Самостоятельные котельные для срезания пиков тепловой нагрузки Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО Том 80 ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА 1955 г.

САМОСТОЯТЕЛЬНЫЕ КОТЕЛЬНЫЕ ДЛЯ СРЕЗАНИЯ ПИКОВ

ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ

И. Н. БУТАКОВ

Нами уже доказано было, что включение в энергосистему самостоятельных котельных при заданной тепловой нагрузке увеличивает удельный расход тепла в ккалориях, а значит, и удельный расход топлива на каждую калорию независимо от ее назначения 1). Тем не менее включать такие котельные для срезания пиков тепловой нагрузки является целесообразным. При этом удается значительно поднять коэффициент использования отборов турбины, загружая их все полнее и полнее по мере повышения расчетной ¿тэц температуры ТЭЦ, отвечающей более высокой температуре наружного воздуха, чем минимальная расчетная наружная температура (по Чаплину) — = 0,4 йр'х ~г 0,6 На рис. 1 представлен годовой график тепловой нагрузки по продолжительности, относящийся к некоторому частному случаю.

При отсутствии пиковых котельных, когда тепловые потребители при наружной температуре воздуха—30°С удовлетворялись теплом пара только из отборов турбин, коэффициент использования последних был равен

пл. 1-3—4—5000-0—1

--------, т. е. он оказывался достаточно низким, л вс-.ш-

пл. 1—5—5000—0—1

чение этого коэффициента дало бы возможность поднять отдачу тепла из отборов турбины, а следовательно, и выработку квтч на тепловом потреблении, вытеснив соответственно количество менее выгодных конденсационных квтч в энергосистеме, создав тем общую экономию топлива, а значит, и денежную экономию.

Пользуясь упрощенной формулой для определения количества тепла, потребного для отопления зданий, получим для расчетной температуры наружного воздуха

Q..шre — хУаен — ¿и)^^, а для расчетной #Эц температуры ТЭЦ час

Ятэц — X. 1/(4я —¿7 3и ) —

Час

0.тэц

Таким образом, задаваясь различными значениями 1тэц, будем получать на рис. 1 разные величины 0_тэц , как площади 1—2'—3'—4'—5000—0—1, 1—2"—4"—5000—0—1 и др. с увеличивающимися коэффициентами использо-

1) Известия ТПИ, т. 66, в, 2, 1948.

ваш-ш отооров, как

пл. 1—2'—3'—4'—5(Ю0-

пл. 1—5—5000 -0 —1 пл. 1 —2"—4"—5000——1" пл. 1—5—5000 —0—1

а также

и т. д.

имея в виду, что увеличение #эц вызовет также рост отношений

1ТЭЦ

т. е. сответственное повышение на оси ординат (рис. 1) количества максимального отопительного тепла до 125, 170, 250 мгк1час в зависимости от выбранного значения £?эц-

мгк

265

У

210

ПО

/25

/00

/

/ 80

60

1 ^ I

¡— го 1 о

,1У

+ю

-10

20 -30 1000 2000 3000 4000 5000 а часы

Рис. 1.

Упомянутая выше экономия условного топлива и денежная экономия при увеличении коэффициента использования отборов может быть определена в виде

Е=Э'п (Ьк — Ьт).

Я*

1000

9'

/ 860

860

\7000.

= 0,123.3 И

7000. т1;, руб.

1000

-В±

1000 год

(1)

где выработка квтч на тепловом потреблении Эт — ЯлШ., причем

Я

860 ,. ,, ч к кал . .

д =------ (1Х — г1ЫН — гконд)--, о,; и о,п — удельные расходы условного

т/оэ Н ' ' квтч

топлива кг:квтч при конденсационной и теплофикационной выработке электроэнергии, а —стоимость тонны условного топлива в рублях. Пользуясь годовым графиком тепловой нагрузки по продолжительности (рис. 1), мы можем для разных значении 1тэц расчетной температуры ТЭЦ определить 0!тэц, а значит Э',п по заданной величине д, после чего легко подсчитаем и размер экономии Е. Для частного случая графика (рис. 1) разные значения экономии Е отложены на рис. 2 (кривая № 1) для различных значений расчетной температуры ¿гэя. причем принято #/ = 100руб/т, г„, = 0,25; г1т = 0,8; д = 2600 ккал/квтч. Расход топлива пиковыми котель-

Рис. 2.

нымн не следует принимать во внимание, так как этот расход имел бы место при всех условиях, конечно, в больших размерах, поскольку отопление помещений происходило бы от индивидуальных или центральных котельных или даже от комнатных печей.

Таким образом, включение пиковых котельных, увеличивая удельный расход топлива, если бы учитывался расход последнего на них, в то же время создает уменьшение общего расхода топлива как вследствие вытеснения конденсационных квтч энергосистемы, так и вследствие вытеснения индивидуальных и центральных котельных и печей.

Но получаемая по формуле (1) денежная экономия в результате включения в энергосистему пиковых котельных не является чистой экономией, потому что увеличение коэффициента использования отборов турбин получено за счет сооружения этих котельных, потребовавших дополнительных капиталовложений. Капитализационный фактор (амортизация, ремонт) определяется по формуле

Клик, кот "== 0,1 *5пик.кот (Q.^íмкc 0_ТЭЦ,яакс)з

где Зпик,кот, — удельная стоимость пиковых котельных руб;мгкчас, которую можно принять для рассматриваемого частного примера (рис. 1)

¿„„к. кот = 60000 руб., а С1тэциакс — максимальное значение тепла '~~КС1-г из

час

отборов турбин, например, для частного случая графика рис. 1 (¿тэцяис; = 100 мгк/час.

Значение этого капитализационного фактора должно быть рассчитано, исходя, конечно, из максимальной поверхности нагрева пиковых котлов, по максимальному расходу тепла ккал/час (Qi»aKc— Олэцмакс), а значит и пара для каждого значения расчетной tj-эц температуры ТЭЦ.

Кроме того, по мере увеличения коэффициента использования отборов турбин и поверхностей нагрева пиковых котельных будет возрастать тепловая сеть вследствие необходимости охвата все большего числа потребителей, чтобы использовать создающееся дополнительное количество тепла. Это обусловливает неизбежность удлинения тепловых сетей и возрастание их диаметров, что, конечно, вызовет удорожание сетей. Капи-тализационный фактор по сетям выразится:

R«m=0,l . Scent• Qmokc руб/гОД,

где Scem — удельная стоимость тепловых сетей на жгк^яас максимума теплового потребления, которая может быть принята Seem — 100000 руб. Складывая Rmm.Kom и Rcem для одних и тех же значений—tj-эц, получим в масштабе кривой № 1 кривую № 2 на рис. 2 возрастающих годовых канита-лизационных расходов, связанных с включением в энергосистему пиковых котельных. Вычитая далее эти расходы, отложенные в виде ординат (рис. 2) для каждого значения tj-эц, из соответственных ординат кривой № 1, получим максимум экономии для разбираемого частного примера при температуре 1р1Эц — — 10°С, которая и является оптимальной расчет-нон температурой ТЭЦ.

Резюмируя все сказанное, позволительно утверждать, что основной смысл включения пиковых котельных в энергосистему сводится к увеличению коэффициентов использования отборов турбин, создающему рост выработки Э'т квтч на тепловом потреблении, вытесняющих менее выгодные конденсационные квтч энергосистемы.