Втрати тепла в котельні

Першою ділянкою, де з’являються втрати тепла, є місце його виробництва – котельня. Тут місцем втрат є насамперед сам котел, функцією якого є перетворення хімічної енергії палива на теплову та передача цієї енергії теплоносія. При цьому відбувається ряд фізико-хімічних процесів, у кожному з яких у будь-якому випадку безповоротно губиться частина корисної енергії. Наскільки великі ці втрати визначає безліч різних факторів, розглянути які ми спробуємо в даній статті..

Спрощено схема процесів у котельні та основних каналів, за якими втрачається енергія, зображена на малюнку нижче.

Як можна бачити зі схеми вище при отриманні тепла шляхом спалювання палива завжди існують три види основних втрат енергії:

• з недопалом палива (хімічні) та газами, що йдуть. Зазвичай вони становлять не більше 18%.
• втрати енергії через випромінювання та конвекцію крізь обмуровку котла (не більше 4%)
• втрати з продуванням та на власні потреби котельні (близько 3%).

Зазначені цифри теплових втрат приблизно близькі для нормального нового вітчизняного котла. Більш досконалі сучасні котлоагрегати мають реальний ККД 80-90% і ці втрати у них нижчі.

Де на котельні може додатково губитися тепло?

Навіть якщо все на перший погляд на котельні нормально і котел працює, це автоматично не означає що тепло виробляється ефективно. Практично завжди є приховані джерела втрат, через які загальний ККД процесу виробництва теплової енергії знижується:

• якщо своєчасно та якісно не проведено режимне налагодження котлоагрегату з інвентаризацією шкідливих викидів, втрати з недопалом газу можуть збільшуватися на 6-8 %;
• Діаметр сопел пальників, встановлених на котлоагрегаті середньої потужності, зазвичай не перераховується під реальне навантаження котла. Однак найчастіше підключене до котла навантаження відрізняється від того, на яке розрахований пальник. Ця невідповідність завжди призводить до зниження тепловіддачі від смолоскипів до поверхонь нагріву і зростання на 2-5% втрат з хімічним недопалом палива і газами, що йдуть;
• Якщо чистка поверхонь котлоагрегатів проводиться, як правило, один раз на 2-3 роки, це знижує ККД котла із забрудненими поверхнями на 4-5% за рахунок збільшення на цю величину втрат з газами, що йдуть. Крім того, недостатня ефективність роботи системи хімводоочищення (ХВО) призводить до швидкої появи хімічних відкладень (накипу) на внутрішніх поверхнях котла, що значно знижує ефективність його роботи.
• Якщо котел не обладнаний повним комплектом засобів контролю та регулювання (паромірами, теплолічильниками, системами регулювання процесу горіння та теплового навантаження) або якщо засоби регулювання котлоагрегату налаштовані не оптимально, це в середньому додатково знижує його ККД на 5%.
• Порушення цілісності обмуровки веде до додаткових присосів повітря в топку, що збільшує втрати з недопалом і газами, що йдуть на 2-5%.
• Використання сучасного насосного обладнання та частотних перетворювачей в котельні дозволяє вдвічі знизити витрати електроенергії на власні потреби котельні та знизити витрати на їх ремонт та обслуговування.
• На кожен цикл “Пуск-зупинка” котлоагрегату витрачається значна кількість палива. Ідеальний варіант експлуатації котельні – її безперервна робота в діапазоні потужностей, визначеному режимною картою. Використання надійної запірної арматури, високоякісної автоматики та регулювальних пристроїв дозволяє мінімізувати втрати, що виникають через коливання потужності та виникнення нештатних ситуацій у котельні.

Перелічені вище джерела виникнення додаткових втрат енергії в котельні є явними і прозорими їх виявлення. Наприклад, одна з основних складових цих втрат – втрати з недопалом, можуть бути визначені тільки за допомогою хімічного аналізу складу газів, що йдуть. У той же час збільшення цієї складової може бути викликано цілим рядом причин: не дотримується правильне співвідношення суміші паливо-повітря, є неконтрольовані присоси повітря в топку котла, пальник працює в неоптимальному режимі і т.д.

Таким чином, постійні додаткові неявні втрати тільки при виробництві тепла в котельні можуть досягати величини 20-25%!

Як можна підвищити ефективність вироблення тепла?

Алгоритм підвищення економічності роботи вже існуючого котлоагрегату в загальному випадку можна подати як послідовність певних дій (у порядку ефективності):

• Провести комплексне обстеження котлоагрегатів, включаючи газовий аналіз продуктів згоряння. Оцінити якість роботи периферійного обладнання котельні.
• Провести режимне налагодження котлів з інвентаризацією шкідливих викидів. Розробити режимні карти роботи котлоагрегатів на різних навантаженнях та заходи, які забезпечать роботу котлоагрегатів лише в економічному режимі.
• Здійснити чищення зовнішніх і внутрішніх поверхонь котлоагрегатів.
• Обладнати котельню робочими приладами контролю та регулювання, оптимально налаштувати автоматику котлоагрегатів.
• Відновити теплоізоляцію котлоагрегату, виявивши та усунувши неконтрольовані джерела присосів повітря у топку;
• Перевірити та можливо модернізувати систему ХВО котельні.
• Здійснити перерахунок сопел пальників під реальне навантаження..
• Обладнати котельню ефективним та економічним насосним обладнанням, надійною трубопровідною запірно-регулювальною арматурою.
• Оснастити асинхронні двигуни в котельні системами частотного керування швидкістю обертання.

При проектуванні та будівництві нової котельні в межах цінового коридору, виділеного на цей захід, необхідно ретельно підібрати таке котельне обладнання, яке за високого ККД та надійності, забезпечувало б можливість інтеграції котла та сучасних технологій автоматичного регулювання процесу виробництва тепла, яка в основному і визначить економічність. її роботи. Варіант комплектації котельні, місце її розташування, спосіб транспорту теплоносія споживачеві також є важливими факторами, вплив яких здатний значно збільшити або знизити ефективність роботи.