Kazánok hatásfoka. Kazánok és Tüzelőberendezések

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Kazánok hatásfoka. Kazánok és Tüzelőberendezések"

Viktor Szekeres
7 évvel ezelőtt
Látták:

1 Kazánok hatásfoka Kazánok és Tüzelőberendezések

2 Tartalom Kazánok hőmérlege Hatásfok meghatározása Veszteségek kategóriái és típusai Füstgáz veszteség Idényhatásfok

3 Kazánok hőmérlege Kazánok hőmérlegén az oda bevezetett és elvezetett hőmennyiségek egyensúlyát értjük állandósult állapotban. ΣQ be = ΣQ ki Instacioner üzemállapotok esetén, pld. induláskor, vagy leálláskor a kazánszerkezetek hőtároló képességét is figyelembe kell venni. A kazán köré egy képzeletbeli ellenőrző felületet kell vonni. Pontos számításhoz minden az ellenőrző felületen áthaladó energiaáramot figyelembe kell venni. Az ellenőrző felületen belüli dolgokkal azonban nem kell foglalkozni.

induláskor, vagy leálláskor a kazánszerkezetek hőtároló képességét is figyelembe kell venni.

4 Kazánok hatásfokának meghatározási módszerei ΣQ be = ΣQ haszn + ΣQ veszt A kazán hatásfokán a hasznosított és a bevezetett hőmennyiség arányát értjük. A hasznos hőmennyiség helyébe a Q haszn = Q be - Q veszt értéket helyettesítve, a kazánhatásfok veszteségek oldaláról történő megközelítését kapjuk. Q η haszn kazán = = 1 Qbe Q Q veszt be A hasznos hőmennyiségből kiinduló meghatározási módszert direkt kazánhatásfok meghatározási módszernek nevezik, míg a veszteségekből kiinduló számítást indirekt kazánhatásfok meghatározási módszernek nevezik.

A hasznos hőmennyiség helyébe a Q haszn = Q be - Q veszt értéket helyettesítve, a kazánhatásfok veszteségek oldaláról történő

5 Direkt hatásfok A hasznos teljesítmény a belépő és kilépő entalpiaáramokból számítható: Q hasznos = m (h ki (p,t) h be (p,t)) A direkt kazánhatásfok méréssel történő meghatározásához minimálisan a következő mennyiségek mérésére van szükség. - Az átáramló hőhordozó közegmennyiség mérésére (Esetenként szükség lehet mind a belépőoldali, mind a kilépőoldali mérésre) - A hőhordozó közeg be- és kilépőoldali nyomásának és hőmérsékletének mérésére - A bevezetett tüzelőanyagáram mérésére A direkt hatásfok nem ad információt a hatásfok alakulásának miértjére, nem ad információt a hatásfoknövelés esetleges lehetőségeire!!!

- Az átáramló hőhordozó közegmennyiség mérésére (Esetenként szükség lehet mind a belépőoldali, mind a kilépőoldali mérésre) - A hőhordozó közeg be- és

6 Indirekt hatásfok Az indirekt hatásfok a veszteségek számbavételén alapul: Tüzelési veszteségek csoportja A tüzelőanyag nem teljes vagy nem tökéletes elégése folytán alakul ki Fűtőfelületi veszteségek csoportja A tüzeléssel felszabadított hőenergia nem hasznos célra fordítódik

nem tökéletes elégése folytán alakul ki Fűtőfelületi veszteségek

7 A kazánba bevezetett energia összetevői fűtőérték alapon Q be = Q tü + Q lev + Q tüfiz + Q egyéb Q = B ( H + λ µ c ( t t ) + c ( t t )) + Q be i Lo' plev levbe körny tüza tüzabe körny egyéb

8 Gőzfejlesztők anyag és energia áramai

9 Hőhasznosító rész anyag és energia áramai

10 Tüzelőberendezés anyag és energia áramai

11 Tüzelési veszteségek A tüzelési veszteségek a következők lehetnek: ξ gáz - elégetlen gázok (CO,C x H y,h 2 ) ξ korom - korom ξkoksz - szállókoksz ξ pernye - pernyeéghető ξ salak - salakéghető Ezek figyelembe vételével számítható a tüzelés hatásfoka: η T = 1 - ( ξ gáz + ξ korom + ξ koksz + ξ pernye + ξ salak )

pernye - pernyeéghető ξ salak - salakéghető Ezek figyelembe vételével

12 Tüzelési veszteség számítási példa

13 Fűtőfelületi veszteségek A tüzeléssel felszabadított hőenergia nem hasznos célra, nem a hőhordozó közeg entalpia növelésére fordítódik. A veszteség fajták: ξ fg füstgáz veszteség ξ körny környezeti (sugárzási) veszteség salak fizikai hőveszteség ξ salakfiz

14 Füstgáz veszteség A füstgáz által a környezetbe szállított hő, mivel a füstgáz a környezetinél magasabb hőmérsékleten távozik Ez a legnagyobb veszteség tétel, ami leginkább meghatározza a kazánok hatásfokát Korszerű (nem kondenzációs) kazánoknák ξ fg = 5-10 % Régebbi kazánoknál ξ fg = % Ha a füstgáz a harmatponti hőmérséklete alá hűl, többlet, hőteljesítmény kinyerésére van lehetőség, amelyet fűtőérték alapon történő számításnál a bemenő energiáknál figyelmen kívül hagytunk. Így akár 100% feletti kazánhatásfok is elérhető!

Régebbi kazánoknál ξ fg = 10-15 % Ha a füstgáz a harmatponti hőmérséklete alá hűl, többlet, hőteljesítmény kinyerésére van lehetőség,

15 Füstgázveszteség számítása kondenzáció nélkül ξ fg = Q fg / Q in Q fg = m fg (h fgout - h fgamb ) = B (µ Vo +(λ-1) µ Lo ) c pfg (t fgout t amb ) ξ B ( µ Vo' + ( λ 1) µ = fg B ( H + λ µ c ( t i Lo' pair airin Lo' ) c t amb pfg ( t ) + c fgout fuel t ( t amb fuel ) t amb )) = = H i ( µ Vo' + λ µ + ( λ Lo' c pair 1) µ ( t airin Lo' ) c t amb pfg ) ( t + c fgout fuel ( t t amb fuel ) t amb )

Lo' pair airin Lo' ) c t amb pfg ( t ) + c fgout fuel t ( t amb fuel ) t amb )) = = H i ( µ Vo' +

16 Füstgáz-veszteség alakulása nehézolaj tüzelés esetén

17 A füstgáz vízgőz tartalmának kondenzációja A füstgáz a komponensek iseális gázkeverékének tekinthető Dalton törvénye szerint a gáz nyomása ilyenkor az összetevők parciális nyomásának összegeként számítható: A kondenzáció akkor indul meg, ha a füstgáz hőmérséklete eléri a vízgőz parciális nyomásához tartozó telítési hőmérsékletet, ezt nevezzük a füstgáz harmatponti hőmérsékletének A vízgőz parciális nyomásának számítása: p H 2O = p abs V V' H 2O = p abs H + water V ' + ( λ 1) L ' 0 0

a füstgáz hőmérséklete eléri a vízgőz parciális nyomásához tartozó telítési hőmérsékletet, ezt nevezzük a füstgáz

18 A vízgőz telítési görbéje Saturation temperature [ C] Tsat( Psat) Psat 0.22 Saturation pressure [bar]

30 25 20 15 10 5 0 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.

19 A füstgáz harmatpontjának változása

20 Egéshő / Fűtőérték arány különböző tüzelőanyagok esetén Mértékegység Fűtőérték Égéshő Arány Földgáz kwh/m 3 10,4 11,5 1,11 Cseppfolyós földgáz kwh/m 3 8,9 9,8 1,11 PB gáz kwh/m 3 30,4 32,8 1,08 Tüzelőolaj kwh/l 10,0 10,6 1,06 Fapellet kwh/kg 4,9 5,5 1,12

1,11 Cseppfolyós földgáz kwh/m 3 8,9 9,8 1,11 PB gáz kwh/m 3

21 Füstgázveszteség számítása kondenzáció esetén ξ fg = Q fg / Q in Q fg = (m fg m cond ) c pfg (t fgout - t fgamb ) - m cond (h w h w ) [kw] m fg = B (µ Vo +(λ-1) µ Lo ), [kg/s] m cond = B µ H2O (ρ H2Ostart - (ρ H2Oend )/ ρ H2Ostart [kg/s] ξ fg = (m fg B (H i m cond + λ µ ) c Lo' c pfg pair (t (t fgout airin t t amb amb ) m ) + c cond fuel (h (t '' w fuel h t ' w amb ) )) = = ( µ V o' + ( λ 1) µ Lo ' ) µ H 2O ρh 2 Ostart ρ ρh 2 Ostart H + λ µ c i Lo ' H 2Oend pair c (t airin pfg t (t amb fgout t ) + c fuel amb ) µ (t fuel H 2O t ρ ) amb H 2Ostart ρ ρ H 2 Ostart H 2Oend (h '' w h ' w )

22 Minőségi időjárásfüggő szabályozás jellemző hőmérséklet görbéi

23 Fajlagos kondenzátum képződés földgáztüzelés esetén

24 [%] Füstgázveszteség fűtőérték alapon földgáztüzelés esetén

25 Füstgázveszteség fűtőérték alapon PB gáztüzelés esetén [%] 10 5 O 2fg 5 % 3 % 0 % [ o C] 5 10 t fg

26 Füstgázveszteség fűtőérték alapon tüzelőolaj tüzelés esetén [%] 10 O 2fg 6 % 3,5 % 0 % [ o C] 5 t fg

27 [%] Füstgázveszteség fűtőérték alapon fatüzelés esetén

28 Kénsavharmatpont alakulása

29 Környezeti (sugárzási) veszteség A környezeti veszteség a kazán környezetének átadott hő A veszteség teljesítmény a kazán szigetelési körülményei alapján számítható A veszteségtényező ξ körny = % a kazán névleges terhelése esetén De ez a veszteségtényező a terhelés függvénye mivel: Q körny = állandó A veszteségtényező a terheléssel fordítottan arányos.

30 Salak fizikai hőveszteség Szilárd tüzelés esetén a tüzelőberendezésből eltávolított forró salak szállítja ki

31 Direkt és indirekt kazánhatásfok összehasonlítása Mindkét módszer ugyanazt az eredményt kell adja. Az indirekt módszer általában egyszerűbben kivitelezhető Továbbá az indirekt módszer információt ad a veszteségek csökkentésére is. A direkt módszert ritkábban, pld a szezonális hatásfok meghatározására használják

32 Kazánhatásfok alakulása a terhelés függvényében háztartási kazánoknál Kazánhatásfok % Kondenzációs kazán (40/30) Kondenzációs kazán (70/50) Alacsony hömérsékletü kazán Hagyományos kazán Terhelés %

33 Kazánhatásfok alakulása a terhelés függvényében erőművi kazánoknál

34 Fűtési és légkondicionálási igény változása az év során

35 Fűtési tartamdiagram

36 Minőségi időjárásfüggő szabályozás jellemző hőmérséklet görbéi

37 Kazán működési ciklus instacioner energia áramai

38 Terheléstől függő és független veszteségek Standardized fuel input qf Effective energy 1/ K Load dependent losses q B / K Load independent losses 0 Workload 1

39 Összefoglaló Kazánok hőmérlege Hatásfok meghatározása Veszteségek kategóriái és típusai Füstgáz veszteség Idényhatásfok

40 Köszönöm a figyelmet!

Hasonló dokumentumok

MÉRÉSI JEGYZŐKÖNYV. A mérési jegyzőkönyvet javító oktató tölti ki! Kondenzációs melegvízkazám Tanév/félév Tantárgy Képzés

MÉRÉSI JEGYZŐKÖNYV. A mérési jegyzőkönyvet javító oktató tölti ki! Kondenzációs melegvízkazám Tanév/félév Tantárgy Képzés MÉRÉSI JEGYZŐKÖNYV Kondenzációs melegvízkazám Tanév/félév Tantárgy Képzés 2008/09 I félév Kalorikus gépek Bsc Mérés dátuma 2008 Mérés helye Mérőcsoport száma Jegyzőkönyvkészítő Mérésvezető oktató D gépcsarnok