Katilo bloko šiluminis balansas ir efektyvumas. kuro sąnaudų nustatymas
Bendroji katilo agregato šilumos balanso lygtis
Santykis, jungiantis šilumos generatoriaus šilumos patekimą ir suvartojimą, sudaro jo šilumos balansą. Katilo agregato šilumos balanso sudarymo tikslai – nustatyti visus įeinančius ir išeinančius balanso straipsnius; katilo bloko naudingumo apskaičiavimas, balanso išlaidų straipsnių analizė, siekiant nustatyti katilo bloko gedimo priežastis.
Katilo bloke deginant kurą cheminė kuro energija paverčiama degimo produktų šilumine energija. Iš kuro išsiskirianti šiluma naudojama garuose ar karštame vandenyje esančiai naudingajai šilumai generuoti ir šilumos nuostoliams padengti.
Pagal energijos tvermės dėsnį katilo bloke turi būti įeinančios ir išeinančios šilumos lygybė, t.y.
Katilinių įrenginių šilumos balansas yra 1 kg kieto arba skysto kuro arba 1 m 3 dujų normaliomis sąlygomis ( 
). Pajamų ir vartojimo straipsniai šilumos balanso lygtyje turi matmenis MJ/m 3 dujiniam ir MJ/kg kietajam ir skystajam kurui.
Taip pat vadinama kuro deginimo šiluma, patenkanti į katilo bloką turima šiluma, jis žymimas .Bendruoju atveju įėjimo dalisŠilumos balansas rašomas taip:
kur yra mažiausias kietojo arba skystojo kuro šilumingumas darbinei masei, MJ/kg;
Žemesnis dujinio kuro šilumingumas, tenkantis sauso svorio, MJ/m 3;
Fizinė kuro šiluma;
Fizinė oro šiluma;
Šiluma įvedama į katilo krosnį su garais.
Panagrinėkime įeinančios šilumos balanso dalies komponentus. Skaičiavimuose priimama mažiausia darbinė degimo šiluma, jei iš katilo išeinančių degimo produktų temperatūra yra aukštesnė už vandens garų kondensacijos temperatūrą (dažniausiai tg = 110...120 0 C). Aušinant degimo produktus iki tokios temperatūros, kuriai esant galima vandens garų kondensacija ant šildymo paviršiaus, skaičiavimai turi būti atliekami atsižvelgiant į didesnį kuro degimo kaloringumą.
Fizinė kuro šiluma yra lygi:
Kur Su t – kuro savitoji šiluminė talpa, 
mazutui ir 
dujoms;
t t – kuro temperatūra, 0 C.
Įeinant į katilą kieto kuro temperatūra dažniausiai būna žema, todėl artėja prie nulio K f.t. yra nedidelės svarbos ir gali būti nepaisoma.
Kad sumažintų klampumą ir pagerintų purškimą, mazutas (skystas kuras) patenka į krosnį, įkaitintą iki 80...120 0 C temperatūros, todėl atliekant skaičiavimus atsižvelgiama į jo fizinę šilumą. Šiuo atveju mazuto šiluminė talpa gali būti nustatoma pagal formulę:
Apskaita K f.t. atliekama tik deginant mažo šilumingumo dujinį kurą (pavyzdžiui, aukštakrosnių dujas), kai jis šildomas (iki 200...300 0 C). Deginant didelio šilumingumo dujinį kurą (pavyzdžiui, gamtines dujas), padidėja oro ir dujų masės santykis (apie 10 1). Tokiu atveju kuras – dujos dažniausiai nešildomas.
Fizinė oro šiluma K f.v. atsižvelgiama tik tada, kai jis šildomas ne katile dėl išorinio šaltinio (pavyzdžiui, garo šildytuve arba autonominiame šildytuve, kai jame deginamas papildomas kuras). Šiuo atveju oro skleidžiama šiluma yra lygi:
kur yra oro kiekio prie įėjimo į katilą (oro šildytuvo) ir teoriškai būtino kiekio santykis;
Teoriškai reikalingo oro, pašildyto prieš oro šildytuvą, entalpija, 
:
,
čia šildomo oro temperatūra prieš katilo agregato oro šildytuvą yra 0 C;
Teoriškai reikalingo šalto oro entalpija, :
Į katilo krosnį su garais įleidžiamą šilumą mazuto purškimo garais metu atsižvelgiama pagal formulę:
Kur G p – garo sąnaudos, kg 1 kg kuro (mazuto purškimui garais G n = 0,3…0,35 kg/kg);
h n – garo entalpija, MJ/kg;
2,51 – apytikslė vandens garų entalpijos vertė iš katilo bloko išeinančiuose degimo produktuose, MJ/kg.
Jei kuro ir oro nešildoma iš išorinių šaltinių, turima šiluma bus lygi:
Šilumos balanso vartojimo dalis apima naudingąją šilumą K grindys katilo bloke, t.y. šiluma, sunaudota garams gaminti (arba karštas vanduo), ir kitokios šilumos nuostoliai, t.y.
Kur K pvz. – šilumos nuostoliai su išmetamosiomis dujomis;
K h.n. , K m.s. – šilumos nuostoliai dėl cheminio ir mechaninio nepilno kuro degimo;
K Bet. – šilumos nuostoliai dėl išorinio katilo išorinių gaubtų aušinimo;
K f.sh. – šlako praradimas su fizine šiluma;
K acc. – šilumos suvartojimas (ženklas „+“) ir tiekimas (ženklas „-“), susijęs su nepastoviomis katilo šiluminėmis darbo sąlygomis. Esant pastoviam šiluminė būsena K acc. = 0.
Taigi, bendrą katilo agregato šilumos balanso lygtį pastoviomis šiluminėmis sąlygomis galima parašyti taip:
Jei abi pateiktos lygties puses padalijame ir padauginame iš 100%, gauname:
Kur 
šilumos balanso išlaidų dalies dedamosios, %.
3.1 Šilumos nuostoliai iš išmetamųjų dujų
Šilumos nuostoliai su išmetamosiomis dujomis atsiranda dėl to, kad iš katilo išeinančių dujų fizinė šiluma (entalpija) esant temperatūrai t pvz. , viršija į katilą patenkančio oro fizinę šilumą α pvz. ir kuro Su T t t Skirtumas tarp išmetamųjų dujų entalpijos ir šilumos, patenkančios į katilą su oru iš aplinkos α pvz. , reiškia šilumos nuostolius su išmetamosiomis dujomis, MJ/kg arba (MJ/m 3):
.
Tarp katilo šilumos nuostolių dažniausiai pagrindinę vietą užima šilumos nuostoliai su išmetamosiomis dujomis, kurie sudaro 5...12% turimos kuro šilumos. Šie šilumos nuostoliai priklauso nuo degimo produktų temperatūros, tūrio ir sudėties, o tai, savo ruožtu, priklauso nuo kuro balastinių komponentų:
Kuro kokybę apibūdinantis santykis rodo santykinę dujinių degimo produktų išeigą (esant α = 1) vienam kuro degimo šilumos vienetui ir priklauso nuo balastinių komponentų (drėgmės) kiekio jame. W r ir pelenai A r kietojo ir skystojo kuro, azoto N 2, anglies dioksidas CO 2 ir deguonis APIE 2 dujiniam kurui). Padidėjus balasto komponentų kiekiui degaluose ir atitinkamai didėja šilumos nuostoliai su išmetamosiomis dujomis.
Vienas iš galimų būdų sumažinti šilumos nuostolius su išmetamosiomis dujomis yra sumažinti oro pertekliaus dūmų dujose koeficientą. α ug, kuris priklauso nuo oro srauto krosnyje koeficiento ir balastinio oro, įsiurbto į katilo dūmtakius, kurie dažniausiai yra vakuume:
Galimybė sumažinti α , priklauso nuo kuro rūšies, jo deginimo būdo, degiklių tipo ir smulkinimo įrenginio. At palankiomis sąlygomis Sumaišius kurą ir orą, galima sumažinti degimui reikalingą oro perteklių. Deginant dujinį kurą oro pertekliaus koeficientas imamas 1,1, deginant mazutą = 1,1...1,15.
Oro įsiurbimas per katilo dujų kelią gali būti sumažintas iki nulio. Tačiau visiškai užsandarinti vietas, kur vamzdžiai eina per pamušalą, užsandarinti liukus ir akutes yra sunku ir praktiškai = 0,15..0.3.
Balastinis oras degimo produktuose, be to, padidina šilumos nuostolius K pvz. Taip pat atsiranda papildomų energijos sąnaudų dūmų šalintuvui.
Kitas svarbus veiksnys, įtakojantis vertę K pvz., yra išmetamųjų dujų temperatūra t pvz. . Jo sumažinimas pasiekiamas katilo galinėje dalyje sumontuojant šilumą naudojančius elementus (ekonomaizerį, oro šildytuvą). Kuo žemesnė išmetamųjų dujų temperatūra ir atitinkamai mažesnis temperatūrų skirtumas tarp dujų ir įkaitinto darbinio skysčio (pavyzdžiui, oro), tuo didesnis šildymo paviršiaus plotas reikalingas degimo produktams aušinti.
Padidėjus išmetamųjų dujų temperatūrai, didėja nuostoliai iš K pvz. ir, atitinkamai, prie papildomų kuro sąnaudų gaminant tą patį garo ar karšto vandens kiekį. Dėl to optimali temperatūra t pvz. nustatoma remiantis techniniais ir ekonominiais skaičiavimais, lyginant gatavos kapitalo sąnaudas šildymo paviršiaus statybai ir kuro sąnaudas (3 pav.).
Be to, katilui veikiant, šildymo paviršiai gali būti užteršti suodžiais ir kuro pelenais. Dėl to pablogėja degimo produktų šilumos mainai su šildymo paviršiumi. Tuo pačiu metu, norint išlaikyti tam tikrą garo išeigą, būtina padidinti degalų sąnaudas. Šildymo paviršių dreifas taip pat padidina katilo dujų kelio atsparumą. Atsižvelgiant į tai, norint užtikrinti normalų įrenginio veikimą, reikia sistemingai valyti jo šildymo paviršius.
3.2 Šilumos nuostoliai dėl nevisiško cheminio degimo
Šilumos nuostoliai dėl cheminio nepilno degimo (cheminis perdegimas) atsiranda, kai kuras nevisiškai sudega degimo kameroje, o degimo produktuose atsiranda degių dujinių komponentų – CO, H2, CH4, CmHn ir kt. beveik neįmanoma dėl palyginti žemos jų temperatūros.
Cheminio nepilno degimo priežastys gali būti šios:
bendras oro trūkumas;
prastas mišinio susidarymas, ypač ant pradiniai etapai kuro deginimas;
· žema temperatūra degimo kameroje, ypač kuro degimo srityje;
· nepakankamas kuro buvimo degimo kameroje laikas, per kurį cheminė reakcija degimas negali būti visiškai užbaigtas.
Jeigu yra pakankamai oro pilnam kurui sudeginti ir geram mišinio susidarymui, nuostoliai priklauso nuo šilumos išsiskyrimo krosnyje tūrinio tankio, MW/m3:
Kur IN– kuro sąnaudos, kg/s;
V t – pakuros tūris, m3.
 Ryžiai. 14.9 Šilumos nuostolių priklausomybė nuo cheminio degimo neužbaigtumo q x.n, %, nuo šilumos išsiskyrimo krosnyje tūrinio tankio q v, MW/m 3 . | Priklausomybės pobūdis pateiktas 4 pav. . Mažų verčių srityje (kairė kreivės pusė), t.y. esant mažoms degalų sąnaudoms B, nuostoliai didėja dėl sumažėjusios temperatūros lygio degimo kameroje. Padidėjęs šilumos išsiskyrimo tūrinis tankis (padidėjus degalų sąnaudoms) padidina temperatūros lygį krosnyje ir mažėja |
Tačiau pasiekus tam tikrą lygį ir toliau didėjant degalų sąnaudoms (dešinė kreivės pusė), nuostoliai vėl pradeda didėti, o tai yra susiję su dujų buvimo krosnies tūryje sutrumpėjimu ir dėl to neįmanoma užbaigti degimo reakcijos.
Optimali vertė, kuriai esant nuostoliai yra minimalūs, priklauso nuo kuro rūšies, jo degimo būdo ir krosnies konstrukcijos. Šiuolaikiniams kuro įrenginiams šilumos nuostoliai dėl cheminio nepilno degimo yra 0...2% at 
.kūrenant kietąjį ir skystąjį kurą:
deginant dujinį kurą:
Kuriant priemones vertei sumažinti, reikia turėti omenyje, kad jei yra sąlygos gaminiams pasirodyti nepilnas degimas Pirmiausia kaip sunkiausiai degantis komponentas susidaro CO, o vėliau H 2 ir kitos dujos. Iš to išplaukia, kad jei degimo produktuose nėra CO, tai juose nėra ir H 2.
Katilo bloko efektyvumas
Efektyvumo koeficientas katilo blokas – tai garui (arba karštam vandeniui) gaminti sunaudotos naudingosios šilumos ir turimos katilo agregato šilumos santykis. Tačiau ne visa katilo agregato pagaminta naudingoji šiluma siunčiama vartotojams, dalis šilumos išleidžiama savo reikmėms. Atsižvelgiant į tai, katilo agregato efektyvumas išsiskiria generuojama šiluma (efektyvumas – bruto) ir išleidžiama šiluma (našumas – grynasis).
Skirtumas tarp susidariusios ir išleidžiamos šilumos naudojamas nustatant suvartojimą pagalbinėms reikmėms. Ne tik šiluma suvartojama savo reikmėms, bet ir Elektros energija(pavyzdžiui, varyti dūmtraukį, ventiliatorių, padavimo siurblius, kuro padavimo mechanizmus), t.y. suvartojimas savo reikmėms apima visų rūšių energijos suvartojimą, išleidžiamą garo ar karšto vandens gamybai.
Taigi bendras katilo efektyvumas apibūdina jo techninio tobulumo laipsnį, o grynasis efektyvumas – komercinį pelningumą.
Efektyvumas – bendras katilo blokas gali būti nustatomas pagal tiesioginio balanso lygtį arba pagal atvirkštinę balanso lygtį.
Pagal tiesioginės pusiausvyros lygtį:
Pavyzdžiui, gaminant vandens garus, naudojama naudingoji šiluma yra ( žr. 2 klausimą) :
Tada 
Iš pateiktos išraiškos galite gauti formulę reikalingoms degalų sąnaudoms, kg/s (m 3 /s), nustatyti:
Pagal atvirkštinės balanso lygtį:
Bendrojo naudingumo nustatymas naudojant tiesioginio balanso lygtį daugiausia atliekamas teikiant ataskaitas už atskirą laikotarpį (dešimties dienų, mėnesio), o pagal atvirkštinės balanso lygtį - bandant katilų blokus. Efektyvumo skaičiavimas naudojant atvirkštinį balansą yra daug tikslesnis, nes matuojant šilumos nuostolius paklaidos yra mažesnės nei nustatant kuro sąnaudas.
Grynasis efektyvumas nustatomas pagal išraišką:
kur energijos suvartojimas savo reikmėms, %.
Taigi, norint pagerinti katilinių agregatų efektyvumą, neužtenka stengtis sumažinti šilumos nuostolius; Taip pat būtina visiškai sumažinti šilumos ir elektros energijos sąnaudas savo reikmėms, kurios vidutiniškai sudaro 3...5% katilo bloke turimos šilumos Katilo bloko efektyvumas priklauso nuo jo apkrovos. Norint sukurti priklausomybę, reikia iš 100% paeiliui atimti visus katilo agregato nuostolius, kurie priklauso nuo apkrovos, t.y. 
Šiuolaikinei skysto kuro katilinei efektyvumas dažnai sieks 80%, su sąlyga, kad katilinė bus švari ir be suodžių. Tačiau realus efektyvumas vidutiniškai (toms katilinėms, kurios buvo išmatuotos) yra maždaug 65%. Dažniausiai katilinė nėra tokia švari, kad galėtų priimti šilumą iš liepsnos ir perduoti vandeniui maksimalų šilumos kiekį.
Situacija gerokai komplikuojasi, kai katilinių gamintojai pradeda kalbėti apie 95 proc. Neaišku, kokiomis sąlygomis buvo nustatytas efektyvumas ir koks efektyvumas turimas galvoje.
Techninėje/ekonominėje srityje katilinės efektyvumui nustatyti naudojami bent 6 apibrėžimai. Kadangi daugelis žmonių nežino katilinės naudingumo nustatymo sąlygų, tiekėjai, nebijodami būti apkaltinti melu, duoda aukštą efektyvumą. Tačiau šie dideli skaičiai neturi nieko bendra su šilumos mokėtojo realybe.
1. DEGIMO EFEKTYVUMAS
Degimo efektyvumas – tai kuro energijos kiekis, kuris išsiskiria degimo metu.
Kuro energijos išsiskyrimas ir pavertimas šiluma katilinės židinyje (krosnyje) nerodo didelio katilinės efektyvumo. Degimo efektyvumą kai kurie katilinių gamintojai pateikia kaip katilinės efektyvumą, nes 1) rodiklis didelis (apie 93-95%) 2) nesunku išmatuoti degimo efektyvumą – prietaisą reikia sumontuoti kaminuose.
Šilumos išsiskyrimas iš kuro vyksta daugumoje aukšto degimo efektyvumo katilinių.
Vadinasi: Kuro energijos išsiskyrimas plius jos pavertimas šiluma židinyje (krosnyje) nėra ta pati šiluma, kurią gauna katilas!! Mus domina katilo gaunama šiluma!!
2. KATILINĖS efektyvumas
Katilinės naudingumo koeficientas – tai kuro energijos kiekis, kuris yra naudingai panaudojamas, t.y. paverčiamas kita energiją nešančia terpe.
Kitą energiją nešančią terpę turime omenyje, pvz. šiltas vanduo, kuris šildo namus.
Dažniausiai naudojamas katilinės efektyvumas efektyvumo nustatymas visų tipų kurą deginančiuose įrenginiuose.
Katilo efektyvumą išmatuoti sunkiau nei degimo efektyvumą, todėl daugelis žmonių tenkinasi tik degimo efektyvumo matavimu. Tiesą sakant, katilinės efektyvumas yra 10-15% mažesnis nei degimo efektyvumas.
3. DEGIMO ĮRANGOS EFEKTYVUMAS
DEGIMO ĮRENGINIŲ EFEKTYVUMAS PArodo, KAIP EFEKTYVIAI VYKSTA DEGIMO IR ŠILUMOS PRIĖMIMAS KATILINĖJE. Net ir šie skaičiavimai dažnai pateikiami kaip išmetamųjų dujų analizės rezultatas.
Dažnai krosnies įrangos efektyvumas naudojamas kaip apytikslis katilinės efektyvumo analogas, nes matavimo technika šiuo atveju yra paprastesnė. Naudodami šią techniką galite gauti apytikslį katilinės efektyvumo skaičių: būtina nuolat analizuoti deguonies arba CO2 sudėtį degimo dujose. Nuostoliai atimami, nes, pavyzdžiui, pelenais/šlakuose yra šiek tiek šilumos (tai ypač aktualu šlaką formuojančiam kurui). Kalbant apie skystąjį kurą, krosnių įrangos ir katilinės naudingumo koeficientas yra maždaug vienodas, nes skystame kure pelenų/šlakų nėra. Bet jei šią koncepciją naudosite anglims ar biokurui, tada paklaidos (klaidos) yra daug didesnės.
4. MONTAVIMO EFEKTYVUMAS
Skaičiuojant įrenginio efektyvumą, nustatomas santykis tarp bendros naudingosios energijos kiekio ir bendros energijos kiekio. Į bendrą energijos kiekį taip pat įeina „pagalbinė energija“, pavyzdžiui, elektros energija, reikalinga katilinės siurbliams, ventiliacijai, kaminams ir kt. Skysto kuro įrenginiams „pagalbinė energija“ atitinka maždaug 1 % visos kuro energijos kietojo kuro įrenginiuose, o „pagalbinė energija“ – 5 % kuro energijos.
Tokiu būdu įrenginio efektyvumas bus mažesnis nei katilinės efektyvumas.
5. SISTEMOS EFEKTYVUMAS
Apibrėžimas Sistemos efektyvumas išplečia sistemos ribas iki:
Šilumos gamyba su nuostoliais
- šilumos paskirstymas su nuostoliais šilumos magistralėse ir kt.
- šilumos naudojimas
UNICHAL (Tarptautinė šilumos tiekėjų sąjunga) duomenimis, paskirstant karštą vandenį į butus susidaro šie tipiški nuostoliai vamzdžiuose:
Švedija – 8 proc. nuostoliai vamzdžiuose, t.y. šiluma perduodama į žemę ir aplinkinius centralizuoto šilumos tiekimo vamzdžius
Danija – 20 proc.
Suomija – 9 proc.
Belgija – 13 proc.
Šveicarija – 13 proc.
Vakarų Vokietija – 11 proc.
6. Metinis efektyvumas
Metinis naudingumo koeficientas iš esmės atitinka katilinės naudingumo koeficientą, tačiau tuomet skaičiuojamas vidutinis katilinės naudingumas visiems metams. Metinis efektyvumas taip pat apima periodus, kai degimo lygis yra prastas, pavyzdžiui, paleidžiant katilinę ir pan.
Efektyvumas per metus priklauso nuo instaliacijos dydžio, eksploatavimo trukmės ir kt.
Tai rodo, kad naudojami skirtingi efektyvumo apibrėžimai, todėl yra didelė tikimybė, kad bus pateiktas klaidingas skaičius, jei nebus išaiškinta efektyvumo sąvoka ir apibrėžimas. Taigi, nereikia bijoti būti nejautriems, nes iš tikrųjų daugelis gamintojų, žinodami ar neturėdami žinių, pateikia klaidingus skaičius.
Svarbūs skaičiai yra tie, kurie atspindi tikrąją ekonominę vartotojų perkamų degalų pusę. Jei prarasite vartotojų pasitikėjimą dėl per didelio efektyvumo, tada išvaizda didelių problemų neišvengiama rinkoje.
Kaip minėta, „visi tiekėjai“ (bent jau daugelis) nurodo degimo efektyvumą, kai pateikia informaciją apie katilinės efektyvumą.
Skaičiuojant įrengimo ekonomiškumą negalima naudoti degimo efektyvumo!!!
VARTOTOJAS PERKA NE KURĄ, o PRIEMONĘ ŠILUMAI GAMYTI. Pigūs turėtų būti ne kuras, o šiluma, kurią vartotojai gauna per žiemos pūgas.
Šildymo įranga, kuri veikia kietuoju kuru, šiandien atstovaujama ištisa prietaisų grupė. Kiekvienas šiandien šalies ir užsienio gamybos įmonių gaminamas kieto kuro katilas yra visiškai naujas, aukštųjų technologijų šildymo įrenginys. Dėl techninių naujovių ir automatinio valdymo prietaisų įdiegimo į šildymo prietaisų konstrukciją pavyko žymiai padidinti efektyvumą ir optimizuoti kieto kuro katilų darbą.
Šio tipo šildymo įrenginiuose naudojamas tradicinis veikimo principas, panašus į mums gerai žinomą variantą krosnelės šildymas. Pagrindinis veiksmas yra susijęs su šiluminės energijos, išsiskiriančios deginant anglį, koksą, malkas ir kitus kuro išteklius katilo krosnyje, generavimo procesas, po kurio šiluma perduodama aušinimo skysčiui.
Kaip ir kiti įrenginiai, užtikrinantys energijos gamybą, perdavimą, katilo įranga turi savo efektyvumo koeficientą. Leiskite mums išsamiau apsvarstyti, koks yra kietuoju kuru veikiančių įrenginių efektyvumas. Bandysime rasti atsakymus į klausimus, susijusius su šiais parametrais.
Koks yra šildymo prietaisų efektyvumas
Bet kuriam šildymo įrenginiui, kurio užduotis yra šildymas vidinė erdvė gyvenamieji pastatai ir statiniai įvairiems tikslams, svarbus komponentas buvo, yra ir išlieka veiklos efektyvumas. Kietojo kuro katilų efektyvumą lemiantis parametras yra naudingumo koeficientas. Naudingumas parodo katilo sunaudotos šiluminės energijos, pagamintos deginant kietąjį kurą, santykį su visai šildymo sistemai tiekiama naudinga šiluma.
Šis santykis išreiškiamas procentais. Kuo geriau veikia katilas, tuo didesnės palūkanos. Tarp šiuolaikinių kietojo kuro katilų yra modelių su didelio efektyvumo, aukštųjų technologijų, efektyviais ir ekonomiškais agregatais.
Nuoroda: Kaip apytikslį pavyzdį reikėtų įvertinti šiluminį efektą, gaunamą sėdint prie ugnies. Išsiskiria deginant malkas šiluminė energija galintis šildyti ribotą erdvę ir objektus aplink ugnį. Didžioji dalis degančios ugnies šilumos (iki 50–60%) patenka į atmosferą, nesuteikdama jokios naudos, išskyrus estetinį turinį, o kaimyniniai objektai ir oras gauna ribotą kilokalorijų kiekį. Gaisro efektyvumas yra minimalus.
Šildymo įrangos efektyvumas labai priklauso nuo to, koks kuras naudojamas ir kokios yra įrenginio konstrukcijos ypatybės. 
Pavyzdžiui: deginant anglį, medieną ar granules išsiskiria skirtingi kiekiai šiluminės energijos. Efektyvumas labai priklauso nuo kuro deginimo technologijos degimo kameroje ir šildymo sistemos tipo. Kitaip tariant, kiekvienas šildymo įrenginių tipas (tradiciniai kieto kuro katilai, ilgo degimo agregatai, granuliniai katilai ir įrenginiai, veikiantys pirolizės būdu) turi savo technologinius konstrukcinius ypatumus, turinčius įtakos efektyvumo parametrams.
Eksploatavimo sąlygos ir vėdinimo kokybė taip pat turi įtakos katilų efektyvumui. Dėl prastos ventiliacijos trūksta oro, reikalingo aukštam kuro masės degimo proceso intensyvumui. Ne tik komforto lygis metu vidaus erdvės, bet ir šildymo įrangos efektyvumą, visos šildymo sistemos našumą.
Kartu pateikiamoje šildymo katilo dokumentacijoje turi būti nurodytas gamintojo deklaruotas įrangos efektyvumas. Realių rodiklių atitiktis deklaruojamai informacijai pasiekiama per teisingas montavimas prietaisas, surišimas ir tolesnis veikimas.
Katilinių įrenginių eksploatavimo taisyklės, kurių laikymasis turi įtakos naudingumo vertei
Bet kokios rūšies šildymo mazgas turi savus optimalios apkrovos parametrus, kurie turėtų būti kuo naudingesni technologiniu ir ekonominiu požiūriu. Kieto kuro katilų veikimo procesas suprojektuotas taip, kad didžiąją laiko dalį įranga veiktų optimaliu režimu. Šią veikimą galima užtikrinti laikantis šildymo įrenginių, veikiančių kietuoju kuru, eksploatavimo taisyklių. Tokiu atveju turite laikytis ir laikytis šių punktų:
- būtina laikytis priimtinų pūtimo ir išmetimo režimų;
- nuolatinė degimo intensyvumo ir kuro degimo pilnumo kontrolė;
- kontroliuoti įsitraukimo ir gedimo kiekį;
- kuro degimo metu šildomų paviršių būklės įvertinimas;
- reguliarus katilo valymas.
Išvardinti taškai yra būtino minimumo kurių reikia laikytis eksploatuojant katilo įrangą šildymo sezonas. Paprastų ir suprantamų taisyklių laikymasis leis jums pasiekti charakteristikose nurodytą autonominio katilo efektyvumą.
Galima sakyti, kad kiekviena smulkmena, kiekvienas šildymo įrenginio konstrukcijos elementas turi įtakos naudingumo koeficiento vertei. Tinkamai suprojektuotas kaminas ir vėdinimo sistema užtikrina optimalų oro patekimą į degimo kamerą, o tai daro didelę įtaką kuro produkto degimo kokybei. Vėdinimo efektyvumas vertinamas pagal oro pertekliaus koeficientą. Per didelis įeinančio oro tūrio padidėjimas lemia per dideles degalų sąnaudas. Šiluma intensyviau išeina per vamzdį kartu su degimo produktais. Sumažėjus koeficientui, katilų darbas labai pablogėja, yra didelė tikimybė, kad krosnyje atsiras deguonies ribotos zonos. Esant tokiai situacijai, krosnyje pradeda formuotis ir dideliais kiekiais kauptis suodžiai.
Degimo intensyvumas ir kokybė kietojo kuro katiluose reikalauja nuolatinio stebėjimo. Degimo kamera turi būti apkrauta tolygiai, vengiant židinio gaisro.
Pastaboje: ant grotelių ar grotelių tolygiai paskirstoma anglis ar malkos. Degimas turėtų vykti visame sluoksnio paviršiuje. Tolygiai paskirstytas kuras greitai išdžiūsta ir dega per visą paviršių, užtikrindamas visišką kietųjų kuro masės komponentų perdegimą iki lakiųjų degimo produktų. Jei teisingai įdėjote kurą į pakurą, katilams veikiant liepsna bus ryškiai geltona, šiaudų spalvos.
Degimo metu svarbu užkirsti kelią kuro resurso gedimui, kitaip teks susidurti su dideliais mechaniniais kuro nuostoliais (perdegimu). Jei nekontroliuosite kuro padėties krosnyje, į pelenų dėžę įkritę dideli anglies ar malkų fragmentai gali neleistinai sudeginti likusius kuro masės produktus.
Ant šilumokaičio paviršiaus susikaupę suodžiai ir derva sumažina šilumokaičio įkaitimo laipsnį. Dėl visų išvardytų eksploatavimo sąlygų pažeidimų naudingasis šiluminės energijos kiekis, reikalingas normalus veikimasšildymo sistemos. Dėl to galime kalbėti apie staigų šildymo katilų efektyvumo sumažėjimą.
Veiksniai, nuo kurių priklauso katilo efektyvumas
Šiandien didelio naudingumo katilams atstovauja ši šildymo įranga:
- agregatai, varomi anglimi ir kitu kietuoju iškastiniu kuru;
- granuliniai katilai;
- pirolizės tipo prietaisai.
Antracito, anglies ir durpių briketus kūrenančių šildymo prietaisų efektyvumas yra vidutiniškai 70-80%. Granuliniai įrenginiai pasižymi žymiai didesniu efektyvumu – iki 85 proc. Šio tipo šildymo katilai, apkrauti granulėmis, yra labai efektyvūs, kuro deginimo metu išgauna didžiulį šiluminės energijos kiekį.
Pastaboje: Vienos apkrovos pakanka, kad prietaisas veiktų optimaliais režimais iki 12-14 valandų.
Absoliutus lyderis tarp kieto kuro šildymo įrangos yra pirolizės katilas. Šie prietaisai naudoja malkas arba medienos atliekas. Tokios įrangos efektyvumas šiandien siekia 85% ar daugiau. Vienetai taip pat taikomi didelio efektyvumo prietaisai ilgai degantis, bet priklausomas būtina sąlyga— kuro drėgnis neturi viršyti 20 %.
Svarbus efektyvumo vertės veiksnys yra medžiagos, iš kurios jis pagamintas, tipas. šildymo prietaisas. Šiandien rinkoje yra kieto kuro katilų modelių, pagamintų iš plieno ir ketaus.
Nuoroda: Pirmasis apima plieno gaminius. Gamybos įmonės, siekdamos sumažinti įrenginio rinkos vertę, naudoja pagrindinius konstrukcinius elementus, pagamintus iš plieno. Pavyzdžiui, šilumokaitis pagamintas iš didelio stiprumo, karščiui atsparaus juodo plieno, kurio storis 2-5 mm. Šildymo vamzdiniai elementai, naudojami pagrindinei grandinei šildyti, gaminami tokiu pačiu būdu.
Kuo storesnis plienas naudojamas konstrukcijoje, tuo aukštesnės įrangos šilumos perdavimo charakteristikos. Atitinkamai, efektyvumas didėja.
Plieniniuose įrenginiuose efektyvumo padidėjimas pasiekiamas įrengiant specialias vidines pertvaras vamzdžių pavidalu - pagrindinius srauto etapus ir dūmų išsklaidiklius. Priemonės yra priverstinės ir dalinės, leidžiančios šiek tiek padidinti pagrindinio įrenginio efektyvumą. Tarp plieninių kietojo kuro katilų modelių retai galite rasti prietaisų, kurių efektyvumas didesnis nei 75%. Tokių gaminių tarnavimo laikas yra 10-15 metų.
Siekdamos padidinti plieninių šildymo katilų efektyvumą, užsienio įmonės savo modeliuose taiko dugno degimo procesą, su 2 arba 3 traukos srautais. Gaminių dizainas numato vamzdžių montavimą šildymo elementai pagerinti šilumos perdavimą. Tokios įrangos efektyvumas siekia 75-80%, gali tarnauti ilgiau, 1,5 karto.
Skirtingai nuo plieninių blokų, ketaus kietojo kuro įrenginiai yra efektyvesni.
Ketaus agregatų konstrukcijoje naudojami šilumokaičiai, pagaminti iš specialaus ketaus lydinio, kuris turi didelį šilumos perdavimą. Tokie katilai dažniausiai naudojami atviriems šildymo sistemosšildymas. Gaminiuose papildomai sumontuoti rostverko strypai, kurių dėka intensyviai išgaunama šiluminė energija tiesiai iš degančio kuro, uždėto ant grotelių.
Tokių šildymo prietaisų efektyvumas siekia 80%. Reikėtų atsižvelgti į ilgą ketaus katilų tarnavimo laiką. Tokios įrangos tarnavimo laikas yra 30-40 metų.
Kaip padidinti šildymo įrenginių, veikiančių kietuoju kuru, efektyvumą
Šiandien daugelis vartotojų, turėdami kieto kuro katilą, stengiasi rasti patogiausią ir praktinis būdas kaip padidinti šildymo įrangos efektyvumą. Gamintojo nustatyti šildymo prietaisų technologiniai parametrai laikui bėgant praranda savo vardines vertes, todėl ieškoma įvairių būdų ir priemonių katilinės įrangos efektyvumui didinti.
Apsvarstykime vieną iš efektyviausių variantų, įrengti papildomą šilumokaitį. Naujos įrangos užduotis – pašalinti šiluminę energiją iš lakiųjų degimo produktų.
Vaizdo įraše galite pamatyti, kaip pasidaryti savo ekonomaizerį (šilumokaitį)
Norėdami tai padaryti, pirmiausia turime žinoti, kokia yra dūmų temperatūra išleidimo angoje. Jį galite pakeisti naudodami multimetrą, kuris yra tiesiai į kamino vidurį. Norint apskaičiuoti papildomo šilumokaičio plotą, reikalingi duomenys apie tai, kiek papildomos šilumos galima gauti išgarinant degimo produktus. Mes atliekame šiuos veiksmus:
- siunčiame tam tikrą kiekį malkų į pakurą;
- Matuojame per kiek laiko sudega tam tikras malkų kiekis.
Pavyzdžiui: malkos, 14,2 kg. deginti 3,5 valandos. Dūmų temperatūra katilo išleidimo angoje yra 460 0 C.
Per 1 valandą sudeginome: 14,2/3,5 = 4,05 kg. malkos
Dūmų kiekiui apskaičiuoti naudojame visuotinai priimtą 1 kg vertę. malkos = 5,7 kg. dūmų dujos. Toliau per vieną valandą sudegintą medienos kiekį padauginame iš dūmų kiekio, susidarančio deginant 1 kg. malkos Rezultatas: 4,05 x 5,7 = 23,08 kg. lakiųjų degimo produktų. Šis skaičius taps atskaitos tašku vėlesniems šiluminės energijos kiekio, kurį galima papildomai panaudoti antrajam šilumokaičiui šildyti, skaičiavimams.
Žinodami lakiųjų karštų dujų šiluminės talpos reikšmę 1,1 kJ/kg, atliekame tolesnius galios skaičiavimus. šilumos srautas, jei norime sumažinti dūmų temperatūrą nuo 460 0 C iki 160 laipsnių.
Q = 23,08 x 1,1 (460-160) = 8124 kJ šiluminė energija.
Dėl to gauname tikslią lakiųjų degimo produktų teikiamos papildomos galios vertę: q = 8124/3600 = 2,25 kW, didelis skaičius, galintis turėti didelės įtakos šildymo įrangos efektyvumo didinimui. Žinant, kiek energijos iššvaistoma, noras įrengti katilą papildomu šilumokaičiu yra visiškai pagrįstas. Dėl papildomos šiluminės energijos antplūdžio aušinimo skysčiui šildyti didėja ne tik visos šildymo sistemos efektyvumas, bet ir paties šildymo mazgo efektyvumas.
išvadas
Nepaisant šiuolaikinės šildymo įrangos modelių gausos, kietojo kuro katilai ir toliau yra vienas efektyviausių ir prieinamiausių šildymo įrangos tipų. Lyginant su elektriniais katilais, kurių efektyvumas siekia iki 90%, kietojo kuro įrenginiai pasižymi dideliu ekonominiu efektu. Naujų modelių efektyvumo padidėjimas leido tokio tipo katilų įrangai priartėti prie elektrinių ir dujinių katilų.
Šiuolaikiniai kietojo kuro įrenginiai gali ne tik veikti ilgas laikas, naudojant įperkamus natūralaus kuro išteklius, bet taip pat pasižymi aukštomis eksploatacinėmis savybėmis.
Katilo agregato naudingumo koeficientas arba katilo agregato naudingumo koeficientas – tai katilo bloke sunaudotos šilumos kiekio ir kure išleidžiamos šilumos kiekio santykis. Dalis katilo bloke pagamintų garų yra tiesiogiai išleidžiama savo reikmėms, pavyzdžiui, tiekimo siurbliams, ventiliatoriams, dūmų šalintuvams, pučiamiems šildymo paviršiams. Atsižvelgiant į šias išlaidas, pateikiama koncepcija Katilo bloko naudingasis efektyvumas.
šiluma, naudojama katilo bloke garui arba karštam vandeniui gaminti,
Kur IN – valandinės kuro sąnaudos, kg/h (m3/h);
D- katilo agregato valandinis našumas, kg/val.;
q k.a - šilumos kiekis, perduotas vandeniui katilo bloke, norint jį paversti garu arba gaminti karštą vandenį ir nurodytas 1 kg garo ar vandens, kJ/kg (kcal/kg);
ŋ k.a - katilo bloko naudingumo koeficientas.
Katilo blokui, gaminančiam sočiųjų garų
Kur i" - sočiųjų garų entalpija;
i p.v - pašaro vandens entalpija;
q pr- šilumos kiekis, pašalintas iš katilo su prapučiamu vandeniu, kJ/kg (kcal/kg); paprastai q pr= (0,01–0,02) · i“, kur i" - vandens šilumos kiekis, esant temperatūrai t n.
Karšto vandens katilui, kuris gamina karštą vandenį
Kur i 1 - į katilą patenkančio vandens entalpija; i 2 yra vandens, išeinančio iš katilo, entalpija.
Jei žinomas pagaminamo garo kiekis ir jo entalpija, valandinės kuro sąnaudos ir kuro degimo šiluma, tada galima nustatyti katilo bloko naudingumo koeficientą, %:
Šiuolaikiniams katilams vertė q 1, priklausomai nuo katilo agregato garų galios, išmetamųjų dujų temperatūros, deginamo kuro rūšies ir jo deginimo būdo, gali svyruoti labai plačiose ribose nuo 75 iki 80% mažo galingumo katilų blokams, kurios kietojo kuro kūrenama sluoksniuotose krosnyse, o dideliems katiliniams su degikliu iki 91-95 proc. Didžiausias naudingumo koeficientas pasiekiamas katilams, dirbantiems skystuoju ir dujiniu kuru.
Mažo galingumo katilų šilumos nuostoliai svyruoja nuo 20 iki 25%, o didelių - nuo 5 iki 9%. Pagrindiniai šilumos nuostoliai yra išmetamųjų dujų nuostoliai q 2
Pavyzdys.
Nustatykite katilo agregato efektyvumą ir įvertinkite katilo agregato, kurio garo našumas Q = 10 tonų/val., šilumos nuostolius su garo parametrais: slėgiu. P= 1,4 MPa (14 kgf/cm2) ir temperatūra t = 197,3°C. Kuro sąnaudos per valandą 1500 kg, tiekiamo vandens temperatūra 100°C, kuro degimo šiluma Q p n = 20647 kJ/kg (4916 kcal/kg). Katilo agregato šilumos nuostoliai vertinami naudojant atitinkamuose skyriuose pateiktas vidutines vertes. Dydisq PR ( šilumos kiekis, pašalintas iš katilo su prapučiamu vandeniu) paimkite lygų 0.Pagal lentelę ir nurodytus garo parametrus: slėgis R ir temperatūra t randame jo entalpiją ~ 2790 kJ/kg (666 kcal/kg). Esant 100°C temperatūrai tiekiamo vandens šilumos kiekis bus maždaug 419 kJ/kg (100 kcal/kg). Todėl šiluma, kurią gauna 1 kg garų pagal formulę yraqĮ
. A= 2790–419 = 2371 kJ/kg ( qĮ . a = 666 - 100 = 566 kcal/kg).Katilo bloko efektyvumas pagal formulę
Šilumos nuostolių kiekis
Σ q i = 100 - ŋ k.a = 100 - 76,8 = 23,2%. Remiantis vidurkiais q 2 ,q 3 , q 4 pateiktą § Katilo agregato šilumos balansą, randame q 2 = 12,5%, q 3 = 1%, q 4 = 6,25 %. Vadinasi, nuostolių suma į aplinką q 5 = Σ q i- q 2 - q 3 - q 4 = 23,2 - 12,5 - 1 - 6,25 = 3,45%. ,
Katilinės įrangos šiluminis naudingumo koeficientas nurodomas naudingumo koeficientu. Efektyvumas dujinis katilas, turi būti nurodyta techninėje dokumentacijoje. Gamintojų teigimu, kai kurių katilų modelių koeficientas siekia 108-109%, kiti veikia 92-98%.
Kaip apskaičiuoti dujinio šildymo katilo efektyvumą
Efektyvumo apskaičiavimo metodas yra lyginant šiluminę energiją, sunaudotą aušinimo skysčiui šildyti, ir faktinį visos šilumos, išsiskiriančios deginant kurą, kiekį. Gamyklos sąlygomis skaičiavimai atliekami pagal formulę:η = (Q1 / Qri) 100 %
Dujinio karšto vandens katilo efektyvumo skaičiavimo formulėje nurodytos vertės reiškia:
- Qri yra bendras šiluminės energijos kiekis, išsiskiriantis deginant kurą.
- Q1 – šiluma, kuri buvo sukaupta ir panaudota patalpai šildyti.
Vietoje atliekamas šiluminio naudingumo nustatymo klaidos įvertinimas. Skaičiavimui naudojama kita formulė:
η=100 – (q2 + q3 + q4 + q5 + q6)
Skaičiavimai padeda atlikti analizę pagal konkrečios šildymo sistemos charakteristikas. Santrumpos formulėje reiškia:
- q2 – šilumos nuostoliai išmetamosiose dujose ir degimo produktuose.
- q3 – nuostoliai, susiję su neteisingomis dujų ir oro mišinio proporcijomis, dėl kurių dujos perdega.
- q4 – šilumos nuostoliai, susiję su suodžių atsiradimu ant degiklių ir šilumokaičio, taip pat mechaniniu perdegimu.
- q5 – šilumos nuostoliai, priklausomai nuo lauko temperatūros.
- q6 – šilumos nuostoliai aušinant krosnį, valant ją nuo šlako. Paskutinis koeficientas taikomas tik kietojo kuro agregatams ir į jį neatsižvelgiama apskaičiuojant gamtinėmis dujomis veikiančios įrangos efektyvumą.
Išmetamųjų dujų temperatūra, formulėje pažymėta žymekliu q2, turi didžiausią įtaką šiluminiam efektyvumui. Kai išeinančių laipsnių šildymo intensyvumas sumažėja 10-15°C, efektyvumas padidėja 1-2%. Šiuo atžvilgiu didžiausias efektyvumas yra kondensaciniuose katiluose, priklausančiuose žematemperatūrių šildymo įrenginių klasei.
Kuris dujinis katilas turi didžiausią efektyvumą?
Statistika ir techninė dokumentacija aiškiai rodo, kad importuoti katilai pasižymi didžiausiu efektyvumu. Europos gamintojai ypatingą dėmesį skiria energiją taupančių technologijų naudojimui. Užsienio dujų katilas turi didelį efektyvumą, nes buvo atlikti kai kurie jo konstrukcijos pakeitimai:- Naudojamas moduliuojantis degiklis – modernūs katilai pirmaujančių gamintojų, aprūpinti sklandžiais dviejų pakopų arba visiškai moduliuojančiais degikliais. Degiklių privalumas – jų automatinis prisitaikymas prie faktinių šildymo sistemos veikimo parametrų. Perdegimo procentas sumažinamas iki minimumo.
- Aušinimo skysčio šildymas– optimalus katilas yra įrenginys, kuris įkaitina aušinimo skystį iki ne aukštesnės kaip 70°C temperatūros, o išmetamąsias dujas įkaitina ne daugiau kaip iki 110°C, o tai užtikrina maksimalų šilumos perdavimą. Tačiau kaitinant aušinimo skystį žemoje temperatūroje pastebimi keli trūkumai: nepakankama traukos jėga, padidėjęs kondensatas.
Didžiausio naudingumo koeficiento dujiniuose katiluose šilumokaičiai gaminami iš iš nerūdijančio plieno ir yra su specialiu kondensatoriumi, skirtu kondensato šilumai ištraukti. - Tiekiamo dujų ir oro, patenkančio į degiklį, temperatūra. Uždaro tipo katilai, pajungti. Oras į degimo kamerą patenka per išorinę dvigubo ertmės vamzdžio ertmę, iš anksto pašildytas, o tai keliais procentais sumažina reikiamą šilumos kiekį.
Degikliai su išankstiniu dujų ir oro mišinio paruošimu taip pat pašildo dujas prieš paduodami jas į degiklį. - Kitas populiarus modifikavimo variantas– išmetamųjų dujų recirkuliacijos sistemos įrengimas, kai dūmai iš karto nepatenka į degimo kamerą, o praeina per trūkusį kamino kanalą ir, sumaišius gryną orą, grįžta į degiklio įrenginį.
Didžiausias efektyvumas pasiekiamas esant kondensacijos temperatūrai arba „rasos taškui“. Katilai, veikiantys žemos temperatūros šildymo sąlygomis, vadinami kondensaciniais katilais. Jie išsiskiria mažomis dujų sąnaudomis ir dideliu šiluminiu efektyvumu, kuris ypač pastebimas prijungus prie ir.
Kondensacinius katilus siūlo keli Europos gamintojai, įskaitant:
- Viessmann.
- Buderus.
- Vaillant.
- Baxi.
- De Dietrichas.
Techninėje dokumentacijoje, skirtoje kondensaciniai katilai, nurodoma, kad įrenginių efektyvumas prijungus prie žematemperatūrių šildymo sistemų yra 108-109%.
Kaip padidinti dujinio šildymo katilo efektyvumą
Yra visokių gudrybių efektyvumui padidinti. Metodų efektyvumas priklauso nuo pradinės katilo konstrukcijos. Pirmiausia naudokite modifikacijas, kurioms nereikia keisti katilo veikimo:- Aušinimo skysčio cirkuliacijos principo keitimas– pastatas greičiau ir tolygiau įšyla prijungus cirkuliacinį siurblį.
- Kambario termostatų montavimas- katilų modernizavimas siekiant padidinti efektyvumą naudojant jutiklius, kurie kontroliuoja ne aušinimo skysčio šildymą, o temperatūrą patalpoje, efektyvus metodas didinant šiluminį efektyvumą.
- Pakeitus degiklio įtaisą, buitinio katilo dujų suvartojimas padidėja maždaug 5-7%. Moduliuojančio degiklio įrengimas padeda pagerinti dujų ir oro mišinio proporcijas ir atitinkamai sumažina perdegimo procentą. Sumontuoto degiklio tipas yra tiesiogiai susijęs su šilumos nuostolių mažinimu.
- Vietoj visiško katilo modifikavimo gali prireikti iš dalies pakeisti konstrukciją ir koreguoti kuro sąnaudas. Jei pakeisite degiklių padėtį ir sumontuosite juos arčiau vandens kontūro, efektyvumą galėsite padidinti dar 1-2%. Katilo agregato šilumos balansas padidės.
Veiksmingumas mažėja, kai šilumokaitis yra nešvarus, dėl to, kad nuosėdos, susidedančios iš metalų druskų nuosėdų, turi prastą šilumos laidumą. Dėl šios priežasties nuolat didėja dujų suvartojimas, o vėliau katilas visiškai sugenda.
Deginant suskystintąsias dujas, šiek tiek padidėja efektyvumas, pasiekiamas sumažinus kuro tiekimo į degiklį greitį, todėl sumažėja perdegimas. Tačiau šiluminis efektyvumas šiek tiek padidėja. Štai kodėl, gamtinių dujų ir toliau yra ekonomiškiausias iš visų naudojamų tradicinių kuro rūšių.