Потери тепла в котельной.

Первым участком, на котором появляются потери тепла, является место его производства — котельная. Здесь местом потерь является прежде всего сам котел, функцией которого является преобразование химической энергии топлива в тепловую и передача этой энергии теплоносителю. При этом происходит ряд физико-химических процессов, в каждом из которых в любом случае безвозвратно теряется часть полезной энергии. Насколько велики эти потери — определяет множество различных факторов, рассмотреть которые мы попытаемся в данной статье.

Упрощенно схема процессов в котельной и основных каналов, по которым теряется энергия, изображена на рисунке ниже.

Схема потерь тепла на котельной.

Схема потерь тепла на котельной.

Как можно видеть из схемы выше при получении тепла путем сжигания топлива всегда существуют три вида основных потерь энергии:

  • с недожогом топлива (химические) и уходящими газами.  Обычно  они составляют не более18%.
  • потери энергии через излучение и конвекцию сквозь обмуровку котла (не более 4%)
  • потери с продувкой и на собственные нужды котельной (около 3%).

Указанные цифры тепловых потерь приблизительно близки для нормального не нового отечественного котла (КПД около 75%). Более совершенные современные котлоагрегаты имеют реальный КПД около 80-90% и эти потери у них ниже.

Где на котельной может дополнительно теряться тепло?

Недожог

Недожог топлива в котельной характеризуется наличием копоти в уходящих газах

Даже если  все на первый взгляд на котельной обстоит нормально и котел работает, это автоматически не означает что тепло производится  эффективно. Практически всегда имеются в наличии скрытые источники потерь, из-за которых общий КПД процесса производства тепловой энергии снижается:

  • Если своевременно и качественно не проведена режимная наладка котлоагрегата с инвентаризацией вредных выбросов, потери с недожогом газа могут увеличиваться на 6-8 %;
  • Диаметр сопел горелок, установленных на котлоагрегате средней мощности обычно не пересчитывается под реальную нагрузку котла. Однако зачастую подключенная к котлу нагрузка отличается от той, на которую рассчитана горелка. Это несоответствие всегда приводит к снижению теплоотдачи от факелов к поверхностям нагрева и возрастанию на 2-5% потерь с химическим недожогом топлива и уходящими газами;
  • Если чистка поверхностей котлоагрегатов производится, как правило, один раз в 2-3 года, это снижает КПД котла с загрязненными поверхностями на 4-5% за счет увеличения на эту величину потерь с уходящими газами. Кроме того, недостаточная эффективность работы системы химводоочистки (ХВО) приводит к быстрому появлению химических отложений (накипи) на внутренних поверхностях котла, значительно снижающих эффективность его работы.
  • Если котел не оборудован полным комплектом средств контроля и регулирования (паромерами, теплосчетчиками, системами регулирования процесса горения и тепловой нагрузки) или если средства регулирования котлоагрегата настроены не оптимально, то это в среднем дополнительно снижает его КПД на 5%.
  • Нарушение целостности обмуровки ведет к дополнительным присосам воздуха в топку, что увеличивает потери с недожогом и уходящими газами на 2-5%
  • Использование современного насосного оборудования в котельной позволяет в два-три раза снизить затраты электроэнергии на собственные нужды котельной и снизить затраты на их ремонт и обслуживание.
  • Использование систем частотного управления скоростью вращения асинхронными двигателями оборудования котельной способно снизить потребление электроэнергии сетевыми насосами, вентиляторами и др. до 50%.
  • На каждый цикл «Пуск-останов» котлоагрегата тратится значительное количество топлива. Идеальный вариант эксплуатации котельной — ее непрерывная работа в диапазоне мощностей, определенном режимной картой. Использование надежной запорной арматуры, высококачественной автоматики и регулирующих устройств позволяет минимизировать потери, возникающие из-за колебаний мощности и возникновения нештатных ситуаций в котельной.Перечисленные выше источники возникновения дополнительных потерь энергии в котельной не являются явными и прозрачными для их выявления. Например, одна из основных составляющих этих потерь — потери с недожогом, могут быть определены только с помощью химического анализа состава уходящих газов. В то же время увеличение этой составляющей может быть вызвано целым рядом причин: не соблюдается правильное соотношение смеси топливо-воздух, имеются неконтролируемые присосы воздуха в топку котла, горелочное устройство работает в неоптимальном режиме др.

Таким образом, постоянные неявные дополнительные потери только при производстве тепла в котельной могут достигать величины 20-25%!

Каким образом можно повысить эффективность выработки тепла?

Наладка котельного оборудования с помощью газоанализатора продуктов сгорания

Наладка котельного оборудования с помощью газоанализатора продуктов сгорания

Алгоритм повышения экономичности работы уже существующего котлоагрегата в общем случае можно представить как последовательность определенных действий (в порядке эффективности):

  • Провести комплексное обследование котлоагрегатов, включая газовый анализ продуктов сгорания. Оценить качество работы периферийного оборудования котельной.
  • Провести режимную наладку котлов с инвентаризацией вредных выбросов. Разработать режимные карты работы котлоагрегатов на различных нагрузках и мероприятия, которые обеспечат работу котлоагрегатов только в экономичном режиме.
  • Произвести чистку наружных и внутренних поверхностей котлоагрегатов .
  • Оборудовать котельную рабочими приборами контроля и регулирования, оптимально настроить автоматику котлоагрегатов.
  • Восстановить теплоизоляцию котлоагрегата, обнаружив и устранив неконтролируемые источники присосов воздух в топку;
  • Проверить и возможно модернизировать систему ХВО котельной.
  • Произвести перерасчет сопел горелок под реальную нагрузку.
  • Оборудовать котельную эффективным и экономичным насосным оборудованием, надежной трубопроводной запорно-регулирующей арматурой.
  • Оснастить асинхронные двигатели в котельной системами частотного управления скоростью вращения.

При проектировании и строительстве новой котельной в пределах ценового коридора, выделенного на данное мероприятие, необходимо тщательно подобрать такое котельное оборудование, которое при высоком КПД и надежности, обеспечивало бы возможность интеграции котла и современных технологий автоматического регулирования процесса производства тепла, которая в основном и определит экономичность ее работы. Вариант комплектации котельной, место ее расположения, способ транспорта теплоносителя потребителю также являются немаловажными факторами, влияние которых способно значительно увеличить или снизить эффективность ее работы.