Расход теплоты в системах теплоснабжения
Графики расхода энергии.Наиболее универсальным энергоносителем, требующим определения самой эффективной области его применения, является электроэнергия. Кроме технико-экономических необходимо учитывать также социальные и экономические факторы.
Общее потребление энергии В за анализируемый период времени (например, год) (в пересчете на условное топливо) приближенно определяется в виде суммы
В = Э + Q + Вн, (1)
где Э - потребление электроэнергии; Q - потребление тепловой энергии; Вн - потребление топлива, используемого непосредственно в технологических процессах.
Структуру энергопотребления характеризуют рядом коэффициентов, представляющих собой различные сочетания отношений величин, входящих в баланс (1). Так, потребление электроэнергии характеризуют электроэнергетическим коэффициентом b= Э/В (в МВт×ч/т), электротопливным bэтн= Э/Вн (в МВт×ч/т) или теплоэлектрическим bтэ = Q/Э [в ГДж/(МВт×ч)]. Ориентировочно bтэ и bэтн имеют следующие значения: для промышленности (в целом) bтэ = 9,29; bэтн = 0,84; для машиностроения соответственно 9,84 и 1,07; для пищевой промышленности - 32,2 и 0,47.
Структура электропотребления, в свою очередь, определяется суммой
Э = Эдв + Этех + Эосв, (2)
где Эдн, Этех и Эосв - энергия, соответственно используемая на двигатели, технологические процессы (электротермия, сварка и др.) и освещение.
Если ввести обозначения kдв = Эдв/Э, kтех = Этех/Э, kосв = Эосв/Э, то сумма (2) получит вид kдв + kтех + kосв =1 ,
где kдв , kтех , kосв - коэффициенты соответственно электросиловой, электротехнологический и электроосветительный.
Значения этих коэффициентов отражают уровень развития электрификации. Так, если на начало первой пятилетки kдв = 0,83, kтех = 0,02 и kосв = 0,15, то в настоящее время kдв уменьшился более чем в 1,5 раза, а kтех увеличился более чем в 15 раз.
Расход теплоты в промышленности составляет ориентировочно 27 % суммарного расхода энергоресурсов, а топлива 44%.
Расход теплоты на отопление и вентиляцию определяется суммированием произведений часовых расходов теплоты при различных наружных температурах на длительность стояния этих температур, которые можно найти по справочным таблицам. Следует отметить, что количество теплоты Q на отопление и вентиляцию при прочих равных условиях приближенно линейно зависит от температуры Тн наружного воздуха (рис. 6, а). Расход теплоты Qг.в на бытовое горячее водоснабжение промышленных, жилых и других зданий, например, среднесуточный (в кДж/ч), определяется соотношением
Qг.в = a×m×cв(Тг-Тх), (4)
где a — норма расхода горячей воды, которая принимается согласно нормам СНиП; m — количество единиц, на которые отнесена норма (количество людей и т. д.); св — удельная теплоемкость воды, кДж/(кг×К); Тх и Тг - температура соответственно холодной (водопроводной) и горячей воды, К.
Анализ особенностей теплопотребления различными предприятиями является необходимым условием правильного выбора и расчета источника теплоты, а также определения режима работы системы теплоснабжения.
Наглядное представление о теплопотреблении дают графики зависимости теплопотребления от времени. Такие графики строят как для отдельных зданий, так и для районов теплоснабжения в целом. Анализ эффективности работы систем теплоснабжения обычно осуществляется на основе годового графика суммарной нагрузки, который строят суммированием суточных графиков потребления теплоты.
На графике изменения тепловой нагрузки Q от времени t (рис. 6,6) площадь 01234 соответствует расходу теплоты Qп за весь период t0, так что Qп = . Площадь прямоугольника с основанием tвр о равновелика площади под кривой, имеет высоту, соответствующую средней тепловой нагрузке Qср = /tо . Путем построения равновеликого прямоугольника с высотой Qmах определяется число часов использования максимальной тепловой нагрузки tmax. Отношение Qmax/Qcp называется коэффициентом часовой неравномерности расхода теплоты за период времени t0.
Рис. 6. Графики изменения тепловой нагрузки:
а - зависимость суммарного расхода теплоты Q от температуры Тн наружного воздуха; б - изменение тепловой нагрузки Q во времени t; в - суточный график изменения расхода теплоты Qпp при двухсменной работе промышленного предприятия; г - суточный график при очень неравномерном теплопотреблении
Количество теплоты, затрачиваемой на производственные цели Qпp (рис. 6, в), определяется суммой
Qпp = Q0 + qпП, (5)
где Q0 - расход теплоты, не зависящий от количества выпускаемой продукции; qп - удельный расход теплоты (на единицу продукции); П - количество выпускаемой продукции.
Кривая 1 соответствует изменению часового расхода теплоты, горизонталь 2 определяет среднечасовой расход теплоты за сутки.
На некоторых промышленных предприятиях суточный график потребления теплоты очень неравномерен (рис. 6, г) и характеризуется максимальным количеством теплопотребления Qг.в mах и среднесуточным Qг.в.cp.
Суточные графики расхода теплоты строят на основании расчетов с использованием нормативных данных об удельных расходах теплоты на технологические цели или обобщения результатов испытаний теплопотребляющего оборудования.
Определение тепловых нагрузок, необходимых для расчета расходов топлива, решение задач повышения технико-экономической эффективности оборудования и систем теплоснабжения в значительной степени связаны с анализом годовых графиков тепловых нагрузок, строящихся в хронологической последовательности, например, по месяцам или в порядке убывания. Так, годовой условный график комплексного расхода теплоты предприятием, располагающим собственной котельной (рис. 7), в зависимости от продолжительности наружной температуры Тн дает возможность определять расходы теплоты и топлива, устанавливать необходимое количество и мощность котлов и т. д.
Рис. 7. Годовой график расхода теплоты Q предприятием:
(Qот, Qв и Qк. в - часовой расход теплоты соответственно для отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха; (Qт.п, Qт.т.в и Qс.б - среднечасовой расход теплоты соответственно для технологических нужд в виде пара, горячей воды и для санитарно-бытовых нужд; Тн от - температура начала (окончания) отопительного периода
Расходы теплоты в системах теплоснабжения необходимо знать при их проектировании, строительстве и регулировании, а также при наладке и эксплуатации. Для этих целей чаще всего употребляются максимально-часовые расходы теплоты, определяемые по известным расчетной температуре для отопления и максимальным нагрузкам технологического потребления (значение этого расхода является основой для определения остальных расходов теплоты), среднечасовой расход теплоты наиболее холодного месяца года, который необходим для проверки правильности выбора мощности, количества оборудования и источника теплоты, среднечасовой расход теплоты отопительного периода и года.
Неравномерность теплового потребления, отрицательно сказывающаяся на технико-экономических показателях системы теплоснабжения, может быть сглажена либо организованными мероприятиями (например, изменением графика работы смен), либо применением аккумуляторов теплоты. Годовые графики расхода теплоты позволяют устанавливать время пуска и остановки сетевых насосов, выбирать период отключения участков тепловых сетей для промывки, проверки, ремонта и т. п.
Для повышения эффективности системы теплоснабжения осуществляется автоматическое регулирование их работы, причем значения регулируемых параметров, соответствующих наиболее экономичным условиям работы системы, определяются при помощи специальных графиков температур.
Дата добавления: 2018-11-26; просмотров: 422;