В статье рассматриваются вопросы эффективности сжигания мазута и угля в котлах одинаковой производительности. Представлены результаты по определению потерь теплоты с уходящими газами и через ограждающие поверхности котельного агрегата в зависимости от производительности.
Ключевые слова: топливо, потери теплоты с уходящими газами, потери теплоты через ограждающие поверхности котельного агрегата, КПД котла.
Вопросы эффективного сжигания топлива остаются актуальными в настоящее время. Пути уменьшения потерь теплоты и снижение количества сжигаемого топлива рассматривается в работах многих авторов, так как сжигание топлива в большом количестве практически всегда сопровождается определенными потерями, приводящими к снижению КПД котельного агрегата [1, 2].
Особенность работы котельного оборудования в северо-восточных регионах Казахстана обуславливается особым географическим положением наибольшим удалением на материке от океанов. Территория открыта арктическому бассейну, но изолирована от влияния Индийского океана высочайшими горными системами Азии.
С географическим положением связаны такие особенности климата, как различия в степени континентальности и увлажненности, изменения температурных условий по сезонам года, большое разнообразие типов климата. Резкая континентальность климата объясняется большими амплитудами годовых и суточных температур. Зимой достигает минус 45 оС, летом — до плюс 45 оС, что повышает актуальность изучения и совершенствования работы оборудования [3].
Цель исследования — анализ эффективности работы котельных агрегатов, работающих на жидком (мазут М40) и твердом (уголь марки «Д» разреза Каражыра ВКО) топливе.
Этапы проведения работы представлены на рисунке 1.
Рис. 1. Этапы проведения работы
Испытания проводились для котлов одинаковой мощности при нагрузке 50, 75 и 100 % от номинальной. Использовались общепринятые методики. Повторяемость опытов трехкратная, число параллельных определений двух- трех- кратное. Обработку полученных результатов производили программой MSExcel.
Результаты экспериментальных исследований по определению зависимости тепловых потерь с уходящими газами и потерь через ограждающие конструкции в зависимости от нагрузки котла представлены на рисунке 2.
Рис. 2. Зависимость потерь теплоты с уходящими газами 
и через ограждающие поверхности 
от производительности котла при сжигании жидкого и твердого топлива
В результате математической обработки получены следующие зависимости:
- потери теплоты с уходящими газами 
, %, для котла, работающего на жидком топливе:
, (1)
где 
- производительность котельного агрегата, % от номинальной;
- потери теплоты с уходящими газами 
, %, для котла, работающего на твердом топливе:
; (2)
- потери теплоты через ограждающие поверхности 
, %, для котла, работающего на жидком топливе:
, (3)
- потери теплоты через ограждающие поверхности 
, %, для котла, работающего на твердом топливе:
. (4)
С ростом теплопроизводительности котла наблюдается увеличение потерь теплоты с уходящими газами, как при сжигании мазута, так и при сжигании угля. При этом следует отметить, что данный вид потерь тепла выше при сжигании угля. Главные факторы, влияющие на значение потерь теплоты с уходящими газами — это температура уходящих газов, зависящая от размера конвективной поверхности котла и интенсивности отдачи теплоты к этой поверхности, и величина коэффициента избытка воздуха. При сжигании твердого топлива величина коэффициента избытка воздуха выше, чем при сжигании жидкого топлива, что приводит к увеличению общего объема уходящих газов, содержащего как продукты сгорания, так и частично неиспользованный воздух. Соответственно и увеличиваются потери теплоты с уходящими газами.
Результаты экспериментальных исследований по определению КПД котла в зависимости от нагрузки котла представлены на рисунке 3.
В результате математической обработки получены следующие уравнения:
- зависимость КПД котла 
, %, от производительности при сжигании жидкого топлива:
; (5)
- зависимость КПД котла , %, от производительности при сжигании твердого топлива:
. (6)
Рис. 3. Зависимость КПД котла от производительности при сжигании жидкого и твердого топлива
Полученные результаты показали, что КПД котла на твердом топливе ниже, также следует отметить, что КПД котлов уменьшается с ростом производительности, так как с ростом производительности увеличиваются потери теплоты с уходящими газами. Уменьшение потерь теплоты в окружающую среду через ограждающие поверхности и элементы котла меньше, чем увеличение потерь с уходящими газами, поэтому не происходит увеличения КПД котла.
Литература:
1. Воликов А. Н., Новиков О. Н., Окатьев А. Н. Энергоэкологическая эффективность сжигания газового и жидкого топлива в котлах малой и средней мощности // Современные проблемы науки и образования. — 2012. — № 4; URL: www.science-education.ru/104–6610 (дата обращения: 29.04.2015).
2. Величкин П. С. Исследование потерь теплоты котла КЕ-25–14С ТЭЦ-1 города Семей [Текст] / П. С. Величкин, Д. В. Мясоедов, А. Д. Золотов // Молодой ученый. — 2014. — № 15. — С. 65–67.
3. Официальный сайт Акима Восточно-Казахстанской области URL: http://www.akimvko.gov.kz (дата обращения: 06.04.2015).
4. Алияров Б. К. д.т.н., Алиярова М. Б. к.т.н., Ерекеев О. К. к.т.н. Основные проблемы теплоснабжения в Республике Казахстан // «Новости Теплоснабжения». — 2003. — № 11.
