18. Энергетические характеристики котлоагрегатов
Получение энергетических характеристик котлоагрегатов связано со сложностью физических зависимостей процессов горения, тепловыделения, лежащими в основе его работы.
Полученная мощность определяется количеством тепла, выделяемого при сжигании топлива
Q = В * Qрн,
где В - расход топлива, Qрн – низшая теплотворная способность топлива.
Преобразование химической энергии топлива в тепловую сопровождается потерями: • с химическим недожогом; • механическим недожогом; • с физическим теплом уходящих газов и очаговых остатков; • из-за охлаждения котла.
Основными факторами, определяющими величину потерь и энергетическую характеристику, является конструкция, вид топлива и способ сжигания.
Энергетическая характеристика потерь котлоагрегата Qu в зависимости от подведенной мощности Qе имеет сложную форму: выпуклую при малых нагрузках и вогнутую при нагрузках близких к расчетной величине.
η = f (Qе)
В, 
b,
В = f (Qе)
b
P
Р
Энергетические характеристики котлоагрегата:
расходная В = f (Qе); удельных расходов b = f (Qе); КПД η = f (Qе).
В энергетических характеристиках котлоагрегата можно выделить три характерных зоны:
1 – сниженных нагрузок 20 – 80 %
2 – средних нагрузок (от 40 – 80 %;
3 – повышенных нагрузок (80 – 85 %)
Первая зона (сниженных нагрузок) характеризуется медленным возрастанием потерь (пологая часть характеристики), что перекрывается незначительной величиной нагрузки котлоагрегата в этой зоне и приводит к низким значениям КПД и соответственно к большим удельным расходам. Эта зона характеризуется неустойчивым режимом горения и является практически нерабочей зоной.
Вторая зона (средних нагрузок) отвечает наиболее экономичным характеристикам. Она имеет наибольшие значения КПД и, следовательно, наименьшие значения удельных расходов.
Третья зона характеризуется крутым подъемом расходной характеристики, т. е. быстрым возрастанием потерь, что уже не компенсируется ростом нагрузки котлоагрегата и приводит к снижению КПД и возрастанию удельных расходов топлива. Это зона перегрузки или форсировки.
Формы спрямления энергетических характеристик котлоагрегатов: 1) выделение экономической зоны работы и зоны перегрузки В = bэк Qе + (β - bэк) (Qе – Qэк); 2) выделение холостого хода, экономической мощности и зоны нагрузки В = Вхх + βQе + (β' - β") (Qе – Qэк); где bэк – удельный расход условного топлива в экономической зоне; β' и β" - частичный удельный расход до и после экономической мощности; Qэк – экономическая мощность; Qе – текущая нагрузка; Вхх – расход топлива на холостой ход.
19. Учет потерь переменного режима при выборе экономичного режима
В практических условиях эксплуатации энергетического оборудования наиболее характерными условиями являются работа не на постоянную нагрузку, а на переменную нагрузку.
При работе с переменной нагрузкой состав работающего оборудования может изменяться
а) из-за технических ограничений, когда при изменении суммарной нагрузки достигнут технический минимум или максимум группы находящегося в работе оборудования;
б) по экономическим соображениям, когда суммарная нагрузка достигает значения, при котором (если учитывать только энергетические характеристики установившегося режима) оказывается целесообразным включение (при повышении нагрузки) и отключение (при снижении нагрузки) одного из агрегатов.
В этих условиях выбор экономичного режима совместной работы энергетического оборудования сводится
1) к выбору в каждый момент времени состава работающего оборудования;
2) к экономичному распределению нагрузки между отдельными агрегатами внутри группы.
Следовательно, при работе группы агрегатов с переменной нагрузкой должно происходить непрерывное перераспределение нагрузки между агрегатами, а также периодическое включение и отключение отдельных агрегатов при возрастании нагрузки.
Заметим, что выбору экономичного режима совместной работы оборудования предшествует выбор состава работающего оборудования.
Оборудование, работающее в условиях переменного режима, помимо технологического процесса в условиях, учитываемых энергетическими характеристиками, имеет дополнительные потери неустановившегося режима, вызванные: а)разладкой технологического процесса;б)пусками и остановами теплосилового оборудования.
Следовательно, показатели теплосилового оборудования при работе с переменной нагрузкой всегда хуже, чем при работе с постоянной нагрузкой.
Переменный режим работы не только увеличивает энергетические потери, но и влияет на другие составляющие эксплуатационных расходов.
Так как режим эксплуатации оборудования влияет на его износ, то частое включения и отключения могут увеличить стоимость ремонтов. Включения и отключения вызывают изменения расходов материалов, требуют затрат времени вахтенного персонала и т. п.
Показатели теплосилового оборудования при работе с переменной нагрузкой всегда хуже, чем при работе с постоянной нагрузкой.