Построение графиков нагрузок

ВВЕДЕНИЕ

Целью расчёта тепловых схем ТЭЦ является определение расходов пара на подготовку сетевой и подпиточной воды, добавочной воды для цикла ТЭС, на подогрев основного конденсата и питательной воды в регенеративной схеме турбины. После расчёта схемы производится загрузка турбин, котлов и составляется баланс пара различных параметров для подтверждения правильности выбора основного оборудования.

В данной работе рассмотрена методика расчёта тепловой схемы ТЭЦ с использованием диаграмм режимов турбин. При этом нет необходимости рассчитывать регенеративную схему, так как в диаграмме режимов учтён расход теплоты на подогрев питательной воды.

Исходными данными для проектирования ТЭЦ и расчёта тепловой схемы могут быть следующие величины:

число жителей (или расчетная нагрузка);

место расположения энергоисточника (ТЭЦ);

вид топлива, сжигаемого на предполагаемой ТЭЦ;

связь с энергосистемой;

температура сетевой воды в подающей и обратной магистралях в расчётном режиме;

тип системы теплоснабжения (открытая или закрытая);

расход и параметры пара, отпускаемого на производственные нужды (внешнему потребителю).

Задание на курсовой проект по дисциплине «Тепловые и атомные электрические станции» студент должен получить у руководителя курсового проекта.

Оформление курсовых, дипломных проектов, а также других работ студентов должно соответствовать СТО ИрГТУ.005-2007 [1].

1. Расчёт тепловых нагрузок

Расчёт тепловых нагрузок для промышленных предприятий производится, исходя из норм расхода тепловой энергии на производство единицы продукции, и здесь не рассматривается.

Что касается коммунально-бытовых нагрузок, то они делятся на три вида:

1. потребление теплоты на компенсацию теплопотерь зданий (отопление);

2. расход теплоты на вентиляцию жилых и общественных зданий;

3. расход теплоты на горячее водоснабжение.

Максимальные тепловые нагрузки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение жилых, общественных и производственных зданий следует принимать по данным конкретных проектов нового строительства.

При отсутствии проектов допускается определять максимальные тепловые нагрузки (потоки) по формулам [2].

В работе ТЭЦ выделяется четыре режима:

1. Максимального теплопотребления, что соответствует отпуску теплоты при средней температуре самой холодной пятидневки (расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления).

2. Режим, соответствующий отпуску теплоты при средней температуре за январь (наиболее холодный) месяц.

3. Режим отпуска теплоты при средней температуре за отопительный период.

4. Летний режим без нагрузки на отопление.

Далее приводится расчёт количества теплоты на коммунально-бытовые нужды в соответствии с [2].

1.1. Расчёт тепловых нагрузок на отопление

Максимальный тепловой поток на отопление жилых и общественных зданий, соответствующий первому режиму, Вт, определяется по формуле

(1)

где q₀ – максимальный тепловой поток на отопление жилых зданий на 1 м² общей площади, определяемый по расчетной температуре для проектирования отопления и характеристикам зданий [2] (см. Приложение А), Вт/м²;

А – общая площадь жилых зданий, м².

,

(2)

где m – число жителей;

f – норма жилой площади на одного жителя, м²;

k₁ – коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий, при отсутствии данных следует принимать 0,25.

В течение отопительного периода отпуск теплоты на отопление изменяется в зависимости от температуры наружного воздуха, его можно определить по формуле

(3)

где – расчетная температура воздуха внутри помещений, °С;

– температура наружного воздуха соответствующего режима [3], °С;

– расчётная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления [3], °С.

Расчетная температура воздуха внутри жилых помещений принимается 18°С при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования систем отопления до минус 30°С или 20°С при ниже минус 30°С. Усредненная расчетная температура воздуха внутри отапливаемых производственных зданий принимается 16°С. [4]

Данные по температурам наружного воздуха некоторых городов приведены в Приложении Б.

1.2. Расчёт тепловых нагрузок на вентиляцию

Максимальный тепловой поток на вентиляцию общественных зданий, Вт, при отсутствии проектов можно определить по формуле

(4)

где k₂ – коэффициент, учитывающий тепловой поток на вентиляцию общественных зданий; при отсутствии данных следует принимать равным: для общественных зданий, построенных до 1985 г. – 0,4; после 1985 г. – 0,6.

1.3. Расчёт тепловых нагрузок на горячее водоснабжение

Средний тепловой поток на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий, Вт, рассчитывается по формуле

(5)

где а – норма расхода воды на горячее водоснабжение при температуре 55°С на одного человека в сутки в жилых зданиях, л/сут∙чел, принимаемая в зависимости от степени комфортности зданий в соответствии со СНиП 2.04.01-85^*;

b – то же в общественных зданиях, принимается 25 л/сут∙чел;

– температура холодной (водопроводной) воды, при отсутствии данных в отопительный период принимается 5°С, в неотопительный 15°С;

с – средняя теплоёмкость воды, кДж/(кг∙К); для практических расчетов теплоемкость воды можно принимать равной 4,19 кДж/(кг∙К).

Максимальный тепловой поток на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий, Вт, следует определять по формуле

.

(6)

Средний тепловой поток, Вт, на горячее водоснабжение в неотопительный период следует определять по формуле

,

(7)

где b – коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на горячее водоснабжение в неотопительный период по отношению к отопительному, принимаемый при отсутствии данных для жилищно-коммунального сектора равным 0,8 (для курортных и южных городов 1,5), для предприятий – 1,0.

1.4. Расчёт суммарных тепловых нагрузок,

построение графиков нагрузок

Теплофикационная нагрузка ТЭЦ включает расходы тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Максимальная теплофикационная нагрузка, Вт, определяется по формуле

.

(8)

Для установления экономичного режима работы теплофикационного оборудования, загрузки основного и пикового оборудования, а также различных технико-экономических исследований необходимо знать длительность работы системы теплоснабжения при различных режимах в течение года. Для этого строят графики продолжительности тепловой нагрузки (графики Россандера).

Для построения графика продолжительности теплофикационной нагрузки необходимо иметь данные о продолжительности стояния различных температур наружного воздуха в отопительном периоде. Существуют два типа климатологических таблиц: в одних приводится длительность стояния температур наружного воздуха в часах в, как правило, 5-ти градусном интервале температур, в другом – длительность стояния температур наружного воздуха ниже определенной, как правило с шагом 5°С, температуры. Для построения графика следует использовать длительность стояния температур наружного воздуха ниже температур, выбираемых для построения.

Пример графика тепловых нагрузок (отопления и горячего водоснабжения) приведен на рис. 1.

По оси абсцисс в левой части откладывают значения температур наружного воздуха в интервале от расчетной температуры наружного воздуха для проектирования отопления до расчетной температуры воздуха внутри зданий. В правой части – время в часах, равное продолжительности года (8760 ч – продолжительность календарного года, 8400 ч – длительность работы системы теплоснабжения с учетом периода летних профилактических работ).

По оси ординат откладывают суммарные часовые нагрузки рассматриваемых видов теплопотребления (отопление, вентиляция, горячее водоснабжение). В левой части строят суммарный график изменения тепловых нагрузок от температуры наружного воздуха (по рассчитанным ранее суммарным теплофикационным нагрузкам аналогичных периодов), также строят график средних нагрузок горячего водоснабжения отопительного («зимнего») и неотопительного («летнего») периодов.

С использованием полученного графика суммарных тепловых нагрузок, а также данных о продолжительности стояния наружных температур, в правой части графика строят график продолжительности тепловой нагрузки (отпуска теплоты) ТЭЦ.

Площадь под полученной кривой продолжительности тепловой нагрузки равна расходу теплоты на теплофикацию за год.

Рис. 1. Пример графика отпуска теплоты на ТЭЦ