Lufterhitzer) im hinteren Teil des Kessels erreicht. Je niedriger die Temperatur der Rauchgase ist und je kleiner dementsprechend der Temperaturunterschied zwischen den Gasen und dem erhitzten Arbeitsmedium (z. B. Luft) ist, desto größer ist die Heizfläche, um die Verbrennungsprodukte abzukühlen.
Eine Erhöhung der Temperatur der Rauchgase führt zu einer Erhöhung der Verluste Q u.g. und folglich zu zusätzlichen Brennstoffkosten, um die gleiche Menge Dampf oder heißes Wasser zu erzeugen. Deswegen optimale Temperatur T u.g. wird auf der Grundlage technischer und wirtschaftlicher Berechnungen beim Vergleich der fertigen Investitionskosten für den Bau einer Heizfläche und der Brennstoffkosten ermittelt (Abb. 3.).
Darüber hinaus kann es beim Betrieb des Kessels zu einer Verunreinigung der Heizflächen durch Ruß und Brennstoffasche kommen. Dies führt zu einer Verschlechterung des Wärmeaustausches der Verbrennungsprodukte mit der Heizfläche. Gleichzeitig ist es zur Aufrechterhaltung einer bestimmten Dampfleistung erforderlich, den Brennstoffverbrauch zu erhöhen. Die Drift der Heizflächen führt auch zu einer Widerstandserhöhung im Gasweg des Kessels. Um den normalen Betrieb des Geräts sicherzustellen, ist in diesem Zusammenhang eine systematische Reinigung seiner Heizflächen erforderlich.
3.2 Wärmeverlust durch chemische unvollständige Verbrennung
Wärmeverlust durch chemische unvollständige Verbrennung ( chemisches Unterbrennen) tritt auf, wenn Brennstoff in der Brennkammer unvollständig verbrannt wird und in den Verbrennungsprodukten brennbare gasförmige Bestandteile auftreten – CO, H2, CH4, CmHn usw. Die Nachverbrennung dieser brennbaren Gase außerhalb des Ofens ist aufgrund ihrer relativ niedrigen Temperatur nahezu unmöglich.
Die Ursachen einer unvollständigen chemischen Verbrennung können sein:
allgemeiner Luftmangel;
schlechte Gemischbildung, insbesondere auf Anfangsstadien Kraftstoffverbrennung;
· niedrige Temperatur im Brennraum, insbesondere im Bereich der Kraftstoffverbrennung;
· unzureichende Verweilzeit des Brennstoffs in der Brennkammer chemische Reaktion Die Verbrennung kann nicht vollständig abgeschlossen werden.
Wenn eine ausreichende Luftmenge für eine vollständige Verbrennung des Brennstoffs und eine gute Gemischbildung vorhanden ist, hängen die Verluste von der volumetrischen Dichte der Wärmefreisetzung im Ofen, MW/m3, ab:
Wo IN– Kraftstoffverbrauch, kg/s;
V t – Volumen des Feuerraums, m3.
 Reis. 14.9 Abhängigkeit des Wärmeverlusts von der chemischen Unvollständigkeit der Verbrennung q x.n, %, aus der volumetrischen Dichte der Wärmefreisetzung im Ofen q v, MW/m 3 . | Die Art der Abhängigkeit ist in Abb. 4 dargestellt. . Im Bereich niedriger Werte (linke Seite der Kurve), d.h. Bei niedrigem Kraftstoffverbrauch B erhöhen sich die Verluste aufgrund eines Absinkens des Temperaturniveaus im Brennraum. Eine Erhöhung der volumetrischen Dichte der Wärmefreisetzung (bei steigendem Brennstoffverbrauch) führt zu einer Erhöhung des Temperaturniveaus im Ofen und zu einer Senkung |
Bei Erreichen eines bestimmten Niveaus mit weiterem Anstieg des Brennstoffverbrauchs (rechte Seite der Kurve) beginnen die Verluste jedoch wieder zu steigen, was mit einer Verkürzung der Verweilzeit der Gase im Ofenvolumen und damit verbunden ist Unmöglichkeit, die Verbrennungsreaktion abzuschließen.
Der optimale Wert, bei dem die Verluste minimal sind, hängt von der Art des Brennstoffs, der Art seiner Verbrennung und der Konstruktion des Ofens ab. Bei modernen Verbrennungsanlagen beträgt der Wärmeverlust durch chemisch unvollständige Verbrennung 0...2 % at 
.bei der Verbrennung fester und flüssiger Brennstoffe:
bei der Verbrennung von gasförmigem Brennstoff:
Bei der Entwicklung wertmindernder Maßnahmen ist zu berücksichtigen, dass ggf. Bedingungen für das Erscheinungsbild von Produkten vorliegen unvollständige Verbrennung Es entsteht zunächst CO als am schwersten zu verbrennende Komponente, dann H 2 und andere Gase. Daraus folgt: Wenn in den Verbrennungsprodukten kein CO enthalten ist, ist in ihnen auch kein H 2 enthalten.
Effizienz der Kesseleinheit
Effizienzfaktor Die Kesseleinheit ist das Verhältnis der zur Erzeugung von Dampf (oder Heißwasser) verbrauchten Nutzwärme zur verfügbaren Wärme der Kesseleinheit. Allerdings wird nicht die gesamte von der Kesseleinheit erzeugte Nutzwärme an die Verbraucher abgegeben; ein Teil der Wärme wird für den Eigenbedarf verwendet. Vor diesem Hintergrund wird der Wirkungsgrad einer Kesselanlage durch die erzeugte Wärme (Wirkungsgrad – brutto) und durch die abgegebene Wärme (Wirkungsgrad – netto) unterschieden.
Aus der Differenz zwischen erzeugter und abgegebener Wärme wird der Verbrauch für Hilfsbedarfe ermittelt. Für den Eigenbedarf wird nicht nur Wärme verbraucht, sondern auch elektrische Energie (z. B. zum Antrieb eines Rauchabzugs, Ventilators, Förderpumpen, Brennstoffversorgungsmechanismen), d. h. Der Verbrauch für den Eigenbedarf umfasst den Verbrauch aller Arten von Energie, die für die Erzeugung von Dampf oder Warmwasser aufgewendet werden.
Der Bruttowirkungsgrad einer Kesseleinheit charakterisiert also den Grad ihrer technischen Perfektion und der Nettowirkungsgrad charakterisiert die kommerzielle Rentabilität.
Der Wirkungsgrad – Bruttokesseleinheit kann entweder durch die direkte Bilanzgleichung oder durch die umgekehrte Bilanzgleichung bestimmt werden.
Nach der direkten Bilanzgleichung:
Beispielsweise beträgt die genutzte Nutzwärme bei der Herstellung von Wasserdampf ( siehe Frage 2) :
Dann 
Aus dem dargestellten Ausdruck können Sie eine Formel zur Bestimmung des erforderlichen Kraftstoffverbrauchs in kg/s (m 3 /s) erhalten:
Gemäß der umgekehrten Gleichgewichtsgleichung:
Die Bestimmung des Bruttowirkungsgrads mithilfe der direkten Bilanzgleichung erfolgt hauptsächlich bei der Berichterstattung für einen separaten Zeitraum (zehn Tage, Monat) und gemäß der umgekehrten Bilanzgleichung – beim Testen von Kesseleinheiten. Die Berechnung des Wirkungsgrades mithilfe der Umkehrbilanz ist viel genauer, da die Fehler bei der Messung von Wärmeverlusten geringer sind als bei der Bestimmung des Kraftstoffverbrauchs.
Die Nettoeffizienz wird durch den Ausdruck bestimmt:
Wo ist der Energieverbrauch für den Eigenbedarf, %?
Um die Effizienz von Kesselanlagen zu verbessern, reicht es daher nicht aus, die Wärmeverluste zu reduzieren. Es ist auch notwendig, den Verbrauch an thermischer und elektrischer Energie für den Eigenbedarf, der durchschnittlich 3 bis 5 % der in der Kesseleinheit verfügbaren Wärme ausmacht, vollständig zu reduzieren. Der Wirkungsgrad der Kesseleinheit hängt von ihrer Belastung ab. Um die Abhängigkeit aufzubauen, müssen Sie nacheinander alle Verluste der Kesseleinheit, die von der Last abhängen, von 100 % abziehen, d. h. 
Die bei der Brennstoffverbrennung freigesetzte Wärme kann nicht vollständig zur Erzeugung von Dampf oder Heißwasser genutzt werden; ein Teil der Wärme geht zwangsläufig verloren und wird an die Umgebung abgegeben. Die Wärmebilanz einer Kesselanlage ist eine spezifische Formulierung des Energieerhaltungssatzes, die unter Berücksichtigung von Verlusten die Gleichheit der in die Kesselanlage eingebrachten Wärmemenge und der für die Dampf- oder Warmwassererzeugung aufgewendeten Wärmemenge festlegt . Nach der „Standardmethode“ werden alle in die Wärmebilanz einfließenden Werte pro 1 kg verbranntem Brennstoff berechnet. Der eingehende Teil der Wärmebilanz wird aufgerufen verfügbare Wärme :
Wo Q- - unterer Heizwert des Brennstoffs, kJ/kg; c T t T - physikalische Wärme des Brennstoffs (mit t – Wärmekapazität des Brennstoffs, / t – Brennstofftemperatur), kJ/kg; Q B – Wärme der in den Ofen eintretenden Luft, wenn sie außerhalb des Geräts erhitzt wird, kJ/kg; Q n - Wärme, die in die Kesseleinheit mit Dampf eingebracht wird, der zur Zerstäubung von Heizöl, zum externen Anblasen von Heizflächen oder zur Zufuhr unter den Rost bei der Schichtverbrennung verwendet wird, kJ/kg.
Bei Verwendung von gasförmigem Brennstoff erfolgt die Berechnung bezogen auf 1 m 3 trockenes Gas unter Normalbedingungen.
Die physikalische Wärme des Brennstoffs spielt nur bei der Vorwärmung des Brennstoffs außerhalb der Kesseleinheit eine wesentliche Rolle. Beispielsweise wird Heizöl erhitzt, bevor es den Brennern zugeführt wird, da es bei niedrigen Temperaturen eine hohe Viskosität aufweist.
Luftwärme, kJ/ (kg Kraftstoff):
wobei a t der Luftüberschusskoeffizient im Ofen ist; V 0 H - in der Theorie erforderliche Menge Luft, n.m 3 /kg; von bis - isobare Wärmekapazität von Luft, kJ/(n.m 3 K); / x in - Kaltlufttemperatur, °C; t B - Lufttemperatur am Eingang des Ofens, °C.
Mit Dampf eingebrachte Wärme, kJDkgKraftstoff):
Wo G n - spezifischer Verbrauch geblasener Dampf (für die Zerstäubung von Heizöl werden etwa 0,3 kg Dampf pro 1 kg Heizöl verbraucht); / p = 2750 kJ/kg – der ungefähre Wert der Wasserdampfenthalpie bei der Temperatur der Verbrennungsprodukte, die die Kesseleinheit verlassen (ca. 130 °C).
In Näherungsberechnungen wird 0 r angenommen ~F? aufgrund der Kleinheit der anderen Komponenten der Gleichung (22.2).
Der Verbrauchsteil der Wärmebilanz besteht aus Nutzwärme (Erzeugung von Dampf oder Heißwasser) und der Verlustmenge, kJDkgBrennstoff):
wo 0 2 - Wärmeverlust mit Gasen, die die Kesseleinheit verlassen;
- 03 - Wärmeverlust durch chemische unvollständige Verbrennung von Kraftstoff;
- 0 4 - Wärmeverlust durch mechanische unvollständige Verbrennung von Kraftstoff;
- 0 5 - Wärmeverlust durch die Auskleidung Umfeld; 0 6 - Verluste mit physikalischer Wärme der aus der Kesseleinheit entfernten Schlacke.
Die Wärmebilanzgleichung wird geschrieben als
Als Prozentsatz der verfügbaren Wärme kann Gleichung (22.6) geschrieben werden:
Die nutzbar genutzte Wärme in einem Dampfkessel mit kontinuierlicher Beblasung der oberen Trommel wird durch die Gleichung kJDkgBrennstoff bestimmt):
Wo D- Kesseldampfleistung, kg/s; Dnp- Durchflussmenge des Spülwassers kg/s; IN - Kraftstoffverbrauch, kg/s; / p, / p w, / k w – Enthalpie von Dampf, Speisewasser und Kesselwasser bei Druck im Kessel, jeweils kJ/kg.
Wärmeverlust mit Rauchgasen, kJ/(kg Brennstoff):
Wo s g Und von bis- isobare Wärmekapazität von Verbrennungsprodukten und Luft, kJ/(n.m 3 K); g – Rauchgastemperatur, °C; ax ist der Luftüberschusskoeffizient am Auslass der Gase aus der Kesseleinheit; K 0 G und V 0- theoretisches Volumen der Verbrennungsprodukte und theoretisch erforderliche Luftmenge, n.m 3 / (kgKraftstoff).
In den Gaskanälen der Kesseleinheit wird ein Vakuum aufrechterhalten; die Gasmengen, die sich entlang des Gaswegs des Kessels bewegen, nehmen aufgrund der Luftansaugung durch Lecks in der Kesselauskleidung zu. Daher ist der tatsächliche Luftüberschusskoeffizient am Auslass der Kesseleinheit ax größer als der Luftüberschusskoeffizient im Ofen a. Er wird durch Summierung des Luftüberschusskoeffizienten im Feuerraum und der Luftansaugung in allen Schornsteinen ermittelt. In der Praxis des Betriebs von Kesselanlagen ist es notwendig, die Luftansaugung in Gaskanälen als eine der größten zu reduzieren wirksame Mittel Bekämpfung von Wärmeverlusten.
Somit die Höhe des Verlustes F 2 bestimmt durch die Temperatur der Abgase und den Wert des Luftüberschusskoeffizienten ax. IN moderne Kessel die Temperatur der Gase hinter dem Kessel nicht unter 110 °C sinkt. Ein weiterer Temperaturabfall führt zur Kondensation von in Gasen enthaltenem Wasserdampf und zur Bildung von Schwefelsäure bei der Verbrennung von schwefelhaltigem Kraftstoff, was die Korrosion beschleunigt Metalloberflächen Gasweg. Die minimalen Verluste mit Rauchgasen betragen q 2 ~ 6-7%.
Verluste durch chemische und mechanische unvollständige Verbrennung sind charakteristisch für Verbrennungsanlagen (siehe Abschnitt 21.1). Ihr Wert hängt von der Art des Brennstoffs und der Verbrennungsmethode sowie von der perfekten Organisation des Verbrennungsprozesses ab. Verluste durch chemisch unvollständige Verbrennung in modernen Öfen belaufen sich auf q 3 = 0,5-5 %, aus mechanischer - q 4 = 0-13,5%.
Wärmeverlust an die Umgebung q 5 hängen von der Kesselleistung ab. Je höher die Leistung, desto geringer ist der relative Verlust q 5 . Also mit der Dampfleistung der Kesseleinheit D= 1 kg/s Verluste betragen 2,8 %, mit D= 10 kg/s q 5 ~ 1%.
Wärmeverlust mit physikalischer Wärme der Schlacke q b sind klein und werden normalerweise bei der Erstellung einer genauen Wärmebilanz berücksichtigt,%:
Wo ein shl = 1 - ein un; ein un - Ascheanteil in den Rauchgasen; mit ging und? shl – Wärmekapazität und Temperatur der Schlacke; A g - Aschegehalt des Betriebszustandes des Brennstoffes.
Effizienzfaktor (Effizienz) der Kesseleinheit ist das Verhältnis der nutzbaren Verbrennungswärme von 1 kg Brennstoff zur Erzeugung von Dampf in Dampfkesseln oder Heißwasser in Heißwasserkesseln zur verfügbaren Wärme.
Kesseleffizienz, %:
Der Wirkungsgrad von Kesselanlagen hängt maßgeblich von der Brennstoffart, der Verbrennungsart, der Abgastemperatur und der Leistung ab. Dampfkocher, die mit flüssigem oder gasförmigem Brennstoff betrieben werden, haben einen Wirkungsgrad von 90-92 %. Bei der schichtweisen Verbrennung fester Brennstoffe beträgt der Wirkungsgrad 70-85 %. Es ist zu beachten, dass der Wirkungsgrad von Kesselanlagen maßgeblich von der Betriebsqualität, insbesondere von der Organisation des Verbrennungsprozesses, abhängt. Der Betrieb einer Kesselanlage mit Dampfdruck und Leistung unter dem Nennwert verringert die Effizienz. Während des Betriebs von Kesseln müssen regelmäßig wärmetechnische Prüfungen durchgeführt werden, um Verluste und den tatsächlichen Wirkungsgrad des Kessels zu ermitteln, was es ermöglicht, die notwendigen Anpassungen seines Betriebsmodus vorzunehmen.
Brennstoffverbrauch für einen Dampfkessel (kg/s – für feste und flüssige Brennstoffe; n.m 3 /s – gasförmig)
Wo D- Dampfleistung der Kesseleinheit, kg/s; / p, / p v, / k v – Enthalpie von Dampf, Speisewasser bzw. Kesselwasser, kJ/kg; Q p - verfügbare Wärme, kJ/(kg Brennstoff) – für feste und flüssige Brennstoffe, kJ/(N.m 3) – für gasförmige Brennstoffe (häufig in Berechnungen verwendet). Q p ~ Q- aufgrund ihrer geringfügigen Unterschiede); P - Wert kontinuierliches Blasen, % der Dampfproduktion; g| ka - Effizienz der Cola-Einheit, Fraktion.
Brennstoffverbrauch für Warmwasserkessel (kg/s; n.m 3 /s):
wobei C in – Wasserverbrauch, kg/s; /, / 2 – Anfangs- und Endenthalpien des Wassers im Kessel, kJ/kg.