что такое собственные нужды котельной

Определение мощности котельной

Расчётная мощность котельной, Вт, определяется по выражению

(25)

где – суммарный расход теплоты на отопление потребителей; – суммарный расход теплоты на вентиляцию; – суммарный расход теплоты на горячее водоснабжение; – суммарный расход тепла на производственно-технологические нужды; – суммарный расход тепла на собственные нужды; – суммарные потери тепла в тепловых сетях.

Суммарные расходы теплоты на все виды теплопотребления определяют по расчётным максимальным тепловым потокам, указанным в типовых или индивидуальных проектах отопления, вентиляции, горячего водоснабжения. СНиП 2.04.07–86* «Тепловые сети», тепловые потоки при отсутствии проектов отопления, вентиляции, горячего водоснабжения зданий и сооружений определяются для населённых пунктов по следующим формулам.

2.6. Производственно—технологические нужды

Максимальный тепловой поток, Вт, расходуемый на производственно-технологические нужды, рассчитывается по формуле:

(26)

где М_i – суточное потребление горячей воды или пара, определяемое с помощью табл. 7; h_i – энтальпия воды или пара, кДж/кг, энтальпия воды рассчитывается по температуре и теплоёмкости; энтальпия пара определяется по давлению или температуре, (2700 кДж/кг); а₂ – коэффициент неравномерности, зависящий от режима работы и характера производства, принимается в диапазоне от 2 до 4.

Расход теплоносителя на технологические процессы

Собственные нужды котельной

Котельная потребляет теплоту на собственные нужды для подогрева и деаэрации воды, для продувки котлов, для отопления вспомогательных помещений. Все эти расходы, кВт, могут быть определены по формуле:

, (27)

где к_сн = 0,03…0,10 – коэффициент собственных нужд.

Потери в тепловых сетях

Тепловые сети изолируются в целях уменьшения потерь теплоты, однако оптимальная изоляция не устраняет потерь полностью. Расчёт сети позволяет определить действительную величину потерь. На данном этапе потери в тепловых сетях рассчитываются по формуле:

(28)

где к_П = 0,03…0,08 – коэффициент потерь теплоты в сетях.

После определения всех максимальных тепловых потоков, собственных нужд котельной и потерь в тепловых сетях определяют суммарную расчётную мощность котельной (см. форм. 25).

Подбор котлов

В зависимости от типа установленных котлов отопительные производственные котельные могут быть паровыми, водогрейными или комбинированными. Количество котлов необходимое для установки определяется по формуле:

(29)

где Q_к – единичная паспортная мощность котла (прайсы).

В котельной должно быть не менее 2-х котлов по условиям эксплуатационной надёжности.

При выборе котлов необходимо ориентироваться, прежде всего, на вид теплоносителя. Если для потребителей требуется значительное количество пара, необходимо выбрать паровые котлы. Если пар не используется, подбирают водогрейные котлы.

В том случае, когда в справочных каталогах не приводится тепловая мощность парового котла, а лишь паропроизводительность и параметры пара и воды, тепловая мощность, кВт, может быть рассчитана по формуле:

, (30)

где Dк – паропроизводительность котла, кг/с; h_п, h_пв – энтальпия пар и питательной воды.

Установленная тепловая мощность котельной должна быть больше или равна расчётной:

(31)

Превышение установленной мощности над расчётной допускается в пределах 10…20%.

Тепловая схема котельной

На тепловых схемах котельной показывается основное и вспомогательное оборудование объединяемое линиями трубопроводов для транспортировки теплоносителей в виде пара или воды. Тепловые схемы могут быть: принципиальные, развёрнутые, рабочие или монтажные (рис. 5) [6].

Рис. 5. Принципиальная тепловая схема котельной с паровыми котлами: 1 – паровой котел; 2 – деаэратор питательной воды;

3 – деаэратор подпиточной воды; 4 – охладитель пара; 5 – насос сырой воды; 6 – насос питательный; 7 – насос подпиточный;

8 – насос сетевой; 9 – насос конденсатный; 10 – бак конден6сатный; 11 – охладитель продувочной воды; 12 – подогреватель сырой воды; 13 – подогреватель химически очищенной воды; 14 – охладитель подпиточной воды; 15 – охладитель конденсата; 16 – подогреватель сетевой воды; 17 – РОУ; 18 – сепаратор непрерывной продувки

На принципиальной тепловой схеме указывается главное оборудование (котлы, подогреватели, деаэраторы, насосы) и основные трубопроводы, без арматуры, вспомогательных устройств и второстепенных трубопроводов.

На развёрнутой тепловой схеме показывается всё устанавливаемое оборудование, все трубопроводы с запорной и регулирующей арматурой.

Рабочую или монтажную тепловую схему обычно выполняют ортогональном или аксонометрическом изображении с указанием отметок расположения трубопроводов, их наклона, арматуры, креплений, размеров и т.д.

Целью расчёта тепловой схемы котельной является:

– определение общих тепловых нагрузок, состоящих из внешних нагрузок и расходов тепла на собственные нужды и распределение этих нагрузок между водогрейной и частями котельной для обоснования основного оборудования,

– определение всех тепловых и массовых потоков необходимых для выбора вспомогательного оборудования определения диаметров трубопроводов и арматуры,

– определение исходных данных для дальнейших технико-экономических расчётов (годовых выработок тепла, годовых расходов топлива и др.)

– расчёт тепловой схемы позволяет определить суммарную теплопроизводительность котельной установки при нескольких режимах её работы.

При расчётах тепловых схем задаются: температура воды, идущей на химводоочистку в пределах 20–30 °С; исходной воды, поступающей в котельную, зимой – +5 °С, летом – +15 °С. Потери воды в тепловых сетях с закрытой системой горячего водоснабжения принимаются равными 0,5 % объёма воды в сетях, а при отсутствии данных об объёме равным 1,5– 2,0 % часового расхода воды в сети.

Источник

Исследование собственных нужд котельных

Рубрика: Технические науки

Дата публикации: 21.05.2016 2016-05-21

Статья просмотрена: 5483 раза

Библиографическое описание:

Терешко, А. А. Исследование собственных нужд котельных / А. А. Терешко, А. Р. Макаров. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2016. — № 11 (115). — С. 497-501. — URL: https://moluch.ru/archive/115/30443/ (дата обращения: 03.12.2021).

В статье представлены результаты расчетов собственных нужд котельных, расположенных на территории Воронежской области. Выполнено сравнение полученных опытно-расчетных данных с ориентировочными, рекомендуемыми нормативно-технической литературой. Установлена нелинейная зависимость коэффициента собственных нужд от паропроизводительности котельных, позволяющая при минимальных затратах времени получать достоверные результаты.

Ключевые слова: теплогенерирующие установки, собственные нужды котельных, затраты тепла, нормирование.

К собственным нуждам относят затраты связанные с работой теплогенерирующего оборудования [1,4]. Долю собственных нужд относят к энергетическим показателям теплогенерирующих установок, характеризующим степень использования тепла топлива и тепловую экономичность.

Доля расхода тепловой энергии на собственные нужды котельной K_сн, является важным показателем, участвующим в расчете нормативных расходов топлива на отпущенную тепловую энергию потребителям [1,2], запасов топлива на источниках тепловой энергии, а также при тарифном регулировании. Неадекватный расчет собственных нужд может стать причиной ошибочного планирования расходов топлива котельной [5], несоблюдения графика подачи тепловой энергии потребителю [9], нарушения в поставках тепловой энергии.

Нормативная доля расхода тепловой энергии на собственные нужды котельной K_сн, определяется расчетным или опытным методами. Для проведения расчетов необходимо большое количество исходной информации, содержащей технико-экономические показатели котельных за предыдущие периоды с горизонтом в несколько лет. Сбор подобной информации является трудной и долговременной задачей. В ряде случаев для получения информации приходится проводить экспресс-энергообследования [8]. Предоставляемая информация от котельных часто характеризуется неполнотой, недостоверностью, а часто — отсутствует. В подобных условиях приходится пользоваться ориентировочными, приближенными показателями, которые часто не соответствуют действительным. Анализ реальных значений исходных данных для расчета собственных нужд, поиск оптимальных методик, систематизация данных и получение на их основе осредненных значений собственных нужд является актуальной задачей на сегодняшний день [7].

На начальном этапе исследований были собраны исходные данные по котельным: тип котлов и виды используемой продувки; количество тепловой энергии, произведенное каждым котлом за расчетный период; количество котлов; средняя за время работы производительность i-го котла; продолжительность работы i-го котла; температуры пара используемого для обдувки и питательной воды; состав оборудования и параметры системы химводоочистки; общая жесткость исходной воды; средний расход воды на ХВО в расчетном периоде; продолжительность работы ХВО в расчетном периоде; количество душевых сеток, установленных в котельных; численность работающих человек в сутки; количество растопок из горячего и холодного состояния в расчетном периоде; объемы помещений котельной V_i, параметры установленных баков с горячей водой.

В таблице 1 представлены основные выражения используемой методики расчета собственных нужд котельных [1,3]

Расчетные статьи собственных нужд, Гкал

Вид собственных нужд

Расчетная формула

Потери тепловой энергии с продувочной водой

Затраты тепловой энергии на нужды ХВО

Затраты тепловой энергии на хозяйственно-бытовые нужды

Затраты тепловой энергии на растопку котлов

Затраты тепловой энергии на отопление котельной (с учетом теплопоступлений от котлов, баков, оборудования)

5.1. Затраты на отопление каждого помещения котельной

,

5.2.Теплопоступления в котельную

5.2.1. баки с горячей водой

5.2.2. потери с поверхности котлоагрегатов

При расчетах затрат на отопление, сумма потерь тепла баками и котлоагрегатами получалась больше, чем необходимые затраты на отопление верхней зоны котельной, и итоговое значение затрат принималось равным необходимой теплоте для нижней зоны [3].

Были проведены расчеты всех статей затрат на собственные нужды для рассмотренных котельных Воронежской области и определен коэффициент собственных нужд K_сн, показывающий какую часть выработанной теплоты котельной составляют затраты на собственные нужды. Из результатов расчетов следует, что доля собственных нужд K_сн для паровых котельных Воронежской области, работающих на газообразном топливе, находится в интервале 3,06≤K_сн≤4,43 %, а среднее значение составляет K_сн=3,64 %.

В таблице 2 представлены итоговые результаты расчета собственных нужд, диапазоны возможных изменений и среднее значение. На рис. 1 представлена диаграмма, отображающая средние значения статей собственных нужд.

Итоговые значения расчета значений собственных нужд

Статьи собственных нужд

Диапазон изменений,%

Средние значения,%

Рис. 1. Средние значения собственных нужд котельных

Из таблицы 2 и рис.1 следует: наибольшие затраты в собственных нуждах котельных связаны с системой химводоподготовки 38,9 %, а наименьшие с хозяйственно-бытовыми нуждами 2,3 %; значительный вклад вносят затраты с продувкой паровых котлов 28,1 %; сопоставимы между собой затраты на отопление котельной 13,9 % и на растопку котлов 11,2 %. Подобная ситуация объясняется тем, что рассматриваемые котельные являются паровыми, работающими в большинстве случаев на технологические нужды. У таких котельных доля возвращаемого конденсата может быть менее 0,5. Значения продувки котлов (периодическая или непрерывная) может достигать 15 %. Требуется большое количество подпиточной воды, прошедшей химводоочистку.

При отсутствии данных для определения расходов теплоты на собственные нужды, можно использовать нормативы расхода теплоты по элементам затрат [1,4]. В таблице 3 представлены ориентировочные значения собственных нужд и точные расчетные.

Сравнение рекомендуемых ориентировочных значений собственных нужд срасчетными

Составляющие затрат тепловой энергии на собственные нужды

Ориентировочные значения [4,5]

Расчетные значения

Продувка паровых котлов паропроизводительностью, т/ч:

Технологические нужды ХВО, деаэрация (выпар)

Отопление, хозяйственные нужды котельной, потреи с излучением теплоты паропроводами, насосами, баками и т. п.; утечки, испарения при опробовании и выявлении неисправностей в оборудовании и неучтенные потери

Доля расхода тепловой энергии на собственные нужды котельной

По данным таблицы 3 можно заключить, что ориентировочные значения долей расхода тепловой энергии на собственные нужды котельной, принимаемые при отсутствии данных, являются заниженными. Ориентировочные значения, связанные с продувкой, растопкой котлов, нуждами ХВО, являются заниженными, а прочие затраты (отопление, хозяйственные нужды котельной, потреи с излучением теплоты паропроводами…) являются завышенными по сравнению с точными расчетными.

На рис.2 представлены значения коэффициентов собственных нужд К_сн рассматриваемых в работе котельных при соответствющих значениях номинальной паропроизводительности Д, т/ч.

Методом наименьших квадратов на плоскости [10] было получено уравнение регрессии, позволяющее рассчитать коэффициент собственных нужд в зависимости от паропроизводительности котельной с коэффициентом детерминации r 2 =0,995:

.

Рис. 2. Зависимость коэффициента собственных нужд от паропроизводительности

На рис.2 изображена нелинейная зависимость, описываемая полиномом четвертой степени [6]. Полученное уравнение достаточно точно для инженерных расчетов позволяет определять коэффициент собственных нужд К_сн, % в зависимости от паропроизводительности котельной Д,т/ч. Полученное уравнение позволяет значительно сократить время расчета и определить искомый показатель при отсутствии или неполноте исходных данных.

С использованием в качестве исходных данных собранных материалов по фактическим характеристикам паровых котельных, работающих на газообразном топливе, на территории Воронежской области, проведены расчеты значений собственных нужд по статьям расходов: потери тепловой энергии с продувочной водой; затраты тепловой энергии на нужды ХВО; затраты тепловой энергии на хозяйственно-бытовые нужды; затраты тепловой энергии на растопку котлов; затраты тепловой энергии на отопление котельной; другие потери. Рассчитан коэффициент собственных нужд К_сн для каждой котельной, который оказался в диапазоне 3,06≤K_сн≤4,43.

Получены осредненные значения долей собственных нужд. Выполнено сравнение полученных опытно-расчетных данных с ориентировочными нормативными, рекомендуемыми нормативно-технической литературой. Анализ показал превышение фактических долей затрат по сравнению с ориентировочными нормативными. Установлено, что существующие рекомендации не учитывают специфики паровых котельных, в результате чего собственные нужды таких котельных получаются заниженными.

Проведенный регрессионный анализ позволил установить оптимальную для инженерных расчетов зависимость коэффициента собственных нужд от паропроизводительности котельных, позволяющую при минимальных затратах времени получать достоверные результаты.

Источник

Законодательная база Российской Федерации

Бесплатная горячая линия юридической помощи

Бесплатная консультация

Навигация

Федеральное законодательство

Действия

Определение расхода тепловой энергии на собственные нужды котельных

51. Расход тепловой энергии на собственные нужды котельных определяется опытным (режимно-наладочные и (или) балансовые испытания) или расчетным методом.

В состав общего расхода тепловой энергии на собственные нужды котельных в виде горячей воды или пара входят следующие элементы затрат:

растопка, продувка котлов;

обдувка поверхностей нагрева;

паровой распыл мазута;

технологические нужды ХВО;

отопление и хозяйственные нужды котельной, потери с излучением тепловой энергии теплопроводами, насосами, баками и т.п.; утечки, парение при опробовании и другие потери.

Общий расход тепловой энергии на собственные нужды определяется по формуле:

При расчетном определении расхода тепловой энергии на собственные нужды котельной используются нижеприведенные зависимости.

Расчеты расхода тепловой энергии на собственные нужды выполняются на каждый месяц и в целом на год. При этом расчеты по отдельным статьям расхода тепловой энергии могут выполняться в целом за год с распределением его по месяцам пропорционально определяющему показателю (выработка тепловой энергии; число часов работы; количество пусков; температура наружного воздуха; длительность отопительного периода и др.).

Исходные данные и результаты расчета по элементам затрат заносятся в отдельные таблицы.

52. Потери тепловой энергии с продувочной водой, Гкал, зависят от периодичности и продолжительности продувки котла и определяются по формуле:

I	(98)
		к
Q		=			К	x Qim	,
								прод	продi
i=1

53. Расход тепловой энергии за расчетный период на растопку котлов Q_раст, Гкал, определяется:

I

(99)

к

Q

=

Q

x (K’ x N’

+ K» x N»

)

,

раст

k i

i

i

i=1

где: часовая выработка тепловой энергии i-м котлом (по паспортной характеристике), Гкал;

Расчетное количество растопок котлов определяется по отчетным данным базового года с внесением коррективов по прогнозируемому режиму потребления тепловой энергии потребителями в расчетном периоде.

54. Расход тепловой энергии на обдувку поверхностей нагрева паровых котлов, Гкал, определяют по формуле:

I

(100)

к

Q

=

К

x

G

ср

x (I

— I

) x r

x 10

-3

)

,

обд

обд

ki

п

пв

k i

i=1

55. Расход тепла на нужды мазутного хозяйства, Гкал, определяется как сумма потерь (расходов) тепловой энергии при сливе мазута (Q_сл м), обогреве в резервуарах при хранении (Q_xp м), обогреве мазутопроводов (Q_т м), подогреве в мазутоподогревателях и (или) расходных емкостях (Q_п м) и паровом распыле мазута форсунками (Q_р м).

При определении Q_хр м и Q_т м потери (расходы) тепловой энергии, относящиеся к нормативному неснижаемому запасу мазута (ННЗТ), не учитываются.

55.1. Количество тепловой энергии на разогрев мазута при сливе, Гкал, определяют по формуле:

55.2. Потери тепловой энергии при хранении мазута, Гкал, рассчитываются по формуле:

М_хр- количество мазута, хранимого в расчетном периоде, определяемое как среднее значение на начало и конец этого периода, т;

55.3. Расход тепловой энергии на обогрев мазутопроводов, Гкал, определяется по формуле:

55.4. Расход тепловой энергии на подогрев мазута в мазутоподогревателях или расходных емкостях осуществляется до температуры, указанной в таблице 7:

Расход тепловой энергии на подогрев мазута, Гкал, определяется по формуле:

55.5. Расход тепловой энергии на паровой распыл мазута, Гкал, рассчитывается в случае комплектации котлоагрегатов паромеханическими форсунками по формуле:

Расход пара на распыл мазута для паровых форсунок учтен удельным расходом пара на подогрев мазута, приведенным в п. 55.4.

56. Расход тепловой энергии на технологические нужды химводоочистки, Гкал, определяют по формулам:

при наличии охладителя выпара:

при отсутствии охладителя выпара:

57. Часовой расход тепловой энергии, Гкал, на отопление помещения котельной определяется следующим образом:

При отсутствии результатов аттестации минимальные значения температур воздуха в рабочей зоне помещений в холодный период определяются по таблице 9 (справочной).

Таблица 9 (справочная)

Пересчет расхода тепловой энергии на отопление в конкретном расчетном месяце по формуле:

Полученный по формуле (103.1) расход тепловой энергии на отопление помещений котельной уменьшается на величину тепловых выделений в окружающую среду котлоагрегатами, баками различного назначения, установленными в котельном зале, других тепловыделений (потери с утечками, парением, через теплоизоляцию, при опробовании предохранительных клапанов), а также поступлений тепловой энергии с нагретым воздухом приточной вентиляции.

Если поступление тепловой энергии от котлоагрегатов, баков и других элементов, а также с воздухом приточной вентиляции обеспечивает поддержание расчетной температуры воздуха в производственной зоне котельного зала, то расход тепловой энергии на отопление в общем расходе на собственные нужды учитывается только в объеме потребности на отопление служебных и бытовых помещений.

Расход тепловой энергии на отопление и хозяйственно-бытовые нужды зданий и сооружений, расположенных на территории котельной (административное здание, гаражи, мастерские, склады и др.), к собственным нуждам не относится.

57.1. Потери тепловой энергии котлоагрегатами определяются по формулам (103.2) или (103.3):

I

(103.2)

к

q

Q

ка

=

B

x Q

н.

x

5

x 10

-3

,

тп

i

р.

100

i=1

Средняя потеря тепловой энергии всеми элементами котлоагрегата в окружающую среду (q_5) принимается по показателям режимной карты.

При отсутствии результатов режимно-наладочных испытаний q_5 для котлов производительностью до 5,0 Гкал/ч оценивается ориентировочно по приводимой таблице 10:

I

(103.3)

к

q

Q

ка

=

Q

x b

бр

x Q

x

5

x 10

-6

,

тп

i

ка

усл.топл

100

i=1

57.2. Потери тепловой энергии баками различного назначения (декарбонизаторы, баки-аккумуляторы и пр.), Гкал, определяют по формуле:

Q

=

G j=1

q

x F

x К

x n

x r

x 10

-6

,

(104)

бак

бj

бj

t

j

бj

58. Расход тепловой энергии на хозяйственно-бытовые нужды, Гкал, определяется по формуле:

59. Другие потери (опробование предохранительных клапанов, потери с утечками, парением, через теплоизоляцию трубопроводов), Гкал, принимают равными:

— для паровых котельных Q_пр = 0,002Q_произв.;

— для водогрейных котельных Q_пр = 0,001Q_произв.,

60. Расход тепловой энергии на дутье под решетки слоевых топок котлов, работающих на углях, принимается по опытным данным, но не более 2,0% от произведенной тепловой энергии за расчетный период.

Источник