Методы сведения балансов

энергоносителей.

1. Причины возникновения дебалансов.

2. Определение оптимальной суммарной тепловой мощности.

3. Целесообразность использования ТЭЦ в качестве замыкающего баланс.

1. Дебалансы: причины.

1. Прогнозируемые – это причины, обусловленные особенностями технологии основного производства.

2. Случайные – причины, вызванные аварийными ситуациями или другими факторами, возникновение которых трудно прогнозируется.

С целью исключения дебалансов необходимо вести баланс энергоносителей по заводу в любой отрезок времени. С целью покрытия дебалансов надо иметь резервные, мобильные, пиковые энергетические мощности или другие средства, покрывающие дебаланс.

Надо предусмотреть возможность использования периодических выходов отдельных энергоносителей во избежание вынужденного их сброса.

В условиях, когда среднегодовые и летние нагрузки ТЭЦ значительно отличаются от нагрузок в холодное время года, максимальная экономия топлива достигается при условии, если отборами турбин покрывается не вся присоединенная к ТЭЦ нагрузка, а только часть ее.

Долю тепловой нагрузки ТЭЦ, покрываемую отборным паром турбин, называют коэффициентом теплофикации: a_ТЭЦ.

Годовой график расхода теплоты на отопление и горячее водоснабжение.

Коэффициент теплофикации может быть часовой и годовой. Присоединенная часовая максимальная нагрузка определяемая для данной местности t_пар воздуха определяется ординатой 12. Годовой расход теплоты определяется площадью 1234561. Численные значения _ТЭЦ часовые и _ТЭЦ годовые определяются по графику

по формулам.

Значение может быть определено:

- суммарный возможный часовой отпуск теплоты из отборов (противодавлений), установленный на ТЭЦ турбин.

Рассмотрим метод определения экономии топлива по удельным энергетическим показателям ТЭЦ.

Экономия топлива, даваемая ТЭЦ по сравнению с экономией в раздельном варианте, определяется:

В – удельный расход топлива.

Э^Т - количество электроэнергии, вырабатываемое на ТЭЦ комбинированным способом.

- коэффициент, учитывающий условия сопоставимости для получения потребителями одинаковых количеств электроэнергии от КЭС и ТЕЦ с учетом потерь в сетях, а также расходы электроэнергии на собственные нужды:

- доля потерь электроэнергии в сетях от КЭС до потребителя.

- доля расхода электроэнергии на собственные нужды ТЭЦ и затраты на транспорт к потребителю.

- удельный расход топлива на замещаемой КЭС (на отпускаемую электроэнергию)

- удельный расход топлива на электроэнергию, вырабатываемую на ТЭЦ комбинированным способом.

- количество электроэнергии вырабатываемой на ТЭЦ в конденсационном режиме.

- удельный расход топлива на выработку электроэнергии на ТЭЦ в конденсационном режиме.

- отпуск теплоты внешним потребителем из отборов турбин.

,- удельные расходы топлива на замещаемой котельной и на теплоту, отпускаемую из отборов турбин.

С увеличением абсолютная величина годовой выработки электроэнергии Э^Т возрастает.

С возрастанием Э^Т возрастает имеющий положительный знак.

При этом с увеличением возрастает и установленная электрическая мощность теплофикационных турбин, пропорциональное росту , а следовательно возрастает вырабатываемая за год электроэнергия, которая имеет отрицательный знак. В целом уменьшается , т.о., с увеличением будет возрастать как так и , но их рост происходит различными темпами, зависящие от годовых графиков тепловой нагрузки.

Возникают условия, когда функция = 0 или меняет свой знак на противоположный. Значение при котором прирост экономии топлива меняет свой знак, т.е. , соответствует оптимальному , при котором имеет максимум.

Отношение , при котором прирост экономии топлива становится равным нулю, определяется:

Для практических расчетов используют коэффициент:

- доля комбинированной выработки из суммарного прироста электроэнергии на ТЭЦ.

Значения коэффициента j и l:

После преобразований:

- соответствует a_оптим.

Использование ТЭЦ в качестве звена замыкающего баланс.

Положительные моменты:

1. Оборудование ТЭС выбирается субъективно.

2. Режимы работы оборудования ТЭЦ не зависят жестко о графиков работы технологических агрегатов.

Все режимы работы устанавливаются в зависимости от потребности в паре для покрытия дебаланса в каждый конкретный отрезок времени.

Отрицательный:

работа турбины с отбором пара дает экономию топлива, только при достаточной загрузке её отборов в течении года.

Минимальное значение годового отпуска пара из отборов турбин, при котором достигается экономия топлива, определяется по формуле Мелентьева

Как показывают расчеты: установка дополнительных турбин сверх числа соответствующего оптимальному коэффициенту теплофикации приводят к увеличению удельного расхода топлива и приведенных затрат по сравнению с вариантом с раздельной выработкой энергии и с установкой пиковых паровых котлов или других пиковых источников с дополнительным сжиганием топлива. Кроме того, установка дополнительных турбин также менее экономична, чем покрытие кратковременных дебалансов за счет РОУ, получающих пар от ТЭЦ.

Т.о., при покрытии дебалансов производственного пара необходимо комплексно рассматривать вопросы и способы сведения балансов производственного пара по заводу в любой отрезок времени, хотя с точки зрения эксплуатации использование более мощной ТЭЦ в качестве замыкающего звена является наиболее предпочтительным решением.

Необходимо также учитывать вопросы экологии, т.к. при использовании теплофикационных турбин и недостаточной их загруженности удельный расход больше, чем при покрытии той же нагрузки за счет котельной, т.к. количество вредных выбросов пропорционально количеству сжигаемого топлива.

Лекция 9-12

1. Аккумулирование производственного пара.

2. Выравнивание паропроизводительности утилизационных установок.

3. Пиковые паровые котлы.

4. Использование избытков пара утилизационных установок.

Пар греющий Р₁ = 1,8-3,5 МПа

Пар к потребителю Р₁ = 0,6-1,0 МПа

Принципиальная схема аккумулятора пара.

1. Бак- аккумулятор.

2. Смешивающий подогреватель.

3. Паросборник-сепаратор.

4. Регулятор давления «после себя».

Принцип работы: в цилиндрический сосуд, в котором находится вода, подается пар с давлением более высоким, чем давление пара, отпускаемого потребителю. Пар, поступающий в сосуд, подогревает воду до своей температуры насыщения (240 ⁰С при P = 3,4 МПа). При этом в сосуде в конце зарядки устанавливается давление, равное Р₁, а давление пара отпускаемого потребителю устанавливается на заданном уровне автоматическим регулятором 4.

При выдаче пара аккумулятором давление в сосуде падает. Вода вскипает, образуя вторичный пар. Выделение пара происходит до установления в сосуде давления Р₂. Максимальный выход вторичного пара определяется его энтальпией и разностью энтальпий воды в момент начала разрядки аккумулятора и в ее конце. При этом количество теплоты, за счет которой может образоваться пар, равно разности энтальпий воды при её начальном и конечном давлении.

В начале разрядки аккумулятора в его паровом пространстве находится пар с давлением около р₁ (давление пара, которым производится зарядка). В регуляторе 4 он будет дросселироваться до р₂ и при этом несколько перегреваться. Энтальпия пара, идущего к потребителям, будет соответствовать энтальпии насыщенного пара при давлении р₁, а не р₂. По мере разрядки аккумулятора давление пара в нем будет снижаться, соответственно будет уменьшаться энтальпия пара до значения, соответствующего давлению р₂, отдаваемому потребителям. Из сказанного следует, что в начале разрядки аккумулятор отдает больше теплоты, чем нужно для получения потребителем 1кг насыщенного пара. Поэтому определять, сколько пара может быть получено от аккумулятора при его разрядке исходя только из разности энтальпий пара при давлениях р₁ и р₂, нельзя, т.к. при этом будет завышена его аккумулирующая способность по пару. Расчет надо вести по ступенчатым средним энтальпиям пара, выделяющегося в аккумуляторе при его разрядке.

С достаточной точностью можно принять среднюю энтальпию пара, выходящего из аккумулятора в период разрядки, равной среднеарифметической между энтальпией пара в самом начале разрядки и в конце разрядки.

Количество выделившегося вторичного пара:

G_п = G₁ − G₂ (1)

где G₁ и G₂ – соответственно масса воды в аккумуляторе в начале и конце разрядки.

Количество теплоты унесенной вторичным паром:

(2)

где , - энтальпия воды в аккумуляторе в начале и в конце разрядки.

Решая совместно (1) и (2), получим

(3)

Т. к. баки-аккумуляторы находятся под избыточным давлением, их выполняют цилиндрическими с полезным объемом воды от 50 до 100 м³ (V_п).

Характерными особенностями аккумуляторов данного типа являются

1. Сравнительно малая удельная (т/м³) аккумулирующая способность по пару, зависящая от Р₁, Р₂.

2. Большая безвозвратная потеря давления пара.

3. Возможность выдачи аккумулированного количества пара за определенное время, определяемое в основном пропускной способностью сепарационных устройств.

Экономическая целесообразность установки пароводяного аккумулятора обосновывается соответственно с учетом условий и альтернативных вариантов покрытия дефицита пара, а так же наличием пара давлением 1,8 – 3,5 МПа.

Аккумуляторы в связи со спецификой металлургического производства получили ограниченное распространение и используются в основном для выравнивания приходов пара от ОКГ сталеплавильных конвертеров.

Принципиальная схема КУ.

Рис. - Схема установки КУ за нагревательной печью с подтопкой и рециркуляцией газов

1. Технологический агрегат

2. КУ

3. Выносная топка

4. Дымосос

5. Вентилятор

6. Запорный орган (кран)

7,8,9 – газоходы

Один из факторов, влияющих на дебаланс производственного пара, является неравномерность выдачи пара УУ (утилизационная установка). Выравнивание паропроизводитель-ности может быть достигнуто путем подпитки (сжигание дополнительного топлива в УУ), обычно КУ обогреваются отходящими газами технологического агрегата. В момент, когда расход и температура уходящих газов снижается (снижая паропроизводительность) их параметры восстанавливаются путем сжигания топлива в подтопочном устройстве. Подтопкой можно обеспечить не только выравнивание параметров пара, но и превысить их даже при остановленной печи.

Следовательно, экономичность применения подтопки, определяется КПД, с которым используется дополнительное топливо, а также годичным числом часов работы подтопочного устройства. Наиболее распространены КУ змеевикового типа с многократной принудительной циркуляцией (МПЦ), что объясняется их следующими особенностями и преимуществами:

1. Коэффициент теплопередачи конвекций от греющих газов к стенке трубы обр. пропорционально её диаметру (при температурах 400-500 ⁰С теплоотдача конвекций преобладает).

2. Из труб малого диаметра (до 38 мм) создаются компактные пакеты.

3. При малых диаметрах труб целесообразнее использование принудительной циркуляции, что повышает надежность КУ. При этом снижаются требования к качеству котловой воды. Кроме того, применение МПЦ позволяет располагать барабан-сепаратор любым образом по отношению к испарительным змеевикам, что облегчает условие компоновки.

В черной металлургии используют практически КУ (КУ змеевикового типа) с многократной циркуляцией, рассчитанные на работу греющих газов не выше 850 ­⁰С.

Обеспечить такую температуру (при любых режимах раб. печи) можно за счет сжигания топлива в подтопочном устройстве при коэффициенте a до 2 и более. Однако это приводит к снижению КПД. Повышение КПД можно обеспечить применением рециркуляции уходящих газов.

Необходимое снижение температуры газов из подтопочного устройства до 850⁰С обеспечивается подмешиванием рециркуляционных газов, подаваемых дымососом и забираемых из газоходов после КУ.

Такая схема обеспечивает использование теплоты до 0,8 – 87 при остановленной печи. Если печь работает с пониженной противорасчетной производительностью, а номинальная производительность обеспечивается подтопкой, то коэффициент использования сжигаемого топлива определяется по формуле:

t_у.г. – температура уходящих газов за котлом;

t_о.2 – температура отходящих газов.

Дата добавления: 2014-10-17