Методические указания по расчету удельного расхода топлива на отпуск тепловой энергии

Приложение___

к приказу первого вице-министра

индустрии и новых технологий

Республики Казахстан

от 01.01.2001 года

№ 59

Методические указания по расчету удельного расхода топлива на отпуск тепловой энергии

1. Методические указания по расчету удельного расхода топлива на отпуск тепловой энергии (далее – Методические указания) разработаны в соответствии с подпунктом 7) статьи 5 Закона Республики Казахстан «Об электроэнергетике» и предназначены для определения удельного расхода топливана отпущенную тепловую энергию от котельной.

2.Удельный расход топлива на отпущенную тепловую энергию от котельной рассчитывается с учетом их производительности, времени работы и величине расхода тепловой энергии на собственные нужды котельной. Удельный расход топлива на отпущенную тепловую энергию определяется в килограммах условного топлива на одну гигаджоуль, (кг у. т./ГДж) или на одну гигакалорию, (кг у. т./Гкал).

3. Основу расчетов удельного расход топлива на отпущенную тепловую энергию составляют результаты режимно-наладочных испытаний.

При отсутствии результатов режимно-наладочных испытаний временно до проведения режимной наладки и испытаний рекомендуется использовать расчетное определение коэффициента полезного действия котла.

При этом, к расчету прилагается план проведения испытаний на три года, включая текущий и расчетный периоды.

4. Расчет удельного расхода условноготоплива на отпущенную отопительными (производственно-отопительными) котельными1 ГДж тепловой энергии bотп, определяется по формуле, кг у. т./ГДж:

bотп = (34,12/зкн)∙100%.

Удельный расход условного топлива на отпуск 1 Гкал тепловой энергии bотпопределяется по формуле,  кг у. т./Гкал:

bотп = (142,86/зкн)∙100%,

где зкн – коэффициент полезного действия (КПД) котла «нетто», %, определяется по даннымрежимно-наладочных испытаний котла, находящегося в исправном состоянии, с учетом собственных нужд или расчетным путем.

5. КПД «нетто» котлов котельных определяется через КПД «брутто»зкбрс учетом собственных нужд котла по формуле, %:

зкн = зкбр·[(100 – qсн)/100].

6. При камерном сжигании твердого топлива КПД котла «нетто»определяется по формуле:

зкн = 100 – (q2 + q3 + q4 + q5 + q6),

где q2 – потери тепла с уходящими газами, %;

q3 – потери тепла с химическим недожогом, %;

q4 – потери тепла с механическим недожогом, %;

q5 – потери тепла в окружающую среду, %; 

q6 – потери тепла с физическим теплом шлака, %;

qсн – расход тепла и электроэнергии на собственные нужды, %.

7. При сжигании жидкого и газообразного топлива КПД котла «брутто»определяется по формуле:

зкн = 100 – (q2 + q3 + q5),

где q2 – потери тепла с уходящими газами, %;

q3 – потери тепла с химическим недожогом, %;

q5 – потери тепла в окружающую среду, %.

8. Потеря теплоты с уходящими газами q2 зависит от выбранной температуры газов, покидающих котел, избытка воздуха и определяется по формуле, %:

q2 = (Нух – бух∙Нох. в)∙(100 – q4)/ Qpp,

где Нух – энтальпия уходящих газов, кДж/кг или кДж/м3, определяется по температуре уходящих газов хух при избытке воздуха в продуктах сгорания за воздухоподогревателем по таблицам 1, 2приложения к настоящим Методическим указаниям;

Н°х. в– энтальпия холодного воздуха при расчетной температуреtх. ви коэффициенте избытка воздуха б=1 по таблицам 1, 2приложения к настоящим Методическим указаниям или по формуле:

Нох. в = Св∙tх. в∙Vов = 1,32∙tх. в∙Vов,

где объем воздуха по приложению таблицы 3, 4приложения к настоящим Методическим указаниям.

Qpp – располагаемая теплота сжигаемого топлива, кДж/кг (кДж/м3).

В общем случае располагаемая теплота топлива Qppопределяется по формуле, кДж/кг (кДж/м3):

Qpp = Qнp+ Qтл + Qвнш + Qп. ф – Qк.

9. Для большинства видов достаточно сухих и малосернистых твердых топлив и газового топлива принимаетсяQpp = Qнp.

10. Величины теплоты сжигаемого топлива даны в таблицах 3, 4приложения к настоящим Методическим указаниям. Для жидких топлив учитывается физическая теплота топлива Qтл, которая зависит от температурыtтл и теплоемкости Стлпоступающего на горение топлива:

Qтл = Стл∙tтл.

11. Температуре жидкого топлива (мазута) следуетбыть высокой для обеспечения тонкого распыла в форсунках котла. Обычно температура мазутасоставляет tтл= 90 – 140 °С (выбирается в зависимости от требуемой условной вязкости мазута для горелки).

12. Теплоемкость мазута:

Стл  = 1,74 + 1,0025∙tтл.

13. В случае предварительного (внешнего) подогрева воздуха в калориферах перед его поступлением в воздухоподогреватель котла теплоту такого подогрева Qвнш включают в располагаемую теплоту топлива.

Тепло внешнего подогрева воздуха:

Qвнш = (вг. в + Дбвп)∙(Н'овп – Нох. в)

где вг. в – отношение количества горячего воздуха к теоретически необходимому;

Дбвп– присосы в воздухоподогревателе, для трубчатого 0,03 а для регенеративного 0,2;

Нх. в– энтальпия теоретического объема холодного воздуха,

Нох. в = Св∙tх. в∙Vов = 1,32∙tх. в∙Vов ;

Н'овп – энтальпия теоретического объема воздуха на входе в воздухоподогреватель, определяется по формуле:

Н'овп = Св∙ t'вп∙Vов = 1,32∙ t'вп∙Vов.

14. При использовании для распыла мазута паромеханических фор­сунок в топку котла вместе сразогретым мазутом поступает пар из общестанционной магистрали. Он вносит дополнительную теплоту в топку Qп. ф, определяемую по формуле, кДж/кг:

Qп. ф= dп∙(hп – 2380),

где dп – удельный расход пара на 1 кг мазута, кг/кг;

hп – энтальпия пара, поступающего в форсунку, кДж/кг.

15. Параметры пара, поступающего на распыл мазута, обычно составляют 0,3ч0,6 МПа и 280ч350 °С; удельный расход пара при номинальной нагрузке dп= 0,03ч0,05.

16. При сжигании сланцев в результате разложения карбонатов происходит поглощение части теплоты Qк, кДж/кг, определяемой из выражения:

Qк = 40,6∙СО2к,

где CO2к – содержание СО2, образующегося при разложении карбонатов, %.

17. При наличии механического недожога топлива объем продуктов сгорания и их энтальпия будут несколько меньше, чем при полном сгорании топлива. Это учитывается введением поправки (100 – q4) в формуле для определения q2 .

18. Потери теплоты с химическим и механическим недожогом топлива (q3 - q4) зависят от вида топлива и способа его сжигания и принимаются на основании опыта эксплуатации паровых котлов.

19. Потери теплоты от наружного охлаждения через внешние поверхности парового котла q5, %, невелики и с ростом номинальной производительности котла Dном, кг/с, уменьшаются, что выражается следующей зависимостью:

1) при Dном=42 ч 250 кг/с (160ч900 т/ч),q5= (60/Dном )0,5/lgDном, %;

2) при Dном≥250 кг/с, q5= 0,2 %.

20. Потери теплоты от наружного охлаждения водогрейных котлов определяются в зависимости от тепловой мощности по таблице5приложения к настоящим Методическим указаниям.

21. Потери с физической теплотой удаляемых шлаков q6, %, при твердом шлакоудалении невелики и учитываются только для многозольных топлив. В случае жидкого шлакоудаления определение потерь с теплотой шлаков обязательно при любой зольности топлива.

22. Расчет потерь с физической теплотой шлаков q6 ведется по формуле, %:

q6 = ашл∙(сt)шл∙Ар / Qpp,

где ашл= 1 - аун– доля шлакоулавливания в топочной камере;

(сt)шл– энтальпия шлака, при твердом шлакоудалении принимается tшл = 600°С и (сt)шл=560 кДж/кг.

23. В случае жидкого шлакоудаления температура вытекающего шлака принимается tшл=tз+100 °С,

где tз– температура начала плавления золы топлива.

Энтальпия вытекающего шлака находится по расчетной температуреtшл, и ее значения приведедены в таблице 6 приложения к настоящим Методическим указаниям.

24. Расход тепла и электроэнергии на собственные нужды котельной qсн зависят от вида топлива и мощности электродвигателей вспомогательного оборудования, определяется как сумма qсн = qтсн + qэсн  .

Расход тепла на собственные нужды котельной qтснопределяются по данным таблицы 7приложения к настоящим Методическим указаниям.

25. Расход электроэнергии на собственные нужды котельной qэснопределяется как расход электроэнергии (привод дымососов, дутьевых и мельничных вентиляторов, мельниц, вентиляторов рециркуляции дымовых газов, питателей пыли и сырого угля) и зависит от мощности электродвигателя.

26. Мощность, потребляемая электродвигателем, кВт, подсчитывается по замерам силы тока и напряжения, с учётом косинуса φ

,

где I–сила тока, а; 

V– напряжение, в; 

Cosφ - принимают равным 0,85.

Суммарная мощность , расходуемая электродвигателями всех вспомогательных агрегатов на собственные нужды равна, кВт:

,

где - мощность, затрачиваемая на привод соответственно дымососов, дутьевых вентиляторов и вентиляторов рециркуляции дымовых газов.

Расход электроэнергии на собственные нужды в %  от располагаемого тепла топливаqэсн будет составлять:

qэсн  =,  %

27. Таким образом, расход тепла и электроэнергии на собственные нужды котельной qснсоставит:

qсн  = qтсн + qэсн.

       28. По найденным потерям определяется КПД котельной. По значению КПД определяется удельный расход условного топлива на отпуск 1 ГДж тепловой энергии.

Приложение

кМетодическим указаниямпо расчету удельного расхода

топлива на отпуск тепловой энергии

Энтальпии газа и воздуха для твердого топлива

Таблица 1

Вид топлива,	Марка топлива	Энтальпия воздуха, кДж/кг	Энтальпия дымовых газов, кДж/кг
месторождение		100 оС	200 оС	100 оС	200 оС
Твердое (уголь):
Экибастузский	СС	557	1119	633	1282
Куу-Чекинский	СС	570	1148	641	1316
Борлинский	СС	588	1192	664	1368
Карагандинский	К	742	1492	834	1689
Карагандинский	К, промпродукт мокрого обогащения	574	1152	637	1291
Шубаркольский	Д	683	1374	788	1596
Кара-Жыра	Д	633	1274	733	1483
Кузнецкий	Д	796	1605	913	1852
Кузнецкий	Г	909	1831	1027	2078
Кузнецкий	СС	830	1668	934	1894
Ангренский	Б2	503	1014	624	1270
Кызыл-Кия	Б3	570	1144	687	1391
Сулюкта	Б3	633	1278	750	1517
Таш-Кумыр	Д	645	1299	750	1521

Энтальпии газа и воздуха для мазута и газа

Таблица 2

Вид топлива,	Марка топлива	Энтальпия воздуха, кДж/кг	Энтальпия дымовых газов, кДж/кг
месторождение		100 оС	200 оС	100 оС	200 оС
Жидкое (мазут):
малосернистый		1408	2832	1588	3210
сернистый		1383	2482	1559	3151
высокосернистый		1349	2719	1517	3071
Газообразное:
природный газ	сухой газ	1290	2534	1504	3038

Теоретические объемы воздуха и газов для твердого топлив

Таблица 3

Вид топлива,	Марка топлива	Низшая теплота	Теоретический объем, нмі/кг
месторождение		сгорания,	(нмі/нмі)
		ккал/кг (ккал/нмі)	воздуха	дымовых газов
Твердое (уголь):
Экибастузский	СС	4000	4,42	4,79
Куу-Чекинский	СС	3910	4,30	4,65
Борлинский	СС	3870	4,26	4,62
Карагандинский	К	5090	5,60	6,02
Карагандинский	К, промпродукт
	мокрого обогащения	3880	4,32	4,70
Шубаркольский	Д	5480	6,06	6,63
Кара-Жыра	Д	4940	5,47	6,08
Кузнецкий	Д	5450	6,02	6,58
Кузнецкий	Г	6620	6,88	7,42
Кузнецкий	СС	5700	6,26	6,73
Ангренский	Б2	3300	3,81	4,47
Кызыл-Кия	Б3	3770	4,30	4,92
Сулюкта	Б3	4270	4,79	5,37
Таш-Кумыр	Д	4380	4,87	5,39

Теоретические объемы воздуха и газов для мазута и газа

Таблица 4

Вид топлива,	Марка топлива	Низшая теплота	Теоретический объем, нмі/кг
месторождение		сгорания,	(нмі/нмі)
		ккал/кг (ккал/нмі)	воздуха	дымовых газов
Жидкое (мазут):
малосернистый		9620	10,62	11,48
сернистый		9490	10,45	11,28
высокосернистый		9262	10,0	10,99
Газообразное:
природный газ	сухой газ	8770	9,73	10,91

Потери теплоты от наружного охлаждения водогрейных котлов

Таблица 5

Q, МВт	1	2	3	5	10	20	30	40	60	100
q5 , %	5	3	2	1,7	1,5	1,2	1,0	0,9	0,7	0,5

Энтальпия вытекающего шлака

Таблица 6

tшл, °С	1300	1400	1500	1600
(сt)шл, кДж/кг	1380	1590	1760	1890

Расход тепла на собственные нужды котельной

Таблица 7

Вид топлива	Газ	Твердое топливо	Мазут
qтсн, %	2,3	2,4	3,5