Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Волковыский Е.Г. Экономия топлива в котельных установках

.pdf
Скачиваний:
42
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
12.71 Mб
Скачать

К о э ф ф и ц и е н т п о л е з н о г о

д е й с т в и я

 

н е т ­

т о учитывает

расход тепла на собственные

нужды:

 

т,"

= С £ _ - д ° -- >('° - '"•»> + Q"l

.1 0 0

о /

(2.12)

При определении TJ" величина

£>0 Л І

учитывает

все

затраты тепла в котельной; при определении -і)" учиты­ ваются затраты тепла только котлоапрегатом (обдувка, распыление мазута, потери тепла с продувочной водой

и т. п.).

Зная по графику теплопотребления количество выра­ ботанного тепла и расход топлива за определенный про­ межуток времени, можно определить средний к. п. д. нет­ то котлоагрегата (или котельной) на данном участке графика нагрузки:

. „ « b - q a - ' o - . 1 0 0 t /

'к.a ßQP 1°'

где Q^pa — выработка тепла котлоагрегатом (или котель ной), Гкал; Q^'" — собственный расход тепла котлоагре­

гатом (или котельной), Гкал; В — расход топлива, т.

Для электростанций к. п. д. нетто учитывает также затраты тепла на выработку электроэнергии, расходуе­ мой котлоагрегатами на тягу, дутье, шлакозолоудаление и «а другие нужды. Для котельной, получающей элек­ троэнергию со стороны, определение к. п. д. нетто с уче­ том расхода электроэнергии на собственные нужды за­ труднительно. Поэтому пользуются только определением теплового к. п. д., а затраты на электроэнергию учиты­ вают при расчете себестоимости тепла и при расчете эффективности мероприятий по экономии топлива.

Следует иметь в виду, что при определении эконо­ мичности котлоагрегата всегда необходимо учитывать величину к. п. д. нетто теплового; при неучете этого и использовании только к. п. д. брутто можно сделать не­ правильный вывод при оценке экономичности котлоагрегатов. Так, котлоагрегат с хорошим к. п. д. брутто, но имеющий большие расходы тепла на собственные нуж­ ды, в действительности может оказаться менее эконо­ мичным, чем котлоагрегат с худшим к. п. д. брутто, но

20

с меньшим расходом тепла на собственные нужды. Эти соображения необходимо учитывать при определении правильной нагрузки котлоагрегатов или при необходи­ мости вывода котлоагрегата в резерв.

Расходы тепла на собственные нужды неизбежны в любой котельной. Наибольшим из них является подо­ грев воды паром, применяемый в следующих случаях: если температура питательной воды, входящей в эконо­ майзер, ниже или равна температуре точки росы газов, при отсутствии водяного экономайзера, при отрицатель­ ном балансе тепла деаэратора.

Для снижения затрат тепла на собственные нужды могут быть рекомендованы следующие мероприятия:

наладка режима паровой обдувки; применение сжа­ того воздуха взамен пара, где это экономически оправ­ дано;

замена паровых форсунок механическими, паромеханическими, с воздушным распылением и др.;

устранение парения предохранительных клапанов, арматуры, фланцев, пропусков вентилей нижних точек котла;

выравнивание графиков тепловых нагрузок с целью

снижения количества

остановов

и пусков котлоагрега­

тов; ускоренный останов и

пуск

котлоагрегатов;

снижение расхода

тепла

на подогрев питательной во­

ды за счет максимального возврата конденсата; исполь­

зование івыпара деаэраторов для подогрева

химически

очищенной

воды;

 

 

замена

постоянно

действующих питательных насосов

с паровым

приводом

на электронасосы (при

отсутствии

использования тепла отработавшего пара); применение бессмазочных поршневых паровых питательных насосов, позволяющих использовать отработавший пар в пита­ тельном баке и теплообменных аппаратах;

проведение продувки котлов в соответствии с опти­ мальным водным режимом; усовершенствование схем продувки и использование тепла продувочной воды и вторичного пара сепаратора непрерывной продувки; ис­ пользование продувочной воды в тепловой схеме котель­ ной; снижение расхода тепла на мазутное хозяйство;

автоматизация вспомогательного оборудования: деаэ­ раторов, водопитательной группы, химводоочистки;

составление и анализ балансов потоков пара и воды для выявления и сокращения потерь.

21

Р а с х о д

т о п л и в а определяется

по

заданной теп-

лопроизводительности котлоагрегата:

 

 

для выработки

пара

 

 

 

 

g = = Д ( * ч -

' д . . )

+ ОДР ( t . . . -

; KZj4

и л и

^ Д . ( 2 .13)

 

 

'Va

 

 

 

 

для выработки

горячей

воды

 

 

 

 

ß =

— ^б^ — .

кг/<і

или

м3/ч.

(2-14)

Действительный часовой расход топлива на котлоагрегат, подсчитанный по формулам (2-13) и (2-14), будет больше на величину потерь, связанных с пуском и оста­ новом котлоагрегата, приведенных к часовому расходу топлива, а также вследствие неравномерности нагрузки котлоагрегата, вызывающей изменение тепловых потерь в общем балансе тепла установки и ухудшающей к. п. д. Это следует учитывать при подсчете среднего за опреде-

бр

ленный промежуток времени цк > а также при норми­ ровании удельных расходов тепла. При относительно небольшой степени неравномерности нагрузки и при не­ автоматизированных процессах горения увеличение рас­ хода топлива может быть оценено величиной 1—2%.

При оценке степени тепловой экономичности котло­ агрегата пользуются удельными расходами топлива, представляющими собой расход условного топлива на единицу выработанного тегоіа. Благодаря своей простоте этот показатель на практике получил широкое распро­ странение, хотя он и менее нагляден, чем к. п. д.

Удельный расход условного топлива для

выработки

1 Гкал тепла

 

by=-Qrfm~' к г ! г т л '

(2-1 5 )

где В — расход топлива на котлоагрегат, кг/ч;

Q — коли­

чество выработанного котлоагрегатом тепла в виде пара

или горячей воды,

Гкал/ч;

7 000 теплота сгорания

условного топлива,

ккал/кг.

 

Если в котельной осуществлены мероприятия, в ре­ зультате которых достигнуто повышение к. п. д., то эко­

номия топлива может быть определена по формуле

х н

• _

• yф

,

(2.16)

Л 'к.у

ік.у

 

 

22

где ßi и ß 2 расход топлива до и после осуществления мероприятий, т/ч; ifj' и ц6^" — к. п. д. котельной до и после осуществления мероприятий.

Поскольку расход топлива изменяется обратно про­ порционально значениям к. п. д., то можно записать, что

 

ß 2

=

ß , - % - ,

т/ч.

(2-17)

Процентное

уменьшение расхода топлива

 

=

Д ' ~ Д

а

- 1 0 0 = к ' у

б з Ѵ у ' Ю О / о -

(2-18)

 

1

 

 

^к.у

 

Следует иметь в

 

виду, что

изменение расхода топ­

лива происходит быстрее, чем изменение к. п. д. котельной. Так, при увеличении к. п. д. котельной с т)5 0 ' = 8О°/о до т]к ^ =83°/о, т. е. на Дт] = 3°/0 , расход топлива умень­ шится на величину 3,6%.

В табл. 12-1 приведены значения удельных расходов

условного топлива

в зависимости от величин к. п. д. кот­

лоагрегата брутто.

 

 

 

 

 

Удельный

 

расход

 

 

 

условного

топлива

на

 

и

 

1 Гкал

отпущенного

по­

 

 

 

требителю

тепла,

т.

е.

°с

tj

 

с учетом расхода тепла на

900

3D

о~

собственные

нужды

ко­

700

 

 

 

тельной,

определяется

по

°С Л

 

формуле

 

 

 

 

WO

? .

-о-

 

 

 

 

300

 

 

 

 

 

У

~ ~ ( Q - Q C . H ) - 7 000

'

 

кг/Гкал,

 

 

где

Qc.H — расход

тепла

на

собственные

нужды,

Г кал/ч.

 

 

Для уменьшения удель­

ного

расхода топлива

не­

обходимо, чтобы

средний

°с

с

 

 

 

 

wo >

 

 

-о»

150

га

 

 

/77

 

 

 

 

TT

 

 

ѴТ/Газ

.

 

 

 

 

 

 

15

 

Харанорекий уWfь £

 

 

W

 

8

Г? 16 20 к£%

 

-3.

 

 

 

 

 

 

ккал

ю

Рис. 2-1. Расчетные характеристи­ ки котла ДКВР-2,5-13 в зависимо­ сти от приведенной влажности топлива.

23

%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

90

> —

 

 

 

 

 

 

 

90

 

 

 

 

 

 

 

 

80

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

во

 

 

 

 

 

 

 

 

°С

 

 

1

 

 

-

 

 

"-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

°С ~f

 

 

 

 

 

 

 

900

 

 

 

ö

 

 

 

900

8-

 

 

 

- в

 

• О -

700

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

700

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

°С

 

 

 

 

 

 

 

 

WO э

 

 

 

 

 

 

 

 

m f

 

 

 

 

 

 

 

 

300 J—5

 

 

 

 

 

 

 

300

 

 

 

 

 

 

 

 

 

°с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

°с i t y j

 

 

 

 

 

 

 

 

200,D

 

 

 

 

 

 

 

 

200

 

 

 

 

ЗиЛьГ

 

 

150

 

 

 

 

 

 

 

 

ко

До

 

да/

 

 

 

м5

 

 

 

 

ZOJѣ г

 

 

• О -

2

r i

|~

 

кХаранорскии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

a3Y*2f~\

\Харанорекийуголь

В

w"

1 Мазу'гп П I

 

 

уголь

Б

W"

 

О

 

 

 

1?

16

кг-% т

з _

 

 

8

 

12

гОкг-% w

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.

2-2.

Расчетные

характе­

Рис. 2-3. Расчетные

характеристи­

ристики

 

котла

ДКВР-4-13

ки котла ДК'ВР-6,5-13 в зависи­

в зависимости

 

от приведенной

мости

от

приведенной влажности

влажности

топлива.

 

 

топлива.

 

 

 

 

 

 

 

коэффициент

 

нагрузки котлоагрегата приближался

к еди­

нице, т. е.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S Q

 

 

1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fcp —'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Qx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где 2Q — выработка

тепла

за

определенный

промежу-

ток

времени;

т — число часов

работы

котлоагрегата

за

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

этот же промежуток

вре­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мени.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В табл. 2-1 приведены

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

расчетные расходы

топли­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ва

котлами

Д К В Р ,

а на

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рис. 2-1—2-4

приведены

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кривые

(по

ЦКТИ)

для

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

определения

 

расчетных

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

характеристик

 

котлов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д К В Р в

зависимости

от

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

приведенной

 

влажности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(Wa=WP-l

 

000/QPH, % Х

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X103

кг/ккал)

 

для донец­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кого угля марки Г с Wn

Рис.

2-4. Расчетные характеристи­

 

= 2,4% • 103 кг/ккал,

 

хара-

 

норского угля марки Б с

ки котла ДКВР-10-13 в зависимо­

п

= 1 3 , 5 % - 1 0 3

кг/ккал,

сти

от

приведенной

влажности

 

топлива.

 

 

 

 

 

 

 

 

газа

с Wn =0,018

% • 103

24

Т а б л и ц а 2-1

Расчетный расход топлива котлами ДКВР

Наименование

Паропроизводительность . . .

Давление . . . .

Температура пита­ тельной воды

Продувка . . . .

Низшая теплота сгорания . . . .

Коэффициент по­ лезного действия котлоагрегата

Расчетный расход топлива- . . . .

 

ка­Донецкий

угольменный

ДКВР-2,5-13

 

ка­Донецкий угольменный

ДКВР-4-13

 

ка­Донецкий угольменный

ДКВР-6,5-13

 

Единица

Харанорский угольбурый

Мазут

 

Харанорский угольбурый

Мазут

 

Харанорский угольбурый

Мазут

 

измерения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Газ

 

 

 

Газ

 

 

 

Газ

т/ч

2,5

2,5

3,75

3,75

4

4

6

6

6,5

6,5

9,75

9,75

кгс/см2

 

 

13

 

 

 

 

13

 

 

 

13

 

ОС

 

 

100

 

 

 

 

100

 

 

100

 

%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

5

 

 

 

5

 

ккал/кг,

5 760

2 980

9

040

8 480

5 760

2 980

ß 040

8 480

5 760

2 980

9 040

8 480

ккал/м3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

%

83,69

80,7

88,82

90,15

84,26

81,4

89,13

90,63

85,21

82,28

89,8

91,23

кг/ч., м3

284

565

 

265

280

450

893

422

446

726

1 435

684

721

t

Наименование

Паропроизводительность . . .

Давление . . . .

Температура пита­

тельной

воды

Продувка

. . . .

Низшая

теплота

сгорания . . . .

Коэффициент по­ лезного действия котлоагрегата

Единица

измерения

т/ч

кгс/см^

S C

%

ккал/кг, ккал/м3

%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продолжение

 

табл.

 

2-1

 

ДКВР-10-13 (высокий вариант)

Донецкийкаменныйуголь

 

ДКВР-20-13

 

 

Донецкийка­ менныйуголь

 

ДКВР-35-13

 

 

Донецкийка­ менныйуголь

Харанорскнй бурыйуголь

 

Мазут

Газ

Харанорскнй бурыйуголь

 

Мазут

 

Газ

Харанорскнй бурыйуголь

 

Мазут

 

Газ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

• I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

10

 

15

.

15

 

20

 

20

 

28

 

28

 

35

 

35

 

50

 

50

 

 

 

 

13

 

 

 

 

 

 

 

13

 

 

 

 

 

 

 

13

 

 

 

 

 

 

100

 

 

 

 

 

 

 

100

 

 

 

 

 

 

100

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

5

760

2

980

9

040

8

480

5

760

2

980

9

040

8

480

5

760

2

980

9

040

8

480

86,85

83,79

89,6

91,3

86,7

85,2

90,3

92,1

86,11

82,75

 

88

90,33

Расчетный

расход

кг/ч,

мг

1 100 2 190 1 045 1 105 2 230 4 360 1 960 2 060 3 860 7 670 3 550 3 720

топлива

. . . .

кг/ккал

и мазута с № п = 0,33% • Ю3 кг/ккал.

(Буквенные

обозначения на рисунках: ѴГ — объем

продуктов сгора­

ния; ^yS

— температура

уходящих газов; tK

— температу­

ра газов

за котлом; tT

— температура

в топке.) По этим

кривым можно определить к. п. д. и расчетные характе­ ристики для выбора вспомогательного оборудования ко­

тельных

с котлами Д К В Р

при сжигании

газа, мазута и

любого

твердого топлива,

не прибегая к тепловым рас­

четам.

 

 

 

 

2-2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ

 

 

В КОТЛОАГРЕГАТЕ

 

 

 

1. О п р е д е л е н и е п о т е р ь

т е п л а с у х о ­

д я щ и м и г а з а м и qz- В тепловом балансе котлоагре­ гата потеря q2 является наибольшей. Эта потеря, пред­ ставляющая собой физическое тепло, удаляемое из кот­

лоагрегата

с

продуктами

сгорания,

иногда

доходит до

20%

от всего

тепла, выделившегося

в топке

при

сгора­

нии

топлива.

 

 

 

 

 

Подсчет

потерь тепла

с уходящими газами

удобно

производить по упрощенной методике теплотехнических расчетов проф. М. Б. Равича [Л. 54]. По этой методике ведется официальная техническая отчетность экономич­ ности котлоагрегатов электростанций.

В основу упрощенной методики теплотехнических рас­ четов положена калориметрическая температура горе­ ния, которая мало меняется с изменением состава топ­ лива и является более постоянной характеристикой, чем теплота сгорания. Калориметрическая температура горе­ ния определяется из условия, что все выделяющееся тепло топлива идет на подогрев продуктов сгорания при ко­

эффициенте избытка

воздуха ( а = 1 )

 

 

&

 

н

ос

 

 

"макс —

\7r

I

 

где

 

 

ѵ

ь0—&макс

 

сгорании

V — объем продуктов

сгорания при полном

1 иг твердого или жидкого или

1 м3 газообразного топ­

лива

или коэффициент

избытка

воздуха а = 1 ;

с — сред­

няя теплоемкость продуктов сгорания в интервале тем­

ператур

ОТ 0°С ДО

Фмакс-

 

Потеря тепла с уходящими газами по этой методике

определяется по формуле [Л. 54]

 

qt

= Jn=<--[C'

+ (h-l)BK](№-

qj, о/0 , (2-19)

 

( махс

 

 

где ^ух температура уходящих газов, °С; tB — темпера-

тура окружающего

воздуха, °С; / м а к с

—- жаропроизводй-

тельность топлива,

т. е. максимально

возможная темпе­

ратура,

развиваемая

при

полном сгорании топлива

в теоретически необходимом для горения количестве воз­

духа, °С

(см. табл. 2-2);

С — поправочный коэффициент,

показывающий отношение

средневзвешенной теплоемко­

сти неразбавленных воздухом

продуктов сгорания в тем­

пературном интервале от 0°С

до tyx

к их средневзвешен­

ной теплоемкости -в температурном

интервале от 0°С

до

 

 

Т а б л и ц а

2-2

Некоторые теплотехнические характеристики топлива [Л. 55]

Топливо

р.

макс'

 

H

 

ккал/кг

 

Р,

_ макс

ккал/м3

ROo

Т о п л и в о в ы с о к о й ж а р о п р о и з в о д и т е л ь н о с т и

Природный газ

 

 

8 500*

2 040

1 000

11,8

0,8

Мазут

 

 

 

9

500

2

130

970

16,5

0,88

Антрацит:

 

 

 

6 400

 

 

910

20

 

донецкий

АС

 

 

2

190

0,95

 

АРШ

 

 

5

650

2

180

910

20

0,95

Каменный уголь:

 

 

4 900

2 080

940

19

0,89

донецкий

длиннопламенный

газовый

 

5

900

2

100

930

19

0,90

паровичный

жир­

6

000

2

150

940

19

0,91

ный

 

 

 

донецкий

тощий

 

 

6 320

2

150

930

19

0,93

кузнецкий

газовый

. . . .

6 400

2

110

930

19

0,90

 

паровичный

спе­

6

800

2

150

930

19

0,92

кающийся

 

 

карагандинский

паровичный

5 930

2

130

940

19

0,91

кизеловский газовый . . .

4 970

2

110

930

18,5

0,91

воркутинский

паровичный

5 530

2

150

930

 

0,90

жирный

 

 

 

<чЛ9

ткварчельский

паровичный

4 630

2 050

920

18,5

0,90

жирный

 

 

 

Бурый уголь челябинский . . .

3

770

2 000

920

19,3

0,87

Торфяные брикеты

 

 

4

130

2 000

930

19,5

0,86

Т о п л и в о

п о н и ж е н н о й ж а р о п р о и 3 в о д и т е л ь н о е : т и

Бурый уголь:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

богословский

 

 

2

700

1

820

830

20,0

0,83

Торф:

 

 

 

2

300

1

740

870

19,5

0,80

 

 

 

2

560

1

660

865

19,5

0,77

 

 

 

 

 

 

 

 

2

030

1

500

830

19,5

0,72

 

 

 

 

2

440

1

640

875

20,5

0,75

*ккал/м3.

28

 

 

 

 

Т а б л и ц а 2-3

Поправочные коэффициенты G' и К в формуле (2-19) [Л . 55]

 

Твердое топливо невысокой

Твердое топливо высокой влаж­

 

влажности (антрацит, каменные

ности (бурые угли, торф и

 

угли), жидкое топливо, газы

дрова) и газы с высоким содер­

 

с малым содержанием балласта

жанием балласта Na и СО„

 

Nj и COj (природный и др.)

(доменный и др.)

 

С

К

I

К

100

0,82

0,77

0,79

0,83

200

0,83

0,78

0,84

0,79

300

0,84

0,79

0,86

0,80

400

0,86

0,80

0,87

0,81

500

0,87

0,81

0,88

0,82

/ Ï K к их средневзвешенной теплоемкости в температур­ ном интервале от °С до / м а кс (см. табл. 2-3) ; h — коэф­ фициент, больший единицы, показывающий увеличение объема продуктов сгорания от содержания в них избы­

точного воздуха по отношению к объему сухих

 

продук­

тов сгорания в теоретических условиях,

подсчитываемый

по данным

газового

анализа из соотношения

 

 

 

 

_

RO M a K C

 

 

 

 

 

h =

R O a +

СО + СН 4

 

( 2 " 2 ° )

где

^ 0 " ж с

— максимальное

содержание

R0 2 в

продук­

тах сгорания при а = 1 ; величина R02MaKc является

посто­

янной для каждого топлива

и зависит от его элементар­

ного

состава (табл.

2-2);

R0 2 — сумма C0 2 + S02 , %;

СО и С Н 4 — содержание в

продуктах

сгорания

окиси

углерода и метана, %; В — коэффициент,

показывающий

отношение объема сухих продуктов к объему

влажных

продуктов

сгорания в теоретических условиях (табл. 2-2) ;

К — поправочный коэффициент, показывающий

отноше­

ние средней теплоемкости воздуха в температурном ин­ тервале от 0°С до /уХ и средневзвешенной теплоемкости неразбавленных воздухом продуктов сгорания в темпе­ ратурном интервале от 0°С до /М акс (табл. 2-3).

Пример 2-2. Сжигается донецкий уголь марки Д, температура

уходящих

газов (по

замерам) / У х = 1 7 0 ° С , потеря ^ 4 = 3 % , содержа­

ние С 0 2

в

уходящих

газах 11,3% ;

/ В = 3 0 С С .

По

табл. 2-2

R 0 2 M a K C

= 19%;

/макс = ' 2 080 °С; В = 0 , 8 9 . По

табл. 2-3

С ' = 0 , 8 3 ; / С = 0 , 7 8 .

 

 

 

 

 

 

19,0

 

 

 

 

л=

т _= 1 і 6 8 .

29

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ