Определение количества тепловой энергии на собственные нужды котельной

 

2.1.1. Общий расход тепловой энергии на собственные нужды котельной определяют расчетным или опытным путем исходя из потребностей конкретного генерирования тепловой энергии, как сумма расходов тепла (пара) на отдельные элементы затрат: потери тепловой энергии на нагрев воды, удаляемой из котла с продувкой; расход тепловой энергии на подогрев мазута в железнодорожных цистернах, мазутохранилищах, расходных емкостях; расход тепла в паровых форсунках на распыление жидкого топлива; расход тепловой энергии на технологические процессы подготовки воды и пр.

(2.3)

	­­- потери тепловой энергии на i – нужды, Гкал;
n	- количество различных собственных нужд котельной.

где

 

 

При расчетах собственные нужды котлов отнесены к статье собственных нужд котельной, при этом принимается КПД котла брутто. Долю тепловой энергии на собственные нужды котельной определяют по формуле:

(2.4)

(2.5)

или

2.1.2. Расход и количество тепловой энергии, отпускаемое на отопление зданий котельной, мазутонасосной и других производственных зданий определяют в соответствии с разделом 1.

2.1.3.

(2.6)

Расход тепловой энергии на растопку паровых котлов определяют по формуле (Гкал/ч):

	­­- коэффициент потери тепловой энергии, принимаемый равным 0,3 при простое до 12 ч (из горячего состояния) и 0,65 при простое свыше 12 ч (из холодного состояния);
	- теплопроизводительность котла, Гкал/ч.

где

 

 

Потери тепловой энергии на растопку паровых котлов за расчетный период составят (Гкал):

(2.7)

 

	­­- коэффициент потерь тепловой энергии для i –й растопки;
n	- количество растопок в планируемом периоде.

где

 

Потери тепловой энергии при растопке водогрейных котлов принимают равными 0,9 аккумулирующей способности обмуровок [Приложение 2, табл.2.1].

2.1.4.

(2.8)

Потери тепловой энергии на технологические нужды химводоочистки при отсутствии охладителя выпара (при наличии охладителя выпара в расчете используют первую часть формулы), определяют по формуле (Гкал):

 

	­­- удельный расход воды на собственные нужды ХВО, т исходной воды на химически очищенной воды, в зависимости от общей жесткости воды принимается по [Приложение 2, табл.2.2.];
	- производительность ХВО, т/ч;
	- поправочный коэффициент, принимается равным 1,0 при наличии бака взрыхления и 1,2 при его отсутствии;
	- теплоемкость воды, равна 1 ккал/(кг×°С);
	- соответственно температура воды после подогревателя сырой воды и исходной воды, °С;
	- продолжительность работы соответственно ХВО и деаэратора, ч;
	- энтальпия соответственно выпара из деаэратора и исходной воды, (ккал/кг).

где

 

2.1.5. Для поддержания допустимых норм качества котловой воды производится продувка котлов: часть воды из котла выпускается и заменяется очищенной водой с меньшим солесодержанием и щелочностью. Продувка может быть непрерывная и периодическая. Величину продувки Р принято выражать в процентах от производительности котла, а определять по сухому остатку и щелочности:

(2.9)

­­- концентрация нормируемого вещества соответственно в котловой и питательной воде.

где

 

 

Если Р≤2%, применяется только периодическая продувка, а при Р>2% - как периодическая, так и непрерывная. Во избежание больших потерь тепловой энергии с продувочной водой величина продувки ограничивается и снижается за счет соответствующей обработки воды.

Потери тепловой энергии с продувочной водой зависят от периодичности и продолжительности продувки котла, и определяются по формуле (Гкал):

(2.11)

(2.10)

или

	­­- количество тепловой энергии, выработанное за планируемый период соответственно котлом и котельной в целом;
	- коэффициент продувки соответственно котла и котельной.
n	- количество котлов.

где

 

 

При периодической продувке К_прод=0,01. При непрерывной продувке значение К_прод зависит от количества выдуваемой котловой воды Р:

при Р=5% - К_прод = 0,0035;

при Р= 10% - К_прод =0,007.

Допускаемую величину непрерывной продувки котлов при давлении пара до 14 кгс/см² следует принимать не более 10% производительности котлов, при большем давлении – не более 5 %.

Средневзвешенная величина продувки котлов по котельной за планируемый период определяется (%):

(2.12)

- величина продувки i -го котла в планируемый период, %.

где

 

2.1.6. Потери тепловой энергии баками различного назначения (декарбонизаторы, баки-аккумуляторы и пр.) определяют по формуле (Гкал):

(2.13)

	- норма плотности теплового потока через поверхность бака, принимается по СНиП 2.04.14-88, ккал/м2;
	- поверхность бака, м2;
	- количество баков;
	- продолжительность работы бака в планируемом периоде, ч;
	- пересчетный температурный коэффициент, определяется из соотношения:

где

 

 

(2.14)

 

- соответственно температура горячей воды в баке и усредненная температура наружного воздуха за рассматриваемый период, °С.

где

 

Плотность теплового потока через изоляцию баков-аккумуляторов при температуре воды в баке 65°С и температуре наружного воздуха 5 °С, приведены в [Приложение 2, табл.2.3].

2.1.7. Количество тепловой энергии на хозяйственно-бытовые нужды определяют по формуле (Гкал):

(2.15)

 

	­­- норма расхода горячей воды на одну душевую сетку, принимается равной 0,27 м3/сут;
	- количество душевых сеток;
	- коэффициент использования душевых, определяется практическим путем, при отсутствии данных принимают равным 1,0;
	- норма расхода горячей воды на 1 человека в смену, при отсутствии данных принимается равной 0,024 м3/чел в сутки;
М	- численность работающих человек в сутки;
	- соответственно температура горячей и исходной воды, °С;
	- продолжительность планируемого периода, сут.;
	- теплоемкость воды, равна 1 (ккал/кг×°С);
	- плотность воды, т/м3;
	- количество смен.

где

 

 

2.1.8. Количество тепловой энергии, требуемое для нужд мазутного хозяйства, определяется как сумма потерь тепла для обогрева мазута в резервуарах, мазутопроводах, при сливе и паровом распылении (Гкал):

(2.16)

	­­- потери тепловой энергии со сливом мазута, Гкал;
	- потери тепловой энергии при хранении мазута, Гкал;
	- потери тепловой энергии на подогрев мазута, Гкал;
	- потери тепловой энергии при обогреве мазутопроводов, Гкал;
	- потери тепловой энергии при распылении мазута, Гкал;

где

 

 

Удельное количество тепловой энергии на разогрев мазута при сливе определяется по формуле (ккал/т):

 

(2.17)

	­­- начальная температура мазута в цистерне, при отсутствии данных принимается равной 0…-2 °С для южного пояса, -7…-10 °С для северного, -10…-15 °С для Сибири (через 7 суток после наполнения температура мазута в цистерне равна температуре наружного воздуха, принимается по [Приложение 1, табл.1.5]), °С;
	- конечная температура подогрева мазута в цистерне принимается по [Приложение 2, табл.2.4] в зависимости от марки мазута, °С;
	- коэффициент охлаждения, принимается равным 1,55 для 60-тонной, 1,71 для 50-тонной, 2,26 для 25-тонной цистерне;
	- плотность мазута, кг/м3;
	- фактическое время разогрева и слива цистерны, ч, принимается по [Приложение 2, табл.2.5].

где

 

Удельные потери тепловой энергии при хранении мазута определяют по формуле (ккал/т):

(2.18)

 

	­­- поверхность охлаждения резервуара, принимают по паспортным или фактическим данным, м2;
	- коэффициент теплопередачи стенок резервуара, принимается равным 6,02 для металлических не изолированных резервуаров, 3,0 – для изолированных, 0,27 – для подземных, ккал/м2×ч×°С;
	- температура окружающего воздуха, принимается как средняя для заданного периода, °С;
	- время хранения, ч;
	- емкость резервуара, м3.

где

 

 

Расход пара на подогрев мазута в мазутоподогревателях или расходных емкостях приведен в [Приложение 2, табл.2.6]

(2.19)

Расчетный расход тепловой энергии на обогрев мазутопроводов определяют по формуле (ккал/ч):

	­­- плотность теплового потока от мазутопровода в окружающую среду, принимается по нормам тепловых потерь [Приложение 3, табл. 3.1, 3.2, 3.4] и СНиП 2.04.14-88*, ккал/м×ч;
	- длина паропровода, обогревающего линию, м;
	- коэффициент, учитывающий потери тепловой энергии опорами, арматурой, компенсаторами, принимается 1,15 для бесканальной прокладки, 1,2 – для прокладки на открытом воздухе, а непроходных каналах для стальных трубопроводов диаметром до 150 мм на подвижных опорах - 1,2, на подвесных опорах – 1,05.

 

где

 

Количество тепловой энергии на обогрев мазутопровода за рассматриваемый период определяют (Гкал):

(2.20)

 

- продолжительность обогрева, ч.

где

 

Потери тепловой энергии на паровое распыление мазута определяют по формуле, (Гкал):

(2.21)

	­­ - удельный расход пара на распыливание, кг/кг мазута, принимается равным 0,3 для напорных форсунок, 0,02 – 0,03 для паромеханических форсунок;
	- количество распыляемого мазута, т;
	- энтальпия соответственно пара и питательной воды, ккал/кг.

 

где

 

2.1.9. Количество тепловой энергии, требуемое на обдувку поверхностей нагрева паровых котлов, определяют по формуле (Гкал):

(2.22)

	­­- средняя паропроизводительность i -го котла, т/ч;
	- коэффициент обдувки, принимаемый равный 0,003 при Gki свыше 10 т/ч и (0,002 – 0,003) при Gki менее 10 т/ч;
	- продолжительность работы котла, ч;
	- соответственно энтальпия пара и питательной воды, ккал/кг;
	- количество котлов.

где

 

2.1.10.

(2.23)

Количество тепловой энергии требуемой для обмывки котлов принимают (Гкал):

	- коэффициент обмывки, принимается 0,15-0,25;
	­­ - теплопроизводительность котла, Гкал/ч;
	- продолжительность обмывки котла в планируемой периоде, ч.

где

 

2.1.11. Прочие и неучтенные потери (опробование предохранительных клапанов, потери с утечками, парение, потери через изоляцию трубопроводов и пр.) принимают равными (Гкал):

(2.24)

для открытой системы теплоснабжения

(2.25)

для закрытой системы теплоснабжения

 

2.1.12. При отсутствии данных для определения расходов тепловой энергии на собственные нужды используют нормативы расхода тепловой энергии по элементам затрат, приведенные в [Приложение 2, табл.2.7].

 

Пример 1. Определить расход тепловой энергии на разогрев и слив мазута марки М80, поступившего в г. Лабытнанги в январе в 60-тонной цистерне.

Время следования в пути 72 ч, температура мазута перед сливом 40°С, начальная температура в цистерне -1,7°С. Коэффициент охлаждения для 60-тонной цистерны 1,55. Плотность мазута 990 кг/м³. Время разогрева и слива 10 ч. По формуле (2.17) определяем удельное количество тепловой энергии, необходимое на разогрев и слив мазута:

q_сл = 450× [40-(-1,7)]× (1+(10×1,55× 10)/990) = 21703 ккал/т.

Определим количество тепловой энергии, необходимое на разогрев и слив 60 тонн мазута:

Q_сл = 21703× 60× 10^-6 = 1,3 Гкал.

Пример 2. Определить расход тепловой энергии на компенсацию тепловых потерь при хранении мазута М 80 в изолированном резервуаре. Масса мазута в резервуаре 2000 т, поверхность резервуара 927 м². Емкость резервуара 2150 м³. Расход топлива 100 т/сут. Плотность мазута 990 кг/м³. Коэффициент теплоотдачи стенок резервуара 3,49 Вт/(м²×°С). Температура слива мазута 50 °С. Средняя температура наружного воздуха за время хранения –13,8 °С.

Определяем время хранения топлива в резервуаре:

Z_хр = 2000: 100 · 24 = 480 ч.

Определяем удельный расход тепловой энергии при хранении мазута по формуле (2.18):

117300 кДж/т (28000 ккал/т).

Определяем среднюю массу мазута в резервуаре за время хранения в течение 20 сут (480 ч) при отборе 100 т ежесуточно:

(2000×1 +1900×1 +1800×1 +1700×1 +1600×1 +1500×1

+1400×1 +1300×1 +1200×1 +1100×1 +1000×1 +900×1 +800×1 +700×1 +600×1

+500×1 +400×1 +300×1 +200×1 +100×1): 20 =1050 т.

Определяем потребное для хранения мазута количества тепловой энергии:

Q_хр = 28000×1050×10^-6 = 29,4 Гкал.