So berechnen Sie den Kesselwirkungsgrad – ein Überblick über Wärmeverlustfaktoren. Was macht den Kesselwirkungsgrad aus? Welcher Zusammenhang besteht zwischen Kesselwirkungsgrad und Belastung?

Bei einem modernen Heizraum für flüssige Brennstoffe erreicht der Wirkungsgrad häufig 80 %, vorausgesetzt, der Heizraum ist sauber und rußfrei. Der tatsächliche Wirkungsgrad liegt jedoch im Durchschnitt (für die gemessenen Kesselhäuser) bei etwa 65 %. In den meisten Fällen ist der Heizraum nicht sauber genug, um die Wärme der Flamme aufzunehmen und zu übertragen Höchstbetrag warmes Wasser.

Die Situation wird noch komplizierter, wenn Kesselhaushersteller beginnen, von einem Wirkungsgrad von 95 % zu sprechen. Es ist nicht klar, welche Bedingungen zur Bestimmung der Effizienz herangezogen wurden und welche Effizienz gemeint ist.

Im technisch-wirtschaftlichen Bereich werden mindestens 6 Definitionen für die Heizraumeffizienz verwendet. Da viele Menschen die Bedingungen für die Bestimmung der Effizienz eines Heizraums nicht kennen, geben Lieferanten, ohne Angst vor dem Vorwurf der Lüge zu haben, eine hohe Effizienz an. Mit der Realität des Wärmezahlers haben diese hohen Zahlen jedoch nichts zu tun.

1. VERBRENNUNGSEFFIZIENZ

Der Verbrennungswirkungsgrad ist die Menge an Kraftstoffenergie, die bei der Verbrennung freigesetzt wird.

Die Freisetzung von Brennstoffenergie und deren Umwandlung in Wärme im Herd (Ofen) des Heizraums weist nicht auf die hohe Effizienz des Heizraums hin. Die Verbrennungseffizienz wird von einigen Kesselhausherstellern als Kesselraumeffizienz angegeben, weil 1) der Wert hoch ist (ungefähr 93–95 %), 2) die Verbrennungseffizienz leicht zu messen ist – Sie müssen das Instrument in den Schornsteinen installieren.

Die Freisetzung von Wärme aus Brennstoff erfolgt in den meisten Kesselhäusern mit hoher Verbrennungseffizienz.

Folglich: Die Freisetzung der Brennstoffenergie plus deren Umwandlung in Wärme im Herd (Ofen) ist nicht die gleiche Wärme, die der Kessel aufnimmt!! Uns interessiert die vom Kessel aufgenommene Wärme!!

2. Effizienz des Heizraums

Der Wirkungsgrad eines Kesselhauses ist die Menge an Brennstoffenergie, die sinnvoll genutzt wird, d. h. wird in ein anderes energietragendes Medium umgewandelt.

Unter anderem energieführenden Medium verstehen wir beispielsweise warmes Wasser, der das Haus heizt.

Der Wirkungsgrad von Kesselhäusern ist die am häufigsten verwendete Definition des Wirkungsgrads in allen Arten von Feuerungsanlagen.

Die Effizienz eines Heizraums ist schwieriger zu messen als die Effizienz der Verbrennung, daher begnügen sich viele Menschen damit, nur die Effizienz der Verbrennung zu messen. Tatsächlich ist der Wirkungsgrad des Heizraums 10–15 % niedriger als der Wirkungsgrad der Verbrennung.

3. EFFIZIENZ DER VERBRENNUNGSANLAGE

DIE EFFIZIENZ VON VERBRENNUNGSANLAGEN ZEIGT, WIE EFFEKTIV VERBRENNUNG UND WÄRMEAUFNAHME IM KESSELRAUM ERFOLGEN. Auch diese Berechnungen werden häufig als Ergebnis der Rauchgasanalyse vorgelegt.

Oft wird der Wirkungsgrad von Ofenanlagen als ungefähres Analogon zum Wirkungsgrad von Heizräumen verwendet, da die Messtechnik in in diesem Fall Einfacher. Mit dieser Technik können Sie einen ungefähren Wert für die Effizienz eines Heizraums ermitteln: Es ist notwendig, die Zusammensetzung von Sauerstoff oder CO2 in den Verbrennungsgasen ständig zu analysieren. Verluste werden abgezogen, da z. B. etwas Wärme in der Asche/Schlacke vorhanden ist (dies gilt insbesondere für schlackebildende Brennstoffe). Bei flüssigem Brennstoff sind die Effizienz der Ofenausrüstung und die Effizienz des Kesselraums ungefähr gleich, da flüssiger Brennstoff keine Asche/Schlacke enthält. Wenn Sie dieses Konzept jedoch für Kohle oder Biokraftstoffe verwenden, sind die Fehler (Irrtümer) viel höher.

4. EFFIZIENZ DER INSTALLATION

Bei der Berechnung des Wirkungsgrades einer Anlage wird das Verhältnis zwischen der Gesamtnutzenergiemenge und der Gesamtenergiemenge ermittelt. Zur Gesamtenergiemenge gehört auch „Hilfsenergie“, zum Beispiel elektrische Energie, die zum Betrieb von Heizraumpumpen, Lüftungen, Schornsteinen usw. erforderlich ist. Bei einer Flüssigbrennstoffanlage entspricht die „Hilfsenergie“ etwa 1 % der gesamten Brennstoffenergie; bei Festbrennstoffanlagen beträgt die „Hilfsenergie“ 5 % der Brennstoffenergie.
Der Wirkungsgrad der Anlage wird somit geringer sein als der Wirkungsgrad des Heizraums.

5. SYSTEMEFFIZIENZ

Definition Systemeffizienz erweitert die Grenzen des Systems auf:

Wärmeproduktion mit Verlusten
- Wärmeverteilung mit Verlusten im Heizungsnetz usw.
- Wärmenutzung

Laut UNICHAL (International Heating Union) sind folgende typische Verteilungsverluste in Rohren: heißes Wasser In den Wohnungen gibt es:

Schweden – 8 % Verluste in Rohren, d.h. Die Wärme wird an das Erdreich und die umliegenden Fernwärmeleitungen übertragen
Dänemark – 20 %
Finnland – 9 %
Belgien – 13 %
Schweiz - 13 %
Westdeutschland - 11 %

6. Jahreseffizienz

Der Wirkungsgrad pro Jahr entspricht im Prinzip dem Wirkungsgrad des Kesselhauses, dann wird jedoch der durchschnittliche Wirkungsgrad des Kesselhauses für das gesamte Jahr berechnet. Der Wirkungsgrad pro Jahr umfasst auch Zeiten mit schlechter Verbrennung, beispielsweise beim Anfahren eines Heizraums usw.

Der Wirkungsgrad pro Jahr hängt von der Größe der Anlage, der Lebensdauer usw. ab.

Das oben Gesagte zeigt, dass unterschiedliche Definitionen für Effizienz verwendet werden, so dass eine hohe Wahrscheinlichkeit besteht, dass eine falsche Zahl angegeben wird, wenn das Konzept und die Definition von Effizienz nicht geklärt sind. Es besteht also kein Grund zur Angst vor Unsensibilität, da tatsächlich viele Hersteller, mit oder ohne Wissen, fehlerhafte Zahlen liefern.

Die wichtigen Zahlen sind diejenigen, die die tatsächliche wirtschaftliche Seite des Kraftstoffs widerspiegeln, den der Verbraucher kauft. Wenn Sie aufgrund einer zu hohen Effizienz das Vertrauen der Verbraucher verlieren, dann ist das Erscheinungsbild große Probleme unvermeidlich auf dem Markt.

Wie bereits erwähnt, geben „alle Anbieter“ (zumindest viele) die Verbrennungseffizienz an, wenn sie Informationen zur Heizraumeffizienz anbieten.

Bei der Berechnung der Wirtschaftlichkeit der Anlage darf der Verbrennungswirkungsgrad nicht berücksichtigt werden!!!

Der Verbraucher kauft keinen Brennstoff, sondern ein Mittel zur Wärmeerzeugung. Nicht der Treibstoff sollte billig sein, sondern die Wärme, die Verbraucher bei winterlichen Schneestürmen erhalten.

Wo ich 1 - Enthalpie des in den Kessel eintretenden Wassers; ich 2 ist die Enthalpie des Wassers, das den Kessel verlässt.

Wenn die erzeugte Dampfmenge und ihre Enthalpie sowie der stündliche Brennstoffverbrauch und die Verbrennungswärme des Brennstoffs bekannt sind, kann der Wirkungsgrad der Kesseleinheit in % bestimmt werden:

Für moderne Kesselanlagen der Wert Q 1, abhängig von der Dampfleistung der Kesseleinheit, der Temperatur der Abgase, der Art des verbrannten Brennstoffs und der Art seiner Verbrennung, kann bei Kesseleinheiten kleiner Kapazität in einem sehr weiten Bereich von 75 bis 80 % schwanken, bei dem feste Brennstoffe in Schichtöfen verbrannt werden, und bis zu 91-95 % bei großen Kesselanlagen mit Fackelbrennstoffverbrennung. Die höchsten Wirkungsgrade werden bei Kesselanlagen erzielt, die mit flüssigen und gasförmigen Brennstoffen betrieben werden.

Bei Kesselanlagen mit kleiner Leistung liegt der Wärmeverlust zwischen 20 und 25 %, bei großen zwischen 5 und 9 %. Die Hauptwärmeverluste sind Verluste mit Rauchgasen Q 2

Gemäß Tabelle und angegebenen Dampfparametern: Druck R und Temperatur T wir finden seine Enthalpie ~ 2790 kJ/kg (666 kcal/kg). Bei 100 °C beträgt der Wärmeinhalt des Speisewassers etwa 419 kJ/kg (100 kcal/kg). Daher beträgt die von 1 kg Dampf aufgenommene Wärme gemäß der FormelQ Zu

Der Wirkungsgrad der Kesseleinheit gemäß der Formel

Der Wirkungsgrad eines Heizkessels ist das Verhältnis der zur Erzeugung von Dampf (bzw. Warmwasser) verbrauchten Nutzwärme zur verfügbaren Wärme des Heizkessels. Nicht die gesamte von der Kesseleinheit erzeugte Nutzwärme wird an die Verbraucher weitergeleitet; ein Teil der Wärme wird für den Eigenbedarf verwendet. Vor diesem Hintergrund wird der Wirkungsgrad eines Heizkessels durch die erzeugte Wärme (Bruttowirkungsgrad) und durch die abgegebene Wärme (Nettowirkungsgrad) 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 eines Heizkessels charakterisiert somit den Grad seiner technischen Perfektion und der Nettowirkungsgrad seine wirtschaftliche Rentabilität. Für den Bruttowirkungsgrad einer Kesseleinheit, %:
nach der direkten Bilanzgleichung:

η br = 100 Q Boden / Q r r

wobei Q floor die Menge an nutzbarer Wärme in MJ/kg ist; Q ð ð — verfügbare Wärme, MJ/kg;

gemäß der umgekehrten Gleichgewichtsgleichung:

η br = 100 - (q u.g + q h.n + q n.o)

wo q u.g, q h.n, q n.o - relative Wärmeverluste mit Abgasen, durch chemische unvollständige Verbrennung von Kraftstoff, durch externe Kühlung.

Dann ergibt sich der Nettowirkungsgrad des Heizkessels gemäß der umgekehrten Bilanzgleichung:

η net = η br - q s.n

wobei q s.n der Energieverbrauch für den Eigenbedarf ist, %.

Die Bestimmung des Wirkungsgrades anhand der direkten Bilanzgleichung erfolgt hauptsächlich bei der Berichterstattung für einen separaten Zeitraum (Jahrzehnt, Monat) und unter Verwendung der umgekehrten Bilanzgleichung – bei der Prüfung eines Heizkessels. Die Berechnung des Wirkungsgrades eines Heizkessels mittels Umkehrbilanz ist wesentlich genauer, da die Fehler bei der Messung der Wärmeverluste geringer sind als bei der Bestimmung des Brennstoffverbrauchs.

Abhängigkeit des Kesselwirkungsgrades η k von seiner Belastung (D/D nom) 100

q u.g, q h.n, q n.o - Wärmeverluste mit Abgasen, durch chemische und mechanische unvollständige Verbrennung, durch externe Kühlung und Gesamtverluste.

Um den Wirkungsgrad eines Heizkessels zu verbessern, reicht es also 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 den Eigenbedarf, der durchschnittlich 3...5 % der der Kesselanlage zur Verfügung stehenden Wärme ausmacht.

Die Wirkungsgradänderung eines Heizkessels hängt von seiner Belastung ab. Um diese Abhängigkeit zu konstruieren (Abb.), müssen Sie nacheinander alle Verluste der Kesseleinheit, die von der Last abhängen, von 100 % abziehen, d. h. q u.g, q x.n, q n.o. Wie aus der Abbildung ersichtlich ist, hat der Wirkungsgrad eines Heizkessels bei einer bestimmten Belastung einen Maximalwert. Bei dieser Belastung ist der Betrieb des Kessels am wirtschaftlichsten.

Der Wert liegt zwischen 0,3 und 3,5 % und nimmt mit zunehmender Kesselleistung ab (von 3,5 % bei Kesseln mit einer Leistung von 2 t/h auf 0,3 % bei Kesseln mit einer Leistung von mehr als 300 t/h).

Verlust von Schlacken durch physikalische Hitze tritt auf, wenn es verbrannt wird fester Brennstoff Die aus dem Ofen entnommene Schlacke hat eine hohe Temperatur: bei fester Schlackenentfernung = 600 °C, bei flüssiger Schlackenentfernung - = 1400 – 1600 °C.

Wärmeverluste mit physikalischer Wärme der Schlacke, %, werden durch die Formel bestimmt:

,

Wo - der Anteil der Schlackenansammlung in der Brennkammer; - Schlackenenthalpie, kJ/kg.

Für die Schichtverbrennung von Brennstoffen sowie für die Kammerverbrennung mit flüssiger Schlackenentfernung = 1 – 2 % und höher.

Bei der Kammerverbrennung von Brennstoffen mit fester Schlackenentfernung wird der Verlust nur für Multiasche-Brennstoffe mit > 2,5 %∙kg/MJ berücksichtigt.

Effizienz der Kesseleinheit (Brutto und Netto).

Der Wirkungsgrad einer Kesselanlage ist das Verhältnis der zur Dampferzeugung (Warmwasser) genutzten Nutzwärme zur verfügbaren Wärme (in die Kesselanlage eingetragene Wärme). Nicht die gesamte vom Kessel erzeugte Nutzwärme wird an die Verbraucher abgegeben; ein Teil davon wird für den Eigenbedarf (Antrieb von Pumpen, Zugvorrichtungen, Wärmeverbrauch zum Erhitzen des Wassers außerhalb des Kessels, dessen Entlüftung usw.) verwendet. Dabei unterscheidet man zwischen dem Wirkungsgrad der Anlage anhand der erzeugten Wärme (Bruttowirkungsgrad) und dem Wirkungsgrad der Anlage anhand der dem Verbraucher zugeführten Wärme (Nettowirkungsgrad).

Der Kesselwirkungsgrad (brutto), % kann durch die Gleichung bestimmt werden Direkte Gleichgewicht

,

oder Gleichung umkehren Gleichgewicht

.

Der Kesselwirkungsgrad (netto) in %, gemäß der umgekehrten Bilanz wird bestimmt als

wo ist der relative Energieverbrauch für den Eigenbedarf, %.

Thema 6. Schichtverbrennungsvorrichtungen zum Verbrennen von Brennstoff in einem dichten und siedenden (Fließbett) Bett

Öfen zum Verbrennen von Brennstoff in dichter Schicht: Funktionsprinzip, Anwendungsbereich, Vor- und Nachteile. Klassifizierung von Öfen zum Verbrennen von Brennstoff in einem dichten Bett (nicht mechanisiert, halbmechanisch, mechanisch). Treibstoffwerfer. Mechanische Feuerstellen mit beweglichen Rosten: Funktionsprinzip, Anwendungsbereich, Varianten. Schichtverbrennungsanlagen zur Brennstoffverbrennung im Wirbelbett: Funktionsprinzip, Anwendungsbereich, Vor- und Nachteile.

Schichtverbrennungsgeräte zum Verbrennen von Brennstoff in einer dichten Schicht.

Schichtöfen, die für die Verbrennung fester Brennstoffklumpen (Größe von 20 bis 30 mm) ausgelegt sind, sind einfach zu bedienen und erfordern kein komplexes, teures Brennstoffaufbereitungssystem.

Da der Prozess der Kraftstoffverbrennung in einer dichten Schicht jedoch durch eine niedrige Verbrennungsrate, Trägheit (und daher schwer zu automatisieren) und einen verringerten Wirkungsgrad gekennzeichnet ist (die Kraftstoffverbrennung erfolgt mit großen Verlusten aus mechanischen und chemisches Unterbrennen) und Zuverlässigkeit ist eine Schichtenverbrennung für Kessel mit einer Dampfleistung von bis zu 35 t/h wirtschaftlich realisierbar.

Schichtöfen dienen der Verbrennung von Anthrazit, Steinkohle mit mäßiger Anbackung (Langflamme, Gas, Mager), Braunkohle mit geringem Feuchtigkeits- und Aschegehalt sowie Stücktorf.

Klassifizierung von Schichtfeuerstellen.

Die Wartung eines Ofens, in dem Brennstoff in einem Bett verbrannt wird, beschränkt sich auf die folgenden Grundvorgänge: Zufuhr von Brennstoff zum Ofen; Rühren (Mischen) der Brennstoffschicht, um die Bedingungen für die Zufuhr des Oxidationsmittels zu verbessern; Entfernung der Schlacke aus dem Ofen.

Abhängig vom Grad der Mechanisierung dieser Vorgänge können Schichtverbrennungsgeräte in nicht mechanisierte (alle drei Vorgänge werden manuell durchgeführt) unterteilt werden; halbmechanisch (ein oder zwei Vorgänge werden mechanisiert); mechanisch (alle drei Vorgänge sind mechanisiert).

Nicht mechanisiert Schichtfeuerräume sind Feuerräume mit manueller periodischer Zufuhr von Brennstoff zu einem festen Rost und manueller periodischer Entfernung von Schlacke.

Halbmechanisch Verbrennungsgeräte zeichnen sich durch die Mechanisierung der Brennstoffzufuhr zum Rost durch verschiedene Werfer sowie den Einsatz spezieller Schlackenentferner und Dreh- oder Schwingroste aus.

KESSEL-EFFIZIENZKOEFFIZIENT

(Kesselwirkungsgrad) – das Verhältnis der Wärmemenge, die auf das Kesselwasser übertragen wird, um es bei der Verbrennung in Dampf umzuwandeln 1 kg Treibstoff, zu schätzen Heizwert Brennstoff, d.h. die Wärmemenge, die bei der Verbrennung freigesetzt wird vollständige Verbrennung 1 kg Kraftstoff. Der Wirkungsgrad von Kesseln erreicht Werte in der Größenordnung von 0,60 bis 0,85.

Samoilov K. I. Meereswörterbuch. - M.-L.: Staatlicher Marineverlag des NKVMF der UdSSR, 1941

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