Кпд котла брутто и нетто: что такое, как рассчитать и как увеличить своими руками

alexxlab
05.03.2021
Комментарии: 0

Содержание

Коэффициент полезного действия котла

Коэффициентом полезного действия (КПД) парового или водогрейного котла называют отношение полезной теплоты к располагаемой теплоте. Не вся полезная теплота, лучку поверхностей нагрева и т. д., а электрическая энергия – для привода дымососа, вентилятора, питателей топлива, мельниц системы пылеприготовления и т. д. Под расходом на собственные нужды понимают расход всех видов энергии на производство пара или горячей воды. Поэтому различают коэффициент полезного действия котла агрегата брутто и нетто. Если коэффициент полезного действия агрегата определяется по выработанной теплоте, то его называют брутто, а если по отпущенной теплоте – нетто. Разность между выработанной и отпущенной теплотой представляет собой расход на собственные нужды. Коэффициент полезного действия брутто агрегата характеризует степень его технического совершенства, а коэффициент полезного действия нетто – коммерческую экономичность.

Коэффициент полезного действия брутто котельного агрегата (%) можно определить по уравнению прямого баланса:

или по уравнению обратного баланса, если известны все потери:

Определение коэффициент полезного действия по уравнению прямого баланса применяется преимущественно при отчетности за длительный промежуток времени (декада, месяц), а по уравнению обратного баланса – при испытании котельных агрегатов. Определение коэффициент полезного действия по обратному балансу значительно точнее, так как погрешности при измерении потерь тепла меньше, чем при определении расхода топлива, особенно при сжигании твердого топлива.

Приведенные данные показывают, что для повышения рентабельности парогенератора и водогрейного котла недостаточно стремиться к снижению тепловых потерь; необходимо также всемерно сокращать расход тепловой и электрической энергии па собственные нужды. Поэтому сравнение экономичности работы различных котельных агрегатов в конечном счете следует производить по их коэффициент полезного действия нетто.

формула расчета брутто и нетто

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.

СодержаниеПоказать

Что такое КПД котла и какие процессы влияют на его величину

Коэффициент полезного действия котла-это отношение объема использованного топлива к объему полученного тепла от котла. КПД даже самых современных котлов не может быть 100% из-за потерь тепла внутри 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%.

Аналитика. Энергоэффективность – во главу котла
КПД – ничто, ТЗ – все?
Фундаментальный показатель энергоэффективности – коэффициент полезного действия (КПД). Чем ниже КПД котлоагрегата, тем больше необходимо сжечь топлива для обогрева одной единицы полезного объема (площади). При этом КПД никогда не может быть больше 100 %, так как неизбежны потери тепла: с уходящими газами, от химического и механического недожога топлива, потери в окружающую среду. Применяя различные технологии, материалы, оборудование производители котлов научились снижать теплопотери, добившись впечатляющих результатов увеличения КПД, то есть увеличения базового показателя энергоэффективности установок. Например, своеобразный «стандарт» современных газовых котлов – КПД, равный 92 %. В некоторых моделях и сериях оборудования этого типа коэффициент полезного действия (заявленный производителем) достигает 94 % и даже 96 %.
Не вся полезная теплота, выработанная котельным агрегатом, направляется потребителям, часть расходуется на собственные нужды. С учетом этого различают еще КПД котла по выработанной (КПД-брутто) и по отпущенной (КПД-нетто) теплоте. По разности выработанной и отпущенной теплоты определяется расход на собственные нужды, а это 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. В итоге КПД-брутто отопительного котла характеризует степень его технического совершенства, а КПД-нетто – экономичность. Понятно, что энергоэффектвиный котел должен обладать высокими параметрами и КПД-брутто и КПД-нетто.
«Все котельные установки проектируются с запасом по мощности от 20 до 30 %, большую часть времени котел работает в режиме 60-70 % от полной загрузки», ¬– говорит Андрей Варваркин, региональный директор по продаже промышленного оборудования ООО «Виссман» (г. Екатеринбург). – Энергоэффективность оборудования во многом зависит даже не от проектирования, а от грамотного и глубоко проработанного технического задания. Когда сделан хороший анализ, или даже энергоаудит системы, тогда проект и котельная будут на ту мощность, которая реально нужна заказчику».
«Необходима предпроектная работа, разработка схемы теплоснабжения, решающая проблему рациональной подачи тепла. Чтобы добиться энергосберегающего эффекта необходимо, но недостаточно иметь только энергоэффективное оборудование», – считает генеральный директор ООО ТД «Бустер бойлер-Урал» Алексей Яблонских (г. Екатеринбург).
Их нравы…
В СССР на долгое время отказались от жаротрубных и дымогарных котлов, делая ставку на использование водотрубных конструкций. При монтаже такие котлы обмуровывали кирпичом или наносили защитное покрытие слоем жаростойкой изоляции.
В Европе преобладал другой подход. Сохраняя производство водотрубных котлов, компании параллельно развивали выпуск компактных энергоэффективных установок высокой заводской готовности. Газоплотные котлы с одной (или двумя) автоматизированными блочными горелками имели заводскую теплоизоляцию и не требовали установки высокозатратных дымососов и регулирования разрежения в топке.
С началом рыночных преобразований западные компании начали активно продвигать в России жаротрубные котлы на дизельном и газовом топливе. Среди большого числа иностранных марок этого оборудования наиболее известны немецкие – Viessman, Buderus, Loos.
В «линейке» Viessman преобладают трехходовые котлы (рис.1). Пламя топки обогревает первый газоход – цилиндрическую камеру сгорания, жаровую трубу первого хода, после чего продукты сгорания, возникающие в процессе работы горелки, через патрубок в конце топки поступают в жаровые трубы второго газохода котлового блока и по ним – в переднюю часть котла. После этого направление вновь меняется на 180, и по дымогарным трубам третьего хода газы движутся к камере сбора продуктов сгорания. Для интенсификации теплообмена и защиты последних ходов от конденсации Viessman применяет патентованную технологию изготовления многослойных труб – Duplex.
«Серия водогрейных котлов Vitomax вобрала передовые технические решения мирового котлостроения, – рассказывает Андрей Варваркин. – Учтено все: водоохлаждаемая передняя и задняя стенка, охлаждаемая горелочная труба, возможность обслуживания трубных решеток без демонтажа горелки, защита от попадания холодной воды на трубу, широкое пространство между трубами, исключающее массированное шламооотложение. Большее водонаполнение обеспечивает больший объем горячей воды и меньшее количество стартов автоматизированной горелки, т. е. снижаются расходы газа и эксплуатационные расходы на горелочное устройство. Максимальный КПД серии – 94,5 %».
Рис. 1. Водогрейный котел Viessman Vitomax-300LT.

Жаротрубные котлы доминируют в сегменте иностранной продукции современного российского рынка. Но есть и альтернативные технологии. Например, пароводогрейные вакуум-котлы южнокорейской компании Booster Boiler (рис. 2).
«Энергосбережение – отличительная особенность конструкции котла состоящего из двух камер: нижней (топки) и верхней камеры с теплообменниками, – рассказывает Алексей Яблонских, генеральный директор ООО ТД «Бустер бойлер-Урал». – Топочная камера прямоугольного сечения выполнена из двух рядов труб, заполненных водой, нагреваемая топочными газами; верхний уровень воды является плоскостью испарения, с которой пар, поднимаясь вверх, омывает трубы теплообменников и конденсируется, нагревая циркулирующую в них воду; конденсат стекает в водный объем камеры и смешивается в замкнутом внутреннем контуре циркуляции воды. Эффективный теплообмен при конденсации пара сокращает в несколько раз поверхность теплообменников. В свою очередь это дает очень малое сопротивление при движении сетевой воды, резко сокращая затраты на электроэнергию при перекачке. Так, для котла мощностью 3 Гкал\ч потеря напора составляет всего 4 м. вод.ст. Вакуумная среда – лучший изолятор. За счет этого теплообмен в производстве горячей воды происходит практически без потерь. Продолжительность пуска из холодного состояния не более 6 мин, КПД – 95 %».
Рис. 2. Пароводогрейный вакуум-котел Booster Boiler.

И наш ответ…
Как уже говорилось, у России долгое время был свой – «особый» – путь развития котлостроения, но сейчас жаротрубные конструкции выпускает целый ряд предприятий: «Бийскэнергомаш», Белгородский завод энергетического машиностроения, «Дорогобужкотломаш», «Уралкотломаш» и некоторые другие. Параллельно развивается, совершенствуясь, и «традиционное» – водотрубное котлостроение.
Все поверхности нагрева газовых котлов КВ-Г (компания «ЭНКО») выполнены из стальных гладких и оребренных труб в виде одного цельного блока (рис. 3). Конструкция обеспечивает прохождение сетевой воды одним потоком последовательно сначала через трубы развитых топочных экранов, где она нагревается на 50 % от всего теплосъема котла, затем через конвективную часть попутно с движением дымовых газов. Так обеспечивается наиболее высокая температура воды в месте самой низкой температуры дымовых газов на выходе из котла; исключается образование конденсата и низкотемпературная коррозия. Котел может использоваться без рециркуляционных насосов, что снижает капитальные и эксплуатационные затраты. КПД – в пределах 93-96 %, в зависимости от температуры воды и нагрузки.
Рис. 3. Водогрейный водотрубный котел КВ-Г.

В России по-прежнему велика доля котельных, работающих на твердом топливе. Несмотря на то, что котлы на твердом топливе обычно имеют КПД несколько ниже, чем у газового оборудования, дешевизна и доступность топлива делает использование таких котлов экономически целесообразным. В свою очередь производители совершенствуют технологии сжигания.
Барнаульский завод котельного оборудования производит водогрейные котлы серии КВЦ (3,15 и 4,0 МВт, КПД – 83 %) на базе технологии «кипящий слой» (рис. 4). По словам Алексея Болотова, ведущего инженера-конструктора отдела по подготовке и диспетчированию производства ООО «НПО «БЗКО», технология сжигания топлива в низкотемпературном «кипящем» слое (НТКС) позволяет снизить выбросы токсичных газов и повысить экономические показатели. В топке размещена воздухораспределительная решетка с расположенной на ней массой гранулированного материала (песок, шлак, зола и т.п.), через которую снизу вверх продувается воздух. Массовая доля топлива в «кипящем» слое – 1-3 %. Это позволяет выводить золу из любой точки слоя с минимальными потерями от механического недожога. Возможно сжигание топлива с зольностью до 90 %, работа при низких нагрузках (30-50 %) без подсветки жидким топливом.
Рис. 4. Водогрейный котел КВЦ.
Коэффициент эффективности системы
КПД отопительного котла – важнейший показатель энергоэффективности, но эта величина не является определяющей при оценке эффективности работы отопительной системы в целом.
Российские нормативные документы, определяющие технические требования к котлам (ГОСТ 20219-74, ГОСТ 11032-80, ГОСТ 10617-83), предписывают рассчитывать тепловую нагрузку газовых котлов по формуле:
N = В*QH, ккал/ч, где В – часовой расход газа, куб.м/час, QH – низшая теплота сгорания газа, приведенная к нормальным условиям, ккал/куб. м.
В отличие от российских, в стандартах США на газовые котлы (при расчете нагрузки) применяется высшая теплота сгорания, которая в 1,11 раза превышает QH для природного газа и на 6% – для легкого жидкого топлива. В результате величина тепловой нагрузки, рассчитанная по высшей теплоте сгорания природного газа, на 11 % больше, чем принятая по российским нормам (высшая и низшая теплота отличаются на величину скрытой теплоты парообразования, т.е. на количество теплоты, выделяющейся при полной конденсации водяных паров, образующихся при горении газа). Так как величина КПД – функция тепловой нагрузки (и, соответственно, теплоты сгорания газа), то величины КПД, рассчитанные в соответствии со стандартом США, на 11 % ниже российских. Величина КПД, рассчитанная по высшей теплоте для любых котлов, никогда не бывает более 100 %, в то время как КПД котлов конденсационного типа, рассчитанные по низшей теплоте (применяющейся в России, странах СНГ и многих странах Европы), превышает 100 %.
В США величине КПД котла не придают столь решающего значения, как в России и странах СНГ. Это связано с тем, что величина КПД является характеристикой котла только в режиме непрерывной работы (при номинальной производительности). Такой режим применяется на испытательных стендах при определении фактических параметров котлов, либо в непрерывном производственном цикле с постоянной нагрузкой, но такой режим для отопительных систем невозможен. Это связано с переменной тепловой нагрузкой на котлы в течение годового цикла эксплуатации системы.
Именно поэтому, в соответствии с рекомендациями Минэнерго и Национального Бюро по Стандартам США, в инженерных расчетах принято рассматривать не величину КПД котлов, а коэффициент эффективности системы.
Наименее энергоэффективный режим работы котлов (вне зависимости от теоретической величины его КПД) имеет место в переходные периоды отопительного сезона.
Примерное сезонное потребление топлива = Суммарные теплопотребления здания за сезон/
показатель AFUE {десятичный)
Министерство энергетики США ввело в действие стандарт для оценки сезонного энергопотребления отопительных устройств. Установленный этим стандартом показатель AFUE (Annual Fuel Utilization Efficiency – годовая эффективность использования топлива) в настоящее время применяется в США для оценки работы системы в целом.
Величина AFUE выражается, как и КПД, в процентах, но – в отличие от величины КПД – она учитывает влияние многочисленных переходных периодов на протяжении всего отопительного сезона (т.е. всех периодов времени, когда котел работает в режиме неноминальной нагрузки).
Таким образом, показатель AFUE используется для оценки реальных стоимостных затрат отопительного сезона.
Для примера: данные о снижении эффективности работы системы при переходных нагрузках. (По замерам на системе отопления здания в г. Сиракузы, штат Нью-Йорк):
Соотношение:
К.Литвиненко
В статье использованы материалы http://www.laarshs.ru

4 РАСХОД ТОПЛИВА И КПД КОТЛА – Котельные установки промышленных предприятий

4 РАСХОД ТОПЛИВА И КПД КОТЛА

Существует 2 метода определения КПД:

- по прямому балансу;

- по обратному балансу.

Определение КПД котла как отношение полезно затраченной теплоты к располагаемой теплоте топлива – это определение его по прямому балансу:

. (4.1)

КПД котла можно определить и по обратному балансу – через тепловые потери. Для установившегося теплового состояния получаем

.                                                           (4.2)

КПД котла, определяемый по формулам (1) или (2), не учитывает электрической энергии и теплоты на собственные нужды. Такой КПД котла называют КПД брутто и обозначают или .

Если потребление энергии в единицу времени на указанное вспомогательное оборудование составляет , МДж, а удельные затраты топлива на выработку электроэнергии в, кг/МДж, то КПД котельной установки с учетом потребления энергии вспомогательным оборудованием                    (КПД нетто), %,

.                                     (4.3)

Иногда называют энергетическим КПД котельной установки.

Для котельных установок промышленных предприятий затраты энергии на собственные нужды составляют около 4% вырабатываемой энергии.

Расход топлива определяется:

.               (4.4)

Определение расхода топлива связано с большой погрешностью, поэтому КПД по прямому балансу характеризуется низкой точностью. Данный метод используется для испытаний существующего котла.

Метод по обратному балансу характеризуется большей точностью, используется при эксплуатации и проектировании котла. При этом Q₃ и Q₄ определяется по рекомендации и из справочников. Q₅ определяется по графику. Q₆ – рассчитывается (редко учитывается), и по существу определение по обратному балансу сводится к определению Q₂, которое зависит от температуры уходящих газов.

КПД брутто зависит от типа и мощности котла, т.е. производительности, вида сжигаемого топлива, конструкции топки. На КПД влияет также режим работы котла и чистота поверхностей нагрева.

При наличии механического недожога часть топлива не сгорает (q₄), а значит не расходует воздуха, не образует продуктов сгорания и не выделяет теплоты, поэтому при расчете котла пользуются расчетным расходом топлива

.                                                         (4.5)

КПД брутто учитывает только тепловые потери.

Рисунок 4.1 – Изменение КПД котла с изменением нагрузки

9

КПД отопительного котла -Статьи по ЖКХ и котельному оборудованию -Статьи сайта

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.

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:

η_бр = 100 Q_пол / Q_р^р

где Q_пол — количество полезно используемой теплоты, МДж/кг; Q_р^р — располагаемая теплота, МДж/кг;

по уравнению обратного баланса:

η_бр = 100 – (q_{у. г} + q_х.н + q_н.о)

где q_у.г, q_х.н, q_н.о — относительные потери теплоты с уходящими газами, от химической неполноты сгорания топлива, от наружного охлаждения.

Тогда КПД-нетто отопительного котла по уравнению обратного баланса:

η_нетто = η_бр – q_с.н

где q_с.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.

Зависимость КПД котла η_к от его нагрузки (D/D_ном) 100

q_у.г, q_х.н, q_н.о — потери теплоты с уходящими газами, от химической и механической неполноты сгорания, от наружного охлаждения и суммарные потер.

Таким образом, для повышения эффективности отопительного котла недостаточно стремиться к снижению тепловых потерь; необходимо также всемерно сокращать расходы тепловой и электрической энергии на собственные нужды, которые составляют в среднем 3…5% теплоты, располагаемой котельным агрегатом.

Изменение КПД отопительного котла зависит от его нагрузки. Для построения этой зависимости (рис.) нужно от 100% вычесть последовательно все потери котельного агрегата, которые зависят от нагрузки, т.е. q_у.г, q_х.н, q_н.о. Как видно из рисунка, КПД отопительного котла при определенной нагрузке имеет максимальное значение. Работа котла на этой нагрузке наиболее экономична.

Производственная компания «Спецгазпром» готова провести комплексную модернизацию Ваших котлов с установкой высокоэффективных экономичных газовых горелок SF, а также новейшей автоматики регулирования и безопасности котла.

Предварительный подбор газовых горелок SF на типоряд котлов

Каталог газовых горелок SF (технические характеристики)

Свяжитесь с нами и мы предложим Вам конкретные варианты модернизации со стоимостью, сроками и экономическим эффектом:

Звоните по телефону – 8 (343) 380 23 40

Пишите на почту –

Энергетические показатели ТЭЦ

Параметры свежего пара на выходе парогенератора:

– давление ;

– КПД парогенератора брутто ;

– температура ;

– при указанных и

1. Тепловая нагрузка парогенераторной установки

(5,8),

2. Коэффициент полезного действия трубопроводов (транспорта теплоты)

(5,9)

.

3. Коэффициент полезного действия ТЭЦ по производству электроэнергии

(5,10)

4.Коэффициент полезного действия ТЭЦ по производству и отпуску теплоты на отопление

(5,11)

,

5. Удельный расход условного топлива на производство электроэнергии

, (5,12)

.

6. Удельный расход условного топлива на производство и отпуск тепловой энергии

, (5,13)

.

7. Расход теплоты топлива на станцию

, (5,14)

при t_Н=-5^оС расход теплоты топлива на ПВК

. (5,15)

.

8. Полный коэффициент полезного действия энергоблока (брутто)

, (5,16)

.

9. Удельный расход теплоты на энергоблок ТЭЦ

, (5,17)

.

Коэффициент полезного действия энергоблока (нетто)

, (5,18)

.

где –удельный расход электроэнергии на собственные нужды,

принимаем .

11. Удельный расход условного топлива “нетто”

, (5,19)

.

12. Расход условного топлива

, (5,20)

.

13. Расход условного топлива на выработку теплоты, отпущенной внешним потребителям

, (5,21)

.

14. Расход условного топлива на выработку электроэнергии

, (5,22)

.

Тепловой баланс ТЭЦ

Рисунок 5.1 – Расчетная схема

Тепловой баланс:

(5,23)

где – тепло, переданное парогенератором,

– потери в трубопроводах,

– отпуск тепла потребителям,

– потери в конденсаторе,

– потери с охлаждением подшипников,

– потери с охлаждением генератора,

– мощность турбоагрегата,

– расход тепла на собственные нужды станции.

1. Тепло, переданное парогенератором:

2. Потери в трубопроводах:

(5,24)

Коэффициент полезного действия трубопроводов (транспорта теплоты)

(5,25)

3. Отпуск тепла потребителям:

(5,26)

4. Отпуск тепла на производство

(5,27)

5. Потери тепла в конденсаторе.

Определяются по формуле:

(5,28)

где – расход пара в конденсатор,

– энтальпия пара на входе в конденсатор и на выходе.

Таблица 5.1 – Данные к расчету потерь в конденсаторе

Номер турбоагрегата Расход пара в конденсатор, кг/с Давление в конденсаторе, МПа Энтальпия пара на выходе из конденсатора, кДж/кг
ПТ-80/100-130 1,9 0,0035 111,95

6. Потери с охлаждением подшипников

, (5,29)

где – массовый расход масла

– температура масла на входе и на выходе,

– теплоемкость масла,

n=7 – количество опор турбоагрегата.

Массовый расход масла:

(5,30)

7. Потери тепла с охлаждением генератора

(5,31)

где – массовый расход водорода

– температура водорода на входе и на выходе из генератора,

– удельная изобарная теплоемкость водорода,

n=1 – число генераторов (равно количеству работающих турбин)

Массовый расход равен:

(5,32)

8. Расход тепла на собственные нужды станции:

(5,33)

9. Баланс ТЭЦ

(5,34)

(5,35)

Баланс сошелся с погрешностью

Пароводяной баланс ТЭЦ

Рисунок 5.2 – Расчетная схема ТЭЦ

(пароводяной баланс).

Основные потоки пара:

1) Паровая нагрузка парогенератора

2) Расход свежего пара на турбоустановку

3) Промышленный отбор пара

4) Утечки пара через уплотнения

5) Расход пара в конденсатор

6) Расход греющего пара в верхний сетевой подогреватель

7) Расход греющего пара в нижний сетевой подогреватель

8) Расход пара из расширителей продувки

9) Расход пара в регенеративную систему ТЭЦ

Основные потоки воды:

1) Расход конденсата возвращаемого из производства

2) Поток конденсата на выходе из конденсатора

3) Расход химически очищенной воды

4) Расход воды из котла на продувку

Проверка пароводяного баланса ТЭЦ

(5,36)

(5,37)

(5,38)

Экономические показатели котельных, работающие на древесном топливе
Экономические показатели котельных, работающие на древесном топливе

Оценка работы котельной производится по ее технико-экономическим показателям, определяемым по данным технической отчетности. Работу котельной на древесном топливе характеризуют следующие экономические показатели котельных, работающие на древесном топливе: установленная мощность котлоагрегатов, годовая выработка и отпуск тепла, численность обслуживающего персонала, капитальные затраты на строительство и монтаж оборудования котельной, коэффициент загрузки, коэффициент использования установленной мощности, число часов использования установленной мощности, КПД и удельный расход условного топлива на выработку 1 МДж тепла, штатный коэффициент, себестоимость тепловой энергии и удельные капитальные затраты на выработку тепла.

Коэффициент загрузки характеризует степень загрузки установленной мощности котельной при максимальной (часовой) выработке тепла во время зимнего максимума потребления тепловой энергии. Разность между единицей и коэффициентом загрузки характеризует резерв мощности котельной. Коэффициент загрузки определяется по формуле

К_заг = Q_max/Q_ycт (14.3)

где Q_max – максимальная часовая загрузка во время зимнего максимума потребления тепловой энергии, МВт; Q_yст – установленная мощность котлоагрегатов котельной, МВт. Установленная мощность котельной используется в течение года не полностью, так как тепловая нагрузка меняется в продолжении суток и по сезонам года. Для установления, в какой мере используется установленная мощность котельного оборудования в течение года, служит коэффициент использования установленной мощности.

Коэффициент использования установленной мощности котельной на дровах

К_исп = Q_год/Q_уст7860 (14.4)

где Q_год – годовая выработка тепловой энергии, МДж; Q_ycт – установленная мощность водогрейных котлов на дровах в производственной котельной, МДж/ч.

На практике вместо коэффициента использования установленной мощности используют экономические показатели котельных, работающие на древесном топливе, называемые числом часов использования установленной мощности. Число часов использования установленной мощности показывает, сколько часов котельная должна работать при нагрузке равной установленной мощности, чтобы обеспечить выработку количества тепла, запланированного на год.
Число часов использования установленной мощности котельной подсчитывают по формуле

τ_год = Q_год/Q_уст (14.5)

Число часов использования установленной мощности котельной применяется при проектировании котельной. Задаваясь этой величиной на основании опыта эксплуатации котельных в аналогичных условиях, проектанты определяют необходимую мощность котлоагрегатов по годовому потреблению тепла. Годовое потребление тепла для этого исчисляется на основании проектного графика тепловой нагрузки по месяцам года.

Экономические показатели котельных, работающие на древесном топливе характеризуют коэффициенты полезного действия и удельный расход условного топлива на выработку единицы тепловой энергии. Коэффициентом полезного действия котлоагрегата называют отношение тепловой энергии пара или горячей воды к энергии сгорания топлива. Различают КПД котла на дровах брутто и нетто.

КПД брутто – это отношение произведенного тепла к теплу сгорания топлива. КПД брутто определяется для паровых котлов на дровах по формуле

где D – производительность котла, т/ч; i_n – энтальпия пара, кДж/кг; i_b – энтальпия питательной воды, кДж/кг; В – расход топлива, кг; Q_нp – теплота сгорания топлива, кДж/кг; т

Для водогрейных котлов на дровах КПД брутто определяется по формуле

где V – количество обратной сетевой воды, поступившей в промышленный котел на дровах, м³/ч; р -плотность воды, кг/м³; i₁ – энтальпия прямой сетевой воды, кДж/кг; i₂ – энтальпия обратной сетевой воды, кДж/кг; В – расход топлива, кг/ч; Q_нp – теплота сгорания, кДж/кг.

КПД нетто есть отношение отпущенной тепловой энергии к теплоте топлива, которая может выделиться при его сжигании. Иначе говоря, этот коэффициент отражает снижение полезного тепла за счет тепловой энергии, расходуемой на собственные нужды котельной. Для паровых котлов КПД нетто подсчитывается по формуле

где D_CH – расход пара на собственные нужды, т/ч. Для водогрейных котлов КПД нетто можно определить по формуле

где Q_c.н – расход тепла на собственные нужды котельной, кДж/ч.

Удельный расход условного топлива на выработку 1 МДж тепла определяется по формуле

Штатный коэффициент характеризует трудоемкость производства тепловой энергии. Он представляет собой отношение численности персонала котельной к ее установленной мощности и может быть подсчитан по формуле

К_шт = n/Q_уст

где n – численность работников котельной, чел.; Q_ycт – установленная мощность котельной, МВт.

Чем выше степень машинизации и автоматизации производства тепла в котельных, тем меньше численное значение штатного коэффициента. Штатный коэффициент уменьшается при увеличении мощности котельных. В котельных лесозаготовительных предприятий, работающих на древесном топливе, при их мощности от 4 до 23 МВт штатный коэффициент изменяется в пределах от 1 до 4,2 чел/МВт. В котельных на базе чугунных секционных водогрейных котлов штатный коэффициент достигает 10 чел/МВт.

Экономические показатели котельных, работающие на древесном топливе подсчитываются как сумма годовых затрат (на топливо, заработную плату персонала котельной, на воду и электроэнергию, на текущий ремонт и техническое обслуживание оборудования, амортизацию оборудования, здания и других сооружений котельной), отнесенных на единицу выработанной энергии. Себестоимость единицы тепла подсчитывается по формуле

С =1/Q_год (С_т + С_з.л + Св – Сэ +С_т.р + С_т.о + С_ам)

где Q_год – годовая выработка тепла, МДж; С_т – затраты на топливо, р; С_{з. п} – заработная плата основная и начисления на нее, р.; С_в – затраты на воду, р; С_э – затраты на электроэнергию, р; С_{т. р} – затраты на текущий ремонт, р.; С_{т. о} – затраты на техническое обслуживание оборудования, р; С_ам – амортизационные отчисления на капитальный ремонт и реновацию, р.

Основными составляющими себестоимости тепловой энергии является топливная составляющая и составляющая по содержанию обслуживающего персонала. Топливная составляющая зависит от цены на топливо и КПД котлоагрегатов. Экономические показатели котельных, работающие на древесном топливе при мощности котельной свыше 3 МВт очень мало зависят от мощности котельной и целиком определяется по своей величине стоимостью применяемого топлива. Она немного снижается с повышением мощности котельной за счет увеличения КПД котлоагрегатов, который несколько повышается при увеличении мощности котлов.

Цена на древесное топливо равна

Ц = Ц_опт + Ц_др + Ц_хр + Ц_тр

где Ц_опт – оптовая цена по прейскуранту № 52-03-35 за древесные отходы, р/пл. м³; Цдр – стоимость измельчения, р/пл. м³; Ц_хр -стоимость хранения, р/пл. м³; Ц_тр – стоимость внутризаводского транспортирования топливной щепы.

Полная и чистая эффективность – Boiler Services Ltd

Эффективность отопительных приборов не зависит от того, насколько быстро ваш котел нагревает ваш дом. Это показатель того, сколько энергии, за которую вы заплатили, используется для обогрева вашего дома, а сколько теряется из-за дымохода. Эффективность указывается в процентах, и существует значительная разница между эффективностью брутто и чистой .
Десятилетиями использовалась только валовая эффективность , и это имеет смысл.Общий КПД учитывает общее количество тепла, которое может быть произведено при сжигании топливного газа (или масла), и смотрит, сколько из этого тепла котел может доставить внутри вашего дома; остальное теряется через дымоход.

Герметичные газовые котлы стандартной эффективности могут отдавать около 80% всей энергии в ваш дом и терять около 20% через дымоход; их общий КПД составляет около 80%. (Котлы с открытым дымоходом и стандартной эффективностью менее эффективны.) До конденсационных котлов даже самые эффективные котлы с закрытым воздуховодом не могли достичь более 83% общей эффективности.Потерянные 17% тепла требовались для того, чтобы температура дымовых газов оставалась выше 100 ° C. Это было необходимо для предотвращения конденсации водяного пара, образующегося при сгорании, обратно в жидкую воду и затопления камеры сгорания.

Часть потерянных 17% (около 10% тепла, производимого при сгорании) использовалась исключительно для предотвращения сгорания воды в виде пара. Это называется скрытой теплотой . Инженеры знали, что, если они смогут охладить дымовые газы и позволить воде конденсироваться из газового состояния в жидкое состояние, они смогут сохранить это скрытое тепло.Проблема была в том, что они не могли понять, как это сделать, не затопив котлы.

Потом кто-то придумал маркетинговый хрип. В нем говорилось, что, поскольку мы не можем восстановить скрытое тепло, давайте исключим его из расчета. Мы рассчитаем КПД без скрытого тепла и назовем его чистым КПД . Таким образом, котел с общим КПД 82% становится котлом с КПД 91%. Фантастический! Это выглядит намного лучше, и теперь мы можем сказать общественности, что эффективность наших котлов составляет 91%. Что ж, куда бы ни пошел один производитель, все остальные должны были последовать за ним или проиграть. Таким образом, котлы измерялись по полезному КПД.

В конце концов, кто-то придумал, как предотвратить повреждение котла конденсатом. Это дало нам конденсационные котлы, котлы с высоким КПД. У большинства из них общий КПД составляет около 88%, а при некоторых обстоятельствах может достигать 91%. Таким образом, все еще используя чистую эффективность, большинство из них достигает более 97%, а при некоторых обстоятельствах достигает волшебных 101%.Судя по всему, никаких тепловых потерь и даже лучше, чем идеально. Удивительный! На самом деле высокоэффективные котлы – это большое улучшение, но они все равно теряют около 10% тепла, вырабатываемого за счет газа, за который вы платите.

Учитывая валовую и чистую эффективность, мы считаем, что отрасль должна была придерживаться валовой эффективности. Наука использует грубое. Маркетинг использует сеть.
Когда мы обслуживаем котлы, мы предпочитаем указывать эффективность сгорания как общий КПД, поскольку он показывает, какой процент газа, за который вы платите, фактически производит полезное тепло. В конце концов, пока мы видим мимо маркетингового хрипа, не имеет значения, используем ли мы брутто или нетто для сравнения КПД котла , пока мы придерживаемся одного или другого. Мы можем сравнивать только брутто с брутто и чистое с чистым.

Если вы хотите узнать больше, мы написали статью на другом веб-сайте, которая дает дополнительную информацию: http://www.lovekin.net/boiler-efficiency-gross-and-net.html
Вы можете скопировать и вставить ссылку в вашем браузере, чтобы прочитать статью.

© BSL 2020 – не стесняйтесь делать отдельные копии этой статьи, но, пожалуйста, не копируйте ее на свой веб-сайт; ссылка на статью вместо

КПД котла

КПД котла может обозначаться как

КПД сгорания – указывает на способность горелок сжигать топливо, измеренную по несгоревшему топливу и избытку воздуха в выхлопе

Тепловой КПД – указывает на эффективность теплообменников для передачи тепла от процесса сгорания к воде или пару в котле, исключая радиационные и конвекционные потери

Эффективность топлива к жидкости – показывает общий КПД котла, включая тепловой КПД теплообменника, радиационные и конвекционные потери – вывод делится на ввод.

КПД котла обычно обозначается либо термическим КПД, либо КПД по соотношению топлива к жидкости в зависимости от контекста.

КПД котла

КПД котла по отношению к котлам отдача энергии котлам потребляемая энергия может быть выражена как:

КПД котла (%) = 100 (тепло, отводимое жидкостью (вода, пар. .) / тепло, обеспечиваемое топливом) (1)

Тепло, передаваемое из котла в жидкость

Если жидкость, такая как вода, используется для передачи тепла от котла – теплопередачу можно выразить как:

q = (м / т) c _p dT (2)

где

q = теплопередача (кДж / с, кВт)

м / т = массовый расход (кг / с)

m = масса (кг)

t = время (с)

c _p = удельная теплоемкость (кДж / кг ^o В)

900 67 dT = разница температур между входом и выходом котла (^o C)

Для парового котла тепло, отводимое в виде испарившейся воды при температуре насыщения, может быть выражено как:

q = (м / т) ч _e (3)

где

m = массовый расход испарившейся воды (кг)

t = время (с)

h _e = энергия испарения пара при давлении насыщения, в котором работает котел (кДж / кг)

Тепло, выделяемое топливом

Энергию, выделяемую топливом, можно выразить двумя способами – « брутто» или «Чистая» теплотворная способность 9000 4.

Высшая теплотворная способность

Это теоретическая общая энергия топлива. Высшая теплотворная способность топлива включает энергию, используемую для испарения воды в процессе сгорания. Дымовые газы котлов, как правило, не конденсируются. Таким образом, фактическое количество тепла, доступного для котельной, уменьшается.

Точный контроль подачи воздуха важен для эффективности котла.

слишком много воздуха охлаждает печь и уносит полезное тепло

слишком мало воздуха, и сгорание будет неполным.Несгоревшее топливо будет унесено, и будет образовываться дым.

Низшая теплотворная способность

Низшая теплотворная способность не включает энергию водяного пара, отводимого в дымовую трубу в процессе сгорания. Процесс горения может быть выражен как:

[C + H (топливо)] + [O ₂ + N ₂ (Воздух)] -> (Процесс горения) -> [CO ₂ + H ₂ O + N ₂ (Тепло)]

где

C = Углерод

H = Водород

O = Кислород

N = Азот

В целом можно использовать приближение:

низшая теплотворная способность = высшая теплотворная способность – 10%

БТЕ в мазуте
9025 9025 Масло 9025 9025

Топливо Единица Энергия
(БТЕ) 

No. 1 Масло Галлон 137400

№ 2 Масло Галлон 139600

№ 3 Масло Галлон 141800

Масло № 5 Галлон 148800

Масло № 6 Галлон 152400

Природный газ куб.футы 950-1050

Пропан куб. футы 2550

Бутан куб. футы 3200

1 британская тепловая единица = 1055,06 Дж

1 галлон (США) = 3,785×10 ^-3 м ³ = 3,785 дм ³ (литр )

1 фут ³ = 0,02832 м ³

КПД котла – что означает общий и полезный КПД

проблемы отопления и котла – lovekin.нетто

Пожалуйста, прочтите наш Заявление об отказе от ответственности

Обычно термины «водяной пар» и «пар» не имеют точного определения. Пар может быть обжигающим невидимым газом прямо у носика кипящего котла или горячим туманом из капель воды, который образуется сразу за невидимым газом. Многие из нас используют пар, чтобы описать конденсацию водяных капель на холодном зеркале в ванной, и мы используем его для описания облака водяных капель, выходящих из дымохода высокоэффективного котла.

Точнее, облако, туман или туман, исходящие из дымохода высокоэффективного котла (особенно в холодный день), состоят из крошечных капелек жидкой воды, взвешенных в воздухе. Они либо испаряются, образуя невидимый водяной пар, либо падают на пол в виде чуть более крупных капель.

В этой статье мы будем использовать термины «водяной пар» и «пар» как синонимы для описания воды, которая находится в газообразном состоянии до того, как превратится в облако взвешенных капель в воздухе за пределами здания.

Когда котел сжигает газ (или мазут, или твердое топливо), он производит горячие газы, в том числе водяной пар. Общая тепловая энергия (общее количество тепла) от дымовых газов состоит из двух компонентов; около 90% – это физическое тепло (тепло, которое можно ощутить или почувствовать) и около 10% – это скрытое тепло.

Скрытое тепло – это энергия, которая удерживает водяной пар (образующийся при сгорании) в парообразном состоянии, так что он выходит из дымохода и не конденсируется внутри котла. Если вы достаточно охладите дымовые газы, водяной пар конденсируется в жидкую воду.

Обычные котлы рекуперируют как можно больше физического тепла через теплообменник и пропускают его через систему отопления. Они не могли восстановить скрытое тепло, не повредив котел, заливая его водой, для работы с которой он не предназначен.

Когда использовались показатели общего КПД, было трудно достичь КПД более 83%. По крайней мере 17% было потеряно через дымоход, некоторые в виде явного тепла, поскольку дымовой продукт был все еще очень горячим, а некоторые в виде скрытого тепла.

Производители решили, что, поскольку они не могут регенерировать скрытую теплоту, они будут не учитывать ее при сравнении эффективности, поэтому использовалась чистая цифра (общее количество подводимого тепла за вычетом компонента скрытой теплоты). Использование чистых показателей (с учетом скрытого тепла) позволило котлам выглядеть более эффективными. Котел с общим КПД 83% имел КПД около 92%…

Затем появились высокоэффективные котлы (также называемые конденсационными котлами). В этих котлах большая часть водяного пара конденсируется обратно в жидкую воду (которую они предназначены для утилизации без повреждения котла).Они делают это за счет снижения температуры дымовых газов.

При этом выделяется еще немного явного тепла (тепла, которое можно ощутить или ощутить), но также высвобождается скрытое тепло, которое больше не требуется для удержания воды в продукте дымохода в парообразном состоянии. Дополнительное количество явного тепла и вновь выделяемое скрытое тепло передаются в воду системы центрального отопления и используются для обогрева дома.

По-прежнему используя чистые цифры, а теперь с рекуперированной скрытой теплотой внезапно появилась возможность получить котлы с КПД более 100%.Это звучит как чепуха, потому что это так.

Логично, что производители котлов должны использовать валовые цифры. Они говорят нам, сколько именно входящей энергии полезно для нас, а сколько теряется. К сожалению, из-за этого котлы теперь выглядят менее эффективными, поэтому производители по-прежнему используют чистые цифры.

Для природного газа, разделив показатель чистой эффективности на 1,11, вы получите показатель общей эффективности.

Когда мы проводим анализ дымовых газов, мы обнаруживаем, что большинство обычных котлов с закрытым помещением (кроме котлов с дымоходом) имеют общий КПД 78% – 82% (18% – 22% ваших денег тратятся впустую).

При использовании одних и тех же анализаторов дымовых газов большинство высокоэффективных котлов имеют общий КПД около 90% (10% ваших денег тратится впустую).

Переход от разумного старого котла с герметичным помещением к новому высокоэффективному котлу сэкономит вам около 10% – 15% денег, которые вы тратите на газ. Цифры, заявляющие об экономии 30% и более, кажутся не физикой, а магией.

Старые котлы с открытым дымоходом (дымоходные) менее эффективны, иногда гораздо менее эффективны.Частично это связано с тем, что они используют теплый комнатный воздух для разбавления дымовых газов, поднимающихся по дымоходу; это комнатный воздух, на обогрев которого мы уже потратили деньги. Замена старого котла с открытым дымоходом позволит сэкономить больше денег, возможно, 25% от того, что вы тратите на газ, и новый котел также будет иметь более безопасную конструкцию.

Сколько денег сэкономит новый котел, во многом зависит от цен на топливо. 15% -ная экономия на расходах на газ в размере 1200 в год позволит сэкономить 180. Если цены на газ резко вырастут, экономия с новым высокоэффективным котлом также будет выше.

Тем не менее, более короткие душевые, немного меньшие ванны и немного более прохладные дома могут сэкономить больше.

Душ от комбинированного котла (по ценам на газ в Великобритании 2018) стоит около 1,40 за каждый час. Три человека, принимающие душ по 15 минут каждый день, обойдутся вам в 380 в год, только за газ для нагрева воды в душе. Сокращение времени принятия душа до 10 минут позволит сэкономить треть; если вы действительно экономны и можете принять душ за 5 минут, вы сэкономите две трети, но большинству из нас это не удается.Души с электрическим подогревом потребляют гораздо меньше воды, но в 3 раза дороже за обогрев, поэтому стоимость часа аналогична. Однако из-за более низкой скорости потока в электрических душах у нас не возникает соблазна оставаться в них так долго.

Простое понижение температуры в наших домах с 22 до 21 позволит нам сэкономить около 8% газа, нефти или электричества, которые мы используем для обогрева домов, и не будем забывать об изоляции.

Изоляция чердака, изоляция пустотелых стен, двойное (или даже тройное) остекление – все это позволяет экономить энергию.Изоляция чердаков и изоляция пустотелых стен тоже очень дешевы. Иногда изоляция чердаков и изоляция пустотелых стен доступны в Великобритании за гранты, которые могут сделать их бесплатными для некоторых людей.

Изоляция чердаков и изоляция пустотелых стен могут окупиться до 3 лет; Если вам посчастливится получить грант на изоляцию, который сделает их бесплатными, окупаемость будет немедленно!

Если вы хотите прочитать другое объяснение технических терминов, включая общую и чистую эффективность, перейдите по ссылке:

http: // www.котелservices.net/technical/

Авторские права на эту статью принадлежат. Если вы хотите перейти по ссылке прямо со своего сайта на эту страницу, используйте гиперссылку:

http://www.lovekin.net/boiler-efficiency-gross-and-net. html

КПД котла и сжигание | Спиракс Сарко

Тепло от топлива

Теплотворная способность

Это значение может быть выражено двумя способами: «Общая» или «Низкая» теплотворная способность.

Высшая теплотворная способность

Это теоретическая общая энергия топлива. Однако все обычные виды топлива содержат водород, который сгорает вместе с кислородом с образованием воды, которая проходит вверх по дымовой трубе в виде пара.

Высшая теплотворная способность топлива включает энергию, используемую для испарения этой воды. Дымовые газы в паровой котельной не конденсируются, поэтому фактическое количество тепла, доступного котельной, уменьшается.

Точный контроль количества воздуха важен для эффективности котла:

Слишком много воздуха охладит печь и унесет полезное тепло.

Слишком мало воздуха, сгорание будет неполным, несгоревшее топливо будет уноситься и может образоваться дым.

Низшая теплотворная способность

Это теплотворная способность топлива без учета энергии пара, отводимого в дымовую трубу, и обычно используется для расчета КПД котла. В общих чертах:

Точный контроль количества воздуха важен для эффективности котла:

Слишком много воздуха охладит печь и унесет полезное тепло.

Слишком мало воздуха, сгорание будет неполным, несгоревшее топливо будет уноситься и может образоваться дым.

Однако на практике существует ряд трудностей в достижении идеального (стехиометрического) сгорания:

Условия вокруг горелки не будут идеальными, и невозможно обеспечить полное соответствие молекул углерода, водорода и кислорода.

Некоторые молекулы кислорода соединяются с молекулами азота с образованием оксидов азота (NO _x).

Чтобы обеспечить полное сгорание, необходимо обеспечить некоторое количество «избыточного воздуха». Это влияет на КПД котла.

Управление соотношением воздух / топливо на многих существующих небольших котельных осуществляется по принципу «разомкнутого контура». То есть горелка будет иметь ряд кулачков и рычагов, которые были откалиброваны для подачи определенного количества воздуха для определенной скорости горения.

Очевидно, что они являются механическими деталями, они изнашиваются и иногда требуют калибровки.Поэтому их необходимо регулярно обслуживать и калибровать.

На более крупных предприятиях могут быть установлены системы «замкнутого цикла», в которых используются датчики кислорода в дымоходе для управления заслонками воздуха для горения.

Утечка воздуха в камере сгорания котла отрицательно сказывается на точном контроле горения.

Валовые и чистые затраты, а также показатели «эффективности» более 100%

Эффективность сжигания газа – это количество выделяемой вами тепловой энергии по сравнению с тем, что вы вкладываете.Обычно выражается в процентах:

КПД = выход энергии / энергия в

Вы не можете получить больше, чем вложили – не вся доступная энергия улавливается, чтобы сделать что-то полезное – часть теряется. (некоторые называют это примером эффекта Танстаасфл – «такого нет вещь как бесплатный обед ») – значит КПД всегда меньше 100%.

Общая потребляемая мощность – это общее количество тепла, выделяемого при сжигании газа с определенной скоростью, измеряемое в киловаттах (кВт).Доступного больше нет, и если бы все это было использовано и ничего не было потеряно, эффективность была бы 100%. Некоторые из них всегда теряются – в случае с котлом, в основном через дымоход.

Если мы сжигаем объем газа, выделяется энергия, измеряемая в джоулях (Дж) или мегаджоулях (МДж). Если мы сжигаем газ с определенной скоростью (в кубических метрах в час м ³ / час), энергия будет производиться с определенной скоростью или мощностью , выраженной в ваттах (Вт) или киловаттах (кВт).Соотношение между объемом и энергией составляет теплотворной способности газа . Согласно данным National Grid, если мы будем сжигать газ, подаваемый в сеть Великобритании, со скоростью 1 м ³ / час, общая потребляемая мощность будет в диапазоне от 10,42 до 11,9 кВт. Цифры отличаются на других территориях.

Когда природный газ (почти весь метан) сгорает полностью, продуктами сгорания являются углекислый газ CO 2 и водяной пар h3O. Раньше считалось, что водяной пар улетучивается через дымоход, унося скрытую теплоту испарения в атмосферу.Это скрытое тепло никогда не использовалось в качестве подводимого тепла к котлу. То, что было , было чистым вводом , и цифра для этого получается путем деления валового ввода на 1,11.

Войдите в конденсационный котел. В одном из них часть этой скрытой теплоты восстанавливается путем конденсации водяного пара в жидкую воду (конденсат – материал, который выходит через пластиковую трубу – обычно белый). Это означает, что, хотя полезная мощность котла никогда не может достичь показателя валовых затрат (КПД 100%), она может превышать чистые затраты, и если мы сравним производительность с чистыми затратами , мы можем получить цифру более 100%.Это не значимая мера эффективности, это просто сравнение того, что мы получаем, когда конденсируем водяной пар, с тем, что мы бы вложили без какой-либо конденсации – сравнивая яблоко с апельсином, если хотите.

Ничто не сравнится с отработанным примером, поэтому вот некоторые данные производителей для настоящего котла, Baxi Duotec Combi 33 HE A, для центрального отопления в конденсационном режиме на полной мощности:

Полная тепловая мощность: 32,1 кВт

Тепловая нагрузка полезная: 28.9 кВт (на 1,11 меньше)

Тепловая мощность: 30,3 кВт

КПД (тепловая мощность / валовой ввод) составляет 94,4%.

Тепловая мощность, деленная на полезное тепловложение, выраженное в процентах, составляет 105%. Этот производитель предоставил данные как брутто, так и нетто, чтобы мы знали, где мы находимся. В наши дни часто дается только чистый ввод, не будучи заявленным как таковой, поэтому можно получить глупые цифры, такие как наши 105%.

Еще более полезно то, что производитель указал мощность котла в режиме без конденсации (температура обратной воды слишком высока, чтобы допустить конденсацию) – 28 кВт, что дает КПД 87%.

Производители указывают показатели эффективности как значения SEDBUK – сезонная эффективность бытовых котлов в Великобритании. Это попытка дать значимую меру в реальных условиях эксплуатации. Мы ожидаем, что она будет ниже, чем в оптимальном случае, когда в котле все время конденсируется, и выше, чем в котле, где конденсация не происходит вообще, и так оно и есть – в данном случае 91,1%.

Дополнительные источники путаницы:

Старые котлы дают данные о потреблении брутто, но это не обязательно.

Более новые котлы дают данные о вводе в чистом виде, но это не обязательно. Если вы разделите выход на вход и получите глупое значение эффективности более 100%, вы знаете, что вам дано чистое значение. Умножьте ввод на 1,11, чтобы восстановить здравомыслие.

При увязке мощности котла с расходом газа производители используют разные значения теплотворной способности газа. 10,5 – популярное число (вы найдете диапазон от 10,4 до 10,6, используемый для различных вариантов мощности одного и того же котла), 10.75 другой. Этого диапазона достаточно, чтобы превратить котел, который сжигает на 2% выше номинальной скорости, в кажущиеся 5,5%. Чтобы проверить исправность котла, я по возможности не утруждаю себя подсчетом мощности, просто сравниваю измеренный расход газа в м ³ / час с данными производителя.

Трудно добиться ясности, но я надеюсь, что, прочитав это, вы поймете, как легко получить глупые цифры эффективности, и теперь знаете, как их избежать.

В чем разница между общей и чистой эффективностью
Это вопрос, который задают The Stove Yard довольно часто, и на самом деле его не так-то просто объяснить.Особенно, когда обычно связывают «чистую» цифру с меньшим, чем «брутто», и, как ни странно, в случае эффективности печи верно обратное: нетто больше, чем брутто, поэтому «более высокая» чистая эффективность, как правило, является тот, который цитируется производителями в Великобритании и Ирландии, вызывая путаницу при сравнении с некоторыми европейскими производителями, которые, как правило, указывали значение брутто, хотя в последние годы это стало менее распространенным явлением.

Тепловой КПД рассчитывается с использованием общей или низшей теплотворной способности (CV) используемого топлива.В случае испытаний UK CE это либо древесина, либо фирменное бездымное минеральное топливо. Gross CV – это общее количество тепла в топливе, включая «скрытое» тепло, которое выделяется в процессе сгорания. Скрытая теплота превращает любую влагу в топливе в пар, который обычно «теряется» среди дымовых газов, когда они выходят через дымовую систему. Чистый КПД рассчитывается без этой скрытой теплоты, и поэтому Nett CV всегда будет больше, потому что неэффективная часть тепла, скрытая теплота, не включается.

Все показатели эффективности печи, которые четко указаны на веб-сайте The Stove Yard, являются чистыми и предоставлены нам производителями. Они были получены в результате испытаний CE, которые все печи должны пройти по закону, чтобы соответствовать Правилам строительных материалов (CPR).

Если указаны как чистые, так и валовые данные, мы приводим оба числа. В тех случаях, когда приводится только чистая цифра, а вы хотели бы знать общую эффективность, наши друзья из Hetas предоставили два быстрых расчета преобразования, которые показаны здесь и охватывают древесные бревна и бездымное минеральное топливо (включая антрацит).Обратите внимание, что эти расчеты дают только приблизительные значения.

Преобразование для деревянных бревен (содержание влаги менее 20%)
Нетто X 0,91 = Брутто

Переоборудование на антрацит и промышленное бездымное топливо
Нетто X 0,98 = Брутто

HHV vs LHV – GCV vs NCV

Британский инженер спорит с европейским инженером о том, что нужно учитывать для эффективности газового котла.

Европейский инженер требует допустить 89% – британский инженер не согласен и хочет принять 80%.

Кто прав?

Более высокая теплотворная способность по сравнению с более низкой теплотворной способностью

Точно так же, как две разные валюты могут оценивать одно и то же с разным количеством валюты, существуют два соглашения для количественной оценки количества тепла, производимого при сгорании топлива [кВтч / кг] . Эти два соглашения

Обратите внимание, что я использую HHV / GCV и LHV / NCV как взаимозаменяемые, поскольку они используются в промышленности.

Рисунок 1 – Жаротрубный кожухотрубный котел

Эти соглашения вытекают из практической инженерной реальности. Речь идет о водяном паре, образующемся при сгорании . В одной из самых красивых симметрий природы при горении образуется водяной пар. Конденсация водяного пара высвобождает много энергии.

Высокая теплотворная способность включает эту энергию. Нижняя теплотворная способность не включает энергию, выделяемую при конденсации воды. Вот почему высшая теплотворная способность выше низшей теплотворной способности.

Причина различия в том, что водяной пар в продуктах сгорания на практике не часто конденсируется.

Паровые или водогрейные котлы – конденсация воды требует снижения температуры дымовых газов до достаточно низкого уровня, при котором кислоты, присутствующие в дымовых газах, также будут конденсироваться и вызывать коррозию дымовой трубы и потенциальную поломку.

Выработка энергии – вода обычно остается в виде пара, поскольку температура внутри силовой турбины или поршней двигателя слишком высока.

Два инженера

Вернемся теперь к спору между нашими европейскими и британскими инженерами.Какая эффективность (89% или 80%) является правильным предположением?

Таблица 1 – Типичные значения КПД HHV и LHV % HHV % НТС

Котел газовый 80 89

Газовый двигатель (2 МВт) 38 42

Газовая турбина (5 МВт) 28 31

Ответ в том, что это зависит от того, как будет использоваться эффективность.Обычный расчет – это расчет расхода газа, связанный с подачей тепла от газового котла. Если мы затем хотим рассчитать стоимость этого газа, мы умножаем его на цену газа.

годовое потребление газа = годовое потребление тепла / газовый котел годовая стоимость газа = годовое потребление газа * цена на газ

Цена на газ будет иметь вид стоимость / энергия [£ / МВтч] . МВтч можно указывать на основе HHV или LHV. Таким образом, правильный способ указать цену на газ: фунтов стерлингов / МВтч HHV или фунтов стерлингов / МВтч LHV .Это не оставляет места для недоразумений.

Чтобы рассчитать стоимость с использованием цены на газ в Великобритании, мы хотели бы принять эффективность 80% HHV. Это связано с тем, что цены на газ в Великобритании указаны на основе HHV. Любая из этих конвенций может использоваться, если все наши показатели расхода топлива, эффективности и цен на энергию указаны на одной и той же основе. Последовательность имеет решающее значение.

В большинстве технических паспортов указывается расход газа или эффективность на основе LHV. Если вы работаете в стране, в которой цены на топливо указаны на основе HHV (например, в Великобритании), вам необходимо преобразовать это потребление газа в основу HHV, прежде чем вы сможете рассчитать стоимость.

Сводка

Использование расхода топлива на основе LHV с ценой на газ HHV может привести к значительному занижению стоимости топлива.

Использование эффективности или потребления газа прямо из таблицы данных может легко уничтожить типичную прибыль, ожидаемую по контрактам на продажу энергии. Это также может привести к снижению IRR проекта ниже минимальной нормы.

Лучшая практика – всегда указывать конкретный HHV или LHV при работе с расходом топлива, эффективностью и ценами. Будьте инженером, который всегда пишет «MWh HHV» и £ / MWh HHV!

Спасибо за чтение!
.