к.р. - 214
.docxЗадача 1
В топке котельного агрегата паропроизводительностью D = 5,3 кг/с сжигается уголь с низшей теплотой сгорания Qрн = 13997 кДж/кг. Определить экономию топлива в процентах, получаемую за счет предварительного подогрева конденсата в регенеративных подогревателях, если известны температура топлива на входе в топку tт = 20 оС, удельная теплоемкость топлива Ст = 2,1 кДж/(кг К), КПД котлоагрегата ηбркА = 90%, давление перегретого пара рпп = 4 МПа, температура перегретого пара tпп = 430 оС, температура конденсата tк = 32 оС, температура питательной воды после регенеративных подогревателей tпв = 125 оС и величина непрерывной продувки ρ = 3%.
Решение.
Определим физическую теплоту топлива:
Qт = Ст tт = 2,1 (20 + 273) = 615,3 кДж/кг
Находим располагаемую теплоту:
Qрр = Qрн + Qт = 13997 + 615,3 = 14612,3 кДж/кг
Расход топлива без регенеративного подогрева питательной воды:
В1 =
где h'в = 1087,4 кДж/кг (определяем по заданному рпп)
hпп = 3284,7 кДж/кг (по h,s – диаграмме по рпп и tпп)
hпв = 4,19 tпв = 523,8 кДж/кг
hк = 134,11 кДж/кг
В1 = = 1,281 кг/с
Расход топлива с регенеративным подогревом:
В2 = = = 1,119 кг/с
Экономия топлива:
ΔВ = 100 = 100 = 12,65 %
Ответ: При предварительном подогреве конденсата в регенеративных подогревателях экономия топлива составит 12,65 %.
Задача 2
Определить экономию тепловой энергии в течение месяца при восстановлении разрушенной изоляции на паропроводе длиной 10 м с наружным диаметром d = 108 мм и толщиной стенки 4 мм. Температура теплоносителя t1 = 150 оС. Паропровод проложен вне помещения. Средняя расчетная температура воздуха tв = -5 оС, скорость потока воздуха w = 2 м/с. Толщина изоляции составляет 30 мм. Измеренная на ее поверхности температура равна 10 оС.
Решение.
Для вычисления потерь теплоты неизолированным трубопроводом находим конвективный коэффициент теплоотдачи от трубопровода к наружному воздуху:
αк = 11,6 + 7 = 11,6 + 7 = 21,5 Вт/(м2К)
Определяем коэффициент теплоотдачи за счет излучения, считая приведенную степень черноты системы равной 0,9 и температуру наружной поверхности неизолированного трубопровода равной температуре теплоносителя tн = t1:
л = εпсо = 0,9 5,67 = 8,84 Вт/(м2К)
Суммарный коэффициент теплоотдачи:
α = αк + αл = 21,5 + 8,84 = 30,34 Вт/(м2К)
Тогда потери теплоты неизолированным трубопроводом:
Qтр = πdα(tн – tв)L = 3,14 0,108 30,34(150 –(-5))10 = 15950 Вт
Для изолированного трубопровода конвективный коэффициент теплоотдачи не изменится. Коэффициент теплоотдачи при лучистом теплообмене:
л = εпсо = 0,9 5,67 = 4,27 Вт/(м2К)
Суммарный коэффициент теплоотдачи:
α = αк + αл = 21,5 + 4,27 = 25,77 Вт/(м2К)
Тогда потери теплоты неизолированным трубопроводом с учетом того, что его диаметр изменяется за счет слоя изоляции:
Q'тр = π(d + 2δ)α(t'н – t'в)L = 3,14(0,108 + 2 0,03) 25,77(10 –(-5)) 10 = 2039 Вт
Экономия теплоты за месяц:
ΔQ = (Qтр – Q'тр)τ = (15950 – 2039) 30 24 = 1,002 107 Вт ч =
1,002 104 кВт ч = 8,61 Гкал
Ответ: ΔQ = 8,61 Гкал.
Задача 3
Предприятие на технологический процесс и выработку тепловой и электрической энергии на собственной ТЭЦ использует мазут с Qнр = 12100 ккал/кг, дополнительное потребление электроэнергии предприятием от стороннего источника составляет Эс = 80 106 кВт ч/год. Потребление мазута на технологический процесс М = 400 т/год. ТЭЦ вырабатывает тепловую энергию в количестве Q = 50 103 Гкал/год при удельном расходе условного топлива bт = 160 кг у.т/Гкал и электроэнергию в количестве Э = 20 106 кВт ч/год при удельном расходе условного топлива bэ = 320 кг у.т/(кВт ч). Требуется определить годовое потребление энергоресурсов предприятием в расчете на условное топливо.
Решение.
Годовое потребление энергии:
ВƩ = Вт + Вт.э + Вэ + Вс т у.т/год
где Вт – расход условного топлива на технологический процесс; Вт.э, Вэ – то же на производство тепловой и электрической энергии; Вс – потребление электроэнергии из энергосистемы.
Годовое потребление мазута на технологический процесс в расчете на условное топливо:
Вт = М = = 691,4 т у.т/год
Годовое потребление условного топлива на выработку тепловой энергии:
Вт.э = Qbт = 50 103 160 = 8 106 кг у.т/год
Годовое потребление условного топлива на выработку электроэнергии на собственной ТЭЦ:
Вэ = Эbэ = 20 106 0,32 = 6,4 106 кг у.т/год
Годовое потребление электроэнергии из энергосистемы в расчете на условное топливо:
Вс = Эсbэ.т = 80 106 0,3445 = 27,56 106 кг у.т/год
где bэ.т – эквивалент удельного расхода условного топлива на выработку 1 кВт ч электроэнергии.
Следовательно, суммарное потребление энергоресурсов предприятием:
ВƩ = 691,4 + 8 103 + 6,4 103 + 27,56 103 = 42651 т у.т/год
С использованием данных этого примера сводный баланс потребления ТЭР представим в виде таблицы. Сводный баланс составляется с учетом поступления всех видов ТЭР и распределения их на технологические и собственные нужды (отопление, вентиляция, горячее водоснабжение), которые в приведенном примере не указываются.
Сводный баланс потребления ТЭР, т у.т.
Приход |
Значение |
Расход |
Значение |
1.Топливо (мазут) 2.Электроэнергия |
15 091,4 27 560 |
1.Топливо (мазут) В том числе: на технологию на производство тепловой энергии на ТЭЦ на производство электрической энергии 2.Тепловая энергия 3.Электроэнергия В том числе: полученная из энергосистемы произведенная на собственной ТЭЦ |
15 091,4
691,4 8000 6400 8000 33 960
27 560 6 400 |
Итого |
42 651,4 |
Итого |
42 651,4 |
В итоговый расход включены расходы топлива на технологический процесс, тепловой и электрической энергии.
Производство тепловой энергии на ТЭЦ (52%) Производство электрической энергии (42%)
Расход на технологический процесс (5%)
Структура потребления мазута по направлениям использования
При анализе этого баланса можно выделить наиболее энергоемкие направления использования по данному виду энергоресурса.