Котлы твердотопливные, тепловые установки, котельные, КПД котла

Котлы, как и другие тепловые установки, используют не всю теплоту, которая выделяется при сгорании топлива. Немалая часть теплоты уходит с отходящими газами, какая-то ее часть теряется через обмуровку котла. Потери также могут происходить из-за химической неполноты сгорания. В твердотопливных котлах возможны потери от провала или уноса с газами несгоревших частиц и с физической теплотой шлака. Тепловой баланс котла, отнесенный к 1 м3 сожженного газового топлива, приведенного к 0° С и 760 мм рт. ст., - это  равенство, левая часть которого включает располагаемую теплоту, поступившую в топку, а правая часть - сумму полезно использованной теплоты и потерь, ккал/м3.
Определенные тепловые потери в твердотопливных котлах обусловлены образованием сажи при неполном сгорании топлива. Выявление таких незначительных потерь может вызвать определенные трудности. Теплотехнические расчеты в основном ведут по низшей теплоте сгорания. Лишь контактные котлы рассчитывают по высшей теплоте сгорания. Физическая теплота, которую в топку приносят воздух и газ, учитывается соответствующим уменьшением потерь теплоты с отходящими газами. Физическая теплота нагретого воздуха учитывается только если воздух нагрет не в котле.
Теплопотери с отходящими газами увеличиваются с температурой и коэффициентом избытка воздуха. Температура отходящих газов твердотопливных котлов, которые не имеют хвостовых поверхностей нагрева, равняется 250-350 °С, а если есть поверхностные экономайзеры и воздухонагреватели - 120-160 °С, если есть контактные экономайзеры - 65-70 °С. Этот процесс повышает объем полезно использованной теплоты. Снижение температуры отходящих газов допустимо до уровня, предотвращающего конденсацию водяных паров на хвостовых поверхностях нагрева и образование ледяных наростов в устье дымовой трубы в зимнее время. Теплопотери с отходящими газами также могут стать результатом присоса воздуха в топку и газоходы твердотопливного котла. По этой причине потеря тепла с отходящими газами неизбежна. Но снижение их температуры до допустимых пределов, а также поддержание оптимального коэффициента избытка воздуха позволяют довести потерю теплоты в твердотопливных котлах с отходящими газами к минимуму.
Уменьшить потерю теплоты с отходящими газами можно такими способами:
- поддерживать в чистоте наружную сторону поверхности нагрева твердотопливного котла и не допускать образования накипи. Это обеспечит необходимую степень передачи теплоты от газов к воде и приведет к снижению температуры отходящих газов;
- соблюдать требования, которые предъявляются к питательной и котловой воде;
- не допускать присосов воздуха в топку и газоходы;
- поддерживать оптимальные режимы работы горелок готлов;
- обеспечивать нормальную работу хвостовых поверхностей.
Теплопотери зависят от качества обмуровки, размеров и взаимного расположения котлов, толщины и качества обмуровки, степени экранирования топки, конструкции фронтовых устройств котла, наличия хвостовых поверхностей. Если в котельной есть сквозняки, теплопотери котла увеличиваются.
КПД котла характеризуется эффективностью использования теплоты сгорания топлива, или превращения его химической энергии в тепловую. КПД котла - это отношение полезной теплоты в котле к затраченной. КПД котла выражается в долях от единицы или в процентах.