Определение рабочей тепловой мощности ТГУ

Основными характеристиками котельного агрегата, которыми руководствуются при его выборе, является производительность и параметры пара и воды. Различают номинальную и минимальную производительность, а также номинальные параметры пара.

Номинальная производительность - это количество выработанного пара в единицу времени, которая обеспечивается при длительной эксплуатации, при сжигании основного вида топлива, при номинальных параметрах пара и питательной воды. Эта производительность закладывается при проектировании ТГУ.

Номинальные параметры пара - это номинальное давление и температура пара, принятые при проектировании котельного агрегата.

Минимальная производительность - это наименьшая паропроизводительность, при которой котельный агрегат может работать длительное время без нарушения режимов циркуляции воды в трубах и режима горения топлива.

Рабочая мощность ТГУ- это сумма максимальной тепловой мощности, подаваемой в сеть потребителям по всем видам энергоносителя (по пару и горячей воде) и мощности, расходуемой котельным агрегатом для выработки энергоносителя, т.е. мощности на собственные нужды Q_сн и потерь мощности ∆Q.

Q_тгу=Q_от+Q_в+Q_гв+Q_техн+Q_сн+∆Q

Сумма мощностей на отопление Q_от, вентиляцию Q_в, горячее водоснабжение Q_гв и технологические нужды Q_техн называются тепловой мощностью ТГУ.

Если теплогенерирующая установка присоединяется к закрытой системе теплоснабжения и является только отопительной, то тепловая мощность её определяется:

Q_тгу =Q_от+Q_в+Q_гв^мах

При присоединении отопительной ТГУ к открытой системе теплоснабжения, её тепловая мощность определиться:

Q_тгу =Q_от+Q_в+Q_гв

Тепловая мощность производственно-отопительной котельной складывается из суммы мощностей на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и технологические нужды.

Тепловая мощность Q_гв задается в зависимости от типа системы теплоснабжения (открытой или закрытой).

Тепловая мощность, потребляемая ТГУ на собственные нужды зависит от:

1. типа котельной установки

2. вида сжигаемого топлива

3. типа системы теплоснабжения

На собственные нужды тепло расходуется на:

1. подогрев воды перед химочисткой;

2. подогрев мазута;

3. деаэрацию воды.

Рабочую тепловую мощность ТГУ ориентировочно можно рассчитать по следующим формулам.

Для отопительных ТГУ с водогрейными котлами:

Q_тгу =А∙ (Q_от+Q_в) +Б∙Q_гв,

где А и Б – эмпирические коэффициенты

Для производственно-отопительных ТГУ, с паровыми котлами низкого давления (Р=1,4 МПа)

а) Если расход теплоты при закрытой системе теплоснабжения на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение составляет не более 20% тепловой мощности ТГУ, то производительность определяется по формуле:

Д_к = А∙Д_техн - Б∙t_к∙G_к = Д_техн∙(А-Б∙μ∙t)_к

А, Б - эмпирические коэффициенты

Д_техн - расход пара на технологические нужды, кг/с

t_к - температура возвращаемого конденсата, ⁰С

G_к - возврат конденсата от потребителей, кг/с

μ - доля возврата конденсата.

б) Если расход на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение больше 20% от тепловой мощности, то рабочая тепловая мощность определится:

Д_к =А∙(Q_от+Q_в) +Б∙Q_гв+ Д_техн∙(В-0,00134∙μ∙t),

где В – эмпирический коэффициент

Коэффициенты А, Б, В учитывают затраты на собственные нужды.

Выбор котельных агрегатов

Он зависит от требуемой тепловой мощности, необходимой потребителям на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и технические нужды.

Как правило, тепловая мощность на горячее водоснабжение и технологические нужды остаётся постоянной, а расход теплоты на вентиляцию и отопление является величиной переменной.

Мощность и количество котельных агрегатов необходимо выбирать таким образом, чтобы при работе в различный период года, они имели мощность, близкую к номинальной. Количество котельных агрегатов, находящихся в рабочем состоянии, определяется по относительной величине допустимого снижения тепловой мощности ТГУ в режиме наиболее холодного месяца отопительного периода при выходе из строя одного из котельных агрегатов, т.е. по величине α

,

где - допустимое снижение тепловой мощности ТГУ, равное её минимально допустимой мощности в режиме наиболее холодного месяца, МВт;

- максимальная расчётная тепловая мощность ТГУ, МВт.

Тогда количество установленных агрегатов определится как

,

где - количество устанавливаемых котельных агрегатов

Резервные котельные агрегаты устанавливаются только при особых требованиях к надёжности систем теплоснабжения.

Топливо

- это вещества, способные активно вступать в реакцию с кислородом воздуха и обладающие значительными удельными тепловыделениями при высокой температуре продуктов сгорания, добыча и использование которых экономически целесообразна.

По агрегатному состоянию различают:

- твердое

- жидкое

- газообразное

Классификация топлива

Топливо	Агрегатное состояние
твердое	жидкое	газообразное
1) органическое а) природное     б) искусственное	угли, сланцы, торф, древесина   кокс, полукокс, древесный уголь	нефть     мазут, керосин, бензин, солярка, дизельное топливо	природный газ     доменный газ, генераторный газ, коксовый газ, газы газификации
2)ядерное а) природное   б) искусственное	U235   обогащенный U233, U239	растворы солей   растворы солей	-   -

9. Методы энерготехнологической обработки твёрдого топлива

В энергетических процессах используется главным образом органическое топливо. В настоящее время большое значение приобретает энерготехнологическая переработка топлива, это связано с тем, что в будущем добыча нефти и газа будет уменьшена, а всё большее значение будет приобретать добыча бурых углей.

Под энерготехнологической обработкой твёрдого топлива, а в основном низкосортных бурых углей, понимают их химическую и термическую обработку с целью получения высококачественного топлива с большей теплотой сгорания. В результате обработки получают твердое, жидкое, газообразное топливо.

Методы энерготехнологической обработки твёрдого топлива классифицируют:

I. по характеру среды, в которой топливо подвергается деструкции (разложению)

а. с нейтральной или восстановительной средой

(пиролиз топлива)

б. с окислительной средой

(газификация топлива)

в. со средой водорода

(гидрогенизация).

II.по тепловым условиям, в которых протекает деструкция:

а. низкотемпературный процесс (до 400 ⁰С)

б. среднетемпературный процесс (400-700 ⁰С)

в. высокотемпературный процесс (выше 900⁰С).

Пиролиз твёрдого топлива - это процесс деструкции топлива без доступа кислорода при нагревании.

Виды пиролиза:

а) до 300 ⁰С - бертинирование

б) от 400 до 600 ⁰С - полукоксование

в) 900⁰С и выше – коксование.

При бертинировании из твёрдого топлива выделяются влага и сорбированные поверхностью топлива пары и газы. Само вещество топлива разлагается незначительно. Теплота сгорания повышается за счет испарения влаги и сорбированных газов.

При полукоксовании из топлива выделяется первичная смола, по составу схожая с нефтью, и первичные газы, с теплотой сгорания 23 – 30 МДж/м³ и полукокс, который используется в качестве топлива в энергетических установках.

При коксовании происходит более полное разложение топлива и первичных продуктов разложения. Увеличивается выход газообразных продуктов с теплотой сгорания 18-19 МДж/м³

Смысл переработки:

Бурые угли

Газификация - это энерготехнологическая обработка топлива в окислительной среде. В качестве окислительной среды может быть использован воздух, кислород, водяной пар. Этот процесс чаще всего проводят в среде:

а) воздух и водяной пар

б) кислород и воздух

в) только в среде водяного пара.

Процесс газификации могут проводить при атмосферном и повышенном давлении. Чем выше давление, тем больше в получающемся топливе водорода и меньше окиси углерода.

В паровоздушной среде получают газ с теплотой сгорания от 5-6 МДж/м³; на парокислородном дутье газ до 12,5 МДж/м³, а если давление повысить до 1-2 МПа, то теплота сгорания повысится до 18 МДж/м³.

Иногда процесс газификации в среде водорода и водяного пара проводят с последующим метанированием газа в среде водорода, и тогда теплоту сгорания возможно повысить до 31 МДж/м³.

Гидрогенизация - это процесс получения из угля искусственных жидких топлив в среде водорода. Как правило, он представляет собой комплекс реакций угля с водородом при повышенных температурах и давлении при наличии катализатора, сопровождающийся разрывом углеродных связей и присоединением водорода.

10.Расчёты процессов горения

Твердое и жидкое топливо состоит из сложных химических соединений углерода, водорода, серы, кислорода, азота. В состав топлива входит влага и негорючие вещества. Основные расчёты по сжиганию топлива выполняют на основе его элементарного состава, который определяется в лабораторных условиях.

Различают:

1) Рабочая масса топлива – представляет собой топливо в таком виде, в котором оно подаётся в топку. Расчёты горения топлива выполняют по рабочей массе, %:

C^P+H^P+S^P+O^P+N^P+W^P+A^P=100%

2) Аналитическая масса топлива - если топливо подсушить при невысокой температуре (до 100 ⁰С), то часть влаги теряется, а остальную влагу называют аналитической.

C^А+H^А+S^А+O^А+N^А+W^А+A^А=100%

3) Сухая масса топлива – это топливо из которого в результате сушки полностью удалена влага.

C^С+H^С+S^С+O^С+N^С+A^С=100%

4) Горючая масса. Исключается содержание балласта (A^P+W^P), которое подвержено изменению. Азот не горит, но входит в горючую массу:

C^Г+H^Г+O^Г+N^Г+S^Г=100%

5) Органическая масса топлива – состав топлива, свободный не только от балласта, но и от колчеданной серы.

C^О+H^О+O^О+N^О+S^О=100%

Различают:

- колчеданную S_к

- органическую S_о

- сульфатную S_с =>FeSo₄, CaCo₄, MgSo₄

Сера является вредной примесью. Сульфатная сера входит в состав высших окислов и при горении она переходит в золу. Колчеданная и органическая сера окисляются до SО₂ с выделением тепла, образуя летучую или горючую серу.

S_л =S_к + S_о

S_общ. =S_л + S_с