Значения в зависимости от доли отопительного периода

 

Доли отопительного периода	Значения  по районам
	1 I - A	2 I - Г,  I - B	3 II - A, II - Б, II - B	4 III - A, III - B	5 III - Б
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1	0,865 0,76 0,675 0,59 0,51 0,435 0,358 0,29 0,22 0,15	0,792 0,683 0,6 0,522 0,455 0,39 0,335 0,278 0,225 0,17	0,757 0,658 0,578 0,514 0,456 0,405 0,358 0,31 0,27 0,23	0,763 0,665 0,588 0,528 0,47 0,42 0,375 0,33 0,286 0,25	0,72 0,628 0,566 0,512 0,467 0,426 0,39 0,355 0,328 0,3

 

 

Годовой отпуск теплоты на отопление пиковыми котлами в зависимости от значения часового коэффициента теплофикации  можно определить в относительных единицах по номограмме (см. рисунок) или рассчитать по формуле

 

,

 

где — относительная нагрузка пиковых котлов.

п.к

Q год

 

 

Номограмма для определения годового

 отпуска теплоты от пиковой котельной

 

 

Для построения графика суммарной тепловой нагрузки ТЭЦ (котельной) по теплоте надо к расходам на отопление прибавить расходы теплоты на горячее водоснабжение и вентиляцию. Расход теплоты на горячее водоснабжение    Q _г.в  определяют обычно в процентах от суммарной присоединенной тепловой нагрузки (включая расход на горячее водоснабжение). Для промышленных предприятий средняя (недельная) доля расхода теплоты на горячее водоснабжение  g_г.в  обычно находится в пределах 8 – 12 % присоединенной тепловой нагрузки. Для жилых массивов она возрастает до 20 – 25 %.

7. Определить оптимальное значение энергетического , используя график суммарной тепловой нагрузки ТЭЦ, полученный в задаче 6, для следующих условий: удельный расход тепла (удельный расход условного топлива) на выработку электроэнергии на КЭС –  (332 г/(кВт · ч)); удельный расход тепла (удельный расход условного топлива) на выработку электроэнергии на ТЭЦ в теплофикационном режиме –  =1,2 (150 г/(кВт · ч)); удельный расход тепла (удельный расход условного топлива) на выработку электроэнергии на ТЭЦ в конденсационном режиме = 3,2(393 г/(кВт ´
´ ч)); удельная выработка электроэнергии на тепловом потреблении  –  = 0,55 (640 кВт · ч/Гкал); удельный отпуск теплоты внешним потребителям  –  = 1,85(1600 ккал/(кВт · ч)). Годовое число часов использования установленной электрической мощности турбин = 6500 ч/год, где  – число часов в году, когда отопительные отборы загружены полностью;  – число часов в году, когда турбины работают со значительным пропуском пара в конденсатор.

 

Методика решения

 

На рисунке показан характерный для средней полосы России годовой график расхода теплоты на отопление и горячее водоснабжение. Расход теплоты при расчетной для данной местности температуре наружного воздуха, так называемая   присоединенная максимальная часовая нагрузка Q _np, измеряется ординатой 1-2 (см. рисунок).

 

 

Характерный для средней полосы России годовой график

расхода теплоты на отопление и горячее водоснабжение

Долю тепловой нагрузки ТЭЦ, которая покрывается отборным паром турбин, называют коэффициентом теплофикации и обозначают . Он  определяется по формуле

 

 

или ,                             

 

где  -  суммарный возможный часовой отпуск теплоты из отборов (противодавлений) установленных на ТЭЦ турбин.

Величины  (число часов в году, когда отопительные отборы загружены полностью) и (число часов в году, когда турбины работают в конденсационном режиме), соответствующие оптимальному энергетическому коэффициенту теплофикации связаны выражением

 

 

 

или .

 

 

Зная сумму ,  и отношение ,  определяются величины  и .  Отношение   равно отношению отрезков, определяемых пересечением горизонтали, соответствующей переломному значению ,  с кривой годовой тепловой нагрузки.

В данной задаче . Так как в этом примере = 6500 ч  в год, то отрезок  (1 - а)   на оси абсцисс будет соответствовать = 6500 · 0,25 = 1630 ч. Переломная точка  3будет находиться на пересечении вертикали, проведенной из точки   а  на абсциссе, соответствующей значению 1630 ч в год, с годовым графиком тепловой нагрузки. Проводя из точки 3 горизонтальную линию до ординаты, находим точку 8, которой соответствует оптимальное значение  - оптимальный суммарный отпуск теплоты из отборов турбин. Энергетически оптимальное значение  находим по формуле .

8. Определить количество пара, которое может выдать пароводяной аккумулятор типа Рутса при полной разрядке, если давление греющего пара равно 3,4 МПа, давление отпускаемого пара – 1 МПа. Объем бака аккумулятора составляет 50 м³. Схема аккумулятора приведена на рисунке.

Ответ: G _п = 6,6 т.

 

 

			Пар к потреблению
	Греющий пар

 

 

Принципиальная схема аккумулятора пара:

 

1 - бак-аккумулятор; 2 - смешивающий подогреватель;

3 - паросборник-сепаратор; 4 - регулятор давления «после себя»

регулятором давления типа «после себя».

 

Решение

 

Количество теплоты, за счет которой может образоваться пар, равно разности энтальпий воды при ее начальном и конечном давлениях. При p ₁= 3,4 МПа энтальпия воды   h ₁= 1040 кДж/кг; давлению   р ₂ = 1,0МПа  соответствует энтальпия h ₂ =
= 750 кДж/кг. Среднюю энтальпию пара, выходящего из аккумулятора в период разрядки h _p^ср, можно принять равной среднеарифметической между энтальпией пара в самом начале разрядки   h _2н  (энтальпия сухого насыщенного пара при давлении   р ₁) и в конце разрядки h _2к (энтальпия сухого насыщенного пара при давлении   р ₂).  При дросселировании энтальпия не изменяется. В рассматриваемом примере h _1н= 2800, h _2к= 2780 кДж/кг. Соответственно  кДж/кг. Количество выделившегося вторичного пара равно G _п = G ₁ - G ₂,  где   G ₁, G ₂ -  масса воды в аккумуляторе в начале и в конце разрядки. Количество теплоты, унесенной вторичным паром, равно . Решая совместно эти уравнения, получаем

 

 

.

 

 

При полной зарядке аккумулятора в баке находится  50 м³  насыщенной воды при давлении 3,4 МПа. Плотность воды при этом давлении равно 930 кг/м³.  Масса воды   G ₁ = 50 · 930 =
= 46500 кг = 46,5 т. Количество пара, которое будет выдано при разрядке, равно G _п = 0,142 · 46,5 = 6,6 т.

9. Решить задачу № 8 при условии, что давление греющего пара    p ₁= 1,8 МПа, давление отпускаемого пара   p ₂= 1,0 МПа.

Ответ: G _п = 3,13 т.

10. Паропроизводительность котла-охладителя конвертерных газов в зависимости от времени представлена в таблице:

τ, мин	0	5	10	15	20	25	30	35	40	45	50	55	60
D, т/ч	45	60	150	230	200	110	70	50	80	170	220	190	120

 

Давление вырабатываемого пара равно  1,8; 3,4 МПа. Пар аккумулируется в пароводяном аккумуляторе типа Рутса, из которого отпускается равномерно под давлением 1 МПа. Рассчитать необходимое количество аккумуляторов емкостью 50 м³.

 

Методика решения

 

Рассчитывается суммарный выход пара в тоннах в зависимости от времени по формуле

 

 

 

 

где  Δτ  –  промежуток времени между двумя моментами времени; i, k  –  индексы моментов времени, причем i = 0 соответствует τ = 0; D_i – паропроизводительность котла в   i -й момент времени. Строится график выхода пара G в зависимости от времени τ (см. рисунок). На этом же графике наносится линия среднего выхода пара в зависимости от времени (при средней паропроизводительности). Эта линия будет касательной к линии текущего выхода пара. Максимальная разница между текущим выходом пара из котла и средним Δ G _max, тонн, определяется графически, как показано на рисунке. Зная аккумулирующую способность одного аккумулятора   G _п ,  определяют необходимое число аккумуляторов:

 

 

.

 

Полученный результат следует округлить в сторону увеличения.

 

 

 

11. Выход конвертерного газа от двух конвертеров в зависимости от времени представлен в таблице (τ – в мин, G – в тыс. м³ в час):

 

τ	0	3	6	9	12	15	18	21	24	27	30	33	36	39	40
D	0	80	120	125	110	50	0	0	0	90	130	125	105	30	0

 

Требуется рассчитать аккумулирующую способность газгольдера, из которого конвертерный газ отпускается равномерно.

12. Котел-утилизатор (КУ) рассчитан на расход дымовых газов    V ₀ = 100 тыс. м³/ч с температурой после печи   t ₀ = 850 ºС. После КУ температура газов равна   t _у.г = 220 ºС.  При реальной работе нагревательной печи расход и температура дымовых газов отличаются от номинальных значений:   V _д.г = 90 тыс. м³/ч;
t _д.г = 800 ºС. Для бесперебойной работы КУ организуется предтопочное устройство, где сжигается природный газ. Рассмотреть 2 варианта: а) газ сжигается с минимальным коэффициентом избытка воздуха α = 1,05 без подогрева воздуха, и организуется рециркуляция дымовых газов; б) газ сжигается с завышенным коэффициентом расхода воздуха α для обеспечения необходимой температуры. Найти расход топлива в предтопочном устройстве и потери тепла с дымовыми газами, отходящими от КУ. Печь и предтопок потребляют природный газ с теплотой сгорания 35 МДж/м³. Схема подтопки КУ, установленного за нагревательной печью, показана на рисунке.

 

 

 

Схема установки котла-утилизатора за нагревательной

печью с подтопкой и рециркуляцией газов:

 

1 - технологический агрегат; 2 - котел-утилизатор; 3 - выносная топка; 4 - дымосос; 5 - вентилятор; 6 - запорный орган;
7 - 9 – газоходы

 

 

Ответ:   а) В _п.г.= 0,58 тыс. м³/ч; ; б) В _п.г =  
= 0,6 тыс. м³/ч; .

Решение

 

Для простоты считаем теплоемкость дымовых газов постоянной величиной.

а) При наличии рециркуляции дымовых газов в котле-утилизаторе расход дымовых газов через КУ определяется выражением

 

 

,                                (1)

где – расход дымовых газов после печи, м³/ч;  – расход дымовых газов из предтопочного устройства, м³/ч;  – расход дымовых газов, отправленных на рециркуляцию. В выражении (1) две величины известны () и две не известны (). Температура дымовых газов перед КУ определяется из уравнения смешения (при постоянной теплоемкости):

 

 

,         (2)

 

 

где  – температура газов перед котлом; – температура дымовых газов после печи; – калориметрическая температура горения топлива в предтопке;  – температура уходящих газов после КУ, которые идут на рециркуляцию. По I, t – диаграмме горения природного газа определяем калориметрическую температуру горения при α = 1,05 без подогрева воздуха: . Энтальпия продуктов горения    I = 34 МДж/м³   природного газа. В уравнениях (1) и (2) известны следующие величины: V ₀ = 100 тыс. м³/ч; V _д.г.= 90 тыс. м³/ч;    t ₀ = 850 ºС;    t _д.г = 800ºС;   t _у.г = 220 ºС;    t _к = 1950 ºС. Решая вместе уравнения (1) и (2) определяем расходы  тыс. м³/ч  и  тыс. м³/ч. Так как объем продуктов горения при сжигании 1 м³ природного газа при  α = 1,05  равен  10,72 м³/м³ (по I, t – диаграмме), то расход природного газа в предтопочном устройстве будет равен:                     В _п.г.= 6,24/10,72 = 0,58 тыс. м³/ч. Расход дымовых газов, уходящих в дымовую трубу, равен:   
= 96,24 тыс. м³/ч. Теплоемкость дымовых газов можно принять равной 1,62 кДж/м³ ºС. Потеря тепла с уходящими газами составит:

 

 

б) Без рециркуляции дымовых газов расход дымовых газов через КУ определяется выражением

 

.

 

Отсюда  тыс. м³/ч. Температура дымовых газов перед КУ определяется из уравнения смешения:

 

.

 

Отсюда выражаем калориметрическую температуру горения топлива в предтопочном устройстве:

 

 

1300 ºС.

 

 

Такая температура горения природного газа соответствует коэффициенту избытка воздуха  α =1,7 (по I, t -диаграмме).  Объем продуктов сгорания при таком  α  равен  16,7 м³/м³.  Расход природного газа в предтопочном устройстве будет равен: В _п.г.=   
= 10/16,7 = 0,6 тыс. м³/ч. Расход дымовых газов, уходящих в дымовую трубу, равен:  тыс. м³/ч. Потеря тепла с уходящими газами составит:

 

 

.

 

 

Таким образом, наличие рециркуляции дымовых газов снижает расход топлива в предтопке и уменьшает потерю тепла с отходящими газами.

13. Решить предыдущую задачу при условии, что V _д.г.=
0 тыс. м³/ч;    t _д.г = 0 ºС. Остальные данные остаются без изменений.

Ответ:  а) В _п.г = 3,36 тыс. м³/ч; б) В _п.г = 4,1 тыс. м³/ч.

 

 

Список литературы

 

1. Сазонов Б.В., Ситас В.И. Теплоэнергетические системы промышленных предприятий: Учеб. пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 304 с.

2. Сазонов Б.В. Использование вторичных энергоресурсов в металлургии. – М.: Металлургиздат, 1963.

3. Сальников А.Х., Шевченко Л.А. Нормирование потребления и экономия топливно-энергетических ресурсов. – М.: Энергоатомиздат, 1986.

 

 

Оглавление

 

 

Введение......................................................................................................     3

Тема 1. Первичные энергоресурсы............................................................     3

Тема 2. Внутренние энергоресуры.............................................................   13

Тема 3. Балансы энергоресурсов...............................................................   26

Список литературы....................................................................................   50

 

 

Редактор Н.С. Менькина

Изготовление оригинала-макета: М.Н. Авдюхова

Лицензия А № 001633 от 02.02.04 г.

Подписано к печати    07.06.

Тир. 25. Уч.-изд. л. 1,9. Усл. п. л. 3.  Зак.     . 

Формат 60×84 ¹/₁₆. Гарнитура Таймс.

ГОУ ВПО Череповецкий государственный университет

162600 г. Череповец, пр. Луначарского, 5.