CC BY
24
ВЕСТНИК
ПРИАЗОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 1999 г Вып. №8 ]
УДК 658.264
Житаренко В.М.1
ОПТИМАЛЬНАЯ СТРУКТУРА ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩИХ МОЩНОСТЕЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ЖИЛОГО РАЙОНА
Проанализированы изменения приведенных затрат от структуры теплогенери-рующих мощностей для системы отопления жилого района. Получена оптимальная доля пиковой и базовой мощностей. Результаты позволят оптимальным образом регулировать отпуск тепловой энергии потребителям.
При теплоснабжении жилого района от районной котельной регулирование отпуска тепла; потребителям осуществляется в зависимости от температуры наружного воздуха согласно гра-; фику тепловых нагрузок Если котлы имеют подобные характеристики (зависимости КПД от на1рузки), а нагрузка не имеет больших суточных и сезонных изменений, то распределение нагрузки следует осуществлять между всеми котлами равномерно. Если одни котлы имеют пологую характеристику, а другие сильно выпуклую, то целесообразно разделить их на пиковые и базовые. В общем случае распределение на пиковые и базовые дает перерасход топлива до 6 %. Однако, если все агрегаты работают в переменном режиме, то имеют место трудности с регулированием процесса г орения.
Согласно принятой методике проектная мощность котельной определяется по расчетной температуре на отопление и расчетной температуре внутри помещения. Расчетная температура на отопление значительно ниже средней температуры за отопительный период. Это приводит к снижению средней отопительной нагрузки каждого водогрейного котла котельной относительно номинальной (расчетной); необходимости постоянного оперативного регулирования нагрузки котлов, что делается часто малоэффективными методами (рециркуляцией, перепуском); отпуску большего количества тепла, чем это требуется, согласно графику нагрузок.
Для мощных теплогенерирующих котлов типа ПТВМ, КВГМ, ТВГ частая смена режимов приводит к дополнительным потерям тепла, аккумулируемого в кладке и тепловых сетях, а средний КПД оказывается ниже расчетного (при снижении тепловой нагрузки растут потери тепла с наружным охлаждением, с химическим недожогом и с уходящими газами). Зависимости КПД от нагрузки у этих котлов сильно выпуклые за счет"5 Это приводит к увеличению удельного расхода топлива и перерасходу натурального относительно номинального варианта.
Указанные недостатки могут быть частично устранены за счет использования высокоманевренных котлов, используемых в пиковой части отопительной нагрузки. Пиковая нагрузка должна обеспечиваться небольшими водогрейными бойлерами, имеющими пологую характеристику и высокую степень автоматизации. Пологость характеристики этих котлов достигается применением жаротрубной топки и легкой высокоэффективной, малоинерционной тепловой изоляции.
Определение доли пиковой мощности аналогично определению оптимальной пиковой мощности в энергосистеме или оптимального коэффициента теплофикации при комбинированной схеме теплоснабжения.
График тепловых нагрузок опишем формулой Россандера
0(г) = (1-(1-/)(гУ),
где Q = Q ¡Q0 - относительная мощность, г = т / г0 - относительное время, Q0- суммарная тепловая мощность, МВт, т0 - продолжительность отопительного сезона, час/год, с и f - коэффициенты формулы Россандера.
"МПГТУ, ст. прел
Коэффициенты формулы Россандера могут быть выражены через климатические параметры:
t — f °т л t — 1 ,
' нОС CV f ~ ------- ,/
_____РОС
С =
f от t от f у __f
' ср я р вн I
где 1нос -температура начала отопительного сезона. I' ■■ средняя температура за
отопительный сезон, - внутренняя расчетная температура на отопление, - наружная расчетная температура на отопление.
Значение времени Т а соответствующее нагрузке () и . определяется по формуле, справедливой в интервале / < а < 1. При а </ ¥0 = 1.
Га = (( 1 - а ) /( 1 - / )) 7 :
где а-доля базовой мощности.
Годовое количество тепла от пиковых источников
г.,
QГ -/(!-(! ~-f)(TY)dt.....«г~ .
о
Годовое количество тепла от базовых источников
1
Q£ =«fa +J(i-(i-/)(r>cy
Средняя нагрузка пиковых и базовых коглов за время их работы
Q~eod Q'ecc
Q =__^__Q. = Z-62L......
Н п — , , Ч ь _..
та(]-а) т 0 а
Наиболее сложной является задача получения зависимостей средневзвешенных КПД от нагрузки для пикового и базового источников. Эти зависимости могут быть получены на основе балансовых испытаний либо из теплового расчета котла. В простейшем случае средневзвешенный КПД в зависимости от нагрузки и определяемый по результатам балансовых испытаний, аппроксимируется формулой
Т] =■• А + Bq -н Cq2,
тдьА,В, С- эмпирические коэффициенты. Для котлов six можно определить по режимным картам.
Для базовых водогрейных котлов ПТВМ-30
Г] = 0.8786 + 0.1309 ■ q - 0.07904 ■ q2
Для пиковых водогрейных бойлеров КСВ-22
т1 = 0.861 + 0.1213 ■ q - 0.0:587 • q2.
Оптимальная доля базовой (а) или пиковой (1 - а) мощности может быть определена путем минимизации годовых приведенных затрат или их пер змеиной части. Переменная составляющая годовых приведенных затрат и мест вид, грн/год:
3 = 0.034 - Q0-t0 -(Q^/rjmK +Q^/ri6a3)HT +<2о 1-«) + Р*аК«п<*) ,
где Цг~ цена условного топлива, грн/т.у.т; цп
б.Ч
£
. СР С1 ь"=о,ос
*
0.5 0.6 0.7 0.8 09
Доля базовой модикости, сС
, Щю - КПД Песковых и базовых котлов; К пик ■ Квс;, - удельные капитальные затраты в пиковые и базовые источники теплоты. грн/МВт; <2о суммарная установленная мощность пиковых и базовых котлов, МВт; ртк, Рба, - нормативный коэффициент эффективности капвложений в пиковые и базовые источники теплоты; (0 - отопительный период, час/год. На рисунке показаны зависимости удельных приведенных затрат для котельной 1 МВт от доли базовой мощности при различных средних расчетных температурах отопительного периода.
Рис. - Зависимости удельных приведенных затрат от доли базовой мощности
Выводы
1. Оптимальная доля пиковых источников тепла находится в пределах 0.1-0.2 от максимальной : и зависит от климатических условий и доли нагрузки горячего водоснабжения
2. Максимально выраженная экономия получается в случае, гели КПД пиковых источников тепла в меньшей степени зависят от нагрузки, чем КГГД базовых.
3. Удельная экономия приведенных затрат уменьшается с увеличением средней отопительной температуры.
4. Для более точного определения доли пиковой мощности необходимы поправки на целочисленные значения количества и номинальной мощности существующего стандартного теплогенерирующего оборудования.
Перечень ссылок
1. Сапрыкин Г. С., Галуигко В. Ф. Оптимальная доля пиковых установок в перспективных энер-
госистемах. Минск: Вышейшая школа, 1975. - 72 с.
2. Макаревич В.В., Стерман Л.С. Экономическая эффективность теплофикации при работе
отопительных ТЭЦ в базовом и маневренном режимах. // Теплоэнергетика. -1986 - №3,-С.65-67.
3. Котельные установки. / Под ред. Роима Э.И. - Т.2. - М.-Д: ГЭИ, 1946.-708 с.
Житаренко Владимир Михайлович. Старший преподаватель кафедры Промышленных теплоэнергетических установок и теплоснабжения, окончил Ждановский металлургический институт в 1984 году. Основные направления научных исследований - оптимизация систем тепло-энергоснабжения.
