Коэффициент полезного действия котлов на мвт
Оставьте свой номер и мы Вам перезвоним
Что такое кпд котла
Коэффициентом полезного действия отопительного котла называют отношение полезной теплоты, израсходованной на выработку пара (или горячей воды), к располагаемой теплоте отопительного котла. Не вся полезная теплота, выработанная котельным агрегатом, направляется потребителям, часть теплоты расходуется на собственные нужды. С учетом этого различают КПД отопительного котла по выработанной теплоте (КПД-брутто) и по отпущенной теплоте (КПД-нетто).
По разности выработанной и отпущенной теплот определяется расход на собственные нужды. На собственные нужды расходуется не только теплота, но и электрическая энергия (например, на привод дымососа, вентилятора, питательных насосов, механизмов топливоподачи), т.е. расход на собственные нужды включает в себя расход всех видов энергии, затраченных на производство пара или горячей воды.
* Чтобы купить котел Уникал заходите в соответствующий раздел. А если нужны отопительные котлы оптом, то переходите сюда.
Как рассчитать кпд котла
В итоге КПД-брутто отопительного котла характеризует степень его технического совершенства, а КПД-нетто — коммерческую экономичность. Для котельного агрегата КПД-брутто, %:
по уравнению прямого баланса:
ηбр = 100 Qпол / Qрр
где Qпол — количество полезно используемой теплоты, МДж/кг; Qрр — располагаемая теплота, МДж/кг;
по уравнению обратного баланса:
ηбр = 100 – (q2 + q3 + q4 + q5 + q6),
где q — потери тепла в %:
- q2 — с уходящими газами;
- q3 — из-за химического недожога горючих газов (СО, Н2, СН4);
- q4 — с механическим недожогом;
- q5 — от наружного охлаждения;
- q6 — c физическим теплом шлаков.
Тогда КПД-нетто отопительного котла по уравнению обратного баланса
ηнетто = ηбр — qс.н
где qс.н — расход энергии на собственные нужды, %.
Определение КПД по уравнению прямого баланса проводят преимущественно при отчетности за отдельный период (декада, месяц), а по уравнению обратного баланса — при испытании отопительного котла. Вычисление КПД отопительного котла по обратному балансу значительно точнее, так как погрешности при измерении потерь теплоты меньше, чем при определении расхода топлива.
Как увеличить кпд газового котла своими руками
Создать правильные условия эксплуатации газового котла и тем самым повысить коэффициент полезного действия можно реально, не вызывая специалиста, то есть своими руками. Что для этого нужно сделать?
- Отрегулировать заслонку поддувала. Это можно сделать экспериментальным путем, найдя, при какой позиции температура теплоносителя будет выше всего. Контроль проводите по термометру, установленному в корпусе котла.
- Обязательно следить, чтобы трубы системы отопления не зарастали изнутри, чтобы на них не образовывалась накипь и грязевые отложения. С пластиковыми трубами сегодня стало проще, их качество известно. И все же специалисты рекомендуют периодически продувать систему отопления.
- Следить за качеством дымохода. Нельзя допускать его засорение и налипания на стенки сажи. Все это приводит к суживанию сечения отводящей трубы и уменьшению тяги котла.
- Обязательное условие – чистка камеры сгорания. Конечно, газ не сильно коптит, как дрова или уголь, но стоит хотя бы один раз в три года мыть топку, очищая ее от сажи.
- Специалисты рекомендуют снизить тягу дымохода в самое холодное время года. Для этого можно использовать специальное устройство – ограничитель тяги. Устанавливается он на самом верхнем краю дымохода и регулирует сечение самой трубы.
- Снизить химические тепловые потери. Здесь два варианта, чтобы добиться оптимального значения: установить ограничитель тяги (уже выше было об этом сказано) и сразу после установки газового котла провести грамотную настройку оборудования. Рекомендуем это поручить специалисту.
- Можно установить турбулизатор. Это специальные пластины, которые устанавливаются между топкой и теплообменником. Они увеличивают площадь отбора тепловой энергии.
Источник
 | Некоторые аспекты определения КПД котельных агрегатов при проведении энергетического обследования источника тепловой энергии.
|
статья
Задачей энергетического обследования котельной является определение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) при осуществлении основного технологического процесса – выработки тепловой энергии посредством сжигания органического топлива (здесь и далее будет рассматриваться наиболее распространенное топливо для котельных в России – природный газ). Для проведения анализа и последующего определения эффективности использования ТЭР составляется энергетический баланс котельной для каждого вида энергетического ресурса.
Любой энергетический баланс (энергобаланс) состоит из приходной и расходной частей. Приходная часть энергобаланса содержит количественный перечень энергии, поступающей посредством различных энергоносителей (природный газ, вода, воздух, электрическая энергия). Расходная часть энергобаланса определяет расход энергии всех видов во всевозможных её проявлениях: потери при преобразовании энергии одного вида в другой, при её транспортировке, а также при преобразовании её в энергию, накапливаемую в специальных устройствах. При этом приходная и расходная часть энергобаланса должны быть равны. Таким образом, энергетический баланс показывает соответствие, с одной стороны, суммарной подведённой энергии и, с другой стороны, суммарной полезно используемой энергии и её потерями.
Суммарной подведённой энергии является теплота сгорания использованного топлива – Q сг.т. Суммарной полезной используемой энергией – тепловая энергия, отпущенная в тепловую сеть – Q отп.ТС. Потери тепловой энергии в котельной можно разбить на две группы: потери в котлоагрегатах при выработке тепловой энергии, и затраты на собственные нужды котельной – Q пот.КА и Q СН. Тогда уравнение теплового баланса в котельной в математическом виде может быть записано в виде уравнения:
где
Q сг.т. — тепловая энергия сгоревшего топлива;
Q отп.ТС. — тепловая энергия, отпущенная в тепловую сеть;
Q пот.КА. — тепловые потери в котлоагрегатах;
Q СН — тепловая энергия на собственные нужды.
Для оценки эффективности работы любой технической системы используется обобщённый физический показатель – коэффициент полезного действия (КПД) системы, физический смысл которого есть отношение величины полученной полезной работы (энергии) к затраченной работе (энергии). Так, применительно к котельной: полезная энергия – тепловая энергия, отпущенная в тепловую сеть – Q отп.ТС, затраченная энергия – теплота сгоревшего топлива – Q сг.т. Тогда коэффициент полезного действия котельной – η кот можно вычислить, используя выражение:
В настоящее время на каждой котельной, использующей в качестве топлива природный газ, установлены счётчики расхода – расходомеры потребляемого газа и теплосчётчики для определения величины отпускаемой тепловой энергии в сеть. Таким образом, Q отп.ТС определяется в результате прямого измерения тепловой энергии теплоносителя посредством применения теплосчётчика. Величина теплоты сгоревшего топлива может быть определена косвенным путём – через теплотворную способность топлива Qн и его расход – объём использованного топлива Bт:
Таким образом, вычислить среднее значение η кот для наперёд заданного периода времени: сутки, месяц, отопительный период, год при организации соответствующего учёта показаний используемых приборов не составляет труда. Коэффициент полезного действия котельной полностью определяют две величины – коэффициент полезного действия котлоагрегата и затраты энергии на собственные нужды. Наглядно это можно показать, преобразовав выражение (1). Разделим все его части на величину Q сг.т. Получим:
При учёте соответствующих обозначений получаем выражение:
где
η кот — КПД котельной;
К пот.КА — коэффициент потерь котлоагрегатов;
К СН — коэффициент затрат тепла на собственные нужды.
Таким образом, для определения КПД котельной достаточно определить величину потерь в котлоагрегатах и количество тепла, которое идёт на собственные нужды. Однако вычисление потерь в котлоагрегатах представляет определённые трудности. Уравнение теплового баланса котлоагрегата имеет вид:
где
Q выр. — тепловая энергия, выработанная котлоагрегатами;
Q пот.КА — тепловые потери в котлоагрегатах.
Разделив обе части уравнения (8) на Q сг.т. — теплоту сгоревшего топлива и сделав преобразования, получим следующее выражение:
Из уравнения 9 следует, что коэффициент потерь в котлоагрегатах и КПД котлоагрегатов однозначно взаимосвязаны. Вычислив один показатель, мы вычисляем и второй.
Основным документом, определяющим порядок эксплуатации котлоагрегата является режимная карта, которая составляется организацией, имеющей на то полномочия, после проведения режимно-наладочных испытаний. В соответствии с «Правилами эксплуатации теплоэнергетических установок» периодичность проведения таких испытаний для газовых котельных составляет 3 года. На рисунке №1 в качестве примера представлена режимная карта парового котла, установленного в одной из котельных, где проводилось энергетическое обследование.
Рисунок №1. Режимная карта котла ДКВр-6,5/13.
В режимной карте котла приводятся значения основных параметров котлоагрегата для работы на различных уровнях мощности при максимальной эффективности. В процессе эксплуатации мощность котла (котельной) должна изменяться в соответствии с изменением температуры наружного воздуха. Изменять мощность котла можно путём изменения количества сжигаемого газа, т.е. изменяя расход газа. При изменении расхода газа также меняется и КПД котлоагрегата. Для того, чтобы определить КПД котлоагрегата при его работе на определённой мощности, а значит и с определённом расходом топлива, можно воспользоваться данными режимной карты. Для удобства следует найти функциональную зависимость между расходом топлива и КПД котлоагрегата. Зависимость для режимной карты котла ДКВр-6,5/13, изображённой на рисунке №1, изображена на рисунке 2.
Рисунок №2. Зависимость КПД котлоагрегата
от расхода газа для котла ДКВр-6,5/13.
Если организован периодический (с периодом, например, 1 час) учёт потребляемого газа, то вопрос определения K пот.КА и η КА решён.
Приведённые рассуждения относятся к одному котлу. В котельной же устанавливается несколько котлоагрегатов, как минимум 2. Однако при этом в котельной устанавливается общий расходомер потребляемого природного газа. Возникает вопрос, как определить количество газа, потреблённого каждым котлом. При наличие расходомера для каждого котла (что бывает очень и очень редко) вопрос решается, как и для одного котла.
При наличии одного общего расходомера задача определения и для каждого котельного агрегата может быть решена при применении данных давления газа перед горелками котельного агрегата. Суть методики заключается в определении доли потребления природного газа каждым котлом за заданный промежуток времени согласно данным режимной карты и суточной ведомости котлов при их параллельной работе и последующим фактическим определением количества природного газа, потреблённым каждым котлов за тот же промежуток времени.
Рисунок №3. Функциональная зависимость между давлением газа перед горелками
и расходом топлива котла.
По данным, которые приведены в режимной карте котла, а именно давление газа перед горелками и расход природного газа для соответствующих режимов работы котла, необходимо найти функциональную зависимость. Она приведена на рисунке №3 и описывается следующим уравнением:
Следующим шагом к определению доли потребления природного газа каждым котлом за заданный промежуток времени является вычисление среднего значения давления газа перед горелкой для каждого котла согласно суточным ведомостям работы котлов.
Рассмотрим суточные ведомости котельной, где установлены котлы, чья режимная карта приведена на рисунке №1. Здесь следует ввести основное ограничение описываемой методики, которое заключается в том, что все приведённые выводы справедливы для котлов, у которых режимные карты в первом приближении совпадают. В таблице №1 приведены данные из суточных ведомостей двух параллельно работающих котлов.
Таблица №1. Данные из суточных ведомостей
двух параллельно работающих котлов.
Среднее значение давления за указанный промежуток времени для первого котла составляет 73,9 кгс/м², для второго котла 86,9 кгс/м². Согласно этим величинам и уравнению 10 мы можем найти средний удельный расход природного газа через каждый котёл в единицу времени. Тогда для первого котла этот расход равен 551,27 м³/час, соответственно для второго – 598,3 м³/час.
После того, как был найден удельный расход природного газа через каждый котёл в период времени с 9:00 до 18:00, найдём, сколько всего природного газа было потреблено котлами за заданный промежуток времени – т.е. с 9:00 по 18:00. Для этого умножим соответствующие данные на количество часов – на 10 часов. Тогда получим для первого котла 5 512,7 м³, для второго котла 5 983 м³. По этим данным можно найти долевое потребление природного газа каждым котлом:
Таким образом, согласно вычислениям, первый котёл за период времени от 9:00 до 18:00 потребил , а второй от всего природного газа, израсходованного котельной за заданный промежуток времени. Зная общее — фактическое (по счётчику) количество потреблённого природного газа котельной за заданный промежуток времени, можно найти, сколько фактически за этот промежуток времени потребил каждый котёл. Для данной котельной в период с 9:00 по 18:00 при работе двух котлов в параллельном режиме было потреблено 10 114 м³ природного газа. Тогда первый котёл потребил за этот промежуток времени 4 849,6 м³ природного газа, а второй котёл потребил 5 264,3 м³. Зная, какое количество теплоты было получено при работе каждого котла за заданный промежуток времени, а также зная теплотворную способность природного газа, можно определить КПД работы каждого котла за заданный промежуток времени.
Другой способ определения КПД работы котла можно определить по режимной карте. Для этого необходимо перейти к фактическому расходу природного газа через каждый котёл, разделив фактическое потребление каждого котла за заданный промежуток времени, на величину этого промежутка. Для первого котла получим 484,96 м³/час, для второго – 526,43 м³/час. На рисунке №2 дана зависимость между КПД котла и расходом природного газа согласно данным режимной карты. Таким образом для первого котла КПД в период с 9:00 по 18:00 равен 89,7%, а для второго котла 90,5%.
Для определения КПД работы котлов в параллельном режиме, необходимо учитывать долевое «участие» работы каждого котла при генерации тепловой энергии. Таким образом, общий КПД работы котлов равен 90,11%. Точность определения КПД работы котлов, как по отдельности, так и вместе, зависит, главным образом, от временного периода.
После определения КПД работы котлов не составляет трудности определить коэффициент потерь в котлоагрегатах, а уже после затраты тепла на собственные нужды. Таким образом, составив тепловой баланс котельной для заданного промежутка времени можно определить эффективность использования топливно-энергетических ресурсов и в дальнейшем осуществлять энергосберегающие мероприятия.
© Н.Д. Денисов-Винский
Источник
Правильно подобранная система отопления принесет в каждый дом не только тепло и уют, но также избавит от неприятных последствий и лишних затрат на ремонт. Надежный водогрейный котел — основа отопительной системы дома.
Перед выбором и покупкой стоит произвести правильный расчет КПД котла и уточнить все его параметры и факторы, которые повлияют на его работу и объем вырабатываемого тепла.
Что такое КПД котла
Эффективность паровых и водогрейных котлов определяется коэффициентом полезного действия — их теплоэффективностью. То есть, это объем выработанной теплоты на производство номинального объема горячей воды в соотношении к номинальному объему сожженного топлива.
Производители указывают изначальные возможности оборудования, где КПД водогрейного котла может достигать 110%, но чаще их значение придерживается параметров 95-98%. Потребитель в дальнейшем при эксплуатации может с помощью технических модернизаций и теплоизоляции увеличить эти показатели.
Самостоятельный расчет КПД котла производится на месте монтажа и зависит от многих факторов, в том числе грамотно выстроенной системе дымоудаления, исключении недочетов при установке и т.д. Все затраченные ресурсы для работы теплоносителя (топливо, электричество) сравнивают с объемом выделенного им тепла.
Как рассчитать КПД
КПД брутто котла характеризует степень технической оснащенности, КПД нетто — экономичность расхода топлива.
Для выявления показателей КПД котла используется формула:
КПД котла = (Q1/ Q_общая)х100%, где Q1 — аккумулированная теплота использованная для отопления, а Q_общая — общее количество тепловой энергии, выделившееся при сжигании топлива.
Расчеты не затрагивают многих моментов, поэтому их результат усреднен. Любые сбои или отклонения в работе оборудования или внешние факторы, влияющие на теплопотери, исказят результат, полученный по данной формуле.
Чтобы исключить большее число искажающих факторов, проводят коррекцию результата с уточнением теплоэффективности. В зависимости от особенностей конкретной системы отопления.
КПД котла=100-(Q2+Q3+Q4+Q5+Q6)
Где Q2 – теплопотери в виде дыма, вышедшего через систему вентиляции,
Q3 – недостаточное сжигание смеси газа при неправильно используемых объемах газовоздушной смеси,
Q4 – тепловые теплопотери из-за загрязнений теплообменника, а также, если загрязнены газовые горелки,
Q5 – теплопотеря из-за внешнего холодного воздуха (влияет производительностью котельной установки),
Q 6 – потеря тепла по время чистки топочной камеры.
Основной фактор влияющий на телоэффективность — это уходящие отработанные продукты горения, при уменьшении их нагрева в пределах 10-12°С можно увеличить общий КПД газового котла отопления на несколько процентов.
По этой же причине конденсационные котлы обладают самым высоким показателем КПД, т.е. чем ниже температура отопительного оборудования, тем выше это значение. Самым низким показателем обладает пищеварочный электрический котел в силу минимальной функциональности и простого устройства.
Два используемых варианта в определении КПД газовых котлов отопления: отчетность за конкретный период времени и во время первоначальных испытаний при установке. В последнем варианте результат расчета будет более точен, благодаря наглядности в подсчете теплопотерь.
Как увеличить КПД газового котла
Создать подходящие условия для повышения коэффициента полезного действия, можно оптимизировав процессы самостоятельно или с привлечением специалиста. Изначально все параметры заложены в конструкции электрокотла, эффективность принимаемых мер по увеличению КПД техники будут зависеть от этих данных.
Источник фото: teplo-com.ru
Для начала проводят модернизация без изменения структуры твердотопливных котлов:
- Комнатные терморегуляторы. Они контролируют температуру в жилых помещениях, не влияя на работу теплоносителя.
- Установка циркулярного насоса, так можно стабилизировать равномерность и скорость прогревания.
- Замена газовой горелки, повысит увеличение КПД твердотопливного котла на 5-7%. Модуляционная горелка позволит расходовать газовоздушную смесь в правильных пропорциях, что исключит неполное сжигание.
- Расположение горелок у водяного контура прибавит к общему количеству КПД несколько процентов. Такая частичная модификация положительно повлияет на расход топлива и увеличит тепловой баланс всей системы.
Проведение регулярного обслуживания и очистка оборудования увеличит его КПД. Накипь в трубах системы отопления и сажа на внешних стенках дымохода, образующиеся в процессе работы, могут забирать до 5%. Пластиковые трубы меньше нуждаются в уходе, но осуществлять их продувку требуется периодически.
Засорившийся дымоход суживает проход отводящей дым трубы, это приводит к уменьшению тяги, а это уже не только потеря процентов тепла, но и угроза для здоровья людей, находящихся в жилых помещениях.
Также теплообменник с видимыми признаками загрязнения, которые представляют из себя солевые отложения металлов, провоцирует сильный расход всех видов энергии затраченных на работу, что уменьшает теплопроводность и может вывести из строя котел. Чистку камеры сгорания обязательна и проводят ее несколько раз в год.
Как вариант понизить химические тепловые потери, для этого производят высококвалифицированную настройку системы оборудования. Лучше воздержаться от самостоятельной настройки и доверить дело специалисту.
Борьба с недогаром решается увеличением скорости поступления сжиженного газа в горелку, так процесс сгорания происходит активнее, а КПД, соответственно, увеличивается.
Хотя увеличение КПД практически никак не влияет на теплоэффективность котельного агрегата. На нынешний день природный газ остается самым экономичным, оборудование на этом топливе более распространено и экономически оправдано, чем котлы на традиционном твердом дровяном топливе или угле.
Газовые котлы с самым высоким КПД
Лучшее качество котлов, которые еще и обладают высокими показателями КПД — иностранного происхождения. Энергосберегающие технологии, соответствующие требованиям ЕС, являются определяющими при производстве такого оборудования.
Высокие показатели обеспечивает современные инструменты модернизации, например, как модуляционная горелка.
Автоматическая и экономичная, у нее широкий набор, позволяющий приспособиться к индивидуальным параметрам конкретного котла и системы отопления. Ее горение осуществляется в постоянном режиме.
Также основное преимущество — их максимальная теплоотдача. Наиболее оптимальное значение разогрева теплоносителя, представленное иностранным производителем, до 70°С. Продукты горения нагреваются не более 110°С.
Изготавливают теплообменник для котлов с наивысшими показателями КПД из нержавеющей стали. Дополнительно они оборудованы блоком для отбора тепла из конденсата. Минусы, которые характерны при низком температурном нагреве: сила тяги развивается с недостаточной силой и образование излишнего конденсата.
Источник фото: teplonet.ru
Подача в горелку уже подогретого газа и газовоздушной смеси, а также поступающего в камеру воздуха через двуполостную трубу в топку — обеспечивает снижение общего числа теплозатрат для котлов закрытого типа на 1-2%.
Удачный вариант модернизация котлоагрегата состоит в монтаже рециркуляции отработанных газов. При таком варианте продукты сгорания поступают в горелочное устройство после прохождения канала дымохода с сильными изломами, обогащаясь при этом кислородом из внешней среды. Максимальное КПД достигается при температуре, благодаря которой образуется конденсат (точка росы).
Конденсационные котлы, работающие на условиях нагревания при низких температурах отличаются относительно небольшим потреблением газа. Это обуславливает их теплоэффективность, особенно при подключении к газобаллонным установкам. Также это делает такой котел экономичным.
Список конденсационных котлов известных и заслуженных европейских производителей с лучшим качеством сборки и высоким уровнем КПД:
- Baxi.
- Buderus.
- De Dietrich.
- Vaillant.
- Viessmann.
Как заявлено их производителями в сопровождающей документации, коэффициент полезного действия данных котловых агрегатов, при подключении к низкотемпературным системам, соответствует 107-110%.
Источник