ТЕПЛОВЫЕ ПОТЕРИ:

  1. Вследствие неизбежных потерь при сжигании топлива в котле химическая энергия не может быть полностью использована. Выделившаяся теплота передаётся лучеиспусканием и конвекцией поверхностям, окружающим топочное пространство. Дымовые газы, проходя по газоходам котла, омывают расположенные на их пути конвективные поверхности нагрева и также отдают им часть своей теплоты. Температура газов постепенно уменьшается, и в дымовую трубу они поступают охлаждёнными. Эти газы получили название: уходящих.

    Физическая теплота уходящих газов составляет основную часть потерь в котле.

    Устранить полностью потерю теплоты с уходящими газами невозможно, так как для этого необходимо охладить дымовые газы до температуры подаваемого в топку топлива и дутьевого воздуха. По экономическим соображениям делать это нецелесообразно, так как при незначительных перепадах температур между газами и нагреваемым веществом сильно возрастает поверхность нагрева котла.

    потери теплоты с уходящими газами,(q2) тем больше, чем выше температура уходящих газов.

    На увеличение потерь теплоты влияет коэффициент избытка воздуха.

    Попадая в котёл, избыточный воздух поглощает теплоту, поэтому, чем больше воздуха смешивается с уходящими газами, тем больше будут тепловые потери.

  2. При неправильной организации процесса горения появляется

    потеря теплоты с химической неполнотой сгорания, (q3)

    Горение в этом случае протекает неполно, в продуктах горения появляются горючие компоненты, которые способны выделять теплоту при сгорании.

    Причинами этих потерь являются: недостаток воздуха, низкая температура в топке, неправильное распределение воздуха и недостаточный объём топочного пространства.

  3. При работе котла на твёрдом топливе появляются

    потери теплоты от механической неполноты сгорания, (q4)

    Причинами этих потерь являются: провал мелких частиц несгоревшего топлива в прозоры колосников, удаление со шлаком частиц несгоревшего топлива и унос мелких топлива в газоходы котла и в дымовую трубу.

    Причинами уноса являются: недостаточная высота топки, неправильно выбранный режим топки, сжигание несортированного (рядового) твёрдого топлива.

  4. При работе котла стенки его нагреваются и отдают теплоту окружающей среде - тепловые потери, (q5)

    Относительное значение наружной площади поверхности обмуровки у малых котлов больше, чем у больших, поэтому потери теплоты в окружающую среду у больших котлов меньше, чем у малых.

    Эта потеря для отопительных котлов теплопроизводительностью 0,17 ÷ 1,4 МВт ( 0,15 ÷ 1,2 Гкал/ч ) может изменяться в пределах 5 ÷ 1,5 % при сжигании твёрдого топлива.

  5. Удельная величина - потери с физической теплотой шлака и золы, (q6)

КПД котла

Полезно используемая теплота определяется, путём вычитания из теплоты сгорания топлива, (Qi) суммарных потерь теплоты (ккал/кг):

Q1 = Qi – (Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6),

или (в процентах): q1(η) = 100 – (q2 + q3 +q4 + q5 + q6).

Отношение полезно использованной теплоты ко всей теплоте, внесённой в топку котла при сжигании топлива, называется коэффициентом полезного действия (КПД) котла:

Например, если при работе водогрейного отопительного котла на твёрдом топливе удельные тепловые потери q2, q3, q4, q5, q6, соответственно составляют 15, 2, 8, 3, и 1 %, то его КПД равняется:

η = 100 – (15 + 2 + 8 + 3 + 1) = 71 %

Величина КПД показывает, что из всей теплоты, получаемой от сжигаемого в котле топлива, полезно расходуется всего лишь 71 %.

Чем выше тепловая нагрузка (форсировка) котла, тем больше топлива сжигается в его топке и тем больше образуется дымовых газов. Одновременно, с увеличением теплопроизводительности котла, при повышенной форсировке растут потери теплоты с уходящими газами, так как температура уходящих газов при увеличении нагрузки возрастает.

С увеличением нагрузки также возрастают потери теплоты от химической и механической неполноты сгорания. Изменение тепловой нагрузки котла влияет на величину тепловых потерь и его КПД.

При минимальной нагрузке основную роль играют потери теплоты в окружающую среду. С ростом нагрузки уменьшаются потери теплоты в окружающую среду, но увеличиваются остальные тепловые потери. КПД котла возрастает и в определённой точке достигает максимальной величины. Потери теплоты с уходящими газами, а также от химической и механической неполноты сгорания (при дальнейшем увеличении нагрузки) возрастают более резко, чем уменьшаются потери теплоты в окружающую среду, КПД котла в этом случае снижается.

Каждый котёл имеет оптимальную нагрузку, являющуюся наиболее экономичной. Эксплуатация котла должна быть организована таким образом, чтобы наибольшую часть времени он работал на максимально экономичном режиме нагрузки.

Чрезмерное уменьшение коэффициента избытка воздуха приводит к появлению химической неполноты сгорания. Потеря теплоты при этом будет тем больше, чем меньше коэффициент избытка воздуха. КПД котла имеет наибольшее значение при определённом коэффициенте избытка воздуха. При чрезмерном увеличении коэффициента избытка воздуха значения потери теплоты с уходящими газами возрастают более резко, чем снижают потери от химической неполноты сгорания, и КПД котла уменьшается.