Во время нагрева пара или воды в котле происходит три вида теплообмена – тепловое излучение, конвекция и теплопроводность.
Тепловое излучение – это электромагнитное излучение, испускаемое телами за счёт их внутренней энергии.
Конвекция – вид теплообмена, при котором внутренняя энергия передается струями и потоками, то есть происходит процесс теплообмена в неравномерно нагретой жидкой, газообразной или сыпучей среде, осуществляющийся вследствие движения среды и её теплопроводности.
Теплопроводность – это молекулярный процесс распространения теплоты внутри тела от более нагретых частиц к менее нагретым частицам.
От раскалённых продуктов сгорания тепло передаётся теплообменным поверхностям с помощью конвекции и теплового излучения. Затем тепловой поток проходит через металлические трубы или чугунные секции и от их нагретых поверхностей передаётся воде, движущейся с большой скоростью. Наиболее интенсивная передача тепла происходит излучением к экранным поверхностям, которые расположены в топке. Если на поверхностях нагрева образовывается налёт сажи, копоти или мелких частиц минерального происхождения, проникающих в топку вместе с воздухом, то теплообмен значительно ухудшается, так как теплопроводность накипи и сажи намного ниже, чем теплопроводность стали. В местах отложения накипи и подверженных воздействию высоких температур газового факела, резко возрастает температура металла, что способствует деформированию экранных труб и возможному их разрыву. Ухудшение теплоотдачи приводит к повышению температуры отходящих газов и снижению эффективности использования применяемого топлива.
Действия для повышения эффективности использования топлива:
- Заменить устаревшие модели котлов.
- Снизить теплопотери с уходящими газами.
- Соблюдать чистоту внутренних и наружных поверхностей нагрева.
- Обеспечить работу котлов согласно режимным картам.
- Замена мелких котельных мощностью до 6 Гкал/ч.
Закрытие мелкой котельной и подключение её потребителей к более крупной отопительной системе даёт экономию газа от 13 до 16 м3/Гкал.
Для снижения расхода газа из-за потерь в окружающую среду следует поддерживать в исправном состоянии ограждения котла, изоляцию трубопроводов, задвижек, фланцев и т.д. Также необходимо сокращать количество растопок и остановок котла, так как для котлов с поверхностью нагрева больше 500 м² после суточной остановки на растопку затрачивается двухчасовой расход топлива. В паровых котлах экономия газа обеспечивается повышением температуры питательной воды, сбором конденсата и возвратом его в котельную.