III . Раздел. Построение графиков расхода тепловой энергии

НА БЫТОВЫЕ НУЖДЫ ГОРОДА.

 

В разделе Ш курсового проекта на основе ранее выполненных расчетов строятся 3 графика расхода тепловой энергии на бытовые нужды города:

а) часовых расходов теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение в зависимости от температуры наружного воздуха;

б) среднемесячных расходов теплоты в течение года;

в) отпуска тепловой энергии на бытовые нужды городских потребителей в зависимости от продолжительности стояния температур наружного воздуха в течение года.

Для построения графика часовых расходов тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий необходимо определить помимо максимальных нагрузок Q^р_о и О^р_в расходы теплоты при разных текущих температурах наружного воздуха в течение отопительного сезона. Начало отопительного сезона соответствует среднемесячной температуре наружного воздуха, t_н = 8 °C.

Часовой расход тепловой энергии для текущей температуры наружного воздуха можно определить по формулам:

 

— для отопления Q _о = S Q ^р _о · (t ^р _в – t _н)/(t ^р _в – t ^р _н.о) [ГДж/ч]

— для вентиляции Q _в = S Q ^р _в · (t ^р _в – t _н)/(t ^р _в – t ^р _н.в) [ГДж/ч]

где Q_о, Q_в — часовой расход теплоты соответственно на отопление и вентиляцию при текущей

                    температуре наружного воздуха, ГДж/ч;

t_н — текущая температура наружного воздуха, °С.

 

Часовой расход тепловой энергии на горячее водоснабжение в течение всего отопительного сезона принимается постоянным и равным Q^ср_г.з, а в летний период — Q^ср_г.л. При построении графика часовых расходов по оси абсцисс откладывается температура наружного воздуха от 8°С до расчетной температуры для систем отопления t_н.о, а по оси ординат — величина суммарных тепловых нагрузок городских потребителей для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения в зависимости от изменения этих температур.

 

Расчёты:

SQ^ср_г.з. = 58,8  [ГДж/ч]

SQ^ср_г.п. = 41,16 [ГДж/ч]

SQ^р_о = 668,12 [ГДж/ч]

SQ^р_в = 36,45 [ГДж/ч]

 

 t_н= 8

Q_о = SQ^р_о · (t^р_в – t_н)/(t^р_в – t^р_н.о.) [ГДж/ч]

Q _о = 668,12 * (18 - 8)/(18 + 39) = 117,21 [ГДж/ч]

Q_в = SQ^р_в · (t^р_в – t_н)/(t^р_в – t^р_н.в.) [ГДж/ч]

Q _в = 36,45*(18 -8)/(18 + 24) = 8,68 [ГДж/ч]

Q_общ = Q_о + Q_в + Q^ср_г.з. [ГДж/ч]

Q _общ = 58,8+117,21+8,68 = 184,69 [ГДж/ч]

 

t _н = - 39 °С

Q _общ = 58,8+668,12+36,45 = 763,39 [ГДж/ч]

График №1.Часовые расходы теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение в зависимости от температуры наружного воздуха.

 

           

 

 

При построении графика №2 среднемесячных расходов теплоты на бытовые нужды города по оси абсцисс откладываются месяцы года, а по оси ординат - величина рассчитанных в разделе II проекта суммарных месячных расходов тепловой энергии на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение городских потребителей.

 

График №2.Среднемесячные расходы теплоты в течение года.

 

IV. Раздел. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВАРИАНТОВ СХЕМЫ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ГОРОДСКИХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ.

 

В разделе IV курсового проекта необходимо запроектировать 2 варианта схемы централизованного теплоснабжения города, различающиеся источниками генерирования тепловой энергии и видом применяемого топлива. В одном варианте для бытовых и технологических нужд городских потребителей тепловая энергия отпускается от ТЭЦ, работающей на твердом топливе, а в другом — от районной отопительной и промышленных котельных установок, использующих газообразное топливо.

Для обоих вариантов следует определить необходимую мощность теплогенерирующих установок и выбрать основное оборудование: теплофикационные турбины, паровые и водогрейные котлы.

В основе определения требуемой мощности теплогенерирующих установок лежат расчетно-часовые расходы тепловой энергии с учетом покрытия тепловых потерь в сетях. В курсовом проекте тепловые потери в сетях приближенно можно принимать в размере 5% от тепловой нагрузки потребителей.

Бытовая нагрузка городских потребителей рассчитывается по следующей формуле:

Q ^гор _быт = Q ^р _о · 1,15 + Q ^р _в · 1,3 + Q ^р _г.з. · 1,4 [ГДж/ч]

где Q^ср_г.з. —     суммарный среднечасовой расход тепловой энергии на горячее водоснабжение по

городу в целом (с учетом промышленных предприятий) в зимний период, ГДж/ч;

Q^р_о, Q^р_в —    суммарный максимально-часовой расход теплоты по городу в целом (с  учетом

  промышленных предприятий) соответственно на отопление и вентиляцию, ГДж/ч.

 

Технологическая нагрузка городских потребителей дана в исходных данных.

Если учитывать тепловые потери в сетях, то формулы будут следующими:

Q ^{р с 1,05} _быт = Q ^гор _быт · 1,05 [ГДж/ч]

Q ^{р с 1,05} _тех = Q ^р _т · 1,05 [ГДж/ч]

 

 

Расчёты:

Q^{р с 1,05}_быт = Q^гор_быт · 1,05 [ГДж/ч]

Q ^{р с 1,05} _быт = 763,39 · 1,05 = 801,55 [ГДж/ч]

Q ^{р с 1,05} _тех = 430 · 1,05 = 451,5 [ГДж/ч]

 

Основным оборудованием ТЭЦ являются паровые турбины и энергетические котлы. Тепловая мощность ТЭЦ рассчитывается исходя из предположения, что технологическая нагрузка промышленных предприятий достаточно равномерная и в течение года полностью покрывается из отборов турбин. Большая часть бытовых нагрузок носит сезонный характер, так как связана с отоплением и вентиляцией зданий. В связи с этим экономически нецелесообразно рассчитывать теплопроизводительность отборов турбин на максимальную бытовую нагрузку, так как большую часть года эти отборы будут недогружены. В результате значительно увеличится годовая выработка электроэнергии по невыгодному конденсационному режиму

Для более полного использования преимуществ комбинированной выработки электрической и тепловой энергии на ТЭЦ важное значение приобретает обоснованный выбор часового коэффициента теплофикации - a_ТЭЦ. Этот коэффициент характеризует долю максимальной тепловой нагрузки отопления,  вентиляции и горячего водоснабжения, покрываемой из теплофикационных отборов турбин.

Величина часового коэффициента теплофикации a_ТЭЦ колеблется в широких пределах и зависит от ряда факторов: расчетной температуры наружного воздуха и продолжительности стояния наружных температур, вида и качества топлива, мощности и энергетических характеристик установленных на ТЭЦ турбин, соотношения тепловых нагрузок отопительно-вентиляционной и горячего водоснабжения.

В целях экономии топлива и повышения эффективности работы оборудования ТЭЦ целесообразно покрывать из теплофикационных отборов турбин примерно половину бытовой нагрузки с учетом потерь тепловой энергии в сетях. В расчетах курсового проекта величину a_ТЭЦ следует принимать в пределах 0,5¸0,7.

Недостающая бытовая нагрузка в варианте схемы теплоснабжения с ТЭЦ будет покрываться пиковыми водогрейными котлами и редуцированным паром производственного отбора турбин (РОУ).

 

Вариант №1 (ТЭЦ на твёрдом топливе)

 

1. Выбор оборудования:

а) паровые турбины:

 

Паровые турбины выбираются на основе тепловых нагрузок потребителей и в соответствии с графиком отпуска тепловой энергии в зависимости от стояния температур наружного воздуха. Учитывая, что в городе имеются два вида тепловых нагрузок - технологическая и бытовая, первоначально выбираются турбины с двумя регулируемыми отборами пара (турбины типа "ПТ"). Выбор этих турбин осуществляется с таким расчетом, чтобы теплопроизводительностъ производственных отборов пара "П" давлением 0,8¸1,3 МПа полностью соответствовала технологической нагрузке потребителей с учетом покрытия тепловых потерь в сетях.

Одновременно из другого отбора "Т" выбранных турбин паром давлением 0,12¸0,25 МПа будет покрываться бытовая нагрузка городских потребителей. При этом следует определить фактическую величину часового коэффициента теплофикации:

 

a _ТЭЦ = (S Q ^т _отб)/(S Q ^быт _мах)

где SQ^т_отб — суммарная номинальная теплопроизводительность отборов турбин "Т"

                    давлением пара 0,12¸0,25МПа, ГДж/ч;

SQ^быт_мах — максимальная бытовая нагрузка потребителей с учетом тепловых потерь в сетях,

                 ГДж/ч (из графика отпуска теплоты на бытовые нужды в течение года).

 

Если при выбранных турбинах "ПТ" фактическое значение коэффициента a_ТЭЦ окажется меньше 0,5, то следует дополнительно предусмотреть на ТЭЦ ещё турбины с одним регулируемым отбором пара (турбины типа "Т") с таким расчетом, чтобы величина часового коэффициента теплофикации a_ТЭЦ была экономически целесообразной, т.е. в пределах 0,5¸0,7.

Основные характеристики паровых турбин, устанавливаемых на ТЭЦ, приведены в табл. 7.

 

Расчёты:

Q ^{р с 1,05} _быт = 801,55 [ГДж/ч]

Q ^{р с 1,05} _тех = 451,5 [ГДж/ч]

 

Выбираем турбины для полного покрытия технологической нагрузки потребителей с учётом покрытия потерь в сетях:

 

Тип турбин