مصرف زغال سنگ برای تولید 1 Gcal گرما. مصرف سوخت ویژه برای تولید گرما در CHPP

چگونه تن زغال سنگ را به Gcal تبدیل کنیم؟ تبدیل تن زغال سنگ به Gcalدشوار نیست، اما برای این، بیایید ابتدا در مورد اهدافی که به آن نیاز داریم تصمیم بگیریم. حداقل سه گزینه برای نیاز به محاسبه تبدیل ذخایر زغال سنگ موجود به Gcal وجود دارد که عبارتند از:


در هر صورت به جز برای اهداف تحقیقاتی که نیاز به دانستن ارزش حرارتی دقیق زغال سنگ است کافی است بدانیم که از احتراق 1 کیلوگرم زغال سنگ با ارزش حرارتی متوسط ​​تقریباً 7000 کیلو کالری آزاد می شود. برای اهداف تحقیقاتی، همچنین لازم است بدانیم که زغال سنگ را از کجا یا از کدام ذخایر دریافت کرده ایم.
در نتیجه، 1 تن زغال سنگ یا 1000 کیلوگرم سوزانده شده 1000x7000 = 7000000 کیلوکالری یا 7 گرم کالری دریافت کرد.

نمرات کالری زغال سنگ سخت.

برای مرجع: محتوای کالری زغال سنگبین 6600-8750 کالری است. در آنتراسیت، به 8650 کالری می رسد، اما محتوای کالری زغال سنگ قهوه ای بین 2000 تا 6200 کالری است، در حالی که زغال سنگ قهوه ای حاوی 40٪ از باقی مانده نسوز - لجن است. در همان زمان، آنتراسیت ضعیف شعله ور می شود و فقط در حضور کشش قوی می سوزد، اما زغال سنگ قهوه ای، برعکس، به خوبی شعله ور می شود، اما حرارت کمی می دهد و به سرعت می سوزد.

اما در اینجا و در هر یک از محاسبات زیر، فراموش نکنید که این گرمای آزاد شده در هنگام احتراق زغال سنگ است. و هنگام گرم کردن خانه، بسته به اینکه زغال سنگ را در کجای کوره یا دیگ می سوزانیم، گرمای کمتری دریافت می کنید، به دلیل به اصطلاح راندمان (بازده) دستگاه گرمایش (بخوانید دیگ یا کوره).

برای یک کوره معمولی، این ضریب بیش از 60٪ نیست، همانطور که می گویند، گرما به داخل دودکش می رود. اگر دیگ بخار و آب گرمایش در خانه دارید، راندمان می تواند به دیگ های وارداتی با شیب تند برسد، دیگ های مدرن را 92٪ بخوانید، معمولاً برای دیگ های داخلی زغال سنگ، راندمان بیشتر از 70-75٪ نیست. بنابراین، به پاسپورت دیگ نگاه کنید و 7 Gcal دریافتی را در راندمان ضرب کنید و مقدار مورد نظر را به دست آورید - با صرف 1 تن زغال سنگ برای گرم کردن چقدر Gcal دریافت خواهید کرد یا همان تبدیل تن زغال سنگ به زغال سنگ است. Gcal.

با صرف 1 تن زغال سنگ برای گرم کردن خانه با دیگ وارداتی ، تقریباً 6.3 Gcal دریافت می کنیم ، اما با اجاق گاز معمولی فقط 4.2 Gcal. من با یک اجاق گاز معمولی می نویسم، زیرا طرح های زیادی از اجاق گازهای مقرون به صرفه، با افزایش انتقال حرارت یا راندمان بالا وجود دارد، اما، به عنوان یک قاعده، آنها بزرگ هستند و هر استادی تخمگذار خود را انجام نمی دهد. دلیل آن این است که با سنگ تراشی نامناسب یا حتی با نقص جزئی اجاق گاز اقتصادی، تحت شرایط خاص، خرابی یا عدم وجود کشش کامل امکان پذیر است. در بهترین حالت، این منجر به گریه کوره می شود، دیواره های آن از میعانات مرطوب می شود، در بدترین حالت، عدم کشش می تواند منجر به سوختن صاحبان از مونوکسید کربن شود.

چه مقدار زغال سنگ باید برای زمستان ذخیره شود؟

اکنون اجازه دهید به این واقعیت بپردازیم که همه این محاسبات را انجام می دهیم تا بدانیم چقدر زغال سنگ برای زمستان نیاز داریم. در هر ادبیاتی، اتفاقا، و در وب سایت ما، می توانید بخوانید که به عنوان مثال، برای گرم کردن خانه ای با مساحت 60 متر مربع، تقریباً 6 کیلو وات گرما در ساعت نیاز دارید. با تبدیل کیلو وات به Gcal ، 6x0.86 \u003d 5.16 کیلو کالری در ساعت دریافت می کنیم ، از جایی که 0.86 گرفتیم.

اکنون، به نظر می رسد، همه چیز ساده است، با دانستن مقدار گرمای مورد نیاز برای گرم کردن در هر ساعت، آن را در 24 ساعت و تعداد روزهای گرمایش ضرب می کنیم. کسانی که می خواهند محاسبه را بررسی کنند رقمی به ظاهر غیرقابل قبول دریافت خواهند کرد. ما باید 22291.2 Gcal گرما خرج کنیم یا 22291.2/7000/0.7=3.98 تن زغال سنگ را برای 6 ماه گرم کردن یک خانه نسبتاً کوچک 60 متر مربعی ذخیره کنیم. با در نظر گرفتن وجود پسماند غیر قابل احتراق در زغال سنگ، این رقم باید با درصد ناخالصی ها افزایش یابد، به طور متوسط ​​برای زغال سنگ سخت 0.85 (15٪ ناخالصی) و 0.6 برای قهوه ای است. 3.98/0.85=4.68 تن زغال سخت. برای قهوه ای، این رقم به طور کلی نجومی خواهد بود، زیرا تقریباً 3 برابر گرمای کمتری می دهد و حاوی مقدار زیادی سنگ غیر قابل احتراق است.

چه اشتباهی وجود دارد، اما اینکه ما 1 کیلو وات گرما را در هر 10 متر مربع از خانه فقط در هوای سرد صرف می کنیم، مثلاً برای منطقه روستوف -22 درجه، مسکو -30 درجه است. ضخامت دیوارهای ساختمان های مسکونی روی این یخبندان ها محاسبه می شود اما چند روز در سال چنین یخبندانی داریم؟ درست است، حداکثر 15 روز. چگونه می شود، برای یک محاسبه ساده، برای اهداف خود، می توانید به سادگی مقدار حاصل را در 0.75 ضرب کنید.

ضریب 0.75 بر اساس میانگین محاسبات دقیق تر مورد استفاده در تعیین نیاز به سوخت استاندارد برای به دست آوردن محدودیت در مورد این سوخت در مقامات توسط شرکت های صنعتی (گورگاس، گاز منطقه ای و غیره) و البته به طور رسمی در هیچ کجا به دست آمد. به جز محاسبات خود را نمی توان استفاده کرد. اما روش فوق برای تبدیل تن زغال سنگ به Gcal و سپس تعیین تقاضای زغال سنگ برای نیازهای خود کاملاً دقیق است.

البته می توان بیاورد یک روش کامل برای تعیین نیاز به سوخت معمولی ، اما انجام چنین محاسبه ای بدون خطا بسیار دشوار است و در هر صورت مقامات آن را فقط از سازمانی می پذیرند که مجوز و متخصصان تأیید شده برای انجام این محاسبات را داشته باشد. و علاوه بر از دست دادن زمان، او چیزی به مردم شهر ساده نخواهد داد.

می توانید طبق دستور وزارت صنعت و انرژی فدراسیون روسیه مورخ 11 نوامبر 2005 شماره 301 "روش های تعیین هنجارهای صدور جیره رایگان" محاسبه دقیق نیاز به زغال سنگ برای گرم کردن یک ساختمان مسکونی را انجام دهید. زغال سنگ برای نیازهای خانگی به مستمری بگیران و سایر رده های افراد ساکن در مناطق معدن زغال سنگ در خانه های دارای اجاق گاز گرمایشی و حق دریافت آن مطابق قانون. فدراسیون روسیه". نمونه ای از چنین محاسبه ای با فرمول ها نشان داده شده است.

برای متخصصان شرکت های علاقه مند به محاسبه نیاز سالانه به گرما و سوخت، بدون کمک دیگریمی توانید اسناد زیر را بررسی کنید:

- روش برای تعیین نیاز به سوخت مسکو، 2003، Gosstroy 12.08.03.

- MDK 4-05.2004 "روش تعیین نیاز به سوخت، برق و آب در تولید و انتقال انرژی حرارتی و حامل های حرارتی در سیستم های گرمایش عمومی" (Gosstroy از فدراسیون روسیه 2004) یا به ما خوش آمدید، محاسبه ارزان است ، ما به سرعت و با دقت انجام خواهیم داد. تمام سوالات با تلفن 8-918-581-1861 (یوری اولگوویچ) یا توسط پست الکترونیکدر صفحه نشان داده شده است.

که در آن V y مصرف سوخت مرجع، kgf/h است , - ارزش حرارتی سوخت، kJ/kg. یا ، سپس - ارزش حرارتی سوخت، کیلو کالری بر کیلوگرم.

Q vyr \u003d Q 1 - گرما به طور مفید در واحد دیگ بخار استفاده می شود، کیلوژول در ساعت (کیلو کالری در ساعت).

راندمان خالص واحد دیگ بخار، که هزینه گرما و برق را برای نیازهای خود در نظر می گیرد، با فرمول٪ تعیین می شود:

,

جایی که Q 1 - گرمای مفید مورد استفاده در واحد دیگ بخار، KJ / h. k \u003d 1 کیلووات ساعت \u003d 860 کیلو کالری \u003d 3600 کیلوژول.

مصرف برق در ساعت برای نیازهای خود در دیگ بخار W sn, kWh با فرمول تعیین می شود

W sn \u003d (N dv + N ds + N دوشنبه) + W p + W pl + W zu،

که در آن N dv، N ds، N mon - قدرت فن دمنده، اگزوز دود و پمپ تغذیه، کیلو وات؛ W p \u003d E r B - هزینه برق برای تخلیه، ذخیره و حمل سوخت با خرد کردن آن در مسیر تامین سوخت کیلووات ساعت؛ W pl \u003d E pl V - مصرف انرژی برای پودر کردن، کیلووات ساعت؛ W zu \u003d E zu D 0، کیلووات ساعت - مصرف انرژی برای حذف خاکستر، کیلووات ساعت.

که در آن Er مصرف انرژی ویژه برای تخلیه، ذخیره و حمل سوخت با خرد کردن آن در مسیر تامین سوخت است. مقدار E p = 0.6÷2.5 کیلووات ساعت / تن سوخت.

E pl - مصرف انرژی ویژه برای پودر کردن، کیلووات ساعت در تن سوخت. مقادیر تقریبی E PL در جدول آورده شده است. 1.

میز 1

مقادیر تقریبی مصرف برق خاص

برای آماده سازی گرد و غبار E pl

Ezu - توان مصرفی ویژه برای حذف خاکستر، مربوط به 1 تن بخار تولید شده، بسته به نوع سوخت، سیستم حذف خاکستر و شرایط محلی، از 0.3 تا 1 کیلووات ساعت / تن بخار متغیر است.

مصرف حرارت در واحد دیگ برای نیازهای خود، کیلو وات

مصرف گرما (بخار) برای هواگیر کجاست، kJ/s. - مصرف حرارت (بخار) برای تاسیسات نفت کوره، کیلوژول بر ثانیه؛ - مصرف گرما (بخار) برای تمیز کردن سطوح گرمایش از رسوبات خاکستر و سرباره. - مصرف گرما برای گرمایش هوا در خارج از واحد دیگ بخار، کیلوژول بر ثانیه؛ - مصرف گرما (بخار) برای نازل های نفت کوره؛ - مصرف گرما (بخار) برای درایو پمپ تغذیه، کیلو وات؛ ب - مصرف سوخت، کیلوگرم در ثانیه.

ما راندمان خالص واحد دیگ بخار () را تعیین می کنیم که فقط هزینه برق را برای نیازهای کمکی مولد بخار طبق فرمول،٪ در نظر می گیرد.

.

روی میز. 2 مقادیر پارامترهای اندازه گیری شده را در طول تست تعادل دیگ PK-24 نشان می دهد.



جدول 2

جدول پارامترهای اندازه گیری شده برای دیگ بخار PK-24

№ نام پارامترها تعیین بعد، ابعاد، اندازه روش اندازه گیری
1. سوخت
نام تجاری، درجه
% % % % % % % یکسان
ارزش کالری کمتر % یکسان
2. آب و بخار
مصرف آب خوراک G pv کیلوگرم بر ثانیه با توجه به داده های آزمایش
فشار آب تغذیه Pv MPa یکسان
دمای آب تغذیه t pv در مورد سی یکسان
جریان بخار فوق گرم D در مورد کیلوگرم در ساعت یکسان

انتهای جدول. 2

فشار بخار فوق گرم P در مورد MPa یکسان
دمای بخار فوق گرم تی در مورد در مورد سی یکسان
مصرف بخار را دوباره گرم کنید D pp کیلوگرم در ساعت یکسان
فشار بخار حرارت مجدد و نخ "سرد". P xn MPa یکسان
دمای بخار نخ "سرد" را دوباره گرم کنید t xn در مورد سی یکسان
فشار بخار گرم کردن مجدد نخ "گرم". P gn MPa یکسان
دمای بخار نخ "گرم" را دوباره گرم کنید t gn در مورد سی یکسان
3. بقایای کانونی
H wl+pr %
محتوای مواد قابل احتراق در حباب G un % یکسان
3. هوا و گازها
فشار هوا نوار P پا با توجه به داده های آزمایش
t xv در مورد سی یکسان
دمای گاز دودکش تو اوه در مورد سی یکسان
محتوای اکسیژن در خروجی کوره % بر اساس داده های آزمایش و تجزیه و تحلیل گاز
O 2 w.g % یکسان
CO % یکسان
CH 4 % یکسان
H2 % یکسان

روی میز. شکل 3 مقادیر پارامترهای اندازه گیری شده را در طول تست تعادل دیگ TP-10 نشان می دهد.

جدول 3

جدول پارامترهای اندازه گیری شده برای دیگ TP-10

№ نام پارامترها تعیین بعد، ابعاد، اندازه روش اندازه گیری
1. سوخت
نام تجاری، درجه با توجه به تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی
ترکیب زغال سنگ: کربن هیدروژن گوگرد نیتروژن اکسیژن خاکستر رطوبت C R H R S R N R O R A R W R % % % % % % % یکسان
ارزش کالری کمتر % یکسان
2. آب و بخار
مصرف آب خوراک G pv کیلوگرم بر ثانیه با توجه به داده های آزمایش
فشار آب تغذیه Pv MPa یکسان
دمای آب تغذیه t pv در مورد سی یکسان
مصرف بخار زنده D در مورد کیلوگرم در ساعت یکسان
فشار بخار زنده P در مورد MPa یکسان
دمای بخار زنده تی در مورد در مورد سی یکسان
نسبت آب منفجر شده پ % با توجه به شیمی. آزمایشگاه ها
فشار درام دیگ بخار P b MPa با توجه به داده های آزمایش
3. بقایای کانونی
محتوای مواد قابل احتراق در سرباره و شیب H wl+pr % طبق تحلیل تکنیکال
محتوای مواد قابل احتراق در حباب G un % یکسان

انتهای جدول. 3

4. هوا و گازها
فشار هوا نوار P پا با توجه به داده های آزمایش
دمای هوای سرد t xv در مورد سی یکسان
دمای گاز دودکش تو اوه در مورد سی با توجه به داده های آزمایش
داده های تجزیه و تحلیل گاز محتوای اکسیژن در خروجی کوره % یکسان
محتوای اکسیژن در گازهای دودکش O 2 w.g % یکسان
محتوای مونوکسید کربن در گازهای خروجی اگزوز CO % یکسان
محتوای متان در گازهای خروجی اگزوز CH 4 % یکسان
محتوای هیدروژن در گازهای خروجی اگزوز H2 % یکسان

جدول 4

جدول نتایج محاسبات

نام پارامترها واحدها کنوانسیون ها نتیجه محاسبه
راندمان ناخالص دیگ PK-24 %
راندمان ناخالص دیگ TP-10 %
مصرف ناخالص سوخت دیگ بخار PK-24 کیلوگرم بر ثانیه ب من نات
مصرف ناخالص سوخت دیگ TP-10 کیلوگرم بر ثانیه B II nat
مصرف ناخالص کل سوخت کیلوگرم بر ثانیه ب∑
گرما به طور مفید در واحد دیگ استفاده می شود kJ/s Q 1 \u003d Q سابق
مصرف سوخت ناخالص مرجع ویژه برای تولید 1 GJ گرما کیلوگرم/GJ

سوالات کنترلی:

1. مصرف ویژه سوخت مرجع برای تولید 1 GJ گرما چه نامیده می شود؟

2. مدار حرارتی بلوک به چه چیزی گفته می شود؟

3. گردش کار حلقه را به داخل بکشید نمودار T-Sو i-S (معروف به h-S).

4. چگونه می توان مصرف سوخت معادل در هر GJ گرمای تولید شده را تعیین کرد؟

5. ارزش حرارتی سوخت چگونه بر مصرف ویژه سوخت مرجع برای تولید 1 GJ گرما تأثیر می گذارد؟

6. مقادیر مصرف سوخت معادل به ازای هر GJ گرمای تولید شده توسط TPP های مدرن چیست؟ دانشی را که در تجربه مصرف سوخت معادل برای تولید 1GJ گرما به دست آورده اید با داده های موجود در ادبیات ارزیابی کنید.


دکتری صبح. کوزنتسوف، موسسه مهندسی برق مسکو (TU)


مصرف ویژه سوخت مرجع برای تولید و تامین انرژی حرارتی از CHP برای تامین گرما به مصرف کنندگان یک شاخص مهم از عملکرد CHP است.

در کتاب‌های درسی که برای همه مهندسان قدرت شناخته شده است، قبلاً یک روش فیزیکی برای تقسیم مصرف سوخت به تولید گرما و برق در CHPPs پیشنهاد شده بود. بنابراین، به عنوان مثال، در کتاب درسی E.Ya. سوکولوف "تامین حرارت و شبکه گرمایش» فرمول محاسبه مصرف سوخت ویژه برای تولید گرما در CHPP داده شده است:

b t \u003d 143 / η c. s. \u003d 143 / 0.9 \u003d 159 کیلوگرم / Gcal، که در آن 143 مقدار سوخت استاندارد است، کیلوگرم، هنگام سوزاندن، 1 Gcal انرژی حرارتی آزاد می شود. η k.s - راندمان نیروگاه دیگ بخار با در نظر گرفتن تلفات حرارتی در خطوط لوله بخار بین دیگ بخار و اتاق ماشین (مقدار 0.9 در نظر گرفته شده است). و در کتاب درسی V.Ya. Ryzhkin "نیروگاه های حرارتی"، در مثال محاسبه طرح حرارتی نیروگاه توربین T-250-240، مشخص شد که مصرف سوخت ویژه برای تولید انرژی حرارتی 162.5 کیلوگرم سوخت مرجع / Gcal است.

این روش در خارج از کشور مورد استفاده قرار نمی گیرد و در کشور ما از سال 1996، یکی دیگر از روش های پیشرفته تر و متناسب ORGRES در RAO "UES روسیه" مورد استفاده قرار گرفت. اما این روش همچنین تخمین بیش از حد قابل توجهی از مصرف سوخت برای تولید گرما در CHP می دهد.

صحیح ترین محاسبه هزینه سوخت برای تولید گرما در CHPP ها با روش راندمان استخراج ارائه شده است که در مقاله با جزئیات بیشتر ارائه شده است. محاسبات انجام شده بر اساس این روش نشان می دهد که مصرف سوخت برای تولید انرژی حرارتی در CHPP ها با توربین های T-250-240 60 کیلوگرم بر گرم کالری است و در CHPP ها با توربین های T-110/120-12.8-5M - 40.7 کیلوگرم بر گرمکالری.

اجازه دهید روش راندمان انتخاب را با استفاده از مثال یک CCGT CHPP با توربین بخار T-58/77-6.7 در نظر بگیریم. شاخص های اصلی عملکرد چنین توربین در جدول ارائه شده است که از آن می توان دریافت که میانگین حالت عملیات زمستانی آن گرمایش و تابستان - تراکم است. در قسمت بالای جدول در هر دو حالت، همه پارامترها یکسان هستند. تفاوت فقط در انتخاب ها ظاهر می شود. این به شما امکان می دهد با اطمینان مصرف سوخت را در حالت گرمایش محاسبه کنید.

توربین بخار T-58/77-6.7 برای کار به عنوان بخشی از یک مدار دوگانه CCGT-230 در یک نیروگاه حرارتی در منطقه مولژانینوو مسکو طراحی شده است. بار حرارتی - Q r \u003d 586 GJ / h (162.8 مگاوات یا 140 Gcal / h). تغییر توان الکتریکی نیروگاه توربین در هنگام انتقال از حالت گرمایش به حالت تراکم به صورت زیر است:

N=77.1-58.2=18.9 مگاوات.

راندمان استخراج طبق فرمول زیر محاسبه می شود:

ηt \u003d N / Q r \u003d 18.9 / 162.8 \u003d 0.116.

با همان بار حرارتی (586 GJ/h)، اما با تولید گرمای جداگانه در دیگ بخار خانه، مصرف سوخت به صورت زیر خواهد بود:

B K \u003d 34.1 .Q / ηr k \u003d 34.1.586 / 0.9 \u003d \u003d 22203 کیلوگرم در ساعت (158.6 کیلوگرم / Gcal)، که در آن 34.1 مقدار سوخت استاندارد، کیلوگرم است، که در طول احتراق GJ 1 است. انرژی حرارتی آزاد شده؛ η rk. - راندمان دیگ بخار منطقه با تولید انرژی جداگانه (مقدار فرضی 0.9).

مصرف سوخت در سیستم انرژی برای تولید گرما در CHPP ها با در نظر گرفتن راندمان استخراج:

جایی که η ks. - کارایی دیگ بخار IES جایگزین. ηo - راندمان کارخانه توربین CPP جایگزین. η e s. - بهره وری شبکه های الکتریکیهنگام انتقال برق از یک IES جایگزین.

صرفه جویی در مصرف سوخت در تولید ترکیبی گرما و برق در مقایسه با یک دیگ بخار گرمایش منطقه ای:

مصرف ویژه سوخت استاندارد برای تولید انرژی حرارتی با توجه به روش انتخاب بازده: b t \u003d W t / Q g \u003d 7053/140 \u003d 50.4 کیلوگرم / Gcal.

در پایان، لازم به ذکر است که روش انتخاب ضریب راندمان از نظر علمی اثبات شده است، به درستی فرآیندهای رخ داده در سیستم قدرت تحت شرایط گرمایش منطقه ای را در نظر می گیرد، استفاده آسان است و می تواند به طور گسترده مورد استفاده قرار گیرد.


ادبیات

1. ریژکین وی.یا. نیروگاه های حرارتی M.-L.: انرژی، 1967. 400 ص.

2. سوکولوف ای.یا. تامین حرارت و شبکه های حرارتی. م.: انرژی‌زدات، 1982. 360 ص.

3. کوزنتسوف A.M. مقایسه نتایج تقسیم مصرف سوخت به برق و گرمای تامین شده از CHPP با روش های مختلف // Energetik. 1385. شماره 7. ص 21.

4. کوزنتسوف A.M. مصرف سوخت هنگام تبدیل توربین ها به حالت گرمایش// Energetik. 2007. شماره 1. S. 21-22.

5. کوزنتسوف A.M. مصرف سوخت در واحد با توربین T-250-240 و نشانگرهای عملکرد // صرفه جویی در انرژی و تصفیه آب. 2009. شماره 1. S. 64-65.

6. کوزنتسوف A.M. محاسبه اقتصاد سوخت و شاخص های عملکرد توربین T-110/120-12.8-5M // صرفه جویی در انرژی و آماده سازی آب. 2009. شماره 3. S. 42-43.

7. Barinberg G.D., Valamin A.E., Kultyshev A.Yu. توربین های بخار CJSC UTZ برای پروژه های امیدوار کننده PGU// مهندسی برق حرارتی. 2009. شماره 9. S. 6-11.



 

شاید خواندن آن مفید باشد: