8. Режимы работы котельного оборудования

Большие, легкодоступные, практически не требующие затрат резервы экономии газа и электроэнергии заключены в оптимальном распределении нагрузок между котлами, работающими на общего потребителя.

С уменьшением нагрузки ниже номинальной (рис. 75) уменьшается температура уходящих газов, а значит, падают потери теплоты с уходящими газами. При малых нагрузках уменьшаются скорости истечения газа и воздуха, ухудшается их смешение и могут возникнуть потери с химической неполнотой сгорания. Абсолютные потери теплоты через обмуровку остаются практически неизменными, а относительные (отнесенные на единицу расхода топлива) естественно возрастают. Это приводит к тому, что при пониженных нагрузках имеется максимальное значение КПД (рис. 76). Значение нагрузки котла, при которой КПД достигает максимума, зависит от множества факторов, основными из которых являются вид топлива, тип котла и его номинальная мощность.

На основании режимных карт для каждого котлоагрегата может быть построена расходная характеристика, представляющая собой графическую зависимость расхода топлива от количества выработанного пара или тепловой энергии. Характеристика должна быть определена экспериментально при работе котлоагрегата при исправном состоянии оборудования. Расходные характеристики котлоагрегатов, приведенные на рис. 77, можно выразить в виде функциональных зависимостей: и, где, часовой расход топлива соответственно котлами №1 и №2; , паро- или теплопроизводительность этих котлов.

Рис. 75. Изменение потерь с уменьшением нагрузки котла:

1 – потери теплоты с уходящими газами; 2 – потери теплоты с химической

неполнотой сгорания; 3 – потери теплоты через ограждения

Суммарная выработка пара (тепловой энергии) в единицу времени двумя котлами составляет . Если котел №1 загружен до значения, то загрузка котла №2 составит. Следовательно,и.

Суммарный расход топлива на два котла составит:

. (191)

Рис. 76. Изменение КПД при уменьшении нагрузки котла

Для того чтобы расход топлива был наименьшим (оптимальным), необходимо, чтобы первая производная суммы в правой части уравнения, взятая по нагрузке любого из котлов, равнялась нулю, а вторая производная была положительной. Таким образом, условие минимума суммарного расхода топливаможно получить в результате дифференцирования вышеприведенного выражения, например, по, т.е.

. (192)

Рис. 77. Расходные характеристики котлоагрегатов

Производная может быть определена из условия, следовательно,. Разделив последнее выражение на, получимили. Подставляя в правую часть выражения, получаем

. (193)

Это выражение показывает, что для получения минимального суммарного расхода топлива каждый из котлов должен нести такую нагрузку, при которой наклон касательной к характеристике одного агрегата равен наклону касательной к характеристике другого агрегата, или .

Заменив производные в выражении отношениями и, получим условие минимального суммарного расхода топлива в котельной в виде

. (194)

Величину, характеризующую удельный прирост расхода топлива и, отнесенный к дополнительной производительности котлови, принято называть относительным приростом расхода топлива.

Если котлоагрегаты одинаковы, то у них общая характеристика , т.е. для выработки одного и того же количества пара (тепловой энергии)каждым котлом потребуется одинаковый расход топлива. Следовательно, между одинаковыми котлоагрегатами суммарная нагрузка должна распределяться поровну.