Wielkości opisujące kocioł (1) Wielkości opisujące kocioł (2)
" moc kotła (wydajność cieplna)  ilość ciepła oddawana
" obciążenie kotła - stosunek uzyskiwanej mocy do mocy
użytecznie czynnikowi grzewczemu w jednostce czasu
znamionowej kotła podawany w procentach mocy
" moc znamionowa kotła  moc kotła podawana przez
znamionowej
wytwórcę, uzyskiwana trwale przy spalaniu paliwa w
" obciążenie częściowe kotła - obciążenie kotła mniejsze od
warunkach ustalonych, określana jest dla projektowej
100% mocy znamionowej.
temperatury wody na wypływie z kotła (zasilanie) i
" przeciążenie kotła - obciążenie kotła większe od 100%
dopływie do kotła (powrót) oraz znamionowego strumienia
przepływającej wody mocy znamionowej
" kotły grzewcze niskotemperaturowe (orientacyjne moce
" obciążenie ekonomiczne  przy którym kocioł osiąga
znamionowe):
najwyższą sprawność
 kotły żeliwne, w zakresie mocy 12 - 2000 kW,
 kotły stalowe płomienicowo-płomieniówkowe 15  20 000 kW
 kotły wiszące kompaktowe jedno- i dwufunkcyjne (potrzeby c.o. i
przygotowania c.w.u.), z wymiennikami z żeliwa, stali nierdzewnej i
stopów lekkich, w zakresie mocy do 100 kW
1 2
Wielkości opisujące kocioł (4)
Wielkości opisujące kocioł (3)
" ciśnienie robocze (ciśnienie dopuszczone) - wynika z rozwiązań
konstrukcyjnych kotłów i zastosowanego materiału. Jest
" powierzchnia ogrzewalna kotła - suma tych
parametrem decydującym o wykorzystaniu kotła w określonej
powierzchni kotła, które z jednej strony stykają się z
konfiguracji hydraulicznej instalacji grzewczej
czynnikiem grzewczym, a z drugiej strony z  kotły żeliwne niskotemperaturowe ok. 400 - 600 kPa
 kotły stalowe niskotemperaturowe, płomienicowo-płomieniówkowe o mocy
ośrodkiem przekazującym ciepło (gazy spalinowe)
60 - 2000 kW, ok. 0,5 - 0,6 MPa
lub podlegają działaniu promieniowania cieplnego;
 kotły stalowe niskotemperaturowe dużych mocy do 1,6 MPa
powierzchniÄ™ ogrzewalnÄ… liczy siÄ™ po stronie
 kotły wysokotemperaturowe na temp. wody poniżej 230oC - do 3,0 MPa
ośrodka przekazującego ciepło.
" temperatura zasilania i temperatura powrotu
 obciążenie cieplne powierzchni ogrzewalnej kotła -
 kotły tradycyjne (stałotemperaturowe) pracują przy wyższych temp., np.
ilość ciepła przejmowanego przez jednostkę powierzchni
90/70oC
ogrzewalnej w jednostce czasu
 kotły o obniżonych parametrach pracują przy temp. niższych, np. 70/50oC,
przy czym wysokość temp. wody w kotle zmienia się w zależności od potrzeb
 obciążenie cieplne komory spalania kotła - ilość ciepła
 kotły kondensacyjne są przeznaczone do pracy wodą o temp. poniżej temp.
przejmowanego przez jednostkę objętości ogrzewalnej w
punktu rosy, np. 40/30oC, a temp. wody w kotle jest zmienna
jednostce czasu
3 4
Wielkości opisujące kocioł (5) Wielkości opisujące kocioł (6)
" znamionowa sprawność brutto, w kotłach gazowych przy dobrym
" sprawność kotła netto określa się uwzględniając moc
wyregulowaniu palnika występują tylko dwie straty:
konieczną do napędu wentylatora powietrza do spalania.
 strata wylotowa (Sw) związana z temperaturą spalin oraz strata ciepła do
Sprawność kotła netto powinna być uwzględniana w analizie
otoczenia (przez izolację korpusu kotła)
ekonomicznej, podobnie jak sprawność średnioroczna
 strata ciepła do otoczenia (Sot) zawiera się pomiędzy 0,2% (kotły o dużej
mocy cieplnej) a 1,5% (małe kotły). Sprawność kotła wodnego:
" średnioroczna sprawność użytkowa  decyduje o
&ð &ð
Qu Qd ekonomii eksploatacji systemu grzewczego, odniesiona jest
· =ð ×ð100% · =ð ×ð100% -ð Sw -ð Sot
do całego okresu eksploatacji systemu uwzględniająca stratę
B×ð Hi B ×ð Hi
postojową kotła oraz ilość godzin eksploatacji palnika w
" sprawność optymalna kotła - największa sprawność cieplna
sezonie (strata postojowa kotła jest związana z oddawaniem
uzyskiwana w obszarze technicznie i ekonomicznie uzasadnionej mocy
ciepła w czasie wyłączenie palnika i nagrzewaniem kotła po
kotła
ponownym uruchomieniu palnika).
" sprawność maksymalna kotła - największa sprawność cieplna
uzyskiwana w całym obszarze pracy kotła
5 6
Sprawność energetyczna urządzeń kotłowych (1) Sprawność energetyczna urządzeń kotłowych (2)
" Do oceny jakości pracy kotła w warunkach eksploatacyjnych " Równanie bilansu strumienia ciepła w kotłach wodnych:
wykorzystuje się równanie bilansu strumienia ciepła:
B·Hi = mcw(tz  tp) + SðS
Qo= Qu + SðS Þð B·Hi = m(hz  hp) + SðS
cw  średnie ciepło właściwe w przedziale temperatury tz i tp
Qo  strumień ciepła doprowadzonego z paliwem
tz i tp  odpowiednio temperatura wody wypływającej i powracającej do
Qu  użyteczna moc cieplna kotła (strumień ciepła użytecznego) kotła
B  strumień masy paliwa B  strumień masy paliwa
Hi  wartość opałowa paliwa Hi  wartość opałowa paliwa
m  strumień masy nośnika ciepła wypływającego z kotła m  strumień masy nośnika ciepła wypływającego z kotła
hz  entalpia właściwa nośnika ciepła wypływającego z kotła
SðS  suma strat mocy cieplej
hp  entalpia właściwa nośnika zasilającego kocioł
SðS  suma strat mocy cieplej
7 8
Sprawność energetyczna urządzeń kotłowych (3)
Sprawność energetyczna urządzeń kotłowych (4)
Podział strat w zależności od miejsca i sposobu powstawania
" Miarą skuteczności działania urządzenia energetycznego jest
" Straty paleniska
sprawność
 popielnikowa, przesypu, wskutek niezupełnego spalania, w żużlu,
" Można ją wyznaczyć znając strumień energii doprowadzonej do kotła i
w koksiku lotnym i sadzy, wskutek promieniowania i konwekcji
strumień ciepła użytecznego: (straty rozproszenia)
" Straty w kanałach spalinowych
hð = Qu/Qo Þð m(hz  hp)/B·Hi Þð mcw(tz  tp)/ B·Hi
 wskutek promieniowania i konwekcji (straty rozproszenia)
" Lub też znając strumień energii doprowadzonej do kotła i straty mocy
 wskutek zasysania powietrza (tzw. fałszywego)
cieplnej
" Straty odlotowe
hð = (Qo- SðS) /Qo
 kominowa
" Straty kotła właściwego
 odmulania
 odsalania (w kotłach parowych)
 na skutek nieszczelności obmurza kotła (zaliczana do kominowej)
9 10
Sprawność energetyczna urządzeń kotłowych (5) Sprawność energetyczna urządzeń kotłowych (6)
" W praktyce przy bilansowaniu kotła podział strat jest upraszczany.
" Strata popielnikowa
Wynika to z warunków pomiarowych oraz z niemożności określenia
 powstaje wskutek usuwania poza obręb komory paleniskowej (do
oddzielnie pewnych grup strat. Często do badań przyjmuje się podział
popielnika) nie spalonych części paliwa
strat następujący:
 przyczyny: nazbyt krótkie przebywanie paliwa na ruszcie lub też
 popielnikowa,
odcięcie dopływu powietrza do cząstek palnych wskutek otoczenia
 przesypu,
ich żużlem
 wskutek niezupełnego spalania,
" Strata przesypu
 w żużlu,
 występuje w paleniskach rusztowych wskutek wypadania cząstek
 w koksiku lotnym i sadzy,
paliwa przez szczeliny rusztowe poza komorÄ™ paleniskowÄ…
 kominowa,
" Niezupełnego spalania
 odsalania i odmulania,
 wskutek spalania węgla C do CO, a nie do CO2
 pozostałe (wskutek promieniowania i konwekcji, nieszczelności
 przyczyny: niedobór powietrza do spalania, złe wymieszanie
rurociągów w obrębie kotłowni, dosysania powietrza
paliwa z powietrzem
 fałszywego )
11 12
Sprawność energetyczna urządzeń kotłowych (7) Sprawność energetyczna urządzeń kotłowych (8)
" Strata w żużlu " Strata odsalania i odmulania
 jest wynikiem usuwania, poza obręb kotła, żużla o temperaturze  strata odsalania występuje w kotłach parowych, gdzie odprowadza
wyższej od temperatury otoczenia; o wielkości tej straty decyduje się z kotła nadmiar zasolonej wody (w temperaturze wrzenia), by
pojemność cieplna masy żużla utrzymać wymagane stężenie soli w wodzie kotłowej
 odmulanie kotłów (średnich i dużych mocy) odbywa się okresowo
" Strata w koksiku lotnym i sadzy
i polega na usuwaniu osadów wytrąconych z wody kotłowej; osady
 jest wynikiem unoszenia przez spaliny nie spalonych czÄ…stek
znajdują się zwykle w najniższej części kotła i używa się w tym
paliwa w postaci tzw. koksiku lotnego (odgazowane drobiny
celu zaworów spustowych
węgla) oraz sadzy (produktów rozpadu i niewłaściwego spalania
węglowodorów) " Pozostałe straty, czyli straty rozproszenia
 ze względu na trudności wykonania pomiaru nie są mierzone
" Kominowa
bezpośrednio, stanowią uzupełnienie bilansu kotła
 powstaje wskutek uchodzenia do atmosfery gazów spalinowych,
 wraz ze wzrostem mocy kotła rośnie ich wartość bezwzględna, ale
cieplejszych od temperatury otoczenia
maleje ich udział w sumie strat
 ta strata jest konieczna, gdyż jest to najlepszy sposób usunięcia
spalin na zewnÄ…trz Straty: popielnikowa, przesypu oraz w koksiku lotnym i
sadzy stanowią tzw. stratę niecałkowitego spalania
13 14
Sprawność energetyczna urządzeń kotłowych (9)
Przykładowy bilans energetyczny kotła WR-25 Wymagania stawiane kotłom (1)
Minimalna temperatura wody powracającej do kotła
Parametr kotła Jedn. Pomiar nr 1 Pomiar nr 2
Moc użytkowa kotła kW 27 060,8 20 267,1
" zwiÄ…zana jest z wykraplaniem siÄ™ pary wodnej ze spalin (tzw.
roszeniem kotła),
Strata kominowa kotła kW/% 3 691,9 11,0 3 682,1 14,5
" zapewnienie tp min dotyczy kotłów tradycyjnych i kotłów o
Strata do otoczenia kW/% 671,2 2,0 509,1 2,0
obniżonych parametrach, które nie mają budowy
zabezpieczajÄ…cej przed wykraplaniem siÄ™ pary wodnej,
Strata niecałkowitego spalania kW/% 2 062,6 6,1 991,7 3,9
" wartość tp min powinna być podana przez producenta urządzenia,
" dotrzymanie warunku może być realizowana poprzez:
Strata niezupełnego spalania kW/% 74,2 0,2 4,8 0,0
 domieszanie strumienia gorącej wody z kotła do przewodu
Sprawność kotła % 80,6 79,6 powrotnego (za pomocą pompy mieszającej, trójdrogowego lub
czterodrogowego zaworu mieszajÄ…cego),
Współczynnik lambda - 1,47 1,82
 wykorzystanie sprzęgieł hydraulicznych.
15 16
Wymagania stawiane kotłom (2)
Minimalna temperatury wody w kotle
Wymagania stawiane kotłom (3)
" również związane jest z zabezpieczeniem kotła przed Maksymalny strumień wody płynącej przez kocioł
wykraplaniem siÄ™ pary wodnej ze spalin,
" konieczność dotrzymania tego warunku zachodzi zwykle w
" za duży strumień wody:
momencie rozruchu kotła, gdy instalacja c.o. jest schłodzona
 powoduje znaczny wzrost oporów przepływu przez kocioł, co
(np. po przerwie nocnej lub weekendowej),
pociąga za sobą gorsze chłodzenie powierzchni ogrzewalnych
" realizowane jest to poprzez ograniczenie przepływu przez
kotła,
kocioł, wody powracającej z instalacji, co powoduje szybsze
 zwiększa hałas przy przepływie wody,
nagrzewanie powierzchni wymiany ciepła w kotle,
 powoduje erozję przewodów hydraulicznych wewnątrz kotła i w
" stosuje siÄ™:
armaturze.
 przelotowe zawory regulacyjne, zmniejszające strumień wody
" przy braku wymagań w danych technicznych kotła, można
kotłowej,
wyznaczyć z następującej zależności:
 pompy kotłowe o kilku stopniach regulacji,
&ð
 wyłączanie poszczególnych obiegów grzewczych (zatrzymanie
3600 ×ð Qk
&ð
Vmax =ð
pomp lub odcięcie za pomocą trójdrogowych zaworów [m3/h]
cp ×ð Á ×ð "t
mieszajÄ…cych).
17 18
Wymagania stawiane kotłom (4)
Minimalny strumień wody płynącej przez kocioł
" za mały strumień powoduje, że:
 w bardzo krótkim czasie osiągana jest wymagana temperatura wody
w kotle i czujnik temperatury wyłącza kocioł (palnik) przed
osiągnięciem przez kocioł wymaganej mocy cieplnej,
 w kotle mogą powstawać miejscowe przegrzania i korki parowe, a
czujnik temperatury wody w kotle oraz ogranicznik temperatury
mogą tego nie zarejestrować.
" nie powinien być mniejszy niż 25¸ð30% strumienia nominalnego:
&ð
3600×ðQk
&ð
Vmin =ð (0,25¸ð 0,3) [m3 /h]
cp ×ð Á×ð "tnom
" Warunek zapewnienia minimalnego i maksymalnego
strumienia wody płynącej przez kocioł dotyczy zwykle
kotłów o małej pojemności wodnej.
19