CC BY
71
УДК 621.181
Р. А. Ильин, В. А. Мовчан Астраханский государственный технический университет
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК ПО ВАРИАНТАМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОЛЕЗНОЙ ЭКСЕРГИИ
Традиционно эффективность котлов оценивается по тепловому КПД (находится в пределах 0,75-0,93), а также по коэффициенту использования топлива (0,80-0,98). Эти критерии оценки не дают представления о действительной энергетической эффективности использования топлива, сжигаемого в котлах.
Более точные оценки дают разрабатываемые авторами термодинамические параметры оценки эффективности: коэффициент эффективности использования первичной тепловой эксер-гии топлива в теплоэнергетических установках hex, в частности - в котлах, и полный коэффициент использования эксергии ^х.полн [1-4]. Последний учитывает как эффективность преобразования тепловой энергии топлива в полезную эксергию (по коэффициенту hex), так и эффективность использования строительной эксергии (по коэффициенту hex стр ).
Расчетные формулы для определения hex, Лех.стр и Лех.полн приведены в [1, 2, 4]. Некоторые оценки по этим формулам для большого количества котлов различного назначения выполнены в [4].
В данной работе для характерной группы котлов вычислены основные термодинамические параметры, по которым можно судить об эффективности котлов.
Оценка эффективности котлов выполнена при следующих общих основных показателях их работы: затраты эксергии, Дж, на создание 1 кг массы котла - 50 106 кДж/кг; сроки эксплуатации котлов - 7 и 40 лет; КПД - 0,93; изменение остальных параметров показано на рис. 1.
Рис. 1. Функция Цех полн = /(т, Цех, С) термодинамической эффективности для некоторых распространенных котлов: 1 - ДКВр-2,5-13-194 (оС), т = 7,3 кг/кВт; 2 - ДКВр-2,5-13-250 (оС), т = 7,3;
3 - Е-35-40-У-440 (оС), т = 5,1; 4 - Е-50-40-У-440 (оС), т = 4,5; 5 - ДКВр-10-13-194 (оС), т = 2,7;
6 - ВВД-200-13-250 (оС), т = 2,3; 7 - ДКВр-35-13-194 (оС), т = 1,9; 8 - ДКВр-35-13-250 (оС), т = 1,9;
9 - КВ-ГМ-30-150 (оС), т = 1,0; С: ----- - 7 лет,---------- 40 лет; А - область величин полного
коэффициента использования эксергии для котлов при С = 7-40 лет; температура теплоносителя на входе в потребитель Тп = 670 К; удельная масса котлов т = 0,5... 7,5 кг/кВт
/SSN1812-9498. ВЕСТНИКАГТУ. 2007. № 3 (38)
Рис. 1-3 дают представление о своего рода классификации котлов по термодинамическим параметрам.
Рис. 2. Функция Цех полн = /(т, ?п) термодинамической эффективности котлов с номинальной температурой пара /п.ном = 400 оС при температуре теплоносителя на входе в потребитель /п < 400 оС; С = 7 лет
Рис. 3. Зависимость Цехполн /П™олн и Цех для котельных установок для всего диапазона изменения удельной массы котлов от ^ °С: 1 - т = 3 кг/кВт, С = 7 лет; 2 - т = 3, С = 40 лет
На рисунках видно, что решающее влияние на эффективность использования эксергии в котлах оказывает их удельная масса т, кг/кВт, и температура пара, подаваемого к потребителю. Важно также повышать эффективность использования эксергии топлива, сжигаемого в котлах, - цех, например включая их в состав мини-ТЭЦ. Это влияет и на пех стр , и на Пех.полн .
Таким образом, по приведенным данным можно определить термодинамическую эффективность котлов по полному коэффициенту использования эксергии как комплексному показателю и определить частный коэффициент эффективности использования располагаемой эксергии при совместной работе котла и потребителя тепловой энергии [3].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ильин А. К., Ильин Р. А. Методология термодинамической оценки эффективности теплоэнергетических технологий // Энергетика России в 21 веке: развитие, функционирование, управление: Материалы Всерос. конф. - Иркутск: Ин-т систем энергетики, 2005. - С. Б1.4.1-Б1.4.9.
2. Ильин Р. А. О коэффициентах энерго- и эксергоотдачи теплоэнергетических установок // Национальная конф. по теплоэнергетике. - Казань: КНЦ РАН, 2006. - Т. 2. - С. 245-246.
3. Мовчан В. А., Ильин Р. А. Оценка эффективности котельных установок по эксергетическим параметрам // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. - 2005. - № 6 (29). - С. 235-238.
4. Ильин Р. А., Ильин А. К. Эффективность использования эксергии топлива в котлах различного назначения / Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. - 2006. - № 3(32). - С. 253-256.
Статья поступила в редакцию 17.05.2006
THERMODYNAMIC CLASSIFICATION OF BOILER INSTALLATIONS ON USE VARIANTS OF USEFUL EXERGY
R. A. Ilyin, V. A. Movchan
Thermodynamic classification of boilers is developed on the basis of ex-ergy parameters. It allows to divide boilers into groups on use variants of useful exergy in them, and to define ways to increase their efficiency.
