ОСНОВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ И ЭНЕРГОАУДИТА

ОСНОВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В КОТЕЛЬНЫХ И СИСТЕМАХ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Тельному контуру) для получения горячей воды на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.

Для технологических целей требуется обычно сухой насыщенный пар давлением 0,6.1,2 МПа, потребление которого зависит от мощности и режима работы предприятия. В летнее время расход пара на производст­венные нужды обычно уменьшается, что обусловлено повышением темпе­ратуры исходного сырья, воды, воздуха, используемых в технологическом процессе, а также снижением тепловых потерь в окружающую среду от ограждающих конструкций теплотехнического оборудования.

В нижеприведенных расчетах тепловых схем технологическая нагруз­ка условно принята с коэффициентами 0,8.0,9 в зимнем режиме и 0,7.0,8 в летнем режиме от максимальной технологической нагрузки 0тн в макси­мально-зимнем режиме.

Расход теплоты на отопление и вентиляцию 2ов зависит от температу­ры наружного воздуха tm, а потребление теплоты на горячее водоснабже­ние 2гв - от суточного графика (максимум расхода утром и вечером) и от дня недели (в последние дни недели расход увеличивается в два раза).

Годовой график нагрузок строится путем сложения годовых нагрузок отопления, вентиляции, горячего водоснабжения, технологического произ­водства, и суточная неравномерность потребления теплоты при этом не учитывается. В этом случае для каждого конкретного города выстраивается температурный график регулирования температуры воды в подающей и обратной магистралях теплосети в зависимости от наружной температуры воздуха.

При расчетной температуре наружного воздуха /нв для максимально - зимнего режима (холодной пятидневки) температура воды в подающем и обратном трубопроводах теплосети принимается максимальной (соответст­венно +150 и +70 °С). При температуре наружного воздуха, отличной от расчетной, температура воды в подающем трубопроводе регулируется ре­гулятором температуры.

Продолжительность отопительного периода и расчетные температуры

Наружного воздуха наиболее холодной пятидневки tp, средняя наиболее холодного месяца t^p, средняя отопительного сезона tOP для конкретного

Города принимают в соответствии со СНиП 23-01-99 [38]. Отопительный период заканчивается (и начинается) при температуре наружного воздуха tR = +8 °С. Температура воздуха в отапливаемом помещении принимается +18 °С. Точка излома температурного графика определяется после построе­ния температурного графика.

Пример построения температурного графика тепловой сети для города с tp = - 22 °С приведен на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Температурный график тепловой сети:

1, 2 - подающий и обратный трубопроводы

Тепловые нагрузки для расчета и выбора оборудования производст­венно-отопительной котельной должны определяться для трех характерных режимов: максимально-зимнего (при расчетной температуре наружного воздуха наиболее холодной пятидневки), наиболее холодного месяца и летнего (расчетные параметры А) [38].

При построении годового графика нагрузка отопления и вентиляции Qw (кВт) рассчитывается для заданных температур наружного воздуха tm:

Єов = [ Єорв (4н - tee)] / (4н - t? ),

Где Qb - расчетная нагрузка отопления и вентиляции в максимально - зимнем режиме, кВт; /вн - температура воздуха в отапливаемом помещении (в расчетах принимается +18 °С); /р - расчетная температура наружного воздуха отопительного периода (для нижеприведенных расчетных тепло­вых схем в качестве примера принимается -22 °С).

Расход сетевой воды для отопления и вентиляции в зимнем отопи­тельном режиме составляет

Сов = Єо. в / [4,19( t'e - t')],

Где, f - температура воды соответственно в подающем и обратном тру­бопроводах теплосети, °С.

Нагрузка горячего водоснабжения (при построении годового графика) принимается постоянной, не зависящей от температуры наружного воздуха (для отопительного и летнего периода) и составляет:

Бгв _ Сгв тр св (/гв - /исх),

Где сгвотр - расход горячей воды у потребителя, кг/с; св - теплоемкость воды, равная 4,19 кДж/(кг-К); /гв - температура горячей воды в водоразбор­ном кране у потребителя, принимается +60...70 °С; /исх - температура ис­ходной воды, поступающей в тепловой пункт из водопровода, принимается зимой +5, а летом +15 °С;

Однако в летнее время расчетная нагрузка на горячее водоснабжение QB меньше, чем в зимний период Q^b, так как расчетная температура ис­ходной воды из водопровода /исх меняется, а температура воды, поступаю­щей на горячее водоснабжение /гв, остается постоянной. Следовательно, отношение нагрузок составит QB /Q™ = 0,82.

Подогреватели системы горячего водоснабжения могут быть под­ключены по независимой (параллельной) схеме включения теплообменни­ков горячего водоснабжения и системы отопления, а также по зависимой (последовательной или смешанной) схеме. Основное преимущество после­довательной и смешанной схем теплового пункта заключается в более глу­боком охлаждении обратной сетевой воды, что обеспечивает снижение ее расчетных расходов. Однако в рассматриваемых тепловых схемах расчет выполнен для независимой (параллельной) схемы включения теплообмен­ников.

Если в системе теплоснабжения не используются аккумулирующие емкости (обычно закрытые системы теплоснабжения), то за расчетный рас­ход теплоты на горячее водоснабжение принимают максимальный часовой (пиковый), а расход сетевой воды на горячее водоснабжение Q^ (при па­раллельном включении теплообменников горячего водоснабжения) соста­вит: СгВ = 0гсв / [4,19 (t'c - t"c)].

Если в системе теплоснабжения установлены баки-аккумуляторы (обычно открытые системы теплоснабжения), то за расчетный расход теп­лоты на горячее водоснабжение принимают средний часовой за сутки, а расход воды, поступающей к потребителю G™^ на горячее водоснабже­ние, является расчетным постоянным параметром, не зависящим от сезона и режима работы, и определяется исходя из нагрузки горячего водоснабже­ния 0га: сгтр = бгв / [4,19-(tra - /исх)].

3. Отопительные котельные предназначены только для обеспечения нагрузки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение коммуналь­но-бытовых потребителей. Отопительные котельные установки имеют па­ровые или водогрейные котлы. Разработаны и применяются в основном три схемы котельных: отопительная с паровыми котлами, теплофикационная и отопительная с водогрейными котлами.

Теплофикационная котельная имеет подогреватель-бойлер, устанав­ливаемый над паровым котлом, на высоте 1,5.2 м от горизонтальной оси верхнего барабана парового котла. Пар из верхнего барабана поступает непосредственно в бойлер, где отдает теплоту сетевой воде, а образующий­ся конденсат самотеком стекает в нижний барабан котла. Малый расход питательной воды и постоянный возврат конденсата из бойлера позволяют резко уменьшить процент непрерывной продувки и расход продувочной воды. В результате отпадает необходимость в установке сепаратора (рас­ширителя) непрерывной продувки, а вся продувка производится непосред­ственно в барботер.

Особенностью теплофикационной котельной является, наряду с ма­лым расходом воды на питание парового котла, возможное закипание воды при прохождении через чугунный водяной экономайзер, что недопустимо, так как это будет сопровождаться гидравлическими ударами, которые мо­гут повредить экономайзер. Поэтому через экономайзер прокачивается не питательная вода, а вода тепловой сети. Теплофикационный экономайзер в этом случае и определяет название «теплофикационная котельная» и при одинаковых прочих условиях (например, при одинаковом количестве сжи­гаемого топлива) через них будет проходить воды примерно в десятки раз больше, чем через питательные экономайзеры. Сетевую воду в этих случа­ях следует пропускать по трубам экономайзера параллельными потоками.

Отопительная котельная с паровыми котлами работает так же, как и производственно-отопительная, за исключением нагрузки на технологиче­ское производство. Установки включают паровые водонагреватели (или бойлеры) для подготовки сетевой воды.

Расчет тепловых нагрузок и выбор оборудования в теплофикационных и отопительных котельных с паровыми котлами должны определяться для трех характерных режимов: максимально-зимнего, наиболее холодного месяца и летнего.

В отопительных котельных с водогрейными котлами подогрев сете­вой воды осуществляют непосредственно в водогрейных котельных агрега­тах. Благодаря этому капитальные затраты ниже, чем в отопительных ко­тельных с паровыми котельными агрегатами, а тепловые схемы проще. Од­нако отсутствие пара усложняет процессы нагрева мазута, требуется ваку­умная деаэрация воды. Особенности работы водогрейных котельных агре­гатов описаны в [10, 11].

Для определения расхода воды через котел, характеристик вспомога­тельного оборудования водогрейные котельные агрегаты рассчитываются на пять режимов [2, 39]: максимально-зимний - при температуре наружно­го воздуха в наиболее холодную пятидневку; наиболее холодного месяца - при температуре наружного воздуха в холодном месяце; средней темпера­туры за отопительный период; в точке излома температурного графика; летний.

Результаты расчета пяти режимов тепловой схемы позволяют опреде­лить рациональное количество, единичную производительность и другие характеристики оборудования котельной. Значительное влияние на выбор тепловой схемы и оборудования котельной оказывает тип системы тепло­снабжения (открытая или закрытая) и соотношение нагрузок на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.

Расчет принципиальной тепловой схемы состоит из нескольких этапов и производится для характерных режимов работы. Для каждого элемента тепловой схемы составляется уравнение теплового и материального балан­са, решение которого позволяет определить неизвестные расходы, темпера­туры и энтальпии теплоносителей. Сложность тепловых схем и большое количество единиц оборудования, входящих в схему, расчет нескольких режимов работы приводят к необходимости задаваться некоторыми пара­метрами (расход теплоты на собственные нужды, потери в тепловых сетях и т. д.) с последующим их уточнением.

Подбор оборудования котельной производится по максимальному значению параметров из расчетных режимов: минимально-зимнего; наибо­лее холодного месяца; среднего за отопительный период; в точке излома температурного графика; летнего. Выполняя энергосберегающие меро­приятия и теплотехнический расчет тепловой схемы, возможно и необхо­димо разработать и принять такую тепловую схему котельной, в которой в конечном итоге будет минимальная себестоимость тепловой энергии и наименьший расход топлива [12].