Здесь вы узнаете каким образом можно повысить производительность котла:

• Как определить насколько эффективен ваш котел
• Температура дымовых газов
• Подогрев подпиточной воды и воздуха
• Недожог топлива
• Контроль избыточного воздуха
• Оптимизация продувки котла
• Удаление накипи и сажи

Существуют различные методы поднять производительность котла, касаются они

• системы горения,
•  теплопередачи,
•  вспомогательных систем,
•  качества воды,
•  продувки котла.

Давайте сначал посмотрим на методы определения производительности котла, потом вернемся к оптимизации.

Как оценивается эффективность котлов?

Производительность котла падает со временем.

Происходит это, как правило, из-за некачественного топлива, загрязнений и не достаточно тщательного обслуживания.

Даже на новый котел могут повлиять такие факторы как низкое качество топлива и воды.

Энергетическое обследование котла поможет определить насколько производительность вашего котла отклоняется от оптимального уровня.

Также, в ходе обследования котла можно определить факторы, которые негативно влияют на показатели производительности котла, и устранить их.

Как определить производительность котла

Существует два основных метода определения эффективности котла.

Прямой метод: Производительность котла = Содержание энергии в топливе / Содержание энергии в паре или воде * 100%

Косвенный метод: Производительность котла = ( Содержание энергии в топливе – Потери) * 100%

Прямой метод

Преимущества прямого метода:

• Можно быстро самостоятельно оценить эффективность котла.
• Легко посчитать, требуется лишь несколько параметров для вычисления.
• Требуется лишь несколько инструментов для проведения замеров.

Недостатки прямого метода:

• Не дает информации относительно того, почему эффективность низкая.
• Не дает информации о потерях.

Непрямой метод

Непрямой метод также еще называется методом расчета потерь.

Основные потери в котле:

• Потеря тепла вместе с дымовыми газами.
• Потеря тепла из-за влаги в топливе и воздухе для горения.
• Потеря тепла из-за сжигания водорода.
• Потеря из-за излучения тепла с поверхностей котла.
• Потеря из-за недожога топлива.

Данные, необходимые для расчета эффективности котла с использованием непрямого метода:

• Основные параметры используемого топлива (H2, O2, S, C, влага, зола).
• Процентное содержание кислорода и CO2 в дымовых газах.
• Температура дымовых газов.
• Температура и влажность воздуха внутри котельной.
• Теплотворная способность топлива в ккал / кг.
• Теплотворная способность золы в ккал / кг (для твердотопливных котлов).

Преимущества косвенного метода расчета потерь в котле:

• Основное преимущество непрямого метода в том, что вы сразу понимаете суть ваших потерь.
• На часть из этих потерь можно повлиять, сократить или снизить их до нуля.

Недостатки косвенного метода:

• Расчет производительности котла с помощью непрямого метода более сложный чем прямой метод.
• Требуется больше оборудования и замеров.

Для понимания какие потери в вашем котле, мы рекомендуем провести энергетическое обследование котельной.

Это поможет сократить потери в котле до минимума.

Как провести обследование котельной, можно узнать здесь.

Методы повышения производительности котлов

Температура дымовых газов

Температура дымовых газов должна быть максимально низкой.

Однако она не должна быть настолько низкой, что водяной пар образует конденсат на стенах думой трубы.

Это особенно важно, если топливо содержит большое количество серы, которая может спровоцировать коррозию дымовой трубы.

Температура дымовых газов выше 200 ° C означает, что существует возможность установить экономайзер.

Также, это может означать, что внутри котла образовалась накипь, которую необходимо устранить (почистить котел).

Подогрев подпиточной воды с помощью экономайзера

Как правило, температура дымовых газов в современных котлах колеблется от 200 oC до 300 oC.

Если температура дымовых газов выше 200 oC — можно ставить экономайзер.

В твердотопливных котлах температура дымовых газов не должна быть ниже 200 oC, иначе оксиды серы будут конденсироваться на стенках думой трубы и вызывать коррозию.

При использовании чистого топлива, такого как природный газ, сжиженный нефтяной газ или газойль, температура дымовых газов может быть значительно ниже 200 oC.

Потенциал энергосбережения зависит от типа котла и используемого топлива.

Для типично котла старой модели с температурой дымовых газов 250 ° С — 300 °С можно использовать экономайзер, который позволит уменьшить температуру до 200 ° С.

Это позволит увеличить температуру подаваемой воды на 15 ° С, что в свою очередь увеличит производительность котла на 2% – 3%.

В современных газовых котлах, с температурой дымовых газов около 140 ° С, можно понизить температуру дымовых газов до 65 ° С.

Это увеличит эффективность котла на 4% – 5%.

Предварительный подогрев воздуха

Предварительный подогрев воздуха является альтернативой подогреву подпиточной воды.

Для повышения производительности на 1%, температура воздуха для горения должна быть повышена на 20 oC.

Большинство горелок, используемых в старых котлах, не рассчитаны на воздух подогретый до очень высокой температуры.

Современные котлы и горелки могут выдерживать воздух подогретый до высокой температуры, поэтому, в качестве альтернативы экономайзеру, можно рассматривать теплообменник.

Недожог топлива

Неполное сгорание может возникнуть из-за нехватки кислорода, переизбытка топлива или плохого смешивания топлива с кислородом.

Неполное сгорание топлива можно легко определить по цвету дыма. Эту проблему необходимо немедленно устранять.

В случае с газовыми котлами, при условии достаточного уровня кислорода, темный дым указывает на проблему с горелкой.

Тем не менее, самая распространенная причина неполного сгорания топлива – плохое смешивание топлива и кислорода в горелке.

В твердотопливных котлах недожог топлива может составлять 2% и более.

Самые распространенные проблемы в твердотопливных котлах:

• куски топлива разных размеров, часть из которых не сгорает полностью,
• угольная пыль, которая препятствует хорошему смешиванию топлива и кислорода.

Контроль избыточного воздуха

Избыточный кислород необходим для поддержания оптимальной работы котла.

Оптимальный уровень кислород это когда сумма потерь из-за неполного сгорания и потерь из-за избытка тепла в дымовых газах минимальна.

Оптимальный уровень кислорода зависит от конструкции печи, типа горелки и вида топлива.

Оптимальный уровень кислорода для вашего котла можно определить путем проведения испытаний с различными соотношениями компонентов топливо-воздушной смеси.

Подгонка избыточного воздуха до оптимального уровня приводит к уменьшению потерь тепла в дымовых газов и топлива.

Сокращение кислорода на 1% повышает производительность котла на 0,6%.

Существуют различные методы контроля избыточного воздуха:

• Портативные анализаторы кислорода и тяговые датчики могут использоваться для периодического считывания, чтобы оператор вручную регулировал поток воздуха для оптимальной работы. Таким образом возможно сокращение избыточного кислорода до 20%.
• Более оптимальным методом является стационарно установленный анализатор кислорода. С его помощью оператор может постоянно регулировать подачу кислорода.
• Такой же анализатор с дистанционным управлением позволяет оператору дистанционно управлять несколькими котлами одновременно.

Самая продвинутая система – это автоматическое управление уровнем кислорода. Но такая система, из-за своей высокой стоимости, оправдана только для очень больших котельных.

Потери тепла через обмуровку котла

Внешние поверхности котла более горячие, чем окружающая среда.

Таким образом, поверхность котла теряет тепло в зависимости от площади поверхности и разницы в температуре между поверхностью и окружающей средой.

Потери тепла через обмуровку котла обычно являются фиксированными потерями, независимо от мощности котла.

Современные котлы теряют не более 1,5% через обмуровку, принимая во внимание, что котел работает на полную мощность.

Если же котел работает только на 25% своей мощности, потери могут достигать 6%.

Потери тепла через обмуровку можно легко выявить и устранить с помощью тепловизионного обследования.

Ремонт обмуровки и увеличение изоляции котла и трубопроводов поможет сократить потери до минимума.

Неконтролируемая непрерывная продувка

Неконтролируемая непрерывная продувка котла влечет за собой огромные потери тепла и энергии.

Автоматизированное управление продувкой может быть хорошим решением в этом случае.

Автоматика будет контролировать уровень электропроводимости и кислотности воды, и, при их увеличении, запускать механизм продувки.

Контролируемая продувка может сократить уровень потерь на 3%.

Удаление накипи и сажи

В твердотопливных котлах накопление сажи на поверхностях действует как изолятор.

Любые такие образования должны регулярно удаляться.

Повышенные температуры дымовых газов может указывать на накопление сажи.

Образование накипи на внутренних поверхностях котла также повышает температуру дымовых газов и увеличивает потери.

Увеличение температуры дымовых газах, при нормальном уровне избыточного воздуха, указывает на плохую теплопередачу внутри котла, то есть на внутренних поверхностях котла образовалась накипь.

Первое, эту накипь необходимо удалить.

Второе, необходимо изменить процедуру чистки котла.

Температуру дымовых газов необходимо постоянно контролировать — это отличный индикатор чистоты внутренних поверхностей котла.

Как только температуру дымовых газов поднимается примерно на 20 ° C, по сравнению со вновь очищенным котлом, пришло время удалить отложения.

Для контроля температуры мы рекомендуем установить термометр у основания дымовой трубы.

По нашим оценкам, 2-3 мм накипи увеличивают расход топлива на 2,5%.

Для удаления накипи мы рекомендуем периодическую очистку всех поверхностей внутри котла, дымовых труб, экономайзеров и воздухонагревателей.

Снижение давления пара в котле

Еще один метод повысить производительность котла это снижение давления.

Снижение давления пара в котле может сократить расход топлива на 1% – 2%.

Более низкое давление дает более низкую температуру насыщенного пара и дымовых газов.

Пар генерируется при определенном уровне давления / температуры для использования в конкретном процессе.

В некоторых случаях процесс не протекает все время, и есть периоды, когда давление в котле может быть уменьшено.

Стоит отметить, что необходимо относится с осторожностью к сокращению давления в котле.

Побочные эффекты могут отрицательно повлиять на любую потенциальную экономию.

Давление необходимо уменьшать поэтапно, но не более чем на 20%.

Влияние загрузки на производительность котла

Максимальная эффективность работы котла не возникает при полной нагрузке, а на уровне 65% – 85% от полной нагрузки.

Если загрузка котла ниже 65% – его эффективность снижается.

При загрузке ниже 25% производительность котла снижается в разы.

При загрузке ниже 25% котлы использовать не рекомендуется.

Правильное планирование работы котлов

Так как оптимальная производительность котла достигается при 65-85% от полной нагрузки, в целом, как правило, более эффективно использовать меньшее количество котлов при более высоких нагрузках, чем использовать большое количество при низких нагрузках.

Замена котла

Потенциальная экономия от замены котла зависит от ожидаемого увеличения производительности нового котла.

Замена котла может быть финансово привлекательной если:

• существующий котел морально устарел,
• не способен работать на более дешевом топливе,
• не соответствует экологическим требованиям,
• не соответствует современным техническим требованиям,
• постоянно перегружен или недогружен,
• не может снабжать организацию паром, водой требуемой температуры и давления.

Замена котла это большая инвестиция.

Поэтому, к этому мероприятию необходимо подойти очень серьезно.

Котел служит, как минимум 25 лет, поэтому необходимо

• подумать о долгосрочных перспективах развития организации,
• технических потребностях в будущем,
• оценить все технико-экономическом факторы,
• ценах на топливо через 5, 10, 15 лет,
• сделать качественный расчет срока окупаемости замены котла.

Продувка котла

Когда вода кипит и образуется пар, любые растворенные твердые вещества, содержащиеся в воде, остаются в котле.

Если в воде много твердых веществ, они будут концентрироваться и могут в конечном итоге достичь уровня, в котором их растворимость в воде превышена, и они начнут осаждаться.

Выше определенного уровня концентрации твердые вещества способствуют вспениванию и вызывают перенос воды в пар.

Отложения также приводят к образованию накипи внутри котла, что приводит к локальным перегревам, плохой теплопередаче и, в конечном итоге, к разрушению котла.

Поэтому необходимо постоянно контролировать уровень концентрации твердых веществ в воде.

Этот контроль достигается путем периодического сбрасывания определенного объема воды и замены ее на вновь подготовленную пресную воду.

Таким образом поддерживая оптимальный уровень твердых веществ в воде.

Продувка обязательное мероприятие для защиты поверхностей теплообменника в котле.

Тем не менее, продувка может стать значительным источником потерь тепла и производительности котла.

Проводимость в качестве индикатора качества воды в котельной

Измерение общего количества растворенных твердых веществ в воде требует много времени.

Поэтому для определения качества воды мониторится уровень электропроводимости.

Повышение электропроводимости указывает на увеличение твердых веществ в воды.

Существует два основных способа продувки котла — постоянная и периодическая.

Периодическая продувка

Периодическая продувка осуществляется путем открытия задвижки на короткое время.

В течение короткого времени сбрасывается большое количество воды.

Делать это можно, например, один раз в смену на 2 минуты.

Периодическая продувка требует большого кратковременного увеличения количества воды, подаваемой в котел.

Для этого могут потребоваться дополнительные насосы.

Кроме того, уровень твердых веществ в воде будет то понижаться, то повышаться.

Также, периодическая продувка приводит к значительным единовременным потерям тепловой энергии.

Непрерывная продувка

Непрерывная продувка это когда небольшое количество воды постоянно сбрасывается и заменяется на питательную воду.

У этого метода есть свои преимущества:

• Уровень твердых веществ в котле остается постоянным.
• Качество пара не меняется.
• Нет необходимости постоянно следить за процессом.

Тепло, которое сбрасывается, можно восстанавливать и использовать для подогрева подпиточной воды.

Этот тип продувки обычно используется в котлах высокого давления.

Преимущества продувки

Продувка котла имеет следующие плюсы:

• Снижение затрат на предварительную обработку подпиточной воды.
• Сокращение времени простоя.
• Увеличение срока эксплуатации котла.
• Снижение количества химикатов, используемых для обработки подпиточной воды.

Водоподготовка

Производство качественного пара зависит от правильного управления системой обработки воды.

Это на прямую влияет на чистоту и качество пара, уровня отложений, коррозии и срока службы котла.

Вся дрянь, которая поступает с водой скапливается в котле.

Поэтому производительность, эффективность и срок службы котла напрямую зависят от водоподготовки.

При увеличении давления и температуры, частицы, растворенные в воде, ведут себя по другому.

При нагреве и увеличении давления, многие растворимые компоненты превращаются в твердые или кристаллические частицы.

Когда растворимость конкретного компонента в воде превышает норму, появляется осадок и накипь.

Чтобы накипь и осадок не образовывались внутри котла, воду необходимо обработать и подготовить.

Как бороться с отложениями

Отложения в котлах возникают, в основном, из-за жесткой воды.

Отложения, в свою очередь, ведут к падению производительности котла, ухудшат качество пара и разрушают котел.

Отложения действуют как изоляторы и замедляют передачу тепла.

Внутренняя обработка воды

Внутренняя обработка осуществляется путем добавления химикатов в котел.

Химикаты предотвращают образование отложений и накипи.

А твердые частицы, растворенные в воде, сбрасываются во время продувки.

Метод внутренней обработки воды можно использовать если воду изначально хорошего качества, с низким содержанием твердых частиц и солей.

Если же твердых частиц и солей в воде много, тогда придется сбрасывать большое количество воды во время продувки, а это, в свою очередь, ведет к значительным теплопотерям и снижает производительность котла.

В общем, этом метод не эффективен, если у вас плохое качество воды.

Для обработки воды необходимо использовать разные химикаты, в зависимости от состава воды в вашем источнике.

Без предварительного химанализа воды и консультации со специалистами, мы не рекомендуем заниматься внутренней обработкой воды.

Внешняя обработка воды

Доступны следующие методы внешние обработки воды:

• ионизация,
• деминерализация,
• обратный осмос,
• механическая деаэрация,
• химическая деаэрация.

Прежде чем использовать какой-либо из них, воду необходимо предварительно подготовить, удалить из нее все крупные частицы, дать как следует отстоятся.

В двух словах как работает котел

Котел это аппарат, который передает воде тепло, выделяемое при сгорании газа, угля или дерева.

В котлах чаще всего используется именно вода, так как она является самым дешевым и эффективным средством передачи тепла.

Котел преобразует тепло сгорания, нагревает воду или превращает воду в пар.

Далее, горячая вода или пар под давлением могут быть использованы для обогрева или на технические нужды.

Когда вода закипает, ее объем увеличивается в 1600 раз.

Это создает силу, которая по мощи сравнима с силой взрыва пороха.

Вас может заинтересовать:

• Расчет тепловых нагрузок
• Автоматизированные узлы управления отоплением
• Перевод котла в водогрейный режим