Буров В.Д. и др. Тепловые электрические станции

Подождите немного. Документ загружается.

3.5. Затраты топлива

энергетическими котлами при

производстве

электроэнергии и

теплоты

отборам, расположенным

за

промежуточным пароперегревателем.

Для

турбин

без

промежуточного перегрева пара

А//

пп

не

учитывается.

Числитель (3.81) выражает затраты теплоты

на

выработку электроэнергии

по

конденсационному циклу,

знаменатель

—

суммарные затраты теплоты

разде-

льном производстве электроэнергии

теплоты. Таким образом, расход топлива,

затраченного энергетическими котлами

при

комбинированной выработке электро-

энергии

теплоты, распределяется между ними пропорционально расходам теп-

лоты

при их

раздельном производстве

на

данной

ТЭЦ. В

результате экономия топ-

лива, полученная

при

комбинированном производстве, распределяется между

электроэнергией

теплотой

равных долях.

Фактические удельные расходы условного топлива

на

отпущенные электроэнер-

гию

г/(кВт

•

ч), и

теплоту

кг/ГДж, определяются

по

формулам:

|^-10

;

(3.84)

е„

Ь=-г^-\0

. (3.85)

В этих формулах

,т,

рассчитываются

по

(3.80);

—

затраты условного топ-

лива энергетическими котлами

на

отпущенную теплоту,

т,

= В- В

(3.86)

Удельный расход условного топлива

на

отпущенную теплоту, кг/ГДж,

при

учете

затрат

в ПВК

вычисляется

как

*^ОТ

ОТ

*~ОТ

Для планирования затрат топлива

на

перспективный период,

в том

числе

удельных расходов топлива, расчеты ведутся

по

показателям турбин

котлов, опре-

деляемым

по

энергетическим характеристикам оборудования

прогнозам отпуска

электроэнергии

теплоты.

В качестве основы

для

таких расчетов берутся удельные расходы топлива

при

раздельном производстве электроэнергии

теплоты

введением коэффициентов,

учитывающих эффективность комбинированного производства этих видов энергий:

q"K

• 10 1 Ъ

Л"

Л--29,3

*к *к

Глава

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕПЛОЭЛЕКТРОЦЕНТРАЛЕЙ

(100

пот

)-10

(Э

теш1

па

_)_

_ : * |

тепл

пар' э

т.разд

. , ,~ „

^т = й 1F + 7, =

—

+ А

ТЗШ

(3.89)

Лтр

•

29,3

*к

QOR К

где

—

удельный расход теплоты (нетто) турбоагрегатами

на

производство элек-

троэнергии, кДж

(кВт

•

ч);

Ьз

разд

и —

удельные расходы топлива

при

разде-

льном производстве;

л" —- КПД

котла (нетто),

%; а

пот

—

доля технологических

потерь теплоты

при его

отпуске (обычно принимается

1—2

%);

29,3 —

низшая теп-

лота сгорания условного топлива, ГДж/т; Э

тепл

—

затраты электроэнергии

на

тепло-

фикационную установку (сетевые, подпиточные насосы теплосети, конденсатные

насосы бойлеров, часть насосов водоподготовительной установки);

Э —

затраты

электроэнергии

на

механизмы подготовки химически очищенной воды, восполняю-

щей невозврат конденсата

от

потребителей пара;

—

коэффициент, характери-

зующий отношение полного расхода топлива энергетическими котлами

при

раздельном производстве

расходу топлива этими котлами

при

комбинированной

выработке электроэнергии

теплоты одних

и тех же

количеств

параметров (этот

показатель отражает экономию топлива

от

теплофикации),

пот

от

_g____g__

—

коэффициент, характеризующий увеличение расхода теплоты

на

производство

электроэнергии

при

переходе

от

комбинированного

раздельному производству,

+ Q™

де

К=—

(3.91)

_ „с.н

Увеличение расхода теплоты

на

производство электроэнергии

определяется

по энергетической характеристике турбины

=f(N; Q

j^(

-q

(3.92)

где

—

удельный расход теплоты (брутто)

на

произведенную электроэнергию

при отсутствии отпуска теплоты

из

отборов;

—

удельный расход теплоты

(брутто)

на

произведенную электроэнергию

при

данном отборе пара (регуляторы

давления

отборах включены);

—

прогнозируемая электрическая нагрузка.

3.5. Затраты топлива

энергетическими

котлами

при

производстве

электроэнергии

теплоты

Удельный расход топлива

на

выработку теплоты энергетическими котлами

без

учета затрат Э

тепл

пар

определяется

как

(100

)(100-а

гок

-а

нас

)

т.с

1 : •

)

Лгр

Здесь

—

относительные потери, связанные

отпуском теплоты

от

энергети-

ческих котлов,

„пот.э.к

эк

= — •

•

94)

ПОТ

ТЭЦ

„ПВК

_ „г.В '

У от

х^от ~ нас

2™

пвк

—• абсолютное

относительное,

количества теплоты, отпускаемой

от пиковых водогрейных котлов,

пвк

= ^пэц

(З-

)

QOT

бнас'

нас

—

абсолютное

относительное количества отпускаемой теплоты,

за

счет

нагрева воды

сетевых насосах,

Сс =

3,6Э

сетЛнас

-1(Г

; (3.96)

«Hac

-fi-io

; (3.97)

вот

сет

—

расход электроэнергии

на

сетевые насосы,

тыс. кВт

•

ч;

г|

нас

—

электромеха-

нический

КПД

сетевых насосов,

Для теплоты, отпускаемой

от

котлов

обвод турбин (при раздельном производстве),

^разд =

тхр

А:

к-

(З-

)

Рассматриваемый метод

(в

отличие

от

«физического») дает возможность диффе-

ренцировать средний

по

ТЭС или

блоку удельный расход топлива

на

отпускаемую

теплоту

зависимости

от

теплоносителя

параметров пара, используемого

для

теплоснабжения потребителей.

Для каждого

j-ro

источника теплоты

Глава 3. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕПЛОЭЛЕКТРОЦЕНТРАЛЕЙ

j — коэффициент ценности теплоты пара каждого из отборов (для свежего пара

l^j = 1, а для теплоты отпускаемой от конденсатора турбины при нормальном вакууме,

£,

j = 0); %

ср7

-— средневзвешенный по всем источникам коэффициент ценности

теплоты отборного пара,

В том случае, если от энергетического котла (теплота отпускается со свежим

паром (через РОУ), в (3.100) коэффициент ценности теплоты этого потока пара ^ = 1,0.

В общем случае отпуск теплоты с паром осуществляется от РОУ и производ-

ственных отборов турбин (непосредственный отпуск пара потребителям), а также

от конденсаторов, из регулируемых и нерегулируемых отборов турбин (подогрев

сетевой воды, возвращаемого потребителями конденсата и добавки сетевой воды,

восполняющей невозврат конденсата). При отпуске теплоты с горячей водой, кроме

перечисленных источников, используются пиковые водогрейные котлы. Поэтому

удельный расход топлива на отпуск теплоты для каждого вида теплоносителя (пара,

горячей воды) и теплоносителя каждого параметра (пара различного давления, горя-

чей воды на отопление, технологические нужды, горячее теплоснабжение) определя-

ется как средневзвешенная величина b

'у, а эквивалентные удельные расходы, соот-

ветствующие израсходованной при этом электроэнергии, составляют:

£ср/

1ШагЛ

)/а

(3.100)

пч

А/е:

па

р.

ОТ

(3.101)

АЪ.

^тепл^э^б,

г.в

(3.102)

т.экв от

Значения удельных расходов, определяемые выражениями (3.101) и (3.102),

добавляются к значению Ь'- для получения полного удельного расхода топлива.

Глава

ТЕХНОЛОГИЯ ОТПУСКА ПАРА

ТЕПЛОТЫ ОТ ТЭС

4.1.

ПОТРЕБИТЕЛИ ТЕПЛОТЫ И ТЕПЛОВЫЕ НАГРУЗКИ

Теплота от ТЭС (ТЭЦ, КЭС, ПГУ) отпускается потребителям либо

паром,

либо

горячей водой. Теплоту, отпускаемую

паром, используют, как правило,

предприятия нефтеперерабатывающей, нефтехимической, текстильной, пищевой

промышленности и др. Пар, поступающий к промышленному потребителю, может

иметь давление 0,2—2,0 МПа

должен быть обязательно перегрет. Такой пар

называют технологическим или промышленным.

Пароснабжение потребителей должно обеспечиваться

высокой надежностью,

так как перерывы

подаче пара или даже снижение его расхода приводят

боль-

шому материальному ущербу, нарушению технологического процесса

даже

к опасности возникновения пожаров.

Крупные потребители технологического пара получают его

от

специальных

ТЭЦ, называемых промышленными. В качестве примера таких ТЭЦ можно назвать

Нижнекамскую

ТЭЦ-1,

Тобольскую ТЭЦ и др.

Потребление технологического пара может изменяться от номинального расхода

„ном „макс

до максимального

в зависимости от объема производства предприятии,

а также от режима их работы. Поэтому промышленные отборы пара турбоуста-

новки рассчитываются на номинальную нагрузку,

пиковая нагрузка обеспечива-

ется паром от РОУ или от специальных пиковых паровых котлов.

Отношение расходов пара

т.п „ном ,„макс

/Л 1Л

АТЭЦ

n • С

)

Теплота, поступающая

от

ТЭЦ

горячей

водой, используется

жилищно-коммуналь-

ном хозяйстве. При этом основными ее потре-

бителями являются системы отопления, венти-

ляции, кондиционирования

горячего водо-

снабжения жилых и общественных зданий.

жилых

общественных зданиях температура

поверхности отопительных приборов

соот-

ветствии с требованиями санитарно-гигиениче-

ских норм не должна превышать 95 °С,

тем-

пература воды

кранах горячего водоснабже-

ния должна быть не ниже 50—60 °С в соответ-

ствии

требованиями комфортности

не вы-

ше 70 °С по нормам техники безопасности.

о , ГДж/ч

III IV

VII

vin

ГХ

XI XII

Месяцы

Рис. 4.1. Годовой график расхода тепло-

ты на отопление (по месяцам года):

1,2

—

максимальные

минимальные

значения

Глава 4. ТЕХНОЛОГИЯ ОТПУСКА ПАРА И ТЕПЛОТЫ ОТ ТЭС

Or,

20т,ч

а)

Q,*

20 т, ч

б)

Рис. 4.2. Суточные графики изменения расхода теплоты на горячее водоснабжение:

а — в рабочие дни недели; б — по субботам; — среднесуточная нагрузка

Тепловые потребители диктуют не только вид

параметры теплоносителя, но

и характер изменения тепловых нагрузок. По изменению

во

времени тепловые

нагрузки можно разделить на сезонные и круглогодовые.

Сезонную нагрузку составляют отопление, вентиляция

кондиционирование

воздуха. Значение и характер изменения сезонной нагрузки зависят от климатиче-

ских условий: температуры наружного воздуха, направления

скорости ветра,

влажности воздуха и солнечного излучения. Основное влияние оказывает темпера-

тура наружного воздуха, поэтому сезонная нагрузка имеет практически постоян-

ный суточный и резкопеременный годовой графики (рис. 4.1).

Круглогодичную нагрузку составляют технологическая нагрузка и горячее водо-

снабжение.

Нагрузка горячего водоснабжения зависит от степени благоустройства города

или поселка, численности населения, распорядка его рабочего дня и режима работы

таких коммунальных предприятий, как бани и прачечные.

В отличие от сезонной нагрузки горячее водоснабжение и технологическая на-

грузка почти не зависят от температуры наружного воздуха, поэтому круглогодо-

вая нагрузка имеет практически постоянный годовой и резкопеременный суточный

графики (рис. 4.2). Исключение составляют некоторые отрасли промышленности,

связанные главным образом

переработкой сельскохозяйственного сырья, работа

которых имеет сезонный характер.

4.2.

РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК

При проектировании и разработке режимов эксплуатации централизованного теп-

лоснабжения прежде всего решается задача определения расчетной тепловой нагруз-

ки и характера изменения ее

течение суток и года. Рассчитывается общее количе-

ство теплоты бобщ' которое необходимо отпустить от источника для удовлетворения

нужд потребителя, рассматривая тепловые нагрузки для каждого вида потребления.

Отопление предназначено для поддержания температуры внутри помещений

на уровне, соответствующем комфортным условиям. Комфортные условия опреде-

ляются главным образом температурой внутри отапливаемых помещений. Принято,

4.2. Расчет

тепловых

нагрузок

что расчетная температура для жилых зданий должна составлять t

= +18 °С, для

школ, детских садов, поликлиник и больниц — t

= +20 °С, для общественных зда-

ний — t

= +16 °С. Для того, чтобы поддерживать температуру воздуха внутри ота-

пливаемого помещения на расчетном уровне, необходимо обеспечить равновесие

между тепловыми потерями зданий и притоком теплоты. Это условие теплового

равновесия здания можно представить в виде следующего равенства:

_ = е

от

_>вн, (4.2)

где Q

T п

— суммарные тепловые потери здания; Q

— приток теплоты в здание

через отопительную систему; Q

— теплота, поступающая от внутренних источ-

ников (людей, осветительных приборов, газовых и электрических плит, технологи-

ческого оборудования, силовых агрегатов и др.).

Для жилых помещений принимается Q

« 0, так как тепловыделения в них

относительно малы, при этом Q

= Q

. Для промышленных предприятий Q

может быть значительным, особенно в цехах с различного рода тепловыми и сило-

выми установками, поэтому при расчете отопления промышленных предприятий

внутренние тепловыделения должны учитываться.

Количество теплоты, необходимое для поддержания t

и передаваемое отопи-

тельными приборами, определяется тепловыми потерями Q

, пропорциональны-

ми разности внутренней t

и наружной t

температур воздуха:

от

ХсД_-а

(4-3)

где х

— отопительная характеристика здания, выражающая потери теплоты через

его наружные ограждения в единицу времени при разности температур t

- t

= 1 °С, отнесенные к 1 м

объема здания; V — объем здания.

Для производственных зданий х

0,5+0,85 Вт/(м

•

К); для жилых зданий %

подсчитывается по эмпирической формуле

Хо

я/^

1/6

(4-4)

где а = 1,6 при толщине наружных стен 2,5 кирпича и двойном остеклении; а =

= 2,0+2,2 для крупноблочных зданий из сборного железобетона.

Строительные нормы и правила (СНиП) регламентируют расчет тепловых

потерь и отопительной нагрузки. Для различных климатических районов установ-

лены расчетные температуры наружного воздуха f

n от

и продолжительность отопи-

тельного сезона т

ос

За расчетную температуру наружного воздуха принимают среднюю температу-

ру самых холодных пятидневок из четырех наиболее холодных зим за 50-летний

период. Например, для Москвы ?

от

= -26 °С, для Екатеринбурга .„

= -31 °С,

а для Томска

H0J

= -АО °С.

Глава 4. ТЕХНОЛОГИЯ ОТПУСКА ПАРА И ТЕПЛОТЫ ОТ ТЭС

Отопительный сезон начинается при температуре +8 °С, причем предусмот-

рено,

что включение отопления определяется снижением среднесуточной темпера-

туры до менее 8 °С в течение 3 сут подряд.

Расход теплоты на вентиляцию также зависит от разности температур и опреде-

ляется по формуле

е.

?Л'.-'н). (

)

где q

— удельный расход теплоты на вентиляцию, кВт/(м

•

К), рассчитываемый

по выражению

= mc

(4.6)

Здесь т — кратность обмена воздуха в помещении, устанавливаемая в соответ-

ствии с санитарно-гигиеническими нормами; c

= 1,20 кДж/(м

•

°С) — объемная

теплоемкость воздуха; V

— объем вентилируемого помещения, м

При выборе низшей температуры наружного воздуха, по которой определяется

максимальная тепловая нагрузка на вентиляцию, учитывается, что в наиболее

холодные дни возможно снижение кратности обмена воздуха. Поэтому для всех

помещений расчетная наружная температура воздуха для вентиляции выше, чем

для отопления (для условий Москвы г£

вен

= -15 °С). По принятым в нашей стране

строительным нормам и правилам ^

вен

определяется как средняя температура

наиболее холодного периода, составляющего 15 % продолжительности отопитель-

ного сезона, в самые холодные годы. С учетом изложенного для температур наруж-

ного воздуха ниже <„

вен

тепловая нагрузка на вентиляцию остается постоянной.

Технически это обстоятельство реализуется за счет рециркуляции части воздуха

вентилируемого помещения.

Среднесуточный расход теплоты на горячее водоснабжение жилых, обществен-

ных и промышленных зданий или группы однотипных зданий определяется по

формуле

2г.в =

anc

(

r ~ 'х)> С

)

где а — норма расхода горячей воды, л, при температуре 65 °С на одного жителя

в сутки или на единицу измерения (1 обед, 1 кг сухого белья, 1 посетитель); напри-

мер,

в жилых домах с ваннами и душами а = 120 л/сут, что соответствует

1260 кДж/ч; п — число жителей в здании или число единиц измерения; с

— тепло-

емкость воды, кДж/(кг

•

°С); /

— температура холодной воды, °С; t

— температура

горячей воды, °С; в соответствии с нормами 50 < t

< 70 °С; расчетная температура

= 65 °С.

Расход теплоты на технологические нужды промышленных предприятий зави-

сит от многих факторов: от характера технологического процесса, сменности ра-

боты предприятия, масштабов производства и др. Точные данные по тепловой

4.3.

График

продолжительности

отопительной

тепловой

нагрузки

нагрузке промышленных предприятий могут быть получены лишь при конкретном

анализе деятельности предприятия. Ориентировочно расход теплоты

зависимо-

сти от количества выпускаемой продукции можно рассчитать по выражению

+ qn, (4.8)

где Q

— расход теплоты, не зависящий от количества выпускаемой продукции,

кДж/с; q — удельный расход теплоты на единицу продукции, кДж/(с

•

шт.); П— ко-

личество выпускаемой продукции, шт.

Таким образом, общая тепловая нагрузка некоторого района

2О

БЩ

еот

а.в

ЕПР- (4.9)

Очевидно, что мощность источника теплоты Q

K т

, который будет обеспечивать

рассчитанную нагрузку, должна быть больше

£?

бщ

на

значение потерь

noz

возни-

кающих при транспортировке теплоты к потребителю, т.е.

Е„.

ОБЩ

+ БПОТ- (4-Ю)

Обычно

n0T

составляет 3—5 % максимальной суммарной тепловой нагрузки.

4.3.

ГРАФИК ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ОТОПИТЕЛЬНОЙ

ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ

На рис. 4.3 показаны зависимости расходов теплоты на отопление, вентиляцию

и горячее водоснабжение, а также общего расхода от температуры наружного воз-

духа. По оси ординат отложены значения отношений расходов теплоты

мощно-

сти ее источника Q

u т

. Как видно, преобладаю-

щей является отопительная нагрузка (кривая

1).

Максимальный расход теплоты на отопле-

ние соответствует расчетной температуре на-

Макси-

ружного воздуха для отопления

мальный расход теплоты на вентиляцию соот-

ветствует расчетной температуре наружного

воздуха для вентиляции ?^

вен

и является рас-

четной нагрузкой на вентиляцию.

Минимальный расход теплоты на отопле-

ние соответствует расчетной наружной темпе-

ратуре начала

конца отопительного сезона

жилых и общественных зданий. Минимальный

расход теплоты на вентиляцию соответствует

расчетной наружной температуре начала

конца отопительного периода промышленных

зданий.

График суммарного расхода теплоты (кри-

вая 4) имеет три точки излома а,

и в. Точка

излома

соответствует моменту включения

Рис. 4.3.

Зависимость

относительного

расхода

теплоты

от

температуры

наружного

воздуха:

/ — на

отопление;

— на

вентиляцию;

3 — на

горячее

водоснабжение;

4 — сум-

марный

Глава

ТЕХНОЛОГИЯ ОТПУСКА ПАРА

ТЕПЛОТЫ

ОТ ТЭС

Рис. 4.4.

Построение

графика

про-

должительности

тепловой

нагрузки:

/ —

суммарная

тепловая

нагрузка

(бот + QT.B + QB)

зависимости

от

температуры наружного

воздуха;

2 —

продолжительность

наружных

темпе-

ратур; 3 —

продолжительность

тепло-

вых

нагрузок

отопления, точка б — моменту включения вентиляции, а точка в — изменению гра-

фика нагрузки вентиляции. Характер графика суммарной тепловой нагрузки зави-

сит от соотношения нагрузок отдельных групп потребителей.

Так как тепловая нагрузка потребителя (а следовательно, и источника теплоты)

постоянно изменяется в зависимости от температуры наружного воздуха, то для

правильного выбора состава оборудования источника теплоты и наиболее эконо-

мичного непрерывного и надежного режима его работы по отпуску теплоты необ-

ходимо располагать данными по продолжительности периода с той или иной

нагрузкой в течение всего года.

Удобной формой представления таких данных является годовой график про-

должительности тепловой нагрузки. Метод построения графика продолжительно-

сти сезонной тепловой нагрузки показан на рис. 4.4. Построение ведется в трех

квадрантах. В левом верхнем квадранте построен график зависимости тепловой

нагрузки от температуры наружного воздуха. В правом нижнем квадранте приве-

дена кривая длительности стояния в течение отопительного периода температур

наружного воздуха, равных данной температуре или ниже ее. При этом использу-

ются климатические данные о длительности периодов с различными температура-

ми наружного воздуха (кривая /) в местности, где расположены ТЭЦ и потреби-

тели теплоты. На вертикали, проведенные через точки, которые соответствуют

длительности стояния различных наружных температур, переносятся из графика

зависимости суммарного расхода теплоты от температуры наружного воздуха