Потеря теплоты с уходящими газами Q_{y .г} (q _у.г) возни­кает из-за того, что физическая теплота (энтальпия) газов H _у.г, покидающих котел при температуре t_{y .г} , превышает физическую теплоту поступающих в котел воздуха  и топлива c _Т t _Т .

Если пренебречь малым значением энтальпии топлива, а также теплотой золы (для твердого топлива), содержа­щейся в уходящих газах, потеря теплоты с уходящими газами, МДж/кг (или МДж/м³), может быть подсчитана по (2.15) или по формуле

 .     (2.32)

Если температура окружающей среды равна нулю (t _х.в = 0), то потеря теплоты с уходящими газами равна энтальпии уходящих газов: Q _у.г = H_у.г.

Потеря теплоты с уходящими газами занимает обычно основное место среди тепловых потерь котла, составляя 5—12 % располагаемой теплоты топлива, и определяется объемом состава продуктов сгорания, существенно за­висящих от балластных составляющих топлива и от темпе­ратуры уходящих газов:

 .                                        (2.32)

Отношение характеризующее качество топлива, показывает относительный выход газообразных продук­тов сгорания (при α = 1) на единицу теплоты сгорания топ­лива и зависит от содержания в нем балластных состав­ляющих (влаги W^p и золы А^р для твердого и жидкого топ­лива, азота N₂, диоксида углерода С0₂ и кислорода 0₂ для газообразного топлива). Так, например, для доменного газа, содержащего повышенное количество балластных со­ставляющих (N₂ = 58,5 %; С0₂=0,2 %) и имеющего тепло­ту сгорания 4 МДж/м³, отношение на 40 % больше, чем для природного газа с высокой теплотой сгорания 35,7 МДж/м³ (N₂ = 1,2%; С0₂=0,1 %). С увеличением со­держания в топливе балластных составляющих и, следо­вательно, потеря теплоты с уходящими газами (при прочих равных условиях) соответственно возрастает.

Одним из возможных направлений снижения потери теплоты с уходящими газами является уменьшение коэффи­циента избытка воздуха в уходящих газах , который за­висит от коэффициента расхода воздуха в топке α_т и бал­ластного воздуха, присосанного в газоходы котла, находя­щиеся обычно под разрежением:

.                                                  (2.34)

В котлах, работающих под давлением, присосы воздуха отсутствуют.

С уменьшением α_т потеря теплоты Q_{y .г} (q _у.г) снижается, однако при этом в связи с уменьшением количества воздуха, подаваемого в топочную камеру, возможно появление другой потери теплоты – от химической неполноты сгора­ния топлива Q_{x .н} ( q _х.н ). Оптимальное значение α_т выбирается с учетом достижения минимального суммар­ного значения q _у.г + q _х.н

Возможность уменьшения α_т зависит от рода сжигае­мого топлива и типа топочного устройства. При более бла­гоприятных условиях контактирования топлива и воздуха избыток воздуха α_т, необходимый для достижения наибо­лее полного горения, может быть уменьшен. При сжигании газообразного топлива, когда условия для эффективного перемешивания компонентов горения достаточно благо­приятны, коэффициент избытка воздуха в топке принимают α_т < 1,1, при сжигании мазута α_т = 1,1, пылевидного топлива α_т = 1,2, кускового топлива α_т = 1,3 ÷ 1,7.

Присосы воздуха по газовому тракту котла ∆α в преде­ле могут быть сведены к нулю. Однако полное уплотнение мест прохода труб через обмуровку, уплотнение лючков и гляделок, имеющихся в газоходах и работающих под разрежением, затруднено и практически ∆α = 0,15 ÷ 0,3.

Балластный воздух в продуктах сгорания помимо уве­личения потери теплоты Q_{y .г} приводит также к дополни­тельным затратам электроэнергии на дымосос.

Важнейшим фактором, влияющим на Q_{y .г} является тем­пература уходящих газов t_{y .г}. Ее снижение достигается установкой в хвостовой части котла теплоиспользующих элементов (экономайзера, воздухоподогревателя). Чем ниже температура уходящих газов и соответственно меньше тем­пературный напор ∆ t между газами и нагреваемым рабо­чим телом (например, воздухом), тем большая площадь поверхности Н требуется для такого же охлаждения газа. Повышение же температуры уходящих газов приводит к увеличению потери с Q_{y .г} и, следовательно, к дополни­тельным затратам топлива ∆В на выработку одного и того же количества пара, горячей воды или другого теплоноси­теля. В связи с этим оптимальная температура t_{y .г} опреде­ляется на основе технико-экономических расчетов при со­поставлении годовых затрат для теплоиспользующих эле­ментов и топлива для различных значений t_{y .г} .

Оптимальная t_{y .г} характеризуется минимальным значением расчет­ных затрат, руб/год,

,                                                      (2.35)

где К – единовременные капитальные затраты на металл теплоис­пользующих элементов, Е – нормативный коэффициент эффективности, равный 0,12 1/год; S – годовые эксплуатационные расходы, которые определяются следующими основными составляющими:

,                                    (2.36)

здесь первое слагаемое – затраты на топливо, второе – амортизацион­ные отчисления, третье – затраты на текущий ремонт и четвертое – затраты на электроэнергию.

В ряде случаев снижение ограничивается возмож­ностью внешней коррозии хвостовых поверхностей нагрева (воздушного подогревателя, экономайзера) из-за конден­сации на них водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания. В связи с этим выбор зависит также oт тем­пературы питательной воды, температуры воздуха на входе в воздушный подогреватель и других факторов.

Для комбинированных энерготехнологических агрегатов, вырабатывающих технологическую и энерге­тическую продукцию, температура уходящих газов выбира­ется с учетом требований технологического процесса. Так, при обжиге колчедана уходящие газы, содержащие S0₂, S0₃ и др., имеют высокую температуру точки росы (более 200—220 °С). В связи с этим температура газа после теп- лонспользующих элементов выбирается не ниже 320 — 350 °С, чтобы исключить коррозию поверхностей нагрева и обеспечить нормальную работу электрофильтров. При производстве обесфторенных фосфатов в циклонных энер­готехнологических агрегатах температуру га­зов после теплоиспользующих элементов принимают 220— 240°С (по условиям нормальной работы последующих тех­нологических аппаратов).

Температура уходящих газов промышленных котлов в зависимости от их производительности и времени исполь­зования, качества и стоимости сжигаемого топлива, темпе­ратуры питательной воды и поступающего воздуха прини­мается 110—170°С и выше. При работе котла на относи­тельно дорогом топливе применяют более глубокое охлаждение уходящих газов. При относительно дешевом топливе повышают температуру уходящих газов. При этом следует напомнить, что стоимость топлива в различных районах страны различна.

С увеличением тепловой нагрузки котельной установки (увеличением расхода топлива В и выхода пара D) потеря теплоты с уходящими газами в ней возрастает. Это связано с тем, что с увеличением нагрузки соот­ветственно увеличивается количество выделяемой теплоты в топке. Одновременно увеличиваются объем продуктов сгорания и их скорость в газоходах котла. При этом тепло­отдача к конвективным поверхностям нагрева возрастает пропорционально увеличению скорости лишь в степени 0,6—0,8. Таким образом, тепловыделение превышает тепло- восприятие, и температура уходящих газов с увеличением нагрузки увеличивается.Заканчивая рассмотрение потери теплоты с уходящими газами, необходимо отметить, что при работе котла на твер­дом топливе, а также при работе энерготехнологических агрегатов поверхности нагрева могут загрязняться золой топлива и технологическим уносом. Это приводит к сущест­венному снижению коэффициента теплопередачи от про­дуктов сгорания к рабочему телу и, следовательно, к по­вышению . При этом для сохранения заданной паропро- изводительности котельной установки приходится идти на увеличение расхода топлива. Занос поверхностей нагрева приводит также к увеличению сопротивления газового трак­та котла, и при недостаточной мощности дымососа нагруз­ка котла снижается. В связи с этим для обеспечения нор­мальной эксплуатации агрегата требуется систематиче­ская очистка его поверхностей нагрева.