Самостоятельная работа по теме «Топливные балансы систем теплоснабжения»

Самостоятельная работа по теме

«Топливные балансы систем теплоснабжения»

Назначением топливного баланса является установление расхода топлива источником тепловой энергии для обеспечения необходимой нагрузки потребителей.

Основная часть тепловой энергии производится на тепловых электрических станциях (общего пользования и промышленных) и в централизованных котельных. Доля первых из них в производстве тепловой энергии составляет 36%, доля вторых - 46%. Остальная часть тепловой энергии (~13,5%) производится в автономных источниках теплоты, а (~4,5%) в ядерных, геотермальных, солнечных и утилизационных установках вторичных энергетических ресурсов (в котлах утилизаторах, теплоутилизационных теплообменниках).

К энергетическим установкам тепловых электростанций относятся: паротурбинные энергетические установки, газотурбинные установки, парогазовые установки, пиковые водогрейные котлы. Энергетическими установками централизованных котельных являются паровые и водогрейные котлы. К энергетическим установкам автономных источников энергии относятся: паровые и водогрейные котельные установки, газопоршневые агрегаты, газотурбинные и паротурбинные теплофикационные энергетические установки.

В системах теплоснабжения используются разноообразные виды топливно-энергетических ресурсов, основным из которых является органическое топливо, которое является невозобновляемым энергетическим ресурсом. Более 90% тепловой и электрической энергии производится при использовании органического топлива.

Органические топлива подразделяют на природные и искусственные. К природным относятся топлива, добываемые непосредственное из недр земли (уголь, торф, природный газ). К искусственным топливам относятся природные топлива, претерпевающие определенную тепловую обработку (доменный газ, коксовый газ, генераторный газ, мазут, дизельное топливо).

Важнейшей теплотехнической характеристикой топлива является теплота сгорания топлива – количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании 1 кг твердого или жидкого топлива либо 1 м3 газообразного топлива, взятого при нормальных условиях (при Р=760 мм. рт. ст. и t=0оС). Максимальное количество теплоты, которое можно получить в результате химическое реакции полного горения топлива, называют высшей теплотой сгорания Qрв.

Для сопоставления энергетической ценности различных видов топлива и сравнения суммарного потребления энергоресурсов введено понятие условного топлива.

В качестве условного принято топливо, которое имеет теплоту сгорания 29,33 МДж/кг (7000 кКал/кг)

Энергетический баланс (топливный баланс) системы теплоснабжения, в которой используются различные виды топлива удобно для анализа представить в пересчете на условное топливо. Зная теплоту сгорания любого вида топлива, можно определить его эквивалент в условном топливе:

В усл. i = Bi * Qрн, i /29,33,

где, В усл. i – массовый эквивалент i –того вида топлива в условном топливе, кгу. т.

Bi, Qрнi – масса, кг, и теплота сгорания, МДж/кг, i – того вида топлива.

Определение потребности в топливе для производства тепловой энергии на планируемый период

Потребность в топливе на выработку тепловой энергии определяется по нормам удельного расхода, условного топлива (УРУТ) кгу. т./Гкал, на весь объем тепловой энергии, необходимой для теплоснабжения в планируемом периоде.

Для определения потребности в топливе на производство тепловой энергии используются групповые нормы УРУТ, основанные на индивидуальных нормах.

Индивидуальная норма – норма расхода расчетного вида топлива котлоагрегатом данного типа при оптимальных условиях эксплуатации. Отклонение условий эксплуатации от расчетных учитывается при расчете групповых норм нормативными коэффициентами.

Групповая норма расхода топлива на выработку тепловой энергии – плановое значение расхода топлива на выработку 1 Гкал тепловой энергии при планируемых условиях производства.

Установленные нормы расхода топлива должны изменяться при: изменении вида или качества сжигаемого топлива; выявлении испытаниями новых характеристик котлоагрегатов; установке нового или реконструкции действующего оборудования.

Исходными данными для определения норма расхода топлива являются:

- фактические технические данные оборудования (производительность, давление, КПД и др.) и режим функционирования (по времени и нагрузке);

- режимные карты, составленные в результате режимно-наладочных испытаний.

Расчет удельного расхода условного топлива на выработанную и отпущенную тепловую энергию

Порядок расчета удельного расхода топлива.

1.  Рассчитывается индивидуальный норматив удельного расхода топлива каждого котлоагрегата с учетом всех его особенностей: производительности, числа часов работы, коэффициента полезного действия и т. д.

2.  Производится расчет средневзвешенного норматива на производство тепловой энергии всеми котлоагрегатами по каждому месяцу работы в году.

3.  Производится расчет расхода тепловой энергии на собственные нужды котельной.

4.  Рассчитывается групповой норматив удельного расхода топлива на отпуск тепловой энергии в сеть как по каждому планируемому месяцу работы, так и в целом по году.

За исходные данные значения при расчете удельных расходов топлива принимаются нормативные характеристики котлоагрегата, а именно КПД, удельный расход условного топлива конкретно взятого котлоагрегата при номинальном режиме работы. Данные характеристики могут быть определены при помощи проведения режимно-наладочных испытаний, которые должны содержать показатели не менее чем по четырем режимам работы котлоагрегата (номинальном, минимальном и двум промежуточным режимам).

При отсутствии режимно-наладочных испытаний допускается применять индивидуальные нормативы расхода топлива, регламентированные приказом Министерства Энергетики РФ № 000 от 30.12.08г.

Данные нормативы приняты при номинальных режимах работы агрегатов. При использовании удельных расходов с применением табличных данных учитываются нормативные коэффициенты износа котельного оборудования, работа парового котла без экономайзера, использование нерасчетных видов топлива на данном типе котлоагрегата.

При этом индивидуальный норматив удельного расхода топлива при производстве тепловой энергии котлом определяется по выражению

Нбр ка = К*b бр. ном к. а ,

где b бр. ном к. а – удельный расход условного топлива котлоагрегата;

К – коэффициент, учитывающий общие условия работы

К= Кс * К1 * К2 * К3

Кс – коэффициент старения котла;

К1 – коэффициент, учитывающий эксплуатационную нагрузку котла (берется по таблице);

К2 – коэффициент, учитывающий работу паровых котлов без экономайзеров (берется по таблице);

К3 – коэффициент, учитывающий использование нерасчетных видов топлива на данном котле.

Средневзвешенная норма расхода топлива на выработку тепловой энергии, кг. у.т/Гкал, определяется по формуле

Нбр ср = ∑Нбр ка, i * Qка, I / ∑Qкаi ,

где Нбр ка, i – индивидуальная норма расхода топлива для каждого котла при планируемой нагрузке;

Q ка,i – производство тепловой энергии каждым котлом на планируемый период, Гкал

Расчет расхода тепловой энергии на собственные нужды теплоисточников

Qсн = Qпрод + Qраст + Qхво + Qот + Qбак + Qх + Qпр + Qд + Qобд, Гкал

Qпрод – потери тепловой энергии с продувочной водой паровыми и водогрейными котлами; Qраст – потери тепловой энергии на растопку котлов; Qхво – расход тепловой энергии на технологические нужды ХВО; Qот – расход тепловой энергии на отопление помещения котельной; Qбак – потери тепловой энергии баками различного назначения; Qх – расход тепловой энергии на хозяйственно-бытовые нужды; Qпр – потери тепловой энергии на опробование работы предохранительных клапанов, потери с утечками, парением, через теплоизоляцию трубопроводов; Qд – расход тепловой энергии на дутье под решетку слоевых поток.

Количество тепловой энергии, необходимое на покрытие тепловых потерь в тепловых сетях (на заполнение трубопроводов тепловых сетей и систем теплопотребления перед пуском после плановых ремонтов и др., утечки теплоносителя в процессе передачи и распределения тепловой энергии м3/ч, Гкал; тепловые потери через изоляционные конструкции трубопроводов зависящие от вида теплоизоляции и примененных теплоизоляционные материалов, типа прокладки трубопроводов)

Общая потребность топлива в котельной, кг. у.т./период:

B = Qвыр *Hбр ср,

Qвыр – количество тепловой энергии, подлежащей выработке источником теплоснабжения на планируемый период, которая включает

- количество тепловой энергии, необходимой для покрытия потребления;

- количество тепловой энергии, необходимой на покрытие тепловых потерь в сетях

Qвыр = Qпотр + Qсет потерь, Гкал/период;

Суммарное тепловое потребление, Гкал/период

Qпотр = ∑ Qпотр, i

где Qпотр, i - количество тепловой энергии, необходимое отдельному потребителю на планируемый период;

m - количество потребителей

Q потр.i = Q о. т.i + Q гв,i + Q вент.i

Q о. т.i – расчетное значение тепловой нагрузки на отопление;

Q гв,i – расчетное значение тепловой нагрузки на горячее водоснабжение;

Q вент.i - расчетное значение тепловой нагрузки на вентиляцию.

Перспективные топливные балансы источников тепловой энергии

Разработку перспективных топливных балансов рекомендуется выполнять в следующем порядке:

- установить перспективную тепловую нагрузку на коллекторах каждого источника тепловой энергии;

-рассчитать средневзвешенный перспективный годовой расход условного топлива на выработку тепловой энергии в котельных, приняв для реконструированных и проектируемых котельных номинальные паспортные значения УРУТ на выработку тепловой энергии;

- рассчитать перспективный годовой расход условного топлива;

- рассчитать перспективные среднегодовые запасы аварийного и резервного топлива.

Порядок определения нормативов удельного расхода топлива на отпуск тепловой энергии при наличии результатов режимно-наладочных испытаний.

Исходя из характеристик, находим значения УРУТ для каждого котельного агрегата при работе на определенных нагрузках

Средневзвешенный норматив УРУТ в котельной на производство тепловой энергии всеми котлами в определенном месяце расчетного года:

Н кот. бр. кi = ∑Н к. а.i, кm * Q каiкm *Т к. а.i, к,m / ∑ Q к. а.i. кm *Т к. а.i, к,m, кг у. т /Гкал

Н к. а.i, кm – индивидуальный норматив удельного расхода топлива на производство тепловой энергии определенным котлом, кг у. т /Гкал

Q к. а.i. кm – планируемая нагрузка i – того котла в определенном месяце планируемого года, Гкал/ч;

Т к. а.i, кm - планируемая продолжительность работы i – того котла в определенном месяце планируемого года, ч.

Групповой норматив удельного расхода топлива на отпуск в сеть тепловой энергии котельной в определенном месяце планируемого года, кг у. т/Гкал

Н кот к, m = Н кот. бр. / (1 – (dсн /100)),

где dсн – доля расхода тепловой энергии на собственные нужды теплового источника.