Как известно, эксергия системы является показателем, характеризующим максимальную работоспособность этой системы в обратимом процессе. В то же время, эксергия является формой неограниченно превратимой энергии, которая потребляется во всевозможных технологических процессах.
Эксергетический метод анализа позволяет вести сравнение различных энергетических систем на основе эксергетического баланса, который обладает более высокой точностью в сравнении с классическим тепловым.
Поскольку паровой котел является неотъемлемым объектом современных энергетических систем, действие которого направлено на непосредственное преобразование энергии топлива в энергию рабочего тела, то объективное определение КПД котельного агрегата в наибольшей степени оказывает влияние на правильность определения совершенства и эффективности всей энергетической системы, в состав которой он входит.
На основании «классического» термодинамического анализа данной составной единицы системы установлено, что паровые котлы имеют достаточно высокий уровень эффективности. Тем не менее, с позиций анализа, основанного на эксергетическом подходе к оценке эффективности паровых котлов, многими исследователями сделан вывод, опровергающий данный факт и доказывающий, что в составе действующих электростанций именно в котельном агрегате имеют место наибольшие потери эксергии[1].
Для расчетов выбраны три вида угля распространённых в Казахстане, качественные характеристики которых занесены в таблицу.
Качественные характеристики углей
|
Показатели |
Единица измерения |
Уголь Каражыринскогоместорождения |
Уголь Майкубинскогоместорождения |
Уголь Карагандинского месторождения |
|
Влага общая |
% |
14 |
18 |
14 |
|
Зольность |
% |
21,4 |
22 |
16 |
|
Низшая теплота сгорания |
МДж/кг |
18 |
16,7 |
20,7 |
|
Углерод |
% |
47 |
45,6 |
56 |
|
Водород |
% |
3,68 |
2,8 |
3 |
|
Азот |
% |
0,92 |
0,6 |
0,4 |
|
Кислород |
% |
12,74 |
10,7 |
10 |
|
Сера |
% |
0,26 |
0,3 |
0,6 |
Графики зависимости КПД
Для сжигания угля был выбран котел ДКВР-10-13 с параметрами [2, 3]:
– расчётная паропроизводительность котла D=2,78 кг/c.
– абсолютное давление пара P=1,37 МПа.
– пар перегретый 250°С.
– температура питательной воды tп.в=100°С.
– продувка P=3 %.
По выбранной методике произведены расчеты и получены КПД брутто и эксергетический КПД котельного агрегата марки ДКВР – 10 – 13, при сжигании в нем выбранных углей. Полученные данные отображены на графиках (рисунок).
Заключение
Анализ полученных данных показывает, что КПД брутто котельного агрегата выше эксергетического КПД. И это связано, главным образом, с дополнительным учетом в методике эксергетического анализа величины составляющих потерь эксергии от необратимости процессов горения топлива и теплообмена в элементах котла.