к.р. - 214

Задача 1

В топке котельного агрегата паропроизводительностью D = 5,3 кг/с сжигается уголь с низшей теплотой сгорания Q^р_н = 13997 кДж/кг. Определить экономию топлива в процентах, получаемую за счет предварительного подогрева конденсата в регенеративных подогревателях, если известны температура топлива на входе в топку t_т = 20 ^оС, удельная теплоемкость топлива С_т = 2,1 кДж/(кг К), КПД котлоагрегата η^бр_кА = 90%, давление перегретого пара р_пп = 4 МПа, температура перегретого пара t_пп = 430 ^оС, температура конденсата t_к = 32 ^оС, температура питательной воды после регенеративных подогревателей t_пв = 125 ^оС и величина непрерывной продувки ρ = 3%.

Решение.

Определим физическую теплоту топлива:

Q_т = С_т t_т = 2,1 (20 + 273) = 615,3 кДж/кг

Находим располагаемую теплоту:

Q^р_р = Q^р_н + Q_т = 13997 + 615,3 = 14612,3 кДж/кг

Расход топлива без регенеративного подогрева питательной воды:

В₁ =

где h'_в = 1087,4 кДж/кг (определяем по заданному р_пп)

h_пп = 3284,7 кДж/кг (по h,s – диаграмме по р_пп и t_пп)

h_пв = 4,19 t_пв = 523,8 кДж/кг

h_к = 134,11 кДж/кг

В₁ = = 1,281 кг/с

Расход топлива с регенеративным подогревом:

В₂ = = = 1,119 кг/с

Экономия топлива:

ΔВ = 100 = 100 = 12,65 %

Ответ: При предварительном подогреве конденсата в регенеративных подогревателях экономия топлива составит 12,65 %.

Задача 2

Определить экономию тепловой энергии в течение месяца при восстановлении разрушенной изоляции на паропроводе длиной 10 м с наружным диаметром d = 108 мм и толщиной стенки 4 мм. Температура теплоносителя t₁ = 150 ^оС. Паропровод проложен вне помещения. Средняя расчетная температура воздуха t_в = -5 ^оС, скорость потока воздуха w = 2 м/с. Толщина изоляции составляет 30 мм. Измеренная на ее поверхности температура равна 10 ^оС.

Решение.

Для вычисления потерь теплоты неизолированным трубопроводом находим конвективный коэффициент теплоотдачи от трубопровода к наружному воздуху:

α_к = 11,6 + 7 = 11,6 + 7 = 21,5 Вт/(м²К)

Определяем коэффициент теплоотдачи за счет излучения, считая приведенную степень черноты системы равной 0,9 и температуру наружной поверхности неизолированного трубопровода равной температуре теплоносителя t_н = t₁:

_л = ε_пс_о = 0,9 5,67 = 8,84 Вт/(м²К)

Суммарный коэффициент теплоотдачи:

α = α_к + α_л = 21,5 + 8,84 = 30,34 Вт/(м²К)

Тогда потери теплоты неизолированным трубопроводом:

Q_тр = πdα(t_н – t_в)L = 3,14 0,108 30,34(150 –(-5))10 = 15950 Вт

Для изолированного трубопровода конвективный коэффициент теплоотдачи не изменится. Коэффициент теплоотдачи при лучистом теплообмене:

_л = ε_пс_о = 0,9 5,67 = 4,27 Вт/(м²К)

Суммарный коэффициент теплоотдачи:

α = α_к + α_л = 21,5 + 4,27 = 25,77 Вт/(м²К)

Тогда потери теплоты неизолированным трубопроводом с учетом того, что его диаметр изменяется за счет слоя изоляции:

Q'_тр = π(d + 2δ)α(t'_н – t'_в)L = 3,14(0,108 + 2 0,03) 25,77(10 –(-5)) 10 = 2039 Вт

Экономия теплоты за месяц:

ΔQ = (Q_тр – Q'_тр)τ = (15950 – 2039) 30 24 = 1,002 10⁷ Вт ч =

1,002 10⁴ кВт ч = 8,61 Гкал

Ответ: ΔQ = 8,61 Гкал.

Задача 3

Предприятие на технологический процесс и выработку тепловой и электрической энергии на собственной ТЭЦ использует мазут с Q_н^р = 12100 ккал/кг, дополнительное потребление электроэнергии предприятием от стороннего источника составляет Э_с = 80 10⁶ кВт ч/год. Потребление мазута на технологический процесс М = 400 т/год. ТЭЦ вырабатывает тепловую энергию в количестве Q = 50 10³ Гкал/год при удельном расходе условного топлива b_т = 160 кг у.т/Гкал и электроэнергию в количестве Э = 20 10⁶ кВт ч/год при удельном расходе условного топлива b_э = 320 кг у.т/(кВт ч). Требуется определить годовое потребление энергоресурсов предприятием в расчете на условное топливо.

Решение.

Годовое потребление энергии:

В_Ʃ = В_т + В_т.э + В_э + В_с т у.т/год

где В_т – расход условного топлива на технологический процесс; В_т.э, В_э – то же на производство тепловой и электрической энергии; В_с – потребление электроэнергии из энергосистемы.

Годовое потребление мазута на технологический процесс в расчете на условное топливо:

В_т = М = = 691,4 т у.т/год

Годовое потребление условного топлива на выработку тепловой энергии:

В_т.э = Qb_т = 50 10³ 160 = 8 10⁶ кг у.т/год

Годовое потребление условного топлива на выработку электроэнергии на собственной ТЭЦ:

В_э = Эb_э = 20 10⁶ 0,32 = 6,4 10⁶ кг у.т/год

Годовое потребление электроэнергии из энергосистемы в расчете на условное топливо:

В_с = Э_сb_э.т = 80 10⁶ 0,3445 = 27,56 10⁶ кг у.т/год

где b_э.т – эквивалент удельного расхода условного топлива на выработку 1 кВт ч электроэнергии.

Следовательно, суммарное потребление энергоресурсов предприятием:

В_Ʃ = 691,4 + 8 10³ + 6,4 10³ + 27,56 10³ = 42651 т у.т/год

С использованием данных этого примера сводный баланс потребления ТЭР представим в виде таблицы. Сводный баланс составляется с учетом поступления всех видов ТЭР и распределения их на технологические и собственные нужды (отопление, вентиляция, горячее водоснабжение), которые в приведенном примере не указываются.

Сводный баланс потребления ТЭР, т у.т.

Приход	Значение	Расход	Значение
1.Топливо (мазут) 2.Электроэнергия	15 091,4 27 560	1.Топливо (мазут) В том числе: на технологию на производство тепловой энергии на ТЭЦ на производство электрической энергии 2.Тепловая энергия 3.Электроэнергия В том числе: полученная из энергосистемы произведенная на собственной ТЭЦ	15 091,4 691,4 8000 6400 8000 33 960 27 560 6 400
Итого	42 651,4	Итого	42 651,4

В итоговый расход включены расходы топлива на технологический процесс, тепловой и электрической энергии.

Производство тепловой энергии на ТЭЦ (52%) Производство электрической энергии (42%)

Расход на технологический процесс (5%)

Структура потребления мазута по направлениям использования

При анализе этого баланса можно выделить наиболее энергоемкие направления использования по данному виду энергоресурса.