1.4 Определение коэффициента теплофикации отопительной тэц

Оптимальное значение a_ТЭЦ можно определить, пользуясь следующей методикой. При заданных суммарной электрической нагрузке энергосистемы W_с и максимальном суммарном отпуске тепла Q_м сравнивают варианты установки различного числа теплофикационных и конденсационных турбоагрегатов. Чем больше число z_т и мощность W_ТЭЦ теплофикационных турбоагрегатов (чем больше отпуск тепла из отборов Q_т и коэффициент теплофикации a_ТЭЦ), тем меньше мощность W_ТЭЦ турбоагрегатов конденсационного типа и тем меньше тепловая мощность пиковых водогрейных котлов Q_п.в.к.

С учетом дополнительной потери мощности в линиях электропередачи мощность КЭС

W_КЭС=а(W_с-W_ТЭЦ),

где а»1,07.

Тепловая мощность пиковых водогрейных котлов

Q_п.в.к=Q_м-Q_т.

Годовая стоимость топлива в энергосистеме при этом равна:

З^b_c=З^b_ТЭЦ+З^b_КЭС+З^b_п.в.к

где З^b_ТЭЦ, З^b_КЭС и З^b_п.в.к - годовая стоимость топлива соответственно на ТЭЦ (без пиковых водогрейных котлов), КЭС и на пиковых водогрейных котлах.

Годовая стоимость топлива на каждой из установок

З^b=з_тB,

где з_т—удельная стоимость (удельные расчетные затраты) топлива, руб/т условного топлива; В — годовой расход топлива на КЭС, ТЭЦ, и на пиковых водогрейных котлах.

Переменную часть годовых расчетных затрат получаем в виде:

З_с.п»З^b+(A_ТЭЦk_ТЭЦ+з_ТЭЦn_ТЭЦ)W_ТЭЦ+(A_КЭСk_КЭС++з_КЭСn_КЭС)W_КЭС+(A_п.в.кk_п.в.к+з_п.в.кn_п.в.к)(1-a_ТЭЦ)Q_м

где А=Е_н+р_а—сумма нормативного коэффициента эффективности капиталовложении Е_н и отчислений на амортизацию и текущий ремонт р_а, k—удельные капиталовложения, руб/кВт или руб/ГДж; з и п— среднегодовая заработная плата, руб/(чел.год), и удельная численность персонала, чел/кВт или чел/ГДж; индексы «ТЭЦ», «КЭС», «п. к» (или «п. в. к.», «э.с») обозначают теплоэлектроцентраль, конденсационную электростанцию, пиковые водогрейные котлы, электрическую сеть.

Экономически выгодное значение коэффициента теплофикации a_ТЭЦ отвечает минимуму расчетных годовых затрат З_с.п. Чем дороже топливо, тем выше оптимальное значение a_ТЭЦ.

Расчеты показали, что оптимальное значение a_ТЭЦ составляет 0,55—0,60 для теплофикационных турбоагрегатов Т-50-130; 0,60—0,65 — для агрегатов Т-100-130; 0,735—для турбоагрегатов Т-250-240. При этом для ТЭС с турбоагрегатами Т-250-240 было принято использование .максимальной тепловой нагрузки 3300 ч/год, электрической нагрузки 6500 ч/год. При мощности энергосистемы 1250 МВт и максимальной тепловой нагрузке района ~8000 ГДж/ч различному числу турбин Т-250-240 z_т=2; 3; 4 и 5 соответствуют: мощность ТЭЦ 500—1250 МВт и значения a_ТЭЦ =0,300; 0,450; 0,600 и 0,735. При пяти теплофикационных турбинах их отбор используется не полностью ввиду ограничения давления пара в верхнем отборе 0,25 МПа и температуре подогрева сетевой воды соответственно до 120°С, почему в данном случае экономически оптимальное значение a_ТЭЦ совпадает с техически небольшим 0,735.

1.5 Отпуск тепла для отопления. Отопительная нагрузка

В России в настоящее время преобладает централизованный отпуск тепла теплоэлектроцентралями с паром для технологических процессов в промышленности химической, текстильной, пищевой, бумажной, резиновой, нефтяной и др. Часть этого пара используется для отопления, вентиляции и бытовых нужд промышленных предприятий и их жилых поселков.

Расход тепла на отопление здания, ГДж/ч можно считать прямо пропорциональным внешнему объему здания V м³, и разности температур воздуха внутри помещения t_пом и наружного воздуха t_нар, °С:

Q_от=a³_отV(t_пом-t_нар) (1-8)

где a³_отV — коэффициент пропорциональности, называемый отопительной характеристикой здания. В зависимости от типа и объема здания a³_от изменяется в следующих пределах, кДж/(м³ч×К), для жилых зданий объемом 50—100 тыс. м³— около 1,2—1,4, для промышленных зданий—около 0,6—1,7.

Температура воздуха : в жилых помещениях 18°С; детских учреждениях, школах, поликлиниках 20°С; учебных институтах, лабораториях, учреждениях, клубах, театрах 16°С.

Температура наружного воздуха в средней полосе европейской территории России примерно от —35 до +35°С.

Таблица 1-1

Интервал среднесуточных	Продолжительность за отопительный период, ч, интервалов среднесуточных
температур наружнего	температур наружнего воздуха в городах
воздуха 0С	Свердловск	Москва	Киев
+10¸+5,1	283	475	211
+5¸0,1	660	736	1085
0¸-4,9	989	1404	1210
-5,0¸-9,9	1049	1151	662
-10¸-14,9	926	660	298
-15¸-19,9	583	398	125
-20¸-24,9	302	129	25
-25¸-29,9	156	32	1
-30¸-34,9	46	12	-
-35¸-39,9	8	3	-
-40¸-44,9	-	-	-
Итого	5002	5000	3617
Средняя температура наружного воздуха за отопительный период tср 0С	-6,4	-3,2	-1,1

Продолжительность различных интервалов температуры наружного воздуха в отдельных городах России приведена в табл. 1-1.

Расход тепла на данное здание или группы зданий с общим объемом V и средневзвешенными значениями a^з_от и t_пом можно принять изменяющимся прямолинейно в зависимости от температуры наружного воздуха; при построении такого графика принято отрицательные значения температуры наружного воздуха откладывать по горизонтальной оси вправо, а положительные—влево. При равенстве температур помещения и наружного воздуха (t_нар=t_пом) отопительная нагрузка равна нулю.

Принято включать и выключать отопление при температурах наружного воздуха ниже температуры помещений, например в жилых помещениях г. Москвы при t»8¸10 ⁰С. Следовательно, при этой температуре расход тепла на отопление скачкообразно снижается до нуля (рис. 1-3).

В отопительную нагрузку, в широком смысле этого слова, входят расходы тепла на отопление, вентиляцию помещений и бытовые нужды. На подогрев этого воздуха расходуется дополнительное относительно небольшое количество тепла, учитываемое значением a³_от, а следовательно, и величиной Q_от.

Расход тепла на вентиляцию производственных помещений возрастает также прямолинейно с понижением температуры наружного воздуха.

Бытовая тепловая нагрузка определяется расходом тепла на прачечные, фабрики-кухни, бани, мытье посуды, ванны и души. На графике рис. 1-3 зависимости отопительной (в широком смысле слова) нагрузки от температуры наружного воздуха бытовая тепловая нагрузка принимается постоянной величиной. В крупных городах бытовая нагрузка приобретает все большее значение и может достичь 15— 30% максимальной отопительной нагрузки.

Для района г. Москвы длительность стояния температур наружного воздуха —25°С и ниже составляет в среднем всего около 50 ч/год (табл.1-1).

Для снижения капитальных затрат в системы отопления низшую расчетную температуру наружного воздуха для отопительных систем принимают выше фактически возможной низшей температуры воздуха в зимнее время. Так, для района г. Москвы низшая расчетная температура (средняя наиболее холодной пятидневки) принята для отопления - 25°С, расчетная зимняя для вентиляции — 14,0°С при фактически возможной —35°С и даже ниже; для других характерных районов России эти температуры, °С, таковы:

	tотнр	tвентнр
Горький	-30	-16
Свердловск	-31	-20
Иркутск	-38	-25
Красноярск	-40	22
Харьков	-23	-11

Если известны зависимости расхода тепла от температуры наружного воздуха (рис. 1-3, слева) и годовой продолжительности стояния температур наружного воздуха, то можно построить график годовой продолжительности отопительно-вентиляционной и бытовой нагрузки (рис. 1-3, справа). Отопительно-вентиляционная нагрузка отключается при температуре наружного воздуха 8—10°С, что соответствует продолжительности отопительного сезона (в условиях г. Москвы) около 5000 ч/год при общей продолжительности года (невисокосного) 8760 ч.

Суммарная нагрузка при наличии бытовой является круглогодовой.

Площадь под кривой годовой продолжительности тепловых нагрузок определяет годовой отпуск тепла, Гдж/год:

(1-9)

где Q_от - переменный часовой отпуск тепла; и— среднегодовое и максимальное его значения, ГДж/ч; Т_год=8760 ч/год—число часов в году; Т^м_от—число часов использования максимума тепловой нагрузки (условная продолжительность максимальной отопительной нагрузки при данном годовом отпуске тепла), определяемое из соотношения (1-9), ч/год.

Графики годовой продолжительности различны для различных районов страны

Таблица 1-2

Город	Тот, ч/год	0С
Иркутск	5660	-8,9
Киев	3617	-1,1
Ленинград	4950	-2,2
Москва	5000	-3,2
Одесса	2881	+1
Омск	4993	-7,7
Ростов-на-Дону	3452	-1,1
Свердловск	5002	-6,4
Сочи	667	+4,2
Уфа	4920	-6,4
Харьков	4325	-2,1
Ялта	1366	+3,7

Таблица 1-3

Районы страны и вид потребления	Часовой расход тепла МДж/ч	Годовой расход тепла ГДж/год	Число часов использования максимума ч/год
РАЙОНЫ РОССИИ	На отопление и вентиляцию жилых и культурно-бытовых зданий
Сибирь, Урал и север европейской части	6,4	17,3	2700
Средняя полоса европейской части и север Средней Азии	5,74	13,5	2350
Юг европейской части	4,76	8,54	1800
Крым, Кавказ и юг средней Азии	3,66	4,95	1350
ВИД БЫТОВОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ	На бытовые нужды
Горячее водоснабжение жилых зданий	2,3	8,05	3500
Бани и прачечные	0,38	1,9	5000
Общественное питание	0,63	1,13	1800

* Приведены средние значения.

(см рис.1-3); соответствующие значения продолжительности отопительного сезона Т_от и использования максимума отопительной нагрузки Т^м_от в различные городах и районах страны приведены и табл.1-2 и 1-3.

В табл.1-3 приведены также примерные значения удельных расходов тепла на отопление и вентиляцию и на бытовые нужды (горячее водоснабжение) на одного жителя.