Ляликов Б.А. Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть 2

Подождите немного. Документ загружается.

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

2.1.4. Расчетная часовая тепловая нагрузка района

теплоснабжения

Расчетная тепловая нагрузка микрорайона определяется как сумма

отдельных видов нагрузок для всех теплопотребителей района:

∑∑

∑

lmk

QQQQ

max

гвс

мкр

, МВт (Гкал/ч),

(2.11)

где

k, l, m – соответственно количество потребителей, имеющих отопитель-

ную, вентиляционную нагрузку и нагрузку горячего водоснабжения.

Расчетная нагрузка района теплоснабжения получается суммиро-

ванием нагрузок отдельных микрорайонов:

∑

мкр

, МВт (Гкал/ч),

(2.12)

где

n – количество микрорайонов, образующих район теплоснабжения.

Расчетная тепловая мощность на коллекторах источника (ТЭЦ или

котельной) определяется с учетом расчетной нагрузки района тепло-

снабжения и потерь тепла в тепловых сетях:

QQQ

пот

тс

рр

ТЭЦ

+= , МВт (Гкал/ч),

(2.13)

где

пот

тс

– потери тепла в тепловых сетях.

Для определения расхода топлива, разработки режимов использо-

вания оборудования и графиков его ремонта, загрузки и графика отпус-

ков обслуживающего персонала необходимо знать годовой расход тепла

на теплоснабжение, а также теплопотребление за отдельные характер-

ные периоды времени (суточный, месячный, отопительный, годовой пе-

риоды).

2.1.5. Годовой расход теплоты

Годовой расход теплоты потребителями района теплоснабжения

QQQQQ

год

гвс

год

+++=

, Гдж (Гкал),

(2.14)

где

QQQQ

год

гвс

год

,,,

– годовые расходы тепла на отопление, вентиля-

цию, горячее водоснабжение, технологические нужды.

Годовой расход тепла на отопление [6]

()

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

−

+−=

nnn

сро

нвр

сро

нвд

ддo

ср

год

, Гдж (Гкал),

(2.15)

здесь

ср

– средняя тепловая нагрузка за отопительный период, МВт

или Гкал/ч;

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

но

вр

сро

нвр

ос

ср

−

где

– продолжительность работы системы отопления (для жилых

и общественных зданий – продолжительность отопительного периода),

с/год или ч/год;

– длительность работы дежурного отопления, с/год или ч/год;

вд

– температура внутреннего воздуха при работе дежурного ото-

пления,

°С.

Средняя температура наружного воздуха (за любой интервал ото-

пительного периода):

nnn

tntntn

+++

...

ср

н2

ср

н1

сро

, °С.

(2.16)

Для жилых зданий n

= 0, и уравнение принимает вид

ср

год

= , Гдж (Гкал).

(2.17)

Годовой расход тепла на вентиляцию

()

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

−

во

нв

вр

срв

вр

год

, Гдж (Гкал),

(2.18)

где

– расчетный расход тепла на вентиляцию;

– продолжительность отопительного периода с температурой на-

ружного воздуха

< t

нв

(при t

нв

= t

но

= 0), ч;

вд

– длительность отопительного периода, когда вентиляция не ра-

ботает, ч;

срв

– средняя температура наружного воздуха в интервале от нача-

ла отопительного периода

= t

нк

до t

= t

нв

, °С.

Годовой расход теплоты на горячее водоснабжение

,).(.

ог

хг

гвс

ср

гвс

год

гвс

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

−

ϕ+=

Гдж (Гкал),

(2.19)

где Q

ср

гвс

– средненедельный расход тепла на горячее водоснабжение;

– длительность работы системы горячего водоснабжения, при

отсутствии данных можно принять n

= 8400 ч/год;

гвс

– коэффициент снижения часового расхода воды на горячее

водоснабжение в летний период,

гвс

= 0,8;

ttt

][

зхлх

– температура соответственно горячей воды и холод-

ной водопроводной воды летом и зимой, °С.

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

2.2. Определение расходов сетевой воды у потребителей

2.2.1. Расход воды на отопление и вентиляцию

Расчетный расход воды на отопление

()

−

, кг/ч,

(2.20)

где

, τ

– соответственно температура воды в подающем и обратном

трубопроводе тепловой сети при расчетной температуре наружного воз-

духа на отопление

Расчетный расход воды на вентиляцию

()

ττ

−

, кг/ч.

(2.21)

2.2.2. Расход воды на горячее водоснабжение

в открытых системах теплоснабжения

При температуре воды в подающем трубопроводе, равной 60 °С,

водоразбор ведется только из подающей линии. С повышением темпе-

ратуры сетевой воды (

> 60 °С) водоразбор осуществляется одновре-

менно из обоих трубопроводов в таком соотношении, чтобы температу-

ра воды, поступающей на горячее водоснабжение, была равна 60

°С.

В холодный период отопительного сезона, при

≥ 60 °С, разбор воды

происходит только из обратной магистрали. Температура горячей воды

в системах горячего водоснабжения у потребителей для открытых сис-

тем должна быть не менее 60

°С, для закрытых – не менее 70 °С.

Средний расход воды на горячее водоснабжение

()

хзг

ср

гвс

cр

гвс

−

, кг/ч.

(2.22)

Максимальный расход воды на горячее водоснабжение

()

хзг

max

гвс

max

гвс

−

, кг/ч.

(2.23)

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

2.2.3. Расход воды на горячее водоснабжение

в закрытых системах теплоснабжения

Средний расход воды при параллельной схеме включения подогре-

вателей

()

3и1и

ср

гвс

ср

гвс

−

, кг/ч,

(2.24)

где

1и

, t

3и

– соответственно температуры воды в подающем трубопрово-

де тепловой сети в точке излома графика температур воды и после па-

раллельно включенного подогревателя горячего водоснабжения в точке

излома графика температур (при отсутствии данных

3и

принимается

равной 30 °С),

°С.

Максимальный расход воды при параллельной схеме

()

ttс

3и1и

max

гвс

max

гвс

−

, кг/ч.

(2.25)

Средний расход воды на горячее водоснабжение при двухступен-

чатых схемах присоединения водоподогревателей

()

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−

= 2,0

хз

2и1и

ср

гвс

ср

гвс

ttс

ст

, кг/ч,

(2.26)

где

2и

– температура воды в обратном трубопроводе тепловой сети

в точке излома графика температур,

°С;

1ст

– температура сетевой воды после первой ступени подогрева

при двухступенчатых схемах присоединения водоподогревателей,

°С.

Максимальный расход воды на горячее водоснабжение при двух-

ступенчатых схемах присоединения водоподогревателей

()

ttс

2и1и

max

гвс

max

гвс

55,0

−

, кг/ч.

(2.27)

Суммарный расчетный расход сетевой воды в двухтрубных тепло-

вых сетях в открытых и закрытых системах при качественном регули-

ровании

GGG

ср

гвс

++= , кг/ч,

(2.28)

где

– коэффициент, учитывающий долю среднего расхода воды на

горячее водоснабжение при регулировании по нагрузке отопления, сле-

дует принимать по табл. 2.1.

Для закрытых систем теплоснабжения при регулировании по нагрузке

отопления и тепловом потоке менее 100 МВт, при наличии баков-

аккумуляторов у потребителей, коэффициент

= 1. При регулировании по

совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения

= 0.

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

Таблица 2.1

Значения коэффициентов

Системы теплоснабжения Тепловой поток Значение коэффициента К

100 и более 0,6 Открытая

менее 100 0,8

100 и более 1,0 Закрытая

менее 100 1,2

Для потребителей при

0,1

max

гвс

, при отсутствии баков-

аккумуляторов, а также с тепловым потоком

≤ 10 МВт, суммарный рас-

четный расход воды

GGGG

max

гвс

++= , кг/ч.

(2.29)

Расчетный расход сетевой воды в двухтрубных тепловых сетях

в неотопительный период

max

гвс

cл

β=

, кг/ч.

(2.30)

При этом максимальный расход воды на горячее водоснабжение

определяется для открытых систем теплоснабжения по формуле (2.23)

(при температуре холодной воды в неотопительный период), а для за-

крытых систем (при всех схемах присоединения водоподогревателей

горячего водоснабжения) – по формуле (2.25).

Расход воды в обратном трубопроводе двухтрубных водяных теп-

ловых сетей открытых систем теплоснабжения принимается в размере

10 % от расч

етного расхода воды, определенного по формуле (2.30).

2.3. Пример расчета тепловых нагрузок и расхода теплоносителя

для заданного района теплоснабжения с применением ЭВМ

2.3.1. Общие сведения о районе теплоснабжения

Варианты исходных данных для различных микрорайонов тепло-

снабжения приводятся в прил. 1 (см. табл. П.1.1).

Рассмотрим пример расчета тепловых нагрузок и расходов теплоно-

сителя для микрорайона № 24. В состав района теплоснабжения включены

жилые дома (5- и 9-этажные), кинотеатр, общежитие. Состав теплопотре-

бителей и их основные характеристики приводятся в табл. П.1.1. Расчет-

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

ная схема тепловых сетей микрорайона показана в прил. 2 (см. рис. П.2.1).

Теплопотребителей района необходимо обеспечить следующими тепло-

выми нагрузками: на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.

Методика расчета тепловых нагрузок по укрупненным показателям и рас-

ходов теплоносителей для различных видов тепловых нагрузок приведена

в разд. 2.1–2.2.

2.3.2. Порядок формирования файла исходных данных

Рассмотрим порядок формирования файла исходных данных на

примере схемы теплоснабжения микрорайона № 24 (см. рис. П.2.1).

Организация структуры файла поясняется с помощью переменных

m[i, j] и s[i]. Здесь m[i, j] – некоторое числовое значение в файле, где ин-

декс

i означает порядковый номер значения величины в j-й строке фай-

ла. Например,

m[2, 3] представляет второе число в третьей строке файла

исходных данных. Обозначение

s[i] – это текстовая строка (не более

i символов), содержащая наименование и адрес i-го объекта.

Ниже приводится инструкция по формированию файла с исходны-

ми данными.

1-я строка – (

m[1,1],...,m[6,1]);

m[1,1] – количество теплопотребителей в системе теплоснабжения;

m[2,1] – ключ, определяющий тип системы теплоснабжения

(0 – открытая, 1 – закрытая);

m[3,1] – ключ, определяющий методику расчета тепловых нагрузок по

укрупненным показателям (0 – по площадям, 1 – по наружному объему);

m[4,1] – ключ, устанавливающий схему включения подогревателей

горячего водоснабжения (1 – параллельная одноступенчатая схема;

2 – двухступенчатая);

m[5,1] – ключ, учитывающий способ регулирования отпуска тепла

(0 – по отопительной нагрузке, 1 – по совмещенной нагрузке);

m[6,1] – ключ, включающий или отключающий процедуру расчета

годовых показателей отпуска теплоты (0 – отключает, 1 – включает);

2-я строка – в зависимости от способа расчета тепловых нагрузок;

по

объемам при m[3,1] = 1:

m[1,2] – значение коэффициента, учитывающего климатический

район;

по

площадям при m[3,1] = 0:

m[1,2] – коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление

общественных зданий;

m[2,2] – коэффициент, учитывающий тепловой поток на вентиля-

цию общественных зданий;

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

3-я строка – (

m[1,3] – m[2,3]);

m[1,3] – средняя температура воздуха за отопительный период,

С;

m[2,3] – средневзвешенная температура наружного воздуха в ин-

тервале от

но

= +8

С (начало отопительного сезона) до t

(расчетная

температура наружного воздуха для проектирования вентиляции),

С;

4-я строка – (

m[1,4] – m[9,4]);

m[1,4] – продолжительность отопительного периода для заданного

климатического района, ч/год;

m[2,4] – продолжительность отопительного периода с температу-

рой наружного воздуха, лежащей в интервале

но

до t

нв

, ч/год;

m[3,4] – число часов работы в году системы горячего водоснабже-

ния, ч/год;

m[4,4] – число часов работы системы вентиляции в сутки, ч/сут.;

m[5,4], m[6,4] – соответственно температура холодной воды в зим-

ний и летний период,

С;

m[7,4] – температура горячей воды, подаваемой в систему горячего

водоснабжения,

С;

m[8,4] – удельная теплоемкость воды – 4,187 кДж/(кг · К) или

1 ккал/(кг·

С);

m[9,4] – коэффициент снижения часового расхода воды на горячее

водоснабжение в летний период;

5-я строка – (

m[1,5],...,m[3,5]);

m[1,5] – расчетная температура сетевой воды в подающей линии,

С;

m[2,5] – расчетная температура сетевой воды в обратной линии,

С;

m[3,5] – температура сетевой воды в подающем трубопроводе теп-

ловой сети в точке излома графика температур воды,

С;

m[4,5] – то же в обратном трубопроводе тепловой сети после сис-

темы отопления зданий,

С;

6-я строка – (

m[1,6],...,m[3,6]);

m[1,6] – температура начала отопительного сезона,

С;

m[2,6] – расчетная температура на проектирование вентиляции,

С;

m[3,6] – расчетная температура на проектирование отопления,

С;

7-я строка – (

m[1,7],...,m[12,7]);

m[1,7] – порядковый номер объекта системы (не более трёх цифр);

s[2,7] – наименование 1-го объекта (вводится с 4-й по 38-ю по-

зицию, но не более 34-х символов);

m[3,7] – наружный объем 1-го объекта системы теплоснабжения, м

;

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

m[4,7] – удельная отопительная характеристика 1-го объекта сис-

темы теплоснабжения, вт/м

С при m[8,4] = 4,187 кДж/(кг ·

С) или

в старой системе ккал/(м

· ч ·

С) при m[8,4] = 1 ккал/(кг ·

С);

m[5,7] – удельная вентиляционная характеристика 1-го объекта

системы теплоснабжения, вт/ м

3.о

С при m[8,4] = 4,187 кДж/(кг ·

С) или

ккал/(м

· ч ·

С) при m[8,4] = 1 ккал/(кг ·

С);

m[6,7] – расчетная температура воздуха внутри 1-го объекта,

С;

m[7,7] – норма расхода горячей воды на единицу потребления, л/сут;

m[8,7] – расчетное количество потребителей;

m[9,7] – число часов работы системы горячего водоснабжения, ч/сут;

m[10,7] – число часов работы системы отопления в дежурном ре-

жиме, ч/год;

m[11,7] – температура внутри объекта в дежурном режиме,

С;

m[12,7] – ключ, определяющий наличие бака-аккумулятора (0 – от-

сутствует, 1 – в наличии);

8-я и последующие строки заполняются аналогично 7-й строке для

i-го

объекта.

Ниже для рассматриваемого примера показана последователь-

ность формирования файла с исходными данными для расчета тепловых

нагрузок и расходов сетевой воды для микрорайона № 24.

15 1 1 1 0 1

0.9

–8.8 –6.8

5616 5124 8424 16 5 15 60 1 0.8

130 70 70 42

8 –25 –40

1 ж. дом ул.Пугачева, 2 12042 0.310 0 20 120 180 24 0 0 0

2 ж. дом ул.Пугачева, 4 12042 0.310 0 20 120 180 24 0 0 0

3 ж. дом ул.Пугачева, 6 12042 0.310 0 20 120 180 24 0 0 0

4 ж. дом ул. Кирова, 14 12042 0.310 0 20 120 180 24 0 0 0

5 ж. дом ул. Кирова, 16 12042 0.310 0 20 120 180 24 0 0 0

6 ж. дом ул. Кирова, 18 12042 0.310 0 20 120 180 24 0 0 0

7 ж. дом ул. Кирова, 20 12042 0.310 0 20 120 180 24 0 0 0

8 ж. дом ул. Кирова, 22 18072 0.285 0 20 120 324 24 0 0 0

9 ж. дом ул. Учебная, 2 18072 0.285 0 20 120 324 24 0 0 0

10 ж. дом ул. Учебная, 4 18072 0.285 0 20 120 324 24 0 0 0

11 ж. дом ул. Мира, 21 18072 0.285 0 20 120 324 24 0 0 0

12 общ. ул. Мира, 21а 11220 0.318 0 20 80 535 24 0 0 0

13 ж. дом ул. Мира, 23 18072 0.285 0 20 120 324 24 0 0 0

14 кинотеатр ул. Мира, 23а 4452 0.360 0.43 14 5 200 16 0 0 0

15 ж. дом ул. Мира, 25 18072 0.285 0 20 120 324 24 0 0 0

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

В результате выполнения программы организуется выходной файл

(см. прил. 2, табл. П.2.8, П.2.9) с результатами расчета часовых тепло-

вых нагрузок (на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение),

расходов сетевой воды и годовых расходов тепловой энергии для каж-

дого потребителя и района теплоснабжения в целом.

2.4. Расчет графиков тепловых нагрузок

Исследование закономерностей изменения тепловых нагрузок для

отчетных календарных периодов (суток, недели, года) необходимо для

установления экономичного режима работы теплофикационного обору-

дования, выбора наивыгоднейших параметров теплоносителя, опреде-

ления расхода тепла и топлива, различных плановых показателей и тех-

нико-экономического анализа работы энергосистемы.

На рис. 2.1 показан график расхода тепла по продолжительности.

(нв)

, С

нк

(нв), С

гвс

Рис. 2.1. Схема построения годового графика расхода тепла

по продолжительности

Здесь на оси абсцисс откладываются значение времени

, в тече-

ние которого тепловые нагрузки района больше или равны данной теп-

ловой нагрузке

График продолжительности несения тепловых нагрузок

Q = f(n)

(I четверть) строится в указанной на рис. 2.1 последовательности на ос-

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

новании графика тепловых нагрузок (см. табл. 2.2) района теплоснаб-

жения

Q = f(t

) (II четверть) и температурной характеристики наружного

воздуха

= f(n) (IV четверть).

На оси абсцисс откладывается значение времени

, в течение ко-

торого тепловые нагрузки района больше или равны данной тепловой

нагрузке

Таблица 2.2

Результаты расчета графиков тепловых

нагрузок микрорайона №24

нв

°С

Гкал/ч

ср(гвс)

Гкал/ч

сум

Гкал/ч

8 5613 0,670 0,0149 0,892 1,577

5 5023 0,838 0,0187 0,892 1,748

0 4177 1,117 0,0249 0,892 2,034

–5 3313 1,396 0,0311 0,892 2,319

–10 2451 1,675 0,0373 0,892 2,604

–15 1578 1,954 0,0436 0,892 2,890

–20 917 2,233 0,0498 0,892 3,175

–25 489 2,513 0,056 0,892 3,461

–30 222 2,792 0,056 0,892 3,740

–35 78 3,071 0,056 0,892 4,019

–40 14 3,350 0,056 0,892 4,298

Графики тепловых нагрузок микрорайона представлены на рис. 2.2.

График несения тепловых нагрузок по продолжительности для заданно-

го микрорайона показан на рис. 2.3.

0,000

0,500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

3,500

4,000

4,500

-40-35-30-25-20-15-10-50510

нв,

Q гкал/ч

гвс

Рис. 2.2. Графики тепловых нагрузок микрорайона № 24