Consumul de cărbune pentru producerea a 1 Gcal de căldură. Consumul specific de combustibil pentru generarea de căldură la CET

Cum se transformă tone de cărbune în Gcal? Convertiți tone de cărbune în Gcal nu este dificil, dar pentru asta, să ne hotărâm mai întâi cu privire la scopurile pentru care avem nevoie. Există cel puțin trei opțiuni pentru necesitatea de a calcula conversia rezervelor de cărbune existente în Gcal, acestea sunt:


În orice caz, cu excepția scopurilor de cercetare, unde este necesară cunoașterea exactă a puterii calorice a cărbunelui, este suficient să știm că arderea a 1 kg de cărbune cu putere calorică medie eliberează aproximativ 7000 kcal. În scop de cercetare, este de asemenea necesar să știm unde sau din ce zăcământ am primit cărbune.
În consecință, 1 tonă de cărbune ars sau 1000 kg au primit 1000x7000 = 7.000.000 kcal sau 7 Gcal.

Calorii calorice ale cărbunelui.

Pentru trimitere: conținut de calorii de cărbune variază între 6600-8750 de calorii. În antracit, acesta ajunge la 8650 de calorii, dar conținutul de calorii al cărbunelui brun variază de la 2000 la 6200 de calorii, în timp ce cărbunele brun conține până la 40% din reziduul ignifug - nămol. În același timp, antracitul se aprinde prost și arde numai în prezența unei tracțiuni puternice, dar cărbunele brun, dimpotrivă, se aprinde bine, dar dă puțină căldură și se arde rapid.

Dar aici, și în oricare dintre următoarele calcule, nu uitați că aceasta este căldura eliberată în timpul arderii cărbunelui. Iar la încălzirea unei case, în funcție de locul unde ardem cărbune într-un cuptor sau cazan, obțineți mai puțină căldură, datorită așa-numitei eficiențe (eficiență) a dispozitivului de încălzire (a se citi boiler sau cuptor).

Pentru un cuptor convențional, acest coeficient nu este mai mare de 60%, după cum se spune, căldura zboară în coș. Dacă aveți un cazan și încălzire a apei în casă, eficiența poate ajunge la cele din import abrupte, citiți cazane moderne 92%, de obicei pentru cazane interne pe cărbune, eficiența nu este mai mare de 70-75%. Prin urmare, uitați-vă în pașaportul cazanului și înmulțiți cei 7 Gcal primiti cu eficiența și veți obține valoarea dorită - cât de mult Gcal veți primi cheltuind 1 tonă de cărbune pentru încălzire sau care este același cu convertirea tonelor de cărbune în Gcal.

După ce a cheltuit 1 tonă de cărbune pentru încălzirea unei case cu un cazan din import, vom obține aproximativ 6,3 Gcal, dar cu o sobă convențională doar 4,2 Gcal. Scriu cu o sobă convențională, pentru că există multe modele de sobe economice, cu transfer de căldură crescut sau eficiență ridicată, dar, de regulă, sunt mari și nu fiecare maestru își preia așezarea. Motivul este că, cu zidărie necorespunzătoare sau chiar cu o ușoară defecțiune a sobei economice, în anumite condiții, este posibilă deteriorarea sau absența completă a tracțiunii. În cel mai bun caz, acest lucru va duce la plânsul cuptorului, pereții acestuia vor fi umezi de condens, în cel mai rău caz, lipsa de tracțiune poate duce la arderea proprietarilor din monoxid de carbon.

Cât cărbune ar trebui depozitat pentru iarnă?

Acum să ne oprim asupra faptului că facem toate aceste calcule pentru a ști cât cărbune trebuie să facem pentru iarnă. În orice literatură, apropo, și pe site-ul nostru, puteți citi că, de exemplu, pentru a încălzi o casă cu o suprafață de 60 de metri pătrați, veți avea nevoie de aproximativ 6 kW de căldură pe oră. Convertind kW în Gcal obținem 6x0,86 \u003d 5,16 kcal / oră, de unde am luat 0,86.

Acum, s-ar părea, totul este simplu, știind cantitatea de căldură necesară pentru încălzire pe oră, o înmulțim cu 24 de ore și numărul de zile de încălzire. Cei care doresc să verifice calculul vor primi o cifră aparent neplauzibilă. Trebuie să cheltuim 22291,2 Gcal de căldură sau să depozităm 22291,2/7000/0,7=3,98 tone de cărbune pentru 6 luni de încălzire a unei case destul de mici de 60 de metri pătrați. Ținând cont de prezența unui reziduu incombustibil în cărbune, această cifră trebuie mărită cu procentul de impurități, în medie este de 0,85 (15% impurități) pentru cărbune și 0,6 pentru maro. 3,98/0,85=4,68 t carbune tare. Pentru maro, această cifră va fi în general astronomică, deoarece oferă de aproape 3 ori mai puțină căldură și conține multă rocă incombustibilă.

Care este greșeala, dar că cheltuim 1 kW de căldură la 10 metri pătrați ai casei doar pe vreme rece, pentru regiunea Rostov, de exemplu, este -22 de grade, Moscova -30 de grade. Grosimea pereților clădirilor rezidențiale se calculează pe aceste înghețuri, dar câte zile avem astfel de înghețuri într-un an? Așa e, maxim 15 zile. Cum să fii, pentru un calcul simplificat, pentru scopurile tale, poți pur și simplu să înmulți valoarea rezultată cu 0,75.

Coeficientul 0,75 a fost derivat pe baza calculelor medii mai precise utilizate la determinarea nevoii de combustibil standard pentru a obține limite pentru acest combustibil chiar în autorități de către întreprinderile industriale (gorgas, regionalgaz etc.) și, desigur, oficial nicăieri, cu excepția calculelor proprii nu pot fi utilizate. Dar metoda de mai sus de a converti tone de cărbune în Gcal și apoi de a determina cererea de cărbune pentru nevoile proprii este destul de precisă.

Desigur, se poate aduce o metodologie completă pentru determinarea necesității de combustibil convențional , dar este destul de dificil să se efectueze un astfel de calcul fără erori și, în orice caz, autoritățile îl vor accepta doar de la o organizație care are permisiunea și specialiști autorizați să efectueze aceste calcule. Și pe lângă pierderea timpului, el nu va da nimic simplilor orășeni.

Puteți efectua un calcul precis al necesarului de cărbune pentru încălzirea unei clădiri rezidențiale, în conformitate cu ordinul Ministerului Industriei și Energiei al Federației Ruse din 11 noiembrie 2005 nr. 301 „Metode pentru determinarea normelor de eliberare a rației gratuite. cărbune pentru nevoile casnice pensionarilor și altor categorii de persoane care locuiesc în regiunile miniere de cărbune în case cu încălzire la sobă și au dreptul să-l primească în condițiile legii Federația Rusă". Un exemplu de astfel de calcul cu formule este afișat pe.

Pentru specialiștii întreprinderilor interesați să calculeze necesarul anual de căldură și combustibil, pe cont propriu puteți consulta următoarele documente:

- Metodologia pentru determinarea necesarului de combustibil Moscova, 2003, Gosstroy 12.08.03

- MDK 4-05.2004 „Metodologie pentru determinarea nevoii de combustibil, electricitate și apă în producția și transportul de energie termică și transportatori de căldură în sistemele publice de încălzire” (Gosstroy al Federației Ruse 2004) sau bun venit la noi, calculul este ieftin , vom performa rapid și precis. Toate întrebările la telefon 8-918-581-1861 (Yuri Olegovich) sau prin e-mail indicat pe pagină.

unde V y este consumul de combustibil de referință, kgf/h , - puterea calorică a combustibilului, kJ/kg; sau , apoi - puterea calorică a combustibilului, kcal/kg.

Q vyr \u003d Q 1 - căldură utilizată în mod util în unitatea cazanului, kJ / h (kcal / h).

Eficiența netă a unității cazanului, care ia în considerare costul căldurii și energiei electrice pentru nevoile proprii, este determinată de formula,%:

,

unde Q 1 - căldură utilă utilizată în unitatea cazanului, KJ / h; k \u003d 1 kWh \u003d 860 kcal \u003d 3600 kJ.

Consumul de energie electrică pe oră pentru nevoile proprii în magazinul de cazane W sn, kWh este determinat de formula

W sn \u003d (N dv + N ds + N mon) + W p + W pl + W zu,

unde N dv, N ds, N mon - puterea suflantei, a evacuatorului de fum și a pompei de alimentare, kW; W p \u003d E r B - costul energiei electrice pentru descărcarea, depozitarea și transportul combustibilului cu zdrobirea acestuia pe calea de alimentare cu combustibil kWh; W pl \u003d E pl V - consumul de energie pentru pulverizare, kWh; W zu \u003d E zu D 0, kWh - consumul de energie pentru îndepărtarea cenușii, kWh.

unde Er este consumul specific de energie pentru descărcarea, depozitarea și transportul combustibilului cu zdrobirea acestuia pe calea de alimentare cu combustibil. Valoarea lui E p = 0,6÷2,5 kWh/t combustibil.

E pl - consum specific de putere pentru pulverizare, kWh/t combustibil. Valorile aproximative ale E PL sunt date în tabel. 1.

tabelul 1

Valori aproximative ale consumului specific de energie

pentru prepararea prafului E pl

Ezu - consumul specific de energie pentru îndepărtarea cenușii, raportat la 1 tonă de abur generat, variază de la 0,3 la 1 kWh/tonă de abur, în funcție de tipul de combustibil, sistemul de îndepărtare a cenușii și condițiile locale.

Consum de caldura in centrala pentru nevoi proprii, kW

unde este consumul de căldură (abur) pentru dezaerator, kJ/s; - consumul de căldură (abur) pentru instalațiile de păcură, kJ/s; - consum de căldură (abur) pentru curățarea suprafețelor de încălzire de depunerile de cenușă și zgură; - consum de caldura pentru incalzirea aerului in exteriorul centralei, kJ/s; – consumul de căldură (abur) pentru duzele de păcură; - consum de căldură (abur) pentru acţionarea pompei de alimentare, kW; B - consumul de combustibil, kg/s.

Determinăm eficiența netă a unității cazanului (), care ia în considerare doar costul energiei electrice pentru nevoile auxiliare ale generatorului de abur conform formulei,%

.

În tabel. 2 arată valorile parametrilor măsurați în timpul testelor de echilibru ale cazanului PK-24.



masa 2

Tabel cu parametrii măsurați pentru centrala PK-24

№ Denumirea parametrilor Desemnare Dimensiune Metodă de măsurare
1. Combustibil
Marca, gradul
% % % % % % % La fel
Putere calorică mai mică % La fel
2. Apă și abur
Consumul de apă de alimentare G pv kg/s Conform datelor de testare
Presiunea apei de alimentare P pv MPa La fel
Temperatura apei de alimentare t pv despre C La fel
Flux de abur supraîncălzit D despre kg/h La fel

Sfârșitul mesei. 2

Presiune aburului supraîncălzit P despre MPa La fel
Temperatura aburului supraîncălzit t despre despre C La fel
Reîncălziți consumul de abur D pp kg/h La fel
Presiunea aburului de reîncălzire și a firului „rece”. P xn MPa La fel
Temperatura aburului de reîncălzire a firului „rece”. t xn despre C La fel
Presiunea aburului de reîncălzire a firului „fierbinte”. P gn MPa La fel
Temperatura aburului de reîncălzire a firului „fierbinte”. t gn despre C La fel
3. Resturi focale
H wl+pr %
Conținutul de combustibili din antrenament G un % La fel
3. Aer și gaze
presiune barometrică P bar Pa Conform datelor de testare
t xv despre C La fel
Temperatura gazelor de ardere t uh.g despre C La fel
Conținutul de oxigen la ieșirea cuptorului % Pe baza datelor de testare și a analizei gazelor
O 2 w.g % La fel
CO % La fel
CH 4 % La fel
H2 % La fel

În tabel. Figura 3 prezintă valorile parametrilor măsurați în timpul testelor de echilibru ale cazanului TP-10.

Tabelul 3

Tabel cu parametrii măsurați pentru cazanul TP-10

№ Denumirea parametrilor Desemnare Dimensiune Metodă de măsurare
1. Combustibil
Marca, gradul Conform analizelor de laborator
Compoziția cărbunelui: Carbon Hidrogen Sulf Azot Oxigen Cenușă Umiditate C R H R S R N R O R A R W R % % % % % % % La fel
Putere calorică mai mică % La fel
2. Apă și abur
Consumul de apă de alimentare G pv kg/s Conform datelor de testare
Presiunea apei de alimentare P pv MPa La fel
Temperatura apei de alimentare t pv despre C La fel
Consum de abur viu D despre kg/h La fel
presiunea aburului viu P despre MPa La fel
temperatura aburului viu t despre despre C La fel
Proporția de apă de suflare p % Potrivit chimiei. laboratoare
Presiunea tamburului cazanului P b MPa Conform datelor de testare
3. Resturi focale
Conținutul de combustibili din zgură și scufundare H wl+pr % Conform analizei tehnice
Conținutul de combustibili din antrenament G un % La fel

Sfârșitul mesei. 3

4. Aer și gaze
presiune barometrică P bar Pa Conform datelor de testare
Temperatura aerului rece t xv despre C La fel
Temperatura gazelor de ardere t uh.g despre C Conform datelor de testare
Date de analiză a gazelor. Conținutul de oxigen la ieșirea cuptorului % La fel
Conținutul de oxigen în gazele de ardere O 2 w.g % La fel
Conținutul de monoxid de carbon din gazele de eșapament CO % La fel
Conținutul de metan din gazele de eșapament CH 4 % La fel
Conținutul de hidrogen din gazele de eșapament H2 % La fel

Tabelul 4

Tabelul rezultatelor calculului

Denumirea parametrilor Unități Convenții Rezultatul calculului
Randamentul brut al cazanului PK-24 %
Randamentul brut al cazanului TP-10 %
Consumul brut de combustibil al cazanului PK-24 kg/s B I nat
Consumul brut de combustibil al cazanului TP-10 kg/s B II nat
Consumul total brut de combustibil kg/s B∑
Căldura utilizată în mod util în unitatea cazanului kJ/s Q 1 \u003d Q ex
Consumul de combustibil de referință brut specific pentru generarea a 1 GJ de căldură kg/GJ

Întrebări de control:

1. Cum se numește consumul specific de combustibil de referință pentru generarea a 1 GJ de căldură?

2. Cum se numeste circuitul termic al blocului?

3. Desenați fluxul de lucru în buclă Diagrama T-Sși i-S (alias h-S).

4. Cum se determină consumul echivalent de combustibil pe GJ de căldură generat?

5. Cum afectează puterea calorică a combustibilului consumul specific de combustibil de referință pentru generarea a 1 GJ de căldură?

6. Care sunt valorile consumului echivalent de combustibil per GJ de căldură generată de TPP-urile moderne? Evaluați cunoștințele acumulate în experiența consumului echivalent de combustibil pentru generarea de 1 GJ de căldură cu datele disponibile în literatură.


Ph.D. A.M. Kuznetsov, Institutul de Inginerie Energetică din Moscova (TU)


Consumul specific de combustibil de referință pentru producerea și furnizarea energiei termice din CET pentru furnizarea de căldură către consumatori este un indicator important al funcționării CET.

În manualele cunoscute de toți inginerii energetici, a fost propusă anterior o metodă fizică pentru împărțirea consumului de combustibil în generarea de căldură și energie electrică la CHPP. Deci, de exemplu, în manualul E.Ya. Sokolov „Alimentarea cu căldură și retea de incalzire» formula de calcul a consumului specific de combustibil pentru generarea de căldură la CET este dată:

b t \u003d 143 / η c. s. \u003d 143 / 0,9 \u003d 159 kg / Gcal, unde 143 este cantitatea de combustibil standard, kg, atunci când este ars, se eliberează 1 Gcal de energie termică; η k.s - randamentul centralei centralei termice, ținând cont de pierderile de căldură în conductele de abur dintre cazanul și camera mașinilor (se presupune valoarea de 0,9). Iar în manualul V.Ya. Ryzhkin „Centrale termice”, în exemplul de calcul al schemei termice a centralei cu turbine T-250-240, s-a determinat că consumul specific de combustibil pentru generarea energiei termice este de 162,5 kg combustibil de referință / Gcal.

Această metodă nu este folosită în străinătate, iar la noi, începând din 1996, a început să fie folosită o altă metodă ORGRES, mai avansată, proporțională, în RAO „UES din Rusia”. Dar această metodă oferă și o supraestimare semnificativă a consumului de combustibil pentru generarea de căldură la CCE.

Cel mai corect calcul al costurilor cu combustibilul pentru generarea de căldură la CHPP este dat de metoda eficienței extracției, care este prezentată mai detaliat în articol. Calculele efectuate pe baza acestei metode arată că consumul de combustibil pentru generarea de energie termică la CET cu turbine T-250-240 este de 60 kg/Gcal, iar la CET cu turbine T-110/120-12,8-5M - 40 ,7 kg/Gcal.

Să luăm în considerare metoda de selectare a eficienței utilizând exemplul unei cogeneratoare CCGT cu o turbină cu abur T-58/77-6.7. Principalii indicatori de performanță ai unei astfel de turbine sunt prezentați în tabel, din care se poate observa că modul său mediu de funcționare de iarnă este încălzirea, iar vara - condens. În partea de sus a tabelului, în ambele moduri, toți parametrii sunt aceiași. Diferența apare doar în selecții. Acest lucru vă permite să calculați cu încredere consumul de combustibil în modul de încălzire.

Turbina cu abur T-58/77-6.7 este proiectată să funcționeze ca parte a unui circuit dublu CCGT-230 la o centrală termică din districtul Molzhaninovo din Moscova. Sarcină termică - Q r \u003d 586 GJ / h (162,8 MW sau 140 Gcal / h). Modificarea puterii electrice a instalației de turbine în timpul trecerii de la modul de încălzire la modul de condensare este:

N=77,1-58,2=18,9 MW.

Eficiența de extracție se calculează după următoarea formulă:

ηt \u003d N / Q r \u003d 18,9 / 162,8 \u003d 0,116.

Cu aceeași sarcină termică (586 GJ/h), dar cu generare separată de căldură în cazanul de termoficare, consumul de combustibil va fi:

B K \u003d 34.1 .Q / ηr k \u003d 34.1.586 / 0.9 \u003d \u003d 22203 kg / h (158.6 kg / Gcal), unde 34.1 este cantitatea de combustibil standard, kg, în timpul arderii căruia este 1 GJ energie termică eliberată; η rk. - Eficiența cazanelor raionale cu generare separată de energie (valoare asumată 0,9).

Consumul de combustibil în sistemul energetic pentru generarea de căldură la CET, ținând cont de eficiența extracției:

unde η ks. - Eficiența cazanului IES de înlocuire; ηo - randamentul instalației de turbine a CPP de înlocuire; η e s. - eficienta retelelor electrice la transmiterea energiei electrice de la un IES de înlocuire.

Economii de combustibil în generarea combinată de căldură și electricitate în comparație cu o centrală termică:

Consumul specific de combustibil standard pentru generarea de energie termică conform metodei de selectare a eficienței: b t \u003d W t / Q g \u003d 7053/140 \u003d 50,4 kg / Gcal.

În concluzie, trebuie remarcat faptul că metoda de selecție a factorului de eficiență este fundamentată științific, ia în considerare corect procesele care au loc în sistemul electric în condiții de termoficare, este ușor de utilizat și poate fi utilizată pe scară largă.


Literatură

1. Ryzhkin V.Ya. Centrale termice. M.-L.: Energie, 1967. 400 p.

2. Sokolov E.Ya. Furnizare și rețele de căldură. M.: Energoizdat, 1982. 360 p.

3. Kuznetsov A.M. Compararea rezultatelor împărțirii consumului de combustibil în energie electrică și căldură furnizată din CET prin diferite metode // Energetik. 2006. Nr 7. P. 21.

4. Kuznetsov A.M. Economie de combustibil la transformarea turbinelor în modul de încălzire// Energetik. 2007. Nr 1. S. 21-22.

5. Kuznetsov A.M. Economie de combustibil pe unitate cu turbina T-250-240 și indicatori de performanță // Economie de energie și tratare a apei. 2009. Nr 1. S. 64-65.

6. Kuznetsov A.M. Calculul economiei de combustibil și al indicatorilor de performanță ai turbinei T-110/120-12,8-5M // Economie de energie și tratare a apei. 2009. Nr 3. S. 42-43.

7. Barinberg G.D., Valamin A.E., Kultyshev A.Yu. Turbine cu abur ale CJSC UTZ pt proiecte promițătoare PGU// Ingineria energiei termice. 2009. Nr 9. S. 6-11.

 

Ar putea fi util să citiți: