Глава  восьмая

ОПРЕДЕЛЕНИЕ  УДЕЛЬНОГО  РАСХОДА  ТОПЛИВА

НА  ОТПУСК  ТЕПЛОВОЙ  ЭНЕРГИИ  ИЗ  КОТЕЛЬНОЙ

 

8.1.  СОСТАВЛЕНИЕ  ТЕПЛОВОГО  БАЛАНСА  КОТЕЛЬНОЙ

 

В условиях наладочных работ определение действительной экономичности котельной целесообразно вести по обратному балансу — путем непосредственного измерения и оценки тепло­вых потерь и расходов, как это делается при испытаниях котлов. Кроме того, при выявлении и оценке потерь тепловой энергии можно в ряде случаев принять меры по их сокращению и оценить эффективность необходимых для этого затрат.

За определенный период времени алгебраическая сумма всех потоков теплоты (точнее, энтальпии), выходящих и входящих в определенный объем, должна быть равна нулю. В данном случае за балансовый объем естественно принять здание котельной. Схема теплового баланса типичной производствен­но-отопительной котельной с указанием всех входящих и выходящих потоков энтальпии приведена на рис. 8.1.

Важнейшей величиной в приходной части теплового баланса котельной является теплота сожженного за расчетный период топлива BQрн. Для сжигания этого топлива в котельную подается воздух. При балансовых испытаниях котлов энталь­пию дутьевого воздуха Н'вх определяют при температуре, измеренной на входе в котельную установку, а эта температура может быть значительно выше температуры наружного воздуха за счет подогрева его при контакте с наружными ограждениями котлов и горячего оборудования внутри котельной. Для теплового баланса котельной (рис. 8.1) энтальпию всего входящего воздуха следует определять по температуре наруж­ного воздуха.

Если весь воздух для горения забирается снаружи, то в самой котельной, как правило, идет интенсивная естественная вентиляция (аэрация) здания за счет движения поступающего в помещение воздуха вдоль нагретых наружных огражде­ний котлов и вспомогатель­ного оборудования. Расход и температуру этого воздуха в процессе наладочных работ можно измерить (см. гл. 6). Балансовые потери теплоты котлами в окружающую сре­ду при наличии интенсивной аэрации практически не ис­пользуются.

Если весь воздух на дутье (или его часть) забирается из верхней зоны котельной, то этот воздух, проходя вдоль наружных ограждений котлов, нагревается, и балансовая потеря теплоты q5 в окружающую среду в значительной мере используется — до 60 – 80% [62]. Таким образом, если воздух из верхней зоны котельной уходит наружу и не попадает на вход дутьевых вентиляторов, то в тепловой баланс котельной следует включить и энтальпию этого аэрационного воздуха На, в том числе и на входе в котельную (Н'а):

 

Н'а = Gа свх tн                                          (8.1)

Рис. 8.1. Тепловой баланс котельной

 

где Gа  расход аэрационного воздуха; свк — теплоемкость воздуха; tн — температура наружного воздуха.

Расход аэрационного воздуха Ga может быть измерен на выходе из дефлекторов и окон в верхней зоне котельной. При движении воздуха в этих отверстиях снаружи внутрь котельной Ga = 0.

В приходную часть теплового баланса должны быть также включены энтальпии поступающих в котельную исходной воды Hс.в, возвращаемого извне конденсата Hк, обратной воды теплосети Hоб, а также физическая теплота топлива.

В расходной части теплового баланса важнейшими величи­нами являются подача пара Hп и горячей сетевой воды Hпр потребителям. Важнейшей балансовой потерей теплоты являет­ся обычно энтальпия Hу.г уходящих из котельной продуктов сгорания, а также их потенциальная теплота сгорания в виде продуктов химического (Q3) и механического (Q4) недожога топлива. Балансовую потерю с физической теплотой уходящих газов Q2 определяют как разность энтальпий уходящих газов Ну.г и воздуха Н'вх.

Определяемые при испытаниях котлов значения тепловых потерь q2, q3, q4 выражены в процентах BQрн, и по загрузке данного котла нетрудно их определить за расчетный период времени. Для всей котельной потери будут равны сумме потерь для отдельных котлов. Определенные при испытаниях котлов потери теплоты с уходящими газами должны быть пересчитаны на температуру наружного воздуха.

В продуктах сгорания может содержаться пар, который подавался в топку для распыливания мазута. При определении КПД котла энтальпию этого пара Нр.п обычно не включают в q2 и учитывают в общем балансе котельной, как и расход пара на обдувку.

Расход теплоты на мазутное хозяйство Qм должен учитывать расход пара на слив мазута, на поддержание необходимой температуры в емкостях хранения, на подогрев поступающего в котельную мазута. Проще всего его определить путем непосред­ственного измерения расхода пара на мазутное хозяйство. В случае трудностей с измерениями Qм можно оценить по [59]. Следует иметь в виду, что пар может расходоваться на мазутное хозяйство и при работе котельной на газе. Энтальпия входящего в котельную мазута в приходную часть баланса не включена, поскольку по методике [59] она вычитается из полного расхода теплоты на мазутное хозяйство.

Потери теплоты через наружные ограждения здания котель­ной Qн.о следует учитывать не только зимой, но и летом, поскольку температура воздуха в котельных летом выше, чем снаружи.

В расходную часть теплового баланса котельной входит также энтальпия сбрасываемой из котельной продувочной воды Нпрод.

Полный тепловой баланс котельной можно представить в виде

ВQрн + Нвх + Нс.в. + Нк + Ноб + Н'а =

= Нпр + Нп + Q2 + Q3 + Q4 + Qм + Qн.о+ Н''а +Нпрод + Нр.п + Нх + Нб.г.                     (8.2)

Целесообразно сгруппировать входящие в уравнение энтальпии пара, конденсата, сетевой воды. Сюда же следует включить соответствующую часть энтальпии входящей воды, что обеспе­чит уравнивание входящих и выходящих потоков по массе. Получим, что отпущенная котельной тепловая энергия может быть выражена следующим образом:

Qот = (Нп Нк Пк св tс.в) + (Нпр НобGут св tс.в),                                          (8.3)

где Пк = DотGк — потери конденсата вне котельной; Gyт — утеч­ка воды из теплосети вне котельной; св — теплоемкость воды; tс.в — температура исходной воды на входе в котельную; Dот — количество отпускаемого потребителям пара; Gк — коли­чество возвращаемого извне  конденсата.

Отпускаемая тепловая энергия определяется как разность энтальпий входящих и выходящих потоков основных теплоносителей. Можно отметить, что расходы теплоты на возмещение потерь пара и конденсата и утечек воды из тепловой сети входят в отпускаемую котельной тепловую энергию. Они должны быть отнесены к потерям в распределительных сетях, поскольку имеют место за пределами котельной.

Преобразование отдельных членов формулы (8.3) дает следующие выражения для отпущенной тепловой энергии:

с паром

Qот = Dот (hпtс.в.св) – Gксв (tк tcв);                                               (8.4)

с водой тепловой сети

Qт.с.от = Gc(tп tоб)св + Gут (tоб tс.в.)св                                            (8.5)

Аналогично нетрудно получить выражение для отпуска тепловой энергии с водой централизованного горячего водо­снабжения:

Qг.в.от = [Gг.в (tг.в. tр) + (Gг.в Gр) (tрtс.в)] cв,                                    (8.6)

где hп — удельная энтальпия пара; tк — температура возвра­щаемого извне конденсата; tп, tоб — температуры прямой и обратной воды теплосети; Gс — расход воды в прямой ма­гистрали тепловой сети; Gг.в — расход горячей воды в подаю­щей линии; Gp — расход возвращаемой в котельную горячей воды по линии рециркуляции; tг.в, tр — температуры горячей воды в подающей линии и линии рециркуляции соответственно. Группировка членов, относящихся к тепловому балансу отдельных котлов, позволяет получить показатель, характери­зующий их экономичность. Обозначим

BQрнQ2 Q3Q4 º BQрнr                                                         (8.7)

тогда

r = 100 – q'2 q3q4.                                                                     (8.8)

В отличие от обычно определяемого КПД котлов h показатель r не включает потерь теплоты в окружающую среду q5, поскольку для котельной в целом эта теплота может частично утилизироваться, что учитывается в полном тепловом балансе (8.2). Кроме того, потеря теплоты с уходящими газами определяется по испытаниям котлов по температуре воздуха перед котельной установкой, а в формулу (8.8) входит величина q'2, определенная по температуре наружного воздуха. Целесо­образно назвать ρ коэффициентом использования топлива (КИТ) по предложению М. Б. Равича [65]. На целесообразность использования КИТ вместо КПД при сведении полного баланса котельной указано также в [81].

С учетом (8.3) и (8.7) тепловой баланс (8.2) принимает вид

Qот = BQрнrНр.пQмQн.о.– (Н''аН'а) – НпродНхНб.гНс.в,                    (8.9)

или

Qот = BQрнr  QмQн.о.QмQр.п  QпрQаQб.гQх                               (8.10)

Уравнение (8.10) позволяет найти Qот по обратному балансу — через значения общекотельных потерь и расходов теплоты.

Расчетные формулы для балансовых потерь теплоты с распыливающим паром Qp.п, с продувочной водой Qnp, водой для бытового горячего водоснабжения Qбг, используемой внутри котельной, и сливаемой из химводоочистки водой Qх получаются как разность энтальпий соответствующих выход­ных потоков и энтальпии соответствующего по массе количе­ства холодной исходной воды, поступающей в котельную. Полная энтальпия входящей воды Hс.в  в уравнении (8.10) в связи с этим распределена по соответствующим выходящим потокам.

При наличии в котельной других потерь и расходов теплоты с потоками, уходящими за пределы котельной, — с выпаром деаэраторов и предохранительных клапанов, с паром от питательных насосов при их работе и опробовании, со сливом горячей воды из различных баков и т. п.— эти расходы и потери следует включать в расчетную формулу (8.10) дополнительно. В формулу (8.10) следует включать также расход тепловой энергии на растопку котлов и на поддержание их в горячем резерве.

 

8.2.  ОПРЕДЕЛЕНИЕ  ЭКОНОМИЧНОСТИ  КОТЕЛЬНОЙ

 

Общекотельные потери и расходы теплоты Qп зависят от времени года, от условий загрузки котлов, условий работы котельной. В связи с этим экономичность котельной и потери Qп наиболее правильно было бы определять для всех ступеней каждого расчетного суточного графика по результатам не­посредственных измерений. Практически это едва ли возможно, и для некоторых ступеней или некоторых суточных графиков в целом потери определяют по оценкам на основе измерений, выполненных при других условиях.

Потери теплоты с распыливающим или обдувочным паром определяют по удельной энтальпии этого пара:

Qр.п = lВнм (hпсвtс.в).                                                              (8.11)

Удельный расход пара на распыливание мазута должен определяться по паспортным данным форсунок: для паровых l = 0,4 ÷ 0,7, для паромеханических l = 0,03 ÷ 0,05, причем незави­симо от действительной производительности форсунок в фор­мулу следует подставлять их номинальную производительность по мазуту Внм. Расход пара на обдувку одного котла, если она действительно производится ежесменно, можно оценить следующими значениями, кг:

ДКВр-2,5

60

ДКВр-4

96

ДКВр-6,5

156

ДКВр-10

240

ДКВр-20

480

Для определения потерь теплоты с обдувочным паром при­веденные цифры следует подставлять в формулу (8.11) вмес­то lВнм.

Потери теплоты с аэрацией котельной Qa определяются по данным непосредственных измерений расхода аэрационного воздуха Ga, уходящего из верхней зоны котельной наружу. Если воздух в верхнюю зону котельной поступает извне, то Qа следует принимать равным нулю. Необходимо измерять также температуру уходящего из котельной аэрационного воздуха tа и температуру наружного воздуха tн. Расчетная формула имеет вид

Qа = свх Gа (tatн).                                                                 (8.12)

Пример таких измерений приведен в гл. 7.

Потери теплоты через наружные ограждения здания котель­ной можно оценить по отопительной характеристике аналогич­ных зданий а по формуле

Qн.о = aV (tвtн)                                                                   (8.13)

Характеристика α зависит от объема V здания котельной:

 

V, тыс. м3

a, Вт/(м3·К)

a, ккал/(ч·м3·°С)

До 10

0,47 — 0,35

0,4 — 0,3

10 — 30

0,35 — 0,29

0,3 — 0,25

30 — 75

0,29 — 0,23

0,25 — 0,20

 

Потери теплоты Qн.о следует учитывать не только зимой, но и летом, поскольку теплота уходит наружу через ограждения и летом.

Потери теплоты со сбрасываемой из котельной продувочной водой определяются по разности энтальпий сбрасываемой и поступающей воды:

Qпр = Нпрод – 10рDв tс.в.св                                                        (8.14)

где Dв — расход вырабатываемого пара, т/ч; р — продувка, %. Если теплота непрерывной продувки в схеме котельной не используется, ее энтальпия определяется по формуле

Нпрод = 10рDв hк.в                                                                   (8.15)

Если теплота непрерывной продувки частично используется по типовой схеме с сепаратором, то ее энтальпию определяют по формуле

Нпрод = 20Dв hк.в + e(10р – 20)Dвtп.св                                              (8.16)

где tп — температура воды из линии непрерывной продувки на сливе из котельной после утилизации; hк.в — удельная энтальпия кипящей воды в котле; ε — коэффициент, учитывающий умень­шение расхода сбрасываемой воды на количество, соответст­вующее количеству отсепарированного в расширителе пара, определяется из теплового баланса расширителя непрерывной продувки:

                                                              (8.17)

здесь hс.в, hп — энтальпии отсепарированной воды и пара. Для схем без сепаратора e = 1; р – процент продувки, определяется по солевому балансу — см. (5.31).

При полной утилизации непрерывной продувки (без слива за пределы котельной), например для подпитки теплосети, фор­мула (8.16) принимает вид

Нпрод = 20Dвhк.в                                                                   (8.18)

т. е. учитывает только потери с периодической продувкой нижних точек, которая составляет примерно 2% Dв [50].

При расчетах по формулам (8.14) следует иметь в виду, что по солевому балансу (5.31) определяется общая продувка, включающая помимо специально организованной продувки также и так называемую самопродувку через неплотную арматуру нижних точек и унос котловой воды с паром.

Расход теплоты на бытовое горячее водоснабжение Qб.г оценивается по реальным условиям потребления горячей воды для этих целей. Нормативная оценка 22,6 МДж в сутки на каждую единицу штатной численности персонала котельной.

Потери теплоты с водой, сливаемой из химводоочистки, Qx (на взрыхление, отмывку фильтров) определяются по формуле

Qх = [Dв (1 + 0,01р)(1 – b) + Gут] g (tхtс.в.)·103                                 (8.19)

где b — общая доля конденсата в питательной воде; tх — тем­пература воды после подогрева перед химической водоочисткой; g — доля воды, идущей на собственные нужды химической водоочистки, определяемая по результатам наладочных работ по химической водоочистке. Для оценок можно принимать g = 0,15÷0,25. При отсутствии подогрева перед химической водоочисткой можно принимать эту потерю равной нулю.

Расход теплоты на мазутное хозяйство лучше всего опреде­лять по непосредственному измерению расхода пара Dм, идущего на мазутное хозяйство.

Расход пара можно определить с помощью диафрагмы и переносного дифманометра ДТ-50. Расход пара Dм можно также косвенно оценить по изменению показаний расходомера выработки (или отпуска) пара при отключении на короткое время пара, расходуемого на мазутное хозяйство. По измерен­ному расходу пара Dм расход теплоты на мазутное хозяйство определяется по формуле

Qм = Dм (hпсвtс.в) – Вмсмtм                                                  (8.20)

где Вм — расход мазута на котлы без учета рециркуляции; tм — температура мазута на входе в котельную; hп — удель­ная энтальпия пара, идущего на мазутное хозяйство. Теп­лоемкость мазута М-100 в зависимости от его влажности можно принимать равной 1,8; 1,97 и 2,09 МДж/(т·К) [0,43; 0,47; 0,50 ккал/(кг·°С)] при влажности соответственно 0, 2 и 5%.

Расход пара Dм должен быть измерен для нескольких характерных температур наружного воздуха. Необходимо также определить дополнительный расход пара на слив мазута. В формуле (8.20) принято, что конденсат от мазутного хозяйства не используется.

Расчет расхода теплоты на мазутное хозяйство по нормативному методу [59] может потребоваться при невозможности организации измерений. Полный расход теплоты Qм за расчетный период (час, сутки, квартал, год) определяется как сумма расходов теплоты при сливе мазута Qcл, при его подогреве Qпод, при транспортировке Qтр, при хранении его в резервуарах Qxp, при поддержании мазутного хозяйства в резерве Qpез.

Расход теплоты при сливе мазута определяется по формуле

Qсл = qслGсл                                                                   (8.21)

где qcл — удельный расход теплоты на слив (рис. 8.2); Gсл — количество мазута, поступившего на слив за расчетный период времени.

Расход теплоты при подогреве мазута определяется по формуле

Qпод = смtмВм                                                                (8.22)

Теплоемкость мазута М-100 можно принимать равной 1,57 МДж/(т·К), или 375 ккал/(т·ºС), мазута М-40-18 МДж/(т·К), или 430 ккал/(т· ºС).

Расход теплоты при транспортировке пара и мазута по трубопроводам зависит от состояния теплоизоляции трубопроводов, наличия воды в каналах и т. п. Нормативный расход теплоты определяется по формулам:

при определении Qтp в мегаджоулях

Qтр = (18 855 – 478tн)ВмL·10-6                                                      (8.23)

при определении Qтp в гигакалориях

Qтр = (4,5 – 0,114tн)ВмL·10-6

где L — длина трассы паромазутопроводов от мазутонасосной до котельной плюс длина трассы паропроводов до фронта слива, м.

Нормативный расход теплоты при хранении мазута в железобетонных резервуарах, ГДж, определяется по формуле

Qхр = 1,352DtмGхр t·10-6                                                        (8.24)

 

 

Рис. 8.2. Расход теплоты на разогрев мазута

 

где Gхр — количество мазута в емкостях, т; Dtм — разность температур ма­зута и наружного воздуха. ºС; t– время хранения мазута в расчетном пе­риоде, ч.

Нормативный расход теплоты, ГДж, при хранении мазута в металлических резервуарах определяется по аналогичной формуле:

Qхр = 1,079DtмGхрt2·10-6

Действительный расход Qxp может намного превышать нормативный, если емкости не имеют тепловой изоляции или она находится в неудов­летворительном состоянии. В этих случаях действительные потери теплоты через наружные поверхности резервуаров следует определять расчетом по методам § 5.4.

Расход теплоты при поддержании в резерве приемно-сливного устройства, МДж, определяется по формуле

Qп.с.у. = (25 – 4,6tм) t3 n                                                           (8.25)

где t3 — время поддержания слива в резерве, ч; п — количество установленных на сливном устройстве «гусаков», предназначенных для разогрева мазута паром в цистернах.

При подвозе мазута автотранспортом его обычно сливают без разогрева, и Qп.с.у можно не учитывать.

Кроме рассмотренных выше, в котельной обычно имеют место и другие потери и расходы теплоты. Так, с выпаром деаэраторов может уходить в атмосферу 5—10 кг пара на каждую тонну деаэрированной воды. Возможно значительное парение предохранительных клапанов, сброс отработанного пара питательных паровых насосов. Иногда идет слив горячей воды из гидрозатворов деаэраторов, из перелива различных баков. Все это должно быть выявлено и оценено при наладке общекотельного оборудования.

Определение общекотельных потерь и расходов теплоты по приведенным формулам и методам требует выполнения различ­ных измерений, расчетов и оценок при всех возможных условиях работы котельной. Поскольку это невозможно, то целесообразно ограничиться характерными суточными графика­ми нагрузок. Результаты выполненных измерений заносятся в табл. 8.1.

Показателем экономичности котлов при сведении теплового баланса котельной является коэффициент использования топ­лива, %:

r = 100 – (q'2 + q3 + q4),                                                           (8.26)

где потери q выражены в процентах BQрн. Потеря q'2 опреде­ляется по температуре наружного воздуха. Расчет значений q'2 и r для каждого котла в зависимости от нагрузки должен производиться по результатам испытаний всех котлов для нескольких характерных температур наружного воздуха. Резуль­таты должны быть нанесены на график в виде семейства кривых для разных температур наружного воздуха.

Среднее значение коэффициента использования топлива r по котельной должно учитывать расход воздуха через неработа­ющие котлы и присосы воздуха в сборных боровах. Для этого в выражении (8.7) разделим величину Q2 на две части: потери теплоты с физической теплотой уходящих газов работающих котлов и потери теплоты с воздухом, проходящим через неработающие котлы.

 

Таблица 8.1. Исходные данные для определения общекотельных потерь и расходов теплоты

Показатель

Способ

получения

Номера опытов

1

2

Дата измерения

 

 

 

 

Время измерения

 

 

 

 

Выработка теплоты котельной

 

 

 

 

Температура наружного воздуха

 

 

 

 

Давление пара

 

 

 

 

Доля конденсата в питательной воде

 

 

 

 

Расход воды на подпитку теплосети

 

 

 

 

Расход пара на мазутное хозяйство

 

 

 

 

Температура воздуха:

 

 

 

 

    аэрационного

 

 

 

 

    внутри котельной

 

 

 

 

Температура воды:

 

 

 

 

    поступающей в котельную

 

 

 

 

    непрерывной продувки на выходе

 

 

 

 

    после подогрева перед ХВО

 

 

 

 

Расход аэрационного воздуха

 

 

 

 

Расход воздуха через неработающие котлы

 

 

 

 

 

Расчетная формула для среднего по котельной коэффициента rср примет вид

 

                                  (8.27)

где В1, B2 — расходы топлива на каждый из работающих котлов № 1 и 2; r1, r2 — КИТ каждого работающего котла, определяется для каждой ступени суточного графика по нагрузке котла и наружной температуре; G3, G4 — расходы воздуха через неработающие котлы (№ 3 и 4).

Расчет среднего значения rср выполняется по формуле (8.27) для каждой ступени каждого суточного графика. Расходы воздуха через неработающие котлы должны находиться путем непосредственного измерения, например анемометрами или пневмометрическими трубками в газоходах на выходе из котельной. Для котельных с общими боровами действительную величину rср можно найти по результатам газового анализа и температуре газов на выходе из общего газохода.

Количество отпущенной из котельной тепловой энергии определяется по формуле

Qот = BQрн rср Qп                                                           (8.28)

Значения всех величин в эту формулу должны подставляться для одного периода времени.

Показатель экономичности котельной — удельный расход условного топлива на отпуск тепловой энергии bу — определяется по формуле

bу = Ву/Qот                                                                                             (8.29)

Результаты расчетов для всех суточных графиков заносят в табл. 8.2.

Конечным результатом наладки котельной должно явиться снижение удельных расходов топлива на отпуск тепловой энергии. Все результаты целесообразно свести в табл. 8.3. Все показатели в этой таблице получаются суммированием соответствующих значений по суточным графикам с учетом их длительности. Такая таблица должна быть составлена отдельно для последнего отчетного года до наладки и для ближайшего планируемого года.

 

8.3.  УЧЕТ  ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ  РЕСУРСОВ  В  КОТЕЛЬНЫХ

 

Основная отчетность по работе котельной (форма статисти­ческой отчетности 11-сн) требует организации учета расхода топ­лива, количества отпущенной тепловой энергии и контроля эко­номичности котельной, показателем которой является удельный расход условного топлива на единицу отпущенной тепловой энер­гии. Кроме того, необходимо дополнительно учитывать количес­тво тепловой энергии, отпускаемой другим предприятиям.

 

Таблица 8.2. Расчетные суточные графики нагрузок за 19_____г.

Показатель

Обозначение

Единица

Суточный график

1

2

Квартал

 

 

 

 

 

Средняя температура наружного воздуха

tн

°С

 

 

 

Расчетная длительность графика

n

сут

 

 

 

Выработка теплоты

Qв

ГДж

 

 

 

Теплота топлива

BQнр

ГДж

 

 

 

Расход условного топлива

Ву

т

 

 

 

Вид топлива

 

 

 

В работе котлы

 

 

 

 

Средний коэффициент использования

топлива

rср

%

 

 

 

 

 

 

Общекотельные расходы и потери теплоты

Qп

ГДж

 

 

 

В том числе:

 

 

 

 

 

с распыливающим паром

Qр.п

ГДж

 

 

 

с аэрационным воздухом

Qa

ГДж

 

 

 

через наружные ограждения

Qно

ГДж

 

 

 

с продувочной водой

Qпр

ГДж

 

 

 

с водой, сливаемой из ХВО

Qх

ГДж

 

 

 

на мазутное хозяйство

Qм

ГДж

 

 

 

на бытовое горячее водоснабжение

Qб.г

ГДж

 

 

 

 

 

 

прочие

Qдр

ГДж

 

 

 

Отпуск теплоты

Qот

ГДж

 

 

 

Удельный расход условного топлива

bу

кг/ГДж

 

 

 


 

Таблица 8.3. Основные показатели котельной

Показатель

19__г.

В том числе по

кварталам

19__г.

В  том  числе  по

кварталам

I

II

III

IV

I

II

III

IV

Выработка тепловой энергии,

ГДж (Гкал)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расход условного топлива, т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расход натурального топлива:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мазута, т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

газа, млн м3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Общекотельные потери и расходы тепловой энергии, ГДж  (Гкал)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

То же в процентах выработки тепловой энергии, %

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Отпуск тепловой энергии из

 котельной, ГДж (Гкал)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Удельный расход условного топлива на единицу отпущенной тепловой энергии, кг/ГДж (кг/Гкал)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нормативные требования к количеству и типу средств измерений в котельных регламентированы [5] и приведены в гл. 2. В последнее время контролирующие органы устанавлива­ют и дополнительные требования к поагрегатному учету расхода газа и выработки тепловой энергии отдельными котлами. В большинстве котельных учет организован неудов­летворительно, и практическая помощь предприятию в этом вопросе должна входить в объем работ по наладке котельных. Организация достоверного учета в котельных является технически сложной задачей как из-за проблем с организацией измерений, так и из-за недостаточной точности применяемых приборов.

Например, при суточном отпуске тепловой энергии 2345 ГДж (560 Гкал) и при удельном расходе условного топлива 38 кг/ГДж (159,2 кг/Гкал) расход условного топлива состав­ляет 89,1 т. При измерении отпуска тепловой энергии и рас­хода топлива обычными расходомерами с точностью 1% дей­ствительное значение bу может быть получено в пределах от 88,3/2368,5 = 37,3 до 90/2321,6 = 38,8 кг/ГДж (от 156,0 до 162,3 кг/Гкал).

В действительности ошибки могут быть больше из-за труд­но поддающегося учету изменения состава газа, необходимости измерения расхода газа несколькими параллельно включенными расходомерами, возможности перехода расхода ниже 30% максимума шкалы расходомера в течение части суток и других факторов.

Имеющийся опыт длительной эксплуатации систем учета в котельных [41] также указывает, что выполнение плановых заданий по экономичности котельных и экономии топлива за счет сокращения норм расхода не может быть подтверждено такими измерениями. Большая погрешность измерений и сложность получения стабильных ежесуточных данных не обеспечивают необходимой достоверности приборного учета. По этим причинам действительная экономичность котель­ных должна определяться по результатам наладочных работ, т. е. по анализу и учету отдельных потерь теплоты (обратный баланс), а к данным прямого приборного учета следует вводить соответствующие поправки. Совершенно необходимо также контролировать и учитывать показатели, определяющие основ­ные балансовые потери теплоты (состав и температуру уходя­щих газов котлов, степень утилизации теплоты непрерывной продувки, расход теплоты на мазутное хозяйство, аэрацию и т. п.), и при отклонении этих показателей от режимных и технологических карт необходимо вводить соответствующие поправки.

При организации учета топливно-энергетических ресурсов должны быть в первую очередь сформулированы общие задачи, для решения которых необходим учет, и рассмотрены все вопросы, в том числе и не связанные с организацией измерений.

Коммерческий учет необходим для расчетов с другими предприятиями и включает учет количества (и качества) получаемого топлива и отпускаемой тепловой энергии. Для большинства промышленных котельных в европейской части СССР основным топливом является природный газ, и поэтому прежде всего необходимо организовать учет его расхода. На предприятии газ может расходоваться не только на котельную, коммерческий же учет требует учета расхода всего получаемого предприятием газа. Вопрос об учете расхода газа на котельную должен в таких случаях ставиться как самостоятельная задача, не связанная с коммерческим учетом, если узел учета расхода газа на котельную не включен в общую систему учета расхода газа предприятием. В случаях отпуска тепловой энергии из котельной другим предприятиям необходимо организовать учет отпуска ее каждому предприятию, что особенно важно (и слож­но) для групповых котельных.

Основной задачей учета топливно-энергетических ресурсов в котельной является определение основных технико-экономичес­ких показателей котельной — расхода топлива и отпуска тепло­вой энергии, а также контроль экономичности котельной в целом в сочетании с текущим контролем экономичности котлов и котельной по показателям, определяющим основные потери теплоты. Измерение количества отпущенной из котельной тепловой энергии следует вести по результатам непосредствен­ных измерений расходов и температур пара, сетевой воды и воды централизованного горячего водоснабжения по всем без исключения трубопроводам, уходящим из котельной. Необходи­мо также измерять расход и температуру поступающих в ко­тельную воды и конденсата. Измерение расхода газа требует одновременного учета его температуры, давления, состава, плотности и теплоты сгорания.

В котельной должен быть установлен узел (узлы) учета с регистрирующими приборами на расход, давление и температуру газа. В полной мере самостоятельный учет расхода газа предприятия, как правило, организовать не могут, так как данные по теплоте сгорания, плотности и составе газа они все равно должны получать в газоснабжающей организации. Расход мазута должен учитываться по измерению уровня в емкостях хранения и (при наличии приборов) специальными расходомерами.

Контроль экономичности отдельных котлов или групп котлов является задачей более высокого уровня, и его следует органи­зовывать после организации контроля экономичности котельной в целом. Для контроля текущей экономичности отдельных котлов по данным прямого учета необходима организация учета выработки теплоты этими котлами и расхода топлива.

Для учета выработки теплоты паровыми котлами необходи­мо измерять расход, давление и температуру пара, а также расход и температуру питательной воды. Вместо одного из расходов можно учесть расход продувочной воды, который можно определять по солевому балансу. Расход теплоты с продувочной водой входит в выработку тепловой энергии. Для водогрейного котла выработку теплоты можно определить по расходу воды через котел и перепаду температур.

Метрологическое обеспечение учета топлива и теплоты для решения поставленных задач требует наличия соответст­вующих узлов учета, оборудованных необходимым комплек­том средств измерений (датчики, коммутация, регистрирую­щие приборы). Дроссельные устройства расходомеров долж­ны соответствовать требованиям [3] по длине прямых участ­ков трубопроводов. Все расчеты диафрагм и длины прямых участков должны быть согласованы с территориальным цент­ром метрологии и стандартизации. Для измерения расхода мазута для всех емкостей хранения должны быть составлены калибровочные таблицы и также согласованы с метрологи­ческим центром.

Качество мазута при невозможности его полного анализа следует учитывать по сертификатам поставщика, но с учетом действительной влажности. Для расчета суточного расхода по всем диаграммам учета в соответствии с [3] необходима обработка диаграмм планиметрами и ввод коррекции на изменение числа Рейнольдса, на изменение содержания N2 и СО2 в газе, на изменение коэффициентов сжимаемости и расширения. Все это достаточно трудоемко, и для обработки этих данных целесообразно использовать ЭВМ [32].

На действующих предприятиях необходимо пересчитывать все диафрагмы по [3], а в ряде случаев и переделывать трубопроводы для обеспечения необходимой длины прямых участков. Значительные затраты на установку и приобретение приборов, а также затраты труда и средств на поддержание их в рабочем состоянии и на обсчет диаграмм с необходимой коррекцией делает метрологическое обеспечение учета дорого­стоящим и сложным. Особенно сложна эта проблема для предприятий, у которых по основному производству нет высоких требований к метрологии и отсутствуют хорошо организованные метрологические службы.

В связи с этим для каждой конкретной котельной необходи­мо разрабатывать функциональную схему учета, исходя из поставленных задач, возможностей метрологического обеспече­ния и возможностей организации текущего учета (наличие подготовленного персонала для контроля и анализа полученных данных). Пример функциональной схемы учета для паровой котельной приведен на рис. 8.3.

 

 

 

Рис. 8.3. Функциональная схема учета топливно-энергетических ресурсов для паровой котельной:

К — котел; П — пар; Г — газ; М — мазут; СВ — сетевая вода; Б — бойлер; Д -деаэратор; ПТС — подпитка теплосети; СН — коллектор собственных нужд; номера узлов учета соответствуют табл. 8.4

 

Схема предусматривает учет расхода топлива и отпуска тепловой энергии из котельной и текущий контроль экономич­ности котельной по прямому балансу. Измерение расхода газа может служить также для коммерческого учета. Перечень узлов учета и измерений приведен в табл. 8.4. Для обработки результатов измерений расходов необходимо разработать бланк по типу табл. 8.5, а для организации суточного учета расхода топлива и отпуска теплоты, а также текущей экономичности — бланк по типу табл. 8.6.

Бланки должны заполняться для каждых суток, а результаты определения расходов топлива (натурального и условного), данные об отпуске тепловой энергии следует записывать в специальном журнале, по которому должны заполняться отчет­ные данные о работе котельной по форме 11-сн. Для автоматизированного учета на ЭВМ должны разрабатываться специальные бланки учета (исходные данные). Данные по экономичности котельной должны ежесуточно анализироваться, по всем случаям ухудшения экономичности следует выяснять причины и принимать соответствующие меры. В этом же жур­нале или на суточном бланке учета должны записываться также данные, определяющие основные потери теплоты,— состав и температура уходящих газов работающих котлов, расход пара на мазутное хозяйство и т. п.

В более сложных случаях, когда из паровой котельной пар уходит по нескольким паропроводам и измерить общий расход одним узлом учета невозможно, функциональная схема будет более сложной. При централизованном горячем водоснабжении необходим учет отпуска теплоты также с горячей  водой,  для  чего необходимо  выполнить  соответствующие  измерения рас­ходов (рециркуляции и подачи).

 

Таблица 8.4. Спецификация  измерений

Номер узла

учета по схеме

Вид

энергоносителя

Регистрируемый параметр

Обозна­чение

Примечание

1

Природный газ

Расход

Давление

Температура

В'г

Рг

tг

Состав, плот­ность, теплота сгорания (по данным Горгаза)

2

Мазут

Уровень в резер­вуаре

Нм

Теплота сгорания (по сертифика­ту)

3

Сетевая вода

Расход прямой воды Температуры пря­мой и обратной воды

Gс

tп

tоб

Температура об­ратной воды — до смешения с подпиткой

4

Подпитка тепло­вой сети

Расход

Температура

Gут

tпв

 

5

Насыщенный пар

Расход

Давление

Dот

рп

Влажность прини­мается 2% (по испытаниям)

6

Конденсат

Расход

Температура

Gк

tк

Пролетный пар отсутствует

7

Сырая вода

Температура

tс.в.

Запись 1 раз в смену

 

 

Функциональная схема учета для водогрейной котельной (рис. 8.4) также должна предусматривать учет расхода топлива и отпуска теплоты. В крупных котельных при отсутствии измерительной диафрагмы на прямой сетевой воде целесообраз­но рассмотреть возможность измерения расхода в одной точке трубы [13]. Для всех функциональных схем должны быть разработаны перечни измеряемых параметров, бланки обработ­ки результатов по типу табл. 8.4 – 8.6.

Для некоторых действующих промышленных котельных из-за множества уходящих из котельной трубопроводов метро­логическое обеспечение таких функциональных схем учета может оказаться невозможным для данного предприятия. В этих случаях целесообразно рассмотреть вопрос о переделке трубопроводов и организации одного-двух узлов учета.

 

Таблица 8.5. Обработка показаний приборов на узлах учета

Среднесуточное

значение

измеренного

параметра

Дополнительные величины

Уточнение расходов

Вели­чина

Значе­ние

Единица

Величина

Еди­ница

Значе­ние

Способ

определения

Величина

Расчетная формула

Значе­ние

Еди­ница

В'г

рг

tг

 

м3/сут

 кПа

°С

Плотность

газа rг

кг/м3

 

По данным

Горгаза

Расход газа Вг

По [3]

 

м3/сут

Н' м

Н''м

 

Wр

 

 

м

 

м

 

%

 

 

Количество мазу­та V' м

 

То же V'' м

Расход мазута фактический В'м

Влажность Wрс

 

 

т

 

 

т

 

 

т/сут

 

%

 

 

 

 

По калибровочной таблице

V' м - V'' м

 

 

 

По сертификату

 

 

Расход мазута, приведенный к влажности постав­ки (по сертификату) Вм

 

 

 

 

 

т

 

 

G'с

tп

 

т/сут

 

°С

 

Плотность воды rв

кг/м3

 

 

По таблице

Расход сетевой во­ды Gс

 

 

 

т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 8.6. Суточный  учет  экономичности  котельной ___________

 

Расход газа Вг , м3

Теплота сгорания Qнр МДж/м3

Расход мазута Вм, т

Теплота сгорания Qнр МДж/кг

Расход условного топлива By = (BгQнр + BмQнр)/29,3, т

Расход сетевой воды Gс, т

Температура сетевой воды tп, °C

                                               tоб, °С

Расход подпиточной воды Gут, т

Отпуск тепловой энергии с сетевой водой

Qотв = [Gс(tпtоб) + Gут(toбtс.в.)]cв,  ГДж

Отпуск пара Dот, т

Энтальпия пара hп, кДж/кг

Возврат конденсата Gк, т

Температура конденсата tк, °С

Отпуск тепловой энергии в паре

Qпот = Dот (iпcвtс.в) – Gкcв(tкtс.в), ГДж

Удельный расход условного топлива на отпуск теплоты

bу = Bу/(Qвот + Qпот), кг/ГДж

 

В случаях, когда в существующей котельной практически невозможно и нецелесообразно организовывать учет отпускае­мой тепловой энергии (из-за сложности схем трубопроводов, слабости метрологической службы, намечаемой реконструкции котельной и т. п.), можно рассмотреть возможность организа­ции текущего контроля экономичности котельной и определения необходимых данных по отпуску теплоты по результатам выполненных наладочных работ в соответствии с предложени­ем [41].

Функциональная схема такого упрощенного учета приведена на рис. 8.5. Непосредственно измеряется количество вырабаты­ваемого пара, температура питательной воды, расход топлива. Учитывается солесодержание (или щелочность) питательной и котловой воды для определения процента продувки. В бланках учета следует предусмотреть определение полной выработки тепловой энергии по формуле

Qв = Dв (hпhп.в) + рD (hк.вhп.в)                                                (8.30)

где hп, hк.в, hп.в — удельные энтальпии пара, котловой и питательной воды. Количество отпускаемой тепловой энергии определяется по коэффициенту собственных нужд Кс.н, опреде­ленному при наладке:

Ксн = (QвQот)/Qв = Qп/Qв                                                       (8.31)

 

 

Рис. 8.4. Функциональная схема  учета водогрейной котельной:

ВК – водогрейный котел;

Р –рециркуляция

 

Рис. 8.5. Упрощенная схема учета паровой котельной:

ПК – паровой котел; СН – коллектор собственных нужд; ПКП – паровой коллектор потребителей; ПВ – пита-тельная вода

 

Коэффициент Кс.н определен по результатам наладочных работ при условиях, которые имели место при наладке, и их следует указывать в примечаниях на бланках учета. Для наиболее существенных факторов, влияющих на Кс.н но которые могут и не иметь места в течение учетных суток (например, слив мазута, поддержание в резерве мазутного хозяйства при работе на газе и т. п.) в бланках учета следует указать соответствующее изменение Ксн.

В старых паровых котельных, где из-за неудачной схемы трубопроводов и отсутствия метрологической службы трудно организовать учет выработанной тепловой энергии, по согла­сованию с контролирующими органами можно временно, на период до намечающейся реконструкции котельной, организо­вать учет потребления газа и мазута, а учет отпуска тепловой энергии вести по коэффициенту, найденному по результатам наладочных работ для данного квартала и условий работы котельной. Все функциональные схемы учета с перечнем измерений должны быть утверждены руководством предприя­тия, а схемы упрощенного учета целесообразно дополнительно согласовать с Госгазнадзором.

В заключение отметим, что в результате наладки всего комплекса котельной и определения ее важнейших показателей наладочные бригады получают данные, которые могут оказать предприятию серьезную помощь в организации учета расходов топлива и теплоэнергии. Именно по этой причине разработка функциональных схем учета и суточных бланков с указанием необходимых поправочных коэффициентов должна включаться в объем наладочных работ по котельным. Это позволит организовать на предприятиях учет действительных расходов топлива и тепловой энергии и вести контроль текущей экономичности котельной и отдельных котлов после окончания наладочных работ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

163

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

164

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

165

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

166

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

167

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

168

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

169

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

170

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

171

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

172

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

173

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

174

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

175

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

176

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

177

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

178

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

179

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

180

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

181

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

182



Далее...