So berechnen Sie den Kesselwirkungsgrad – ein Überblick über Wärmeverlustfaktoren. Wärmebilanz und Kesseleffizienz

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Ein richtig ausgewähltes Heizsystem bringt nicht nur Wärme und Behaglichkeit in jedes Zuhause, sondern beseitigt auch unangenehme Folgen und zusätzliche Kosten für Reparaturen. Ein Warmwasserboiler ist die Basis des Heizsystems eines Hauses.

Vor der Auswahl und dem Kauf lohnt es sich, den Wirkungsgrad des Kessels richtig zu berechnen und alle seine Parameter und Faktoren zu klären, die sich auf seinen Betrieb und die erzeugte Wärmemenge auswirken.

Was ist der Kesselwirkungsgrad?

Der Wirkungsgrad von Dampf- und Heißwasserkesseln wird durch den Wirkungsgradfaktor – ihren thermischen Wirkungsgrad – bestimmt. Das heißt, dies ist die Wärmemenge, die erzeugt wird, um das Nennvolumen zu erzeugen heißes Wasser im Verhältnis zum Nennvolumen des verbrannten Kraftstoffs.

Die Hersteller geben die anfängliche Leistungsfähigkeit der Geräte an, wobei der Wirkungsgrad eines Warmwasserkessels 110 % erreichen kann, aber häufiger hält sich ihr Wert an die Parameter 95–98 %. Im weiteren Betrieb kann der Verbraucher diese Indikatoren durch technische Modernisierung und Wärmedämmung steigern.

Die unabhängige Berechnung des Kesselwirkungsgrades erfolgt am Installationsort und hängt von vielen Faktoren ab, darunter einem gut konzipierten Rauchabzugssystem, der Beseitigung von Mängeln bei der Installation usw. Alle für den Betrieb des Kühlmittels aufgewendeten Ressourcen (Brennstoff, Strom) werden der von ihm erzeugten Wärmemenge gegenübergestellt.

So berechnen Sie die Effizienz

Bruttoeffizienz Der Kessel wird durch den Grad der technischen Ausstattung charakterisiert, der Nettowirkungsgrad ist die Effizienz des Brennstoffverbrauchs.

Zur Ermittlung der Kesseleffizienzindikatoren wird die Formel verwendet:

Kesselwirkungsgrad = (Q1/Q_total)x100 %, wobei Q1 die zum Heizen verwendete akkumulierte Wärme und Q_total die Gesamtmenge der bei der Brennstoffverbrennung freigesetzten Wärmeenergie ist.

Da die Berechnungen nicht viele Punkte abdecken, werden die Ergebnisse gemittelt. Eventuelle Ausfälle oder Abweichungen im Betrieb von Geräten oder externe Faktoren, die sich auf den Wärmeverlust auswirkt, verfälscht das aus dieser Formel erhaltene Ergebnis.
Um eine größere Anzahl verzerrender Faktoren zu eliminieren, wird das Ergebnis korrigiert, um den thermischen Wirkungsgrad zu verdeutlichen. Abhängig von den Eigenschaften eines bestimmten Heizsystems.

Kesseleffizienz=100-(Q2+Q3+Q4+Q5+Q6)

Dabei ist Q2 der Wärmeverlust in Form von Rauch, der durch das Lüftungssystem freigesetzt wird.
Q3 – unzureichende Verbrennung des Gasgemisches bei falsch verwendeten Volumina des Gas-Luft-Gemisches,
Q4 – thermischer Wärmeverlust durch Verschmutzung des Wärmetauschers sowie bei Verschmutzung der Gasbrenner,
Q5 – Wärmeverlust durch externe Kaltluft (beeinflusst die Leistung der Kesselanlage),
Q 6 – Wärmeverlust beim Reinigen der Brennkammer.
Der Hauptfaktor, der die Effizienz des Körpers beeinflusst, sind die Abgase der Abfallverbrennungsprodukte; durch die Reduzierung ihrer Erwärmung auf 10-12°C kann die Gesamteffizienz eines Gasheizkessels um mehrere Prozent gesteigert werden.

Aus dem gleichen Grund haben Brennwertkessel den höchsten Effizienzindex, d. h. Je niedriger die Temperatur der Heizgeräte ist, desto höher ist dieser Wert. Am meisten niedrige Rate Es verfügt über minimale Funktionalität und ein einfaches Design.
Zur Ermittlung des Wirkungsgrades von Gasheizkesseln stehen zwei Möglichkeiten zur Verfügung: die Berichterstattung über einen bestimmten Zeitraum und die Erstinstallationstests. In der letzteren Version wird das Berechnungsergebnis aufgrund der Klarheit bei der Berechnung des Wärmeverlusts genauer sein.

So steigern Sie die Effizienz eines Gaskessels

Erstellen geeignete Bedingungen Um die Effizienz zu steigern, können Sie Prozesse selbst oder unter Einbeziehung eines Spezialisten optimieren. Zunächst werden alle Parameter in die Auslegung des Elektrokessels einbezogen; von diesen Daten hängt die Wirksamkeit der Maßnahmen zur Effizienzsteigerung der Anlage ab.

Die Modernisierung erfolgt zunächst ohne Änderung der Struktur der Festbrennstoffkessel:

1. Raumthermostate. Sie regeln die Temperatur in Wohnräumen, ohne die Funktion des Kühlmittels zu beeinträchtigen.
2. Durch den Einbau einer Kreispumpe können Sie auf diese Weise die Gleichmäßigkeit und Geschwindigkeit der Erwärmung stabilisieren.
3. Der Austausch eines Gasbrenners erhöht den Wirkungsgrad eines Festbrennstoffkessels um 5-7 %. Mit dem Modulationsbrenner können Sie das Gas-Luft-Gemisch verbrauchen richtige Proportionen, wodurch eine unvollständige Verbrennung vermieden wird.
4. Die Platzierung der Brenner in der Nähe des Wasserkreislaufs erhöht den Gesamtwirkungsgrad um mehrere Prozent. Eine solche Teilmodifikation wirkt sich positiv auf den Kraftstoffverbrauch aus und erhöht die thermische Bilanz des Gesamtsystems.

Durch regelmäßige Wartung und Reinigung der Geräte wird deren Effizienz gesteigert. Ablagerungen in den Rohren der Heizungsanlage und Ruß an den Außenwänden des Schornsteins, die sich während des Betriebs bilden, können bis zu 5 % betragen. Kunststoffrohre erfordern weniger Wartung, müssen aber regelmäßig gespült werden.

Ein verstopfter Schornstein verengt den Durchgang des Rauchabzugsrohrs, dies führt zu einer Verringerung des Luftzuges, was nicht nur einen Wärmeverlust, sondern auch eine Gefahr für die Gesundheit der Menschen in Wohngebäuden darstellt.

Außerdem führt ein Wärmetauscher mit sichtbaren Verschmutzungsspuren, bei denen es sich um Salzablagerungen von Metallen handelt, zu einem hohen Verbrauch aller für die Arbeit aufgewendeten Energiearten, was die Wärmeleitfähigkeit verringert und den Kessel beschädigen kann. Die Reinigung der Brennkammer ist obligatorisch und wird mehrmals im Jahr durchgeführt.

Als Möglichkeit zur Reduzierung chemischer Wärmeverluste ist hierfür ein hochqualifiziertes Anlagensystem ausgelegt. Es ist besser, darauf zu verzichten Selbstkonfiguration und vertrauen Sie die Angelegenheit einem Spezialisten an.
Der Kampf gegen Unterverbrennung wird dadurch gelöst, dass die Geschwindigkeit, mit der Flüssiggas in den Brenner gelangt, erhöht wird, sodass der Verbrennungsprozess aktiver abläuft und der Wirkungsgrad dementsprechend steigt.

Allerdings hat eine Effizienzsteigerung praktisch keinen Einfluss auf den thermischen Wirkungsgrad der Kesseleinheit. Heute Erdgas Da dieser Brennstoff nach wie vor am wirtschaftlichsten ist, sind Geräte, die diesen Brennstoff verwenden, häufiger und wirtschaftlich sinnvoller als Kessel, die herkömmlichen Festholzbrennstoff oder Kohle verwenden.

Gaskessel mit höchster Effizienz

Die hochwertigsten Kessel, die auch über einen hohen Wirkungsgrad verfügen, sind ausländischen Ursprungs. Bei der Herstellung solcher Geräte sind energiesparende Technologien, die den EU-Anforderungen entsprechen, entscheidend.

Bietet hohe Leistung moderne Instrumente Modernisierung, zum Beispiel, wie modulierender Brenner.

Es ist automatisch und wirtschaftlich und verfügt über einen großen Bereich, der eine Anpassung an die individuellen Parameter eines bestimmten Kessels und Heizsystems ermöglicht. Seine Verbrennung erfolgt im konstanten Modus.
Der Hauptvorteil ist außerdem die maximale Wärmeübertragung. Der von einem ausländischen Hersteller angegebene optimale Wert für die Erwärmung des Kühlmittels liegt bei bis zu 70°C. Verbrennungsprodukte erhitzen sich auf maximal 110°C.
Sie stellen Wärmetauscher für Kessel mit den höchsten Effizienzindikatoren her aus Edelstahl. Zusätzlich sind sie mit einem Block zur Wärmeauskopplung aus Kondensat ausgestattet. Nachteile, die bei Niedertemperaturerwärmung typisch sind: Die Zugkraft entwickelt sich bei unzureichender Kraft und es bildet sich übermäßig viel Kondenswasser.

Die Zufuhr von bereits erhitztem Gas und Gas-Luft-Gemisch zum Brenner sowie Luft, die durch ein Doppelhohlraumrohr in den Feuerraum in die Kammer gelangt, sorgt für eine Reduzierung des Gesamtwärmeeintrags bei geschlossenen Kesseln um 1-2 % .

Gute Option Die Modernisierung der Kesselanlage besteht in der Installation einer Abgasrückführung. Bei dieser Option gelangen Verbrennungsprodukte nach dem Durchlaufen eines Schornsteinkanals mit starken Knicken in die Brennervorrichtung und werden dabei mit Sauerstoff aus der Außenumgebung angereichert. Der maximale Wirkungsgrad wird bei einer Temperatur erreicht, bei der sich Kondenswasser bildet (Taupunkt).

Brennwertkessel, Betrieb unter Heizbedingungen bei niedrige Temperaturen zeichnet sich durch einen relativ geringen Gasverbrauch aus. Dies bestimmt ihren thermischen Wirkungsgrad, insbesondere beim Anschluss an Gasflascheneinheiten. Dies macht einen solchen Kessel auch wirtschaftlich.
Liste von Brennwertkesseln namhafter und angesehener europäischer Hersteller mit beste Qualität Montage u hohes Level Effizienz:

• Baxi.
• Buderus.
• De Dietrich.
• Vaillant.
• Viessmann.

Wie von ihren Herstellern in der Begleitdokumentation angegeben, beträgt der Wirkungsgrad dieser Kesseleinheiten bei Anschluss an Niedertemperatursysteme 107-110 %.

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 Festbrennstoffanlagen genauer. Wir werden versuchen, Antworten auf Fragen zu diesen Parametern zu finden.

Wie hoch ist die Effizienz 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 an, die der Kessel während des Verbrennungsprozesses erzeugt fester Brennstoff in Nutzwärme um, 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. Emission beim Verbrennen von Holz Wärmeenergie ist in der Lage, begrenzte Räume und Gegenstände rund um das Feuer zu erhitzen. 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 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, jede Art von Heizgerät (herkömmliche Festbrennstoffkessel, Einheiten). langes Brennen, Pelletkessel und Pyrolysegeräte) verfügt über eigene technologische Konstruktionsmerkmale, 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 in diesem Fall Folgende Punkte müssen Sie unbedingt beachten und befolgen:

• es ist notwendig, akzeptable Blas- und Absaugmodi zu beachten;
• ständige Kontrolle der Verbrennungsintensität und 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 eines 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 einfüllen, ist die Flamme beim Betrieb der Kessel hellgelb und strohgelb.

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 lange Brenndauer, jedoch unter Einhaltung der erforderlichen Bedingungen – der Feuchtigkeitsgehalt des Brennstoffs 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. Für die Berechnung der Fläche des zusätzlichen Wärmetauschers sind Daten 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 Wärmeenergiemenge, 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 gehören Festbrennstoffkessel nach wie vor zu den 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 über einen langen Zeitraum mit erschwinglichen natürlichen Brennstoffressourcen betrieben werden, sondern verfügen auch über hohe Leistungsmerkmale.

Kesseleffizienz brutto charakterisiert die Effizienz der Nutzung der in den Kessel eintretenden Wärme und berücksichtigt nicht die Kosten elektrische Energie zum Antrieb von Gebläsen, Rauchabzügen, Förderpumpen und anderen Geräten. Beim Betrieb mit Gas

h br k = 100 × Q 1 / Q c n. (11.1)

Der Energieverbrauch für den Eigenbedarf der Kesselanlage wird durch den Kesselwirkungsgrad berücksichtigt Netz

h n k = h br k – q t – q e, (11.2)

Wo q t, q e– relative Kosten für den Eigenbedarf an Wärme bzw. Strom. Der Wärmeverbrauch für den Eigenbedarf umfasst den Wärmeverlust beim Blasen, beim Blasen von Sieben, beim Versprühen von Heizöl usw.

Die Hauptursachen sind Wärmeverluste durch Blasen

q t = G pr × (h c.v – h p.v) / (B × Q c n) .

Relativer Stromverbrauch für den Eigenbedarf

q el = 100 × (N p.n /h p.n + ​​​​N d.v /h d.v + N d.s /h d.s)/(B × Q c n) ,

wobei N p.n, N d.v, N d.s – elektrischer Energieverbrauch für den Antrieb von Förderpumpen, Gebläsen bzw. Rauchabzügen; h p.n, h d.v, h d.s – Effizienz der Förderpumpen, Gebläse bzw. Rauchabzüge.

11.3. Methodik zur Durchführung von Laborarbeiten
und Verarbeitung der Ergebnisse

Bilanzversuche im Labor werden für den stationären Betriebsmodus des Kessels bei folgenden Arbeiten durchgeführt zwingende Bedingungen:

Die Betriebsdauer der Kesselanlage vom Anzünden bis zum Beginn der Prüfung beträgt mindestens 36 Stunden,

Die Dauer der Belastung unmittelbar vor der Prüfung beträgt 3 Stunden,

Zulässige Lastschwankungen während der Pause zwischen zwei benachbarten Experimenten sollten ±10 % nicht überschreiten.

Parameterwerte werden mit Standardinstrumenten gemessen, die auf dem Kesselpaneel installiert sind. Alle Messungen müssen mindestens dreimal gleichzeitig im Abstand von 15-20 Minuten durchgeführt werden. Unterscheiden sich die Ergebnisse zweier gleichnamiger Experimente um nicht mehr als ±5 %, so wird deren arithmetisches Mittel als Messergebnis herangezogen. Ist die relative Abweichung größer, wird das Messergebnis des dritten Kontrollexperiments verwendet.

Die Ergebnisse der Messungen und Berechnungen werden in einem Protokoll festgehalten, dessen Form in der Tabelle angegeben ist. 26.

Tabelle 26

Bestimmung des Wärmeverlusts eines Kessels

F 5

Ende des Tisches. 26

Tabelle 27

h netto k

Analyse der Laborergebnisse

Der als Ergebnis der Arbeit nach der Methode der direkten und umgekehrten Bilanzierung ermittelte Wert von h br k muss mit dem zertifizierten Wert von 92,1 % verglichen werden.

Bei der Analyse der Auswirkung der Wärmeverlustmenge mit Rauchgasen Q 2 auf den Kesselwirkungsgrad ist zu beachten, dass eine Effizienzsteigerung durch eine Reduzierung der Rauchgastemperatur und eine Reduzierung des Luftüberschusses im Kessel erreicht werden kann. Gleichzeitig führt ein Absinken der Gastemperatur auf die Taupunkttemperatur zur Kondensation von Wasserdampf und zur Tieftemperaturkorrosion der Heizflächen. Eine Verringerung des Luftüberschusskoeffizienten im Ofen kann zu einer Unterverbrennung des Brennstoffs und einem Anstieg der Q 3-Verluste führen. Daher dürfen Temperatur und Luftüberschuss bestimmte Werte nicht unterschreiten.

Dann ist es notwendig, die Auswirkung seiner Belastung auf die Effizienz des Kesselbetriebs zu analysieren, da mit zunehmender Belastung die Verluste mit Rauchgasen zunehmen und die Verluste Q 3 und Q 5 abnehmen.

Der Laborbericht sollte eine Aussage über den Wirkungsgrad des Kessels treffen.

1. Kontrollfragen
2. Anhand welcher Indikatoren des Kesselbetriebs kann auf die Effizienz seines Betriebs geschlossen werden?
3. Wie ist die Wärmebilanz eines Heizkessels? Mit welchen Methoden kann es kompiliert werden?
4. Welche Wärmeverluste erhöhen sich beim Kesselbetrieb?
5. Wie kann man q 2 erhöhen?
6. Welche Parameter haben einen wesentlichen Einfluss auf den Kesselwirkungsgrad?

Stichworte: Kesselwärmebilanz, Brutto- und Nettowirkungsgrad des Kessels, Korrosion der Heizflächen, Luftüberschusskoeffizient, Kessellast, Wärmeverlust, Abgase, chemisch unvollständige Verbrennung des Brennstoffs, Kesselbetriebseffizienz.

ABSCHLUSS

Im Rahmen eines Laborworkshops zum Thema Kesselanlagen und Dampferzeuger werden die Studierenden mit Methoden zur Bestimmung des Heizwerts von flüssigen Brennstoffen, der Luftfeuchtigkeit, der Ausbeute an flüchtigen Stoffen und des Aschegehalts von festen Brennstoffen sowie dem Design des DE-10 vertraut gemacht -14GM-Dampfkessel und untersuchen experimentell die darin ablaufenden thermischen Prozesse.

Zukünftige Fachkräfte erlernen Methoden zur Prüfung von Kesselanlagen und erwerben die notwendigen praktischen Fähigkeiten zur Bestimmung der thermischen Eigenschaften des Ofens, zur Erstellung der Wärmebilanz des Kessels, zur Messung seines Wirkungsgrades sowie zur Erstellung und Bestimmung der Salzbilanz des Kessels die Menge der optimalen Abschlämmung.

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11. SNiP 2.04.14-88. Kesselanlagen/Gosstroy von Russland. – M.: CITP Gosstroy of Russia, 1988.

Bildungsausgabe

CHLEBNIKOV Valery Alekseevich

KESSELEINHEITEN
UND DAMPFERZEUGER

Laborwerkstatt

Editor ALS. Jemeljanowa

Computer-Set V. V. Khlebnikov

Computerlayout V. V. Khlebnikov

Unterzeichnet zur Veröffentlichung am 16.02.08. Format 60x84/16.

Offsetpapier. Offsetdruck.

Bedingte p.l. 4.4. Uch.ed.l. 3.5. Auflage 80 Exemplare.

Best.-Nr. 3793. S – 32

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424006 Joschkar-Ola, st. Panfilova, 17

Im Jahr 2020 ist eine Produktion von 1720–1820 Millionen Gcal geplant.

Ein Milligrammäquivalent ist die Menge einer Substanz in Milligramm, die numerisch dem Verhältnis ihres Molekulargewichts zur Wertigkeit einer bestimmten Verbindung entspricht.

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 dann eine wesentliche Rolle, wenn der Brennstoff außerhalb der Kesseleinheit vorgewärmt wird. 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 Warmwasser) 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 nutzbare 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 Austritt 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 Summieren des Luftüberschusskoeffizienten im Ofen und der Luftansaugung in allen Schornsteinen bestimmt. 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 aus chemischer und mechanischer unvollständiger 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. Dampfkessel, 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 einem Dampfdruck und einer 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 seiner Betriebsart 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 w, / k w – 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.

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 abgegeben; 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, eines Ventilators, Förderpumpen, Kraftstoffversorgungsmechanismen), d. h. Der Verbrauch für den Eigenbedarf umfasst den Verbrauch aller Arten von Energie, die für die Erzeugung von Dampf oder Warmwasser aufgewendet werden.

Somit charakterisiert der Bruttowirkungsgrad eines Heizkessels den Grad seiner technischen Perfektion und der Nettowirkungsgrad seine wirtschaftliche Rentabilität. Für eine Kesseleinheit, Bruttowirkungsgrad, %:
nach der direkten Bilanzgleichung:

η br = 100 Q Boden / Q r r

wobei Q Boden die nutzbare Wärmemenge 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, %.

Bestimmung der Effizienz Nach der direkten Bilanzgleichung werden sie hauptsächlich bei der Berichterstattung für einen separaten Zeitraum (Jahrzehnt, Monat) und nach der umgekehrten Bilanzgleichung bei der Prüfung eines Heizkessels durchgeführt. 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, den Verbrauch von thermischer und elektrischer Energie für den Eigenbedarf, der im Durchschnitt 3 bis 5 % der in der Kesselanlage verfügbaren Wärme ausmacht, vollständig zu reduzieren.

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.