ОЦЕНКА ПОТЕНЦИАЛА ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ВОДОГРЕЙНЫХ КОТЛОВ ТИПА ПТВМ НА ГАЗООБРАЗНОМ ТОПЛИВЕ

Главным показателем, характеризующим экономичность работы котельного агрегата, является его коэффициент полезного действия «брутто» (КПД «брутто»,), значение которого определяется по выработанной теплоте, и представляющий собой отношение выработанной котлом теплоты к теплоте располагаемой [1,2].

Ниже рассмотрена возможность оценки потенциала энергосбережения [3] при эксплуатации водогрейных котлов типа ПТВМ на природном газе с помощью некоторой функции (в дальнейшем названной «универсальной»), которая обобщает влияние различных факторов на эффективность генерации теплоты в котле. Допустим, что «оптимально достижимые» значения экономичности работы котельного агрегата данного типа соответствуют его оптимальным показателям, определяемым заводом-изготовителем при отпуске котла заказчику. Именно эти данные приводятся в технической литературе [4] для номинального режима эксплуатации котла с  и . Для других его нагрузок N и соответствующих ему значений  сведения, как правило, отсутствуют.

Универсальная функция была получена на основании обработки и анализа эксплуатационных данных по режимным картам большинства водогрейных котлов ПАО «МОЭК», установленных на тепловых станциях (ТС) в г. Москве и работающих на природном газе. Эта функция для котлов различных типов и мощностей в безразмерном виде может быть представлена следующим образом:

,                                                                 (1)

Где   соответствует значению  для конкретного котла в условиях его эксплуатации при .

Результаты обработки режимных карт водогрейных котлов ПАО «МОЭК» приведены на рисунке 1.

Рисунок 1. Графическое  изображение функции  .

Расчетные значения отношения   вполне удовлетворительно осредняются линейной зависимостью (сплошная линия на рисунке 1).

,                                                (2)

Где К=-0,023425 – величина, постоянная для рассматриваемых типов водогрейных котлов, работающих на природном газе, и их конструкций.

В этом смысле постоянную К можно назвать «универсальной», а функцию (2) можно рассматривать в качестве «универсальной функции», по крайней мере, для указанной группы котлоагрегатов.

Разница  значений  при поставке котла заказчику заводом-изготовителем и  котла в условиях его эксплуатации, т.е.

,                                              (3)

зависит от многих факторов и может изменяться в довольно широких пределах, в том числе при .

Поскольку функция (2) является «универсальной» для рассматриваемой группы водогрейных котлов, работающих на природном газе, постольку потенциал топливоэнергосбережения П_ТЭ в условиях эксплуатации котлоагрегата можно определить на основании ниже следующих соображений.

Согласно (2) находим:

– для котла с показателями от завода-изготовителя

                                             (4)

– для котла в условиях его эксплуатации

                                            (5)

В [1] было принято, что

,                                                              (6)

где  – располагаемая теплота, ,  а  – выработанная котлоагрегатом теплота, .

Для водогрейного котла, работающего на природном газе:

,                                                  (7)

где  – сумма тепловых потерь  , а  – низшая теплота сгорания единицы топлива .

Таким образом, для котла с показателями от завода-изготовителя, получаем

,                                            (8)

а для котла в условиях его эксплуатации

                                            (9)

Пусть  – расход топлива при эксплуатации котла, . Тогда при одном и том же расходе топлива  и одинаковых значениях  будет:

              (10)

потенциал топливоэнергосбережения по теплопроизводительности котла в условиях его эксплуатации, .

Соответственно, при одинаковых тепловых нагрузках, т.е. при , необходим:

и, следовательно

                                                               (11)

Поэтому:

                                          (12)

П_ТЭ2 – потенциал топливоэнергосбережения по расходу топлива котлом в условиях его эксплуатации, .

В соотношениях (10,11,12) обозначено: – расход топлива для котла с показателями от завода-изготовителя при .

Для конкретного отдельного режима в условиях эксплуатации котла величина , где i=1,2,3,…,n, определяется, вообще говоря, в зависимости от  на основании опытных данных, полученных с помощью той или иной системы измерений, например [1].

Как было показано в [1] для водогрейных котлов будет справедливо соотношение:

,                                                  (13)

где  – расход воды через котлоагрегат, ;

 – удельная теплоемкость воды при постоянном давлении, ;

 – соответственно температура воды на выходе из котла и на входе в котел, ^ОС.

Приравнивая соотношения (9) и (13), находим:

                                                  (14)

Способ оценки потенциала топливоэнергосбережения на основе применения «универсальной функции» (2) является наиболее продуктивным при эксплуатации котлов, в особенности, с относительно низкой эффективностью теплотворной способности топлива и позволяет определить потенциал топливоэнергосбережения  для всего допустимого интервала изменения теплопроизводительности котла в условиях его эксплуатации при любом или однократном значении отношения .

Список литературы:

1. Минаев Б.Н., Волков С.А., Гусев Г.Б. Информационно-измерительный комплекс для оценки эффективности использования топливно-энергетических ресурсов на объектах стационарной энергетики железнодорожного транспорта // Тепловые процессы в технике. 2017. №4. Том 9.
2. Александров В.Г. Паровые котлы малой и средней мощности, Изд. 2-е, перераб. и доп. Л., «Энергия», 1972. 2000. С илл.
3. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях: учебник для ВУЗов/ О.Л. Данилов, А.Б. Гаряев, И.В. Яковлев и др.; под ред. А.В. Клименко. – М.: Издательский дом МЭИ, 2010. – 424с.: ил.
4. Бузников Е.Ф. и др. Производственные и отопительные котельные / Е.Ф. Бузников, К.Ф. Роддатис, Э.Я. Берзиньш. – 2-е изд., перераб. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – с. 248, ил.