Собівартість виробленого тепла і пари.

1. Основним показником ефективності роботи будь якого котельного агрегату є Коефіцієнт Корисної Дії (ККД)

Відношення корисно використаної теплоти до всієї теплоти, яка внесена в топку котла при спалюванні палива, називаються коефіцієнтом корисної дії котла:

де: - корисно використана теплота, отримана в вигляді гарячої води або пари;

- наявна або внесена в котел теплота.

Величина знаходиться із загального рівняння теплового балансу котельного агрегату, яке має вигляд:

де: - корисно використана теплота, отримана в вигляді гарячої води або пари;

- втрати теплоти із уходячими газами;

- втрати теплоти від хімічної неповноти спалювання;

- втрати теплоти від механічної неповноти спалювання (в газифікованих

котельних агрегатах не враховується);

- втрати теплоти в оточуюче середовище;

- втрати теплоти із фізичною теплотою шлаків (в газифікованих котельних

агрегатах не враховується);

Тобто корисно використана теплота залежить від теплоти спалювання палива і втрат теплоти. Внаслідок неминулих втрат при спалюванні палива в котлі хімічна енергія не може бути повністю використана. Теплота що виділилася, передається випромінюванням і конвекцією поверхням, які оточують топковий простір. Димові гази, проходячи по газоходах котла, омивають розташовані на їх шляху конвективні поверхні нагріву і також віддають їм частину своєї теплоти. температура газів поступово зменшується, і в димову трубу вони надходять охолодженими. Ці гази отримали назву відходячі.

Фізична теплота уходячих газів складає основну частину втрат в котельній установці. Повністю позбутися втрат теплоти із відходячими газами неможливо, так як для цього необхідно охолодити димові гази до температури дутьового повітря, що подається в топку. За економічними міркуваннями робити цього не доцільно, так як при незначних перепадах температур між газами і нагріваємою речовиною сильно збільшується поверхня нагріву котла. Втрати теплоти із уходячими газами звичайно виражають у відсотках. Питома величина цих втрат залежить від теплоти спалювання палива:

Ці втрати тим більше, чім вище температура уходячих димових газів.

На збільшення втрат теплоти впливає коефіцієнт надлишку повітря. потрапляючи в котел, надлишкове повітря поглинає теплоту, тому чім більше повітря змішується із уходячими газами, тим більші будуть теплові втрати.

Таким чином, щоб підвищити економність установки, потрібно вести процес горіння з найменшим допустимим коефіцієнтом надлишку повітря, забезпечувати найбільшу щільність обмурівки котла і намагатися як найбільше охолодити димові гази шляхом регулярного і своєчасного очищення поверхонь нагріву котла.

При неправильній організації процесу горіння з’являється втрата теплоти із хімічною неповнотою спалювання. Горіння в цьому випадку протікає неповно, в продуктах спалювання з’являються горючі компоненти, які здатні виділити теплоту при спалюванні. Питома величина втрат теплоти в результаті хімічної неповноти спалювання палива виражається у відсотках:

Причинами цих втрат є: недостатність повітря, низька температура в топці, неправильне розподілення повітря і недостатній об’єм топкового простору.

Щоб втрати від хімічної неповноти спалювання були мінімальними при спалюванні газоподібного палива необхідно добиватися гарного змішування газу із повітрям.

При роботі котла стінки його нагріваються і віддають теплоту оточуючому середовищу (теплові втрати). Питома величина цих втрат також виражається у відсотках:

Відносне значення зовнішньої площі поверхні обмурівки у малих котлах більше, ніж у великих, тому втрати теплоти в оточуюче середовище у більших котлів менша ніж менших.

Величина для чавунних опалювальних котлів теплопродуктивністю 0,17 – 1,4 МВт (0,15 – 1,2 Гкал/год) може змінюватися в межах 1,5 – 5 % і прни спалюванні газоподібного палива визначається за графіком (рисунок 6.1).

Рисунок 6.1 – Залежність втрат теплоти в оточуюче середовище, від теплопродуктивності чавунного котла.

Корисно використану теплоту визначають шляхом віднімання із теплоти спалювання палива сумарних втрат теплоти, і виражають у кДж/кг або %.

Розрізняють ККД_нетто і ККД_брутто котла. ККД котла, який враховує витрати енергії на власні потреби котельні, називається ККД_нетто. Чим вище теплове навантаження (форсування) котла, тим більше палива спалюється в його топці і тим більше утворюється димових газів. Одночасно із збільшенням теплопродуктивності котла при підвищеному форсуванні зростають втрати теплоти із уходячими димовими газами, так як температура уходячих газів при збільшенні навантаження зростає.

Із збільшенням навантаження також зростають втрати теплоти від хімічної неповноти спалювання зміна теплового навантаження котла впливає на величину теплових втрат і його ККД (рисунок 6.2).

Рисунок 6.2 – Графік залежності ККД котла від його навантаження (при незмінному коефіцієнті надлишку повітря).

При мінімальному навантаженні (точка а) основну роль відіграють втрати теплоти в оточуюче середовище. Із зростанням навантаження зменшуються втрати теплоти в оточуюче середовище, але збільшуються інші теплові втрати. ККД котла збільшується і досягає в точці б максимального значення. Втрати теплоти із відходячими газами, а також від хімічної неповноти спалювання (при подальшому збільшенні навантаження) збільшуються більш різко, ніж зменшуються втрати теплоти в оточуюче середовище, ККД котла в цьому випадку знижується (точка в).

Кожен котел має оптимальне навантаження, яке є найбільш економічним. експлуатація котла повинна бути організована таким чином, щоб найбільшу частину часу він працював на максимально економічному режимі навантаженні (точка б або або близька до неї заштрихована зона).

Надмірне зменшення коефіцієнту надлишку повітря призводить до появи хімічної неповноти спалювання. Втрати теплоти при цьому буде тим більші, чим менше коефіцієнт надлишку повітря. ККД котла найбільше значення при визначеному коефіцієнті надлишку повітря (рисунок 6.3).

Рисунок 6.3 – Графік залежності ККД котла від коефіцієнту надлишку повітря (при незмінному навантаженні).

При надмірному збільшенні коефіцієнту надлишку повітря значення втрати теплоти із відходячими газами збільшуються більш різко, ніж знижуються втрати від хімічної неповноти спалювання, ККД котла зменшується.

Оптимальне значення коефіцієнту надлишку повітря визначається теплотехнічними і налагоджувальними випробуваннями котла на основі аналізу димових газів газоаналізаторами.

2.Оцінювання роботи котельні виконується за її техніко-економічними показниками, які визначаються за данними технічної звітності. Роботу котельні характеризують такі основні показники.

Коефіцієнт завантаження характеризує ступінь завантаження встановленої потужності котельні при одночасній (годинній) максимальній виработці тепла або пари і визначається із співвідношення:

де: - встановлена теплопродуктивність котельні, МВт (Гкал/год), або т/год;

- максимальне навантаження, МВт (Гкал/год), або т/год;

Цей коефіцієнт може бути рівним або менше одиниці. Він залежить від рівня використання встановленої теплопродуктивності котельні (сезонність опалювально-вентиляційних навантажень, необхідність забезпечення резерву, обмеженість типорозмірів встановлюємих котлів і т.п.). При визначені максимального годинного навантаження котельні необхідно приймати до уваги середньогодинне за добу навантаження побутового гарячого водопостачання.

Встанолена теплопродуктивність котельні на протязі року використовується не повністю, що пояснюється нерівнемірністю споживання теплоти на протязі як доби, так і року. Для того щоб встановити, в якій мірі використовується встановлена теплопродуктивність котельні на протязі року, вводять поняття коефіцієнту використання встановленої теплопродуктивності котельні, який являє собою відношення:

де: - річне виробництво теплоти, МВт/рік (Гкал/рік), або т/рік;

- кількість годин в році.

На практиці замість коефіцієнта використання користуються показником, який називають кількістю годин використання встановленого тепловиробництва за рік, який являє собою величину:

де: - кількість годин в році, яку повинна була б працювати котельня для вироб -

ництва річної кількості теплоти , якщо б вона увесь час працювала при

розрахунковій встановленій теплопродуктивності.

Економічність роботи котельні оцінюють коефіцієнтом корисної дії і питомою витратою умовного палива на виробництво 1 МВт (Гкал), або 1 т пари. Для оцінювання величини витрати теплоти або пари на власні потреби вводиться поняття коефіцієнт корисної дії – ККД_нетто і ККД_брутто котельної установки, про які вже говорилося вище.

Іншим показником економічності роботи котельної є питома витрата умовного палива на виробництво 1 МВт (Гкал) теплоти, або 1 т пари, кг/кДж (кг/Ккал), або кг/т:

де: - річна витрата умовного палива, кг/рік.

Важливий показник економічності роботи котельні – штатний коефіцієнт , який являє собою чисельність робітників котельні , віднесену до встановленого тепловиробництва котельні [до 1 МВт (Гкал/год, або 1 т/год], люд/кДж (люд/Гкал), або люд/т:

Цей показник характеризує ступінь механізації і автоматизації виробничих процесів, а також є мірою ефективного використання праці персоналу котельні, тобто продуктивність праці.

Собівартість одиниці виробляємої теплоти або пари визначається за формулою, грн/кДж (грн/Гкал), або грн/т:

де: - сумарні річні експлуатаційні витрати,

грн/рік, які включають відповідно річні витрати на паливо, воду, електроенергію,

заробітну платню, текучій і капітальні ремонти і річні відрахування на відновле-

ння капітальних вкладень в котельню.

Собівартість виробляємої котельнею одиниці теплоти суттєво знижується із підвищенням ККД котлів і удосконаленням допоміжного обладнання, а також при використанні комплексної механізації і автоматизації виробничих процесів в котельні.