Bilans energetyczny KP obliczony i zestawiony na podstawie przeprowadzonego pomiaru podaje stopień wykorzystania ciepła wytworzonego ze spalania określonej ilości paliwa oraz bezwzględne i procentowe ilości ciepła nie wykorzystanego, traconego bezpowrotnie. QB [+Qw +Qp]=QM+Sw+Sn+Spo+Sżg+Sodm+Sr. [Qw = Mwiz oraz Qp = Vp cpowtpow] Strumień ciepła z paliwa doprowadzonego do K: – QB=BQwr Wydajność cieplna K: jest to iloczyn ilości pary produkowanej przez K i przyrostu entalpii tej pary: QM=Mp(ip-iz) Strata wylotowa – wyraża ilość ciepła traconą w spalinach uchodzących przez komin do atmosfery. Strata ta spowodowana jest wysoką temp. spalin (wyższą od temp. otoczenia). Wartość tej straty zależy od obsługi (doboru grubości warstwy paliwa na ruszcie, prędkości posuwu rusztu, nadmiaru powietrza) bądź od poprawnego funkcjonowania ukł. automatycznej reg. Sw=B(Vsscps |ToTsp +Vwcpw |ToTsp)(tsp-to) gdzie (Vss i Vw – ilość spalin suchych i pary wodnej powstałej przy spalaniu 1kg paliwa w um3/kg) lub z empirycznego wzoru Siegerta: Sw=(tsp-to)/CO2 gdzie – odczytujemy z wykresu (zależy od rodzaju paliwa i zawartości CO2 w spalinach) Strata niezupełnego spalania – spowodowana jest przede wszystkim zawartością CO w spalinach uchodzących przez komin: Sn= BVssQCOrCO gdzie CO – udział objętościowy tlenku węgla w spalinach Straty popielnikowe – spowodowane są niecałkowitym spaleniem paliwa dostarczonego do paleniska. Miarą ich jest zawartość niespalonego węgla w żużlu, popiele i przepadowinach. Najczęściej oblicza się je oddzielnie jako straty w żużlu: Spoż = RżqżQwCr oraz straty w popiele Spop = RpqpQwCr gdzie ilość żużla (popiołu) Rż(p)=BArŻ(P)(1+qż(p)) , qż(p) – udziały masowe części palnych Strata żużla gorącego – określa ilość ciepła odprowadzoną z paleniska w płynnym żużlu: Sżg=Rż[k+cż(t¬żg-to)] gdzie k -ciepło topnienia żużla, cż – ciepło właściwe płynnego żużla Strata odmulania – Sodm=Godm(iws-iz) gdzie Godm – natężenie przepływu odmulin przy odmulaniu ciągłym , iws i iz – entalpia wody w K i wody zasilającej. Reszta strat: Sr=QB-(QM+Sw+Sn+Spo+Sżg+Sodm) strata ta wyraża ilość ciepła wypromieniowaną przez kocioł na rzecz otoczenia oraz liczne straty trudno wyznaczalne jak np. straty w lotnym koksiku i popiele. Sprawność K wyznaczyć można metodą bezpośrednią lub pośrednią. Metodę bezpośrednią stosuje się w przypadku możliwości pomiaru z dostateczną dokładnością ilości spalanego paliwa oraz jego średniej wartości opałowej. Metodę pośrednią zaleca się stosować przy pomiarach dużych K przy >80%. Sprawność K wyznaczana metodą MB: k=(QD/QB)100% zaś MP: k=100-S. W takim przypadku należy określić z możliwie największą dokładnością wszystkie straty pozwalające wyznaczyć się w drodze pomiaru (łącznie ze stratami w lotnym koksiku i popiele) a stratę na promieniowanie przyjąć z wykresu w zależności od wydajności cieplnej K. MP jest metodą przybliżoną stosowaną wszędzie tam gdzie pomiary zużycia paliwa sprawiają duże trudności ze wzg. na łączne nawęglanie całej kotłowni bez możności oddzielnego pomiaru paliwa zużytego przez badany K. Wielkości charakterystyczne kotła pozwalają na ocenę jego właściwości konstrukcyjnych i eksploatacyjnych a zwłaszcza umożliwiają ocenę poprawności obsługi i doboru paliwa. 1)obciążenie ciężarowe powierzchni rusztu: b = B/FR [kW/m2] gdzie FR – pow. rusztu 2)obciążenie cieplne powierzchni rusztu: qR = (BQW)/FR 3)obciążenie cieplne przekroju komory paleniskowej: qFk = QK/Fk gdzie Fk – przekrój komory paleniskowej, Qk – ilość ciepła wywiązana ze spalenia paliwa 4)obciążenie cieplne komory paleniskowej: qk = Qk/Vk [kW/m3] 5)gęstość natężenia powierzchni ogrzewalnej: m = Mp/H1 [kg/m2] gdzie H1 – pow. ogrzewalna kotła, Mp – natężenie przepływu pary 6)wielokrotność odparowania: n = Mp/B [kg/kg] ile kg pary otrzymujemy ze spalenia 1kg węgla 7)wsp. nadmiaru powietrza: = Vrpow / Vtpow Rzeczywista ilość powietrza niezbędna do prawidłowego przebiegu procesu spalania musi być większa od teoretycznej. zależy od typu paleniska i rodzaju spalanego paliwa 8)wsp. zupełności spalania: = 1 – [(Rpop – Rzgż)/BC] Pomiar ilości paliwa – metoda pomiaru ilości paliwa zależna jest od typu i rozmiarów rusztu i paleniska oraz od sposobu nawęglania K. Metoda powinna być opracowana indywidualnie do każdego przypadku pomiarowego. Ze wzg. na to że ilość paliwa spalanego w K jest ważna wielkością, pomiar jej musi być przeprowadzony b. starannie i z możliwie największą dokładnością. Przy paleniskach rusztowych pomiar ilości paliwa powinien rozpocząć się po dokładnym stwierdzeniu stanu paleniska (rozumiemy tu grubość warstwy paliwa na ruszcie oraz stopień przepalania się paliwa). Przy paleniskach o zarzucaniu ręcznym, gdy ilości paliwa nie są zbyt duże pomiar powinien odbywać się przez ważenie każdej porcji paliwa na sprawdzonych uprzednio wagach dziesiętnych w specjalnie do tego celu przygotowanych wytarowanych skrzyniach. Przy K rusztowych o nawęglaniu mechanicznym paliwo dostarczane jest do lejów zsypowych umieszczonych zazwyczaj na przedniej ścianie K skąd w sposób ciągły lub okresowy wprowadzane jest na ruszt. Doprowadzanie paliwa do lejów zsypowych może odbywać się przez wsypanie paliwa do wózków podnoszonych za pomocą elektrowciągu lub też jest dostarczane transporterami do zasobników znajdujących się nad lejami zasypowymi. W obu przypadkach pomiar rozpoczynamy po sprawdzeniu stanu paleniska i dokładnym ustaleniu poziomu paliwa w leju zasypowym lub zasobniku (poziom ten powinien być możliwie jak najniższy). Gdy paliwo wsypywane jest do lejów za pomocą wózków, pomiar powinien odbywać się przez ważenie wytarowanych wózków na wadze dziesiętnej lub pomostowej. Przy nawęglaniu za pomocą transporterów pomiar może odbywać się wagami automatycznymi zainstalowanymi w kotłowniach (pod warunkiem uprzedniego ich sprawdzenie). Gdy nie ma w kotłowniach wag automatycznych pomiar przeprowadza się za pomocą wag dziesiętnych a następnie odważone porcje wsypuje się na transportery. Pomiar możemy zakończyć gdy stan paleniska i poziom paliwa w zasobniku jest taki sam jak przed pomiarem. Pomiar ilości paliwa K pyłowych sprawia duże trudności ze wzg. na niemożność uchwycenia rzeczywistej ilości pyłu jak przez palnik dostaje się do komory paleniskowej. Przy K pyłowych pomiar może odbywać się przez ważenie ilości węgla doprowadzanego do młynów lub przez ważenie pyłu węglowego który następnie wsypuje się do dokładnie uprzednio wyczyszczony bunkrów. Ważenie powinno odbywać się w wytarowanych skrzyniach na wadze dziesiętnej. Przy zupełnie szczelnym K i armaturze ilość pary produkowanej przez K powinna być równa ilość wody zasilającej. Do wyznaczenia tych wielości wystarczy pomiar jednej z nich. Pomiar ilości pary jest możliwy wtedy gdy K wytwarza parę przegrzaną oraz gdy istnieją warunki do prawidłowego zabudowania zwężki. Gdy K nie ma przegrzewacza ilość pary może być zmierzona metodą zwężkową tylko wtedy gdy jej X = 0,97 – 1 (zmienia się) co należy stwierdzić a pomocą oddzielnego pomiaru (kalorymetrem dławiącym). Przy większych wilgotnościach pomiar zwężkami jest zabroniony. Pomiar ilości wody zas. w przypadku ciągłego zasilania można wykonać można wykonać za pomocą zwężek. Przy okresowym załączaniu pompy zasilającej ilość wody podawanej do K najdokładniej można zmierzyć metodą wagową posługując się specjalnie do tego celu przystosowaną instalacją której zasadniczym elementem jest zbiornik umieszczony na wadze służącej do odważania porcji wody, wprowadzanych następnie do zbiornika głównego skąd przepompowywane są do K. W metodzie tej należy w momencie rozpoczęcia pomiaru ustalić dokładnie poziom wody w zbiorniku głównym i do tego poziomu doprowadzić stan wody w chwili zakończenia pomiaru. Ilość wody zas. można również zmierzyć wodomierzami zabudowanymi prawidłowo w rurociągach zasilających. Pomiar wydajności K przez pomiar ilości wody zas. będzie tylko wtedy dokładny kiedy poziom wody w K w chwili rozpoczęcia i zakończenia pomiaru będzie taki sam.
Wyznaczanie entalpii pary parametrów wody zas. Entalpię pary przegrzanej wyznacza się przez pomiar „p” i „t” pary a następnie z tablic parowych lub z wykresu i-s znajduje się jej wartość. Pomiar „p” pary powinien odbywać się w K lub na rurociągu odprowadzającym parę z K za pomocą manometru kontrolnego. Pomiar „t” pary przed i za przegrzewaczem oraz pomiar „t” wody zas. przed i za podgrzewaczem najlepiej jest przeprowadzić za pomocą szklanych termometrów rtęciowych umieszczonych w tulejkach termometrycznych wypełnionych olejem lub sproszkowanym grafitem. Zakres używanych termometrów powinien być dobrany w zależności od wartości mierzonych temperatur. Jeżeli „t” pary są dostatecznie wysokie (450-540 oC) do pomiarów można użyć termometrów oporowych lub termoelementów. Wszystkie termometry powinny być przed pomiarem sprawdzone i w razie potrzeby zaopatrzone w tabele poprawek. Przy parze nasyconej do wyznaczenia „i” poza wyznaczeniem „p” i „t” niezbędny jest pomiar stopnia suchości. Dokonuje się go za pomocą kalorymetru dławiącego. Ilość powietrza i jego parametry mierzy się tylko wtedy gdy urządzenie K ma wentylator podmuchu i strefowe doprowadzanie powietrza do rusztu. W takim przypadku pomiarowi podlegają: ilość powietrza, „p” przed i za wentylatorem podmuchu, „p” w strefach oraz „t” w kanale doprowadzającym przed strefami. Pomiar „t” i „p” nie sprawia większy trudności gdyż można je przeprowadzić za pomocą zwykłych termometrów rtęciowych i manometrów cieczowych (U-rurek i mikromanometrów), to pomiar ilości powietrza nie zawsze jest możliwy. Gdy warunki na to pozwalają można stosować metodę zwężkową lub używać sąd spiętrzających Prandtla lub innych. Gdy między wentylatorem a strefami brak jest prostego odcinka rurociągu, co uniemożliwia mierzenie zwężkami i sondami spiętrzającymi, można po stronie ssącej wentylatora dołączyć prowizorycznie prosty odcinek rury i tam przeprowadzić pomiar ilości. W ostatecznym przypadku gdy nie ma żadnych możliwości mierzenia można ilość powietrza określić w sposób przybliżony na podstawie charakterystyki wentylatora Analiza spalin powinna być przeprowadzona za pomocą aparatów Orsata. Dokładność wskazań analizatorów automatycznych wystarczająca na ogół do kontroli ruchu K może być zbyt mała w pomiarach odbiorczych czy do obliczeń bilansowych. W celu wyznaczenia SW wystarczy zainstalować jeden analizator z poborem spalin przed zasuwą kominową. Jeżeli pomiar ma wykazać również szczelność K należy zainstalować kilka analizatorów z miejscami poboru w różnych punktach kanałów spalinowych K. Pomiar „t” spalin kotłowych w zależności od miejsca pomiaru przeprowadzać można za pomocą termometrów oporowych, termoelementów zwykłych lub w układach termometrów przepływowych. Najwyższe „t” około 800 –1400 oC (w komorze paleniskowej i przed przegrzewaczem) należy mierzyć za pomocą termometrów przepływowych z zastosowaniem termoelementu Pt-PtRh. Do zasysania spalin używać można inżektora wodnego, powietrznego lub parowego. Temperaturę 300-800 oC mierzy się termoelementami NiCr-Ni lub Fe-Konst. Najniższe „t” najlepiej jest mierzyć termometrami oporowymi. Przy pomiarach w sąsiedztwie powierzchni omywanych parą bądź wodą należy pamiętać o stosowaniu odpowiednich osłon przeciwko działaniu chłodniejszych ścianek. Niedopełnienie tego warunku może spowodować błąd pomiaru „t” sięgający 25%. Pomiar „p” (ciągów) w kanałach spalinowych i przed zasuwą kominową dokonuje się w celu stwierdzenia prawidłowości eksploatacyjnych. Jako przyrządów używa się manometrów cieczowych lub membranowych i ciągomierzy. Poszczególne straty sprężarki ujmują odpowiednie sprawności, które można podzielić na dwie grupy: 1)objętościowe oznaczane jako współczynnik 2)energetyczne oznaczane przez . 1)Współczynniki objętościowe: a)zasysania: z = 1- e (m-1-1) lub wprost z wykresu indykatorowego: z = VI/Vs. Istnienie przestrzeni szkodliwej wpływa zmniejszenie zdolności zasysania czynnika roboczego. Wielkość tej straty objętościowej zależy od e, i m b)dławienia: d = VII/VI Jest on miarą straty ciśnienia (która wpływa na zmniejszenie objętości zasysanego powietrza) na skutek istnienie oporów hydraulicznych w organach ssących cylindra. Przyczyną tego jest to że „p” w cylindrze podczas zasysania jest < od „p” przed zaworem ssącym c)strat objętościowych: V = VII/Vs = zd Ujmuje on sumaryczne straty objętościowe „wykresowe”. Gdy S jest 2-stronnego działania to: V = (VKK + VOK)/2 d)podgrzewania: p = T1/T’1 Ujmuje on wpływ oddziaływania cieplnego ścianek które podgrzewają zasysany czynniki przez co zwiększa się objętość właściwa powietrza a przez to zasysana ilość powietrza ulega zmniejszeniu e)szczelności: n = M2/M1 Określa stratę zasysanego powietrza M1 na skutek pewnych nieszczelności w obrębie S (M2 –wydatek powietrza sprężonego) f)całkowity napełnienia: s = M1/Mt = zdp Jest to stosunek rzeczywistego masowego wydatku powietrza zasysanego do teoretycznego wydatku S pracującej bez strat objętościowych g)całkowity przetłaczania: o = M2/Mt = zdpn 2)sprawności energetyczne: a)indykowana – (i)iz = Niż/Nic gdzie Niż – moc izotermiczna, Nic – całkowita moc indykowana (sprawność indykowana odniesiona do mocy potrzebnej przy sprężaniu czynnika roboczego według politropy: (i)pol = Npol/Nic = (lpolV1)/ Nic a do sprężania adiabatycznego (i)ad = Nad/Nic b)mechaniczna – m = Nic/Nd (Nd – moc dostarczona przez silnik napędowy na wał S) c)o = (i)iz m = Niż/Nd d)ogólna agregatu – oa = (i)izms = Niz/Nel
