Методические указания по расчету удельного расхода топлива

Приложение___
к приказу первого вице-министра
индустрии и новых технологий
Республики Казахстан
от 05.03.2013 года
№ 59
Методические указания по расчету удельного расхода топлива на
отпуск тепловой энергии
1. Методические указания по расчету удельного расхода топлива на
отпуск тепловой энергии (далее – Методические указания) разработаны в
соответствии с подпунктом 7) статьи 5 Закона Республики Казахстан «Об
электроэнергетике» и предназначены для определения удельного расхода
топливана отпущенную тепловую энергию от котельной.
2.Удельный расход топлива на отпущенную тепловую энергию от
котельной рассчитывается с учетом их производительности, времени работы и
величине
расхода
тепловой
энергии
на
собственные
нужды
котельной.Удельный расход топлива на отпущенную тепловую энергию
определяется в килограммах условного топлива на одну гигаджоуль, (кг
у.т./ГДж) или на одну гигакалорию, (кг у.т./Гкал).
3. Основу расчетов удельного расход топлива на отпущенную тепловую
энергию составляют результаты режимно-наладочных испытаний.
При отсутствии результатов режимно-наладочных испытаний временно
до проведения режимной наладки и испытаний рекомендуется использовать
расчетное определение коэффициента полезного действия котла.
При этом, к расчету прилагается план проведения испытаний на три года,
включая текущий и расчетный периоды.
4. Расчет удельного расхода условноготоплива на отпущенную
отопительными (производственно-отопительными) котельными1 ГДж тепловой
энергии bотп,определяется по формуле,кг у.т./ГДж:
bотп = (34,12/ηкн)∙100%.
Удельный расход условного топлива на отпуск 1 Гкал тепловой энергии
bотпопределяется по формуле, кг у.т./Гкал:
bотп = (142,86/ηкн)∙100%,
где ηкн – коэффициент полезного действия (КПД) котла «нетто», %,
определяется по даннымрежимно-наладочных испытаний котла, находящегося
в исправном состоянии, с учетом собственных нужд или расчетным путем.
5. КПД «нетто» котлов котельных определяется через КПД «брутто»ηкбрс
учетом собственных нужд котла по формуле, %:
ηкн = ηкбр·[(100 – qсн)/100].
2
6. При камерном сжигании твердого топлива КПД котла
«нетто»определяется по формуле:
ηкн = 100 – (q2 + q3 + q4 + q5 + q6),
где q2 – потери тепла с уходящими газами, %;
q3 – потери тепла с химическим недожогом, %;
q4 – потери тепла с механическим недожогом, %;
q5 – потери тепла в окружающую среду, %;
q6 – потери тепла с физическим теплом шлака, %;
qсн – расход тепла и электроэнергии на собственные нужды, %.
7. При сжигании жидкого и газообразного топлива КПД котла
«брутто»определяется по формуле:
ηкн = 100 – (q2 + q3 + q5),
где q2 – потери тепла с уходящими газами, %;
q3 – потери тепла с химическим недожогом, %;
q5 – потери тепла в окружающую среду, %.
8. Потеря теплоты с уходящими газами q2 зависит от выбранной
температуры газов, покидающих котел, избытка воздуха и определяется по
формуле, %:
q2 = (Нух – αух∙Нох.в)∙(100 – q4)/ Qpp,
где Нух – энтальпия уходящих газов, кДж/кг или кДж/м3, определяется по
температуре уходящих газов υух при избытке воздуха в продуктах сгорания за
воздухоподогревателем по таблицам 1, 2приложения к настоящим
Методическим указаниям;
Н°х.в– энтальпия холодного воздуха при расчетной температуреtх.ви
коэффициенте избытка воздуха α=1 по таблицам 1, 2приложения к настоящим
Методическим указаниям или по формуле:
Нох.в = Св∙tх.в∙Vов = 1,32∙tх.в∙Vов ,
где объем воздуха по приложению таблицы 3, 4приложения к настоящим
Методическим указаниям.
Qpp – располагаемая теплота сжигаемого топлива, кДж/кг (кДж/м3).
В общем случае располагаемая теплота топлива Qppопределяется по
формуле, кДж/кг (кДж/м3):
Qpp = Qнp+ Qтл + Qвнш + Qп.ф – Qк.
9. Для большинства видов достаточно сухих и малосернистых твердых
топлив и газового топлива принимаетсяQpp = Qнp.
10. Величины теплоты сжигаемого топлива даны в таблицах 3,
4приложения к настоящим Методическим указаниям. Для жидких топлив
учитывается физическая теплота топлива Qтл, которая зависит от
температурыtтл и теплоемкости Стлпоступающего на горение топлива:
Qтл = Стл∙tтл .
11. Температуре жидкого топлива (мазута) следуетбыть высокой для
обеспечения тонкого распыла в форсунках котла. Обычно температура
3
мазутасоставляет tтл= 90 – 140 °С (выбирается в зависимости от требуемой
условной вязкости мазута для горелки).
12. Теплоемкость мазута:
Стл = 1,74 + 1,0025∙tтл .
13. В случае предварительного (внешнего) подогрева воздуха в
калориферах перед его поступлением в воздухоподогреватель котла теплоту
такого подогрева Qвнш включают в располагаемую теплоту топлива.
Тепло внешнего подогрева воздуха:
Qвнш = (βг.в + Δαвп)∙(Н'овп – Нох.в)
где βг.в – отношение количества горячего воздуха к теоретически
необходимому;
Δαвп– присосы в воздухоподогревателе, для трубчатого 0,03 а для
регенеративного 0,2;
Нх.в– энтальпия теоретического объема холодного воздуха,
Нох.в = Св∙tх.в∙Vов = 1,32∙tх.в∙Vов ;
Н'овп – энтальпия теоретического объема воздуха на входе в
воздухоподогреватель, определяется по формуле:
Н'овп = Св∙ t'вп∙Vов = 1,32∙ t'вп∙Vов .
14. При использовании для распыла мазута паромеханических форсунок в
топку котла вместе сразогретым мазутом поступает пар из общестанционной
магистрали. Он вносит дополнительную теплоту в топку Qп.ф, определяемую по
формуле,кДж/кг:
Qп.ф= dп∙(hп – 2380),
где dп – удельный расход пара на 1 кг мазута, кг/кг;
hп – энтальпия пара, поступающего в форсунку, кДж/кг.
15. Параметры пара, поступающего на распыл мазута, обычно составляют
0,3÷0,6 МПа и 280÷350 °С; удельный расход пара при номинальной нагрузке
dп= 0,03÷0,05.
16. При сжигании сланцев в результате разложения карбонатов
происходит поглощение части теплоты Qк, кДж/кг, определяемой из
выражения:
Qк = 40,6∙СО2к ,
где CO2к – содержание СО2, образующегося при разложении карбонатов,
%.
17. При наличии механического недожога топлива объем продуктов
сгорания и их энтальпия будут несколько меньше, чем при полном сгорании
топлива. Это учитывается введением поправки (100 – q4) в формуле для
определения q2 .
18. Потери теплоты с химическим и механическим недожогом топлива (q3
-q4) зависят от вида топлива и способа его сжигания и принимаются на
основании опыта эксплуатации паровых котлов.
19. Потери теплоты от наружного охлаждения через внешние
поверхности парового котла q5, %, невелики и с ростом номинальной
4
производительности котла Dном, кг/с, уменьшаются, что выражается следующей
зависимостью:
1) при Dном=42 ÷ 250 кг/с (160÷900 т/ч),q5= (60/Dном )0,5/lgDном, %;
2) при Dном≥250 кг/с,q5= 0,2 %.
20. Потери теплоты от наружного охлаждения водогрейных котлов
определяются в зависимости от тепловой мощности по таблице5приложения к
настоящим Методическим указаниям.
21. Потери с физической теплотой удаляемых шлаков q6, %, при твердом
шлакоудалении невелики и учитываются только для многозольных топлив. В
случае жидкого шлакоудаления определение потерь с теплотой шлаков
обязательно при любой зольности топлива.
22. Расчет потерь с физической теплотой шлаков q6 ведется по формуле,
%:
q6 = ашл∙(сt)шл∙Ар / Qpp,
где ашл= 1 - аун– доля шлакоулавливания в топочной камере;
(сt)шл– энтальпия шлака, при твердом шлакоудалении принимается tшл =
600°С и (сt)шл=560 кДж/кг.
23. В случае жидкого шлакоудаления температура вытекающего шлака
принимается tшл=tз+100 °С,
где tз– температура начала плавления золы топлива.
Энтальпия вытекающего шлака находится по расчетной температуреtшл, и
ее значения приведедены в таблице 6 приложения к настоящим Методическим
указаниям.
24. Расход тепла и электроэнергии на собственные нужды котельной qсн
зависят от вида топлива и мощности электродвигателей вспомогательного
оборудования, определяется как сумма qсн = qтсн + qэсн .
Расход тепла на собственные нужды котельной qтснопределяются по
данным таблицы 7приложения к настоящим Методическим указаниям.
25. Расход электроэнергии на собственные нужды котельной
э
q снопределяется как расход электроэнергии (привод дымососов, дутьевых и
мельничных вентиляторов, мельниц, вентиляторов рециркуляции дымовых
газов, питателей пыли и сырого угля) и зависит от мощности электродвигателя.
26. Мощность, потребляемая электродвигателем, кВт, подсчитывается по
замерам силы тока и напряжения, с учётом косинуса 
3 ,
N эл
сн  3 * I * V *cos *10
где I–сила тока, а;
V– напряжение, в;
Cos - принимают равным 0,85.
Суммарная мощность N общ
, расходуемая электродвигателями всех
сн
вспомогательных агрегатов на собственные нужды равна,кВт:
,
N общ  N  N  N
сн
д
дв
врдг
5
где
Nд , Nдв , Nврдг
-
мощность,
затрачиваемая
на
привод
соответственно дымососов, дутьевых вентиляторов и вентиляторов
рециркуляции дымовых газов.
Расход электроэнергии на собственные нужды в % от располагаемого
тепла топливаqэсн будет составлять:
общ
qэсн = N сн 100 , %
B * Q рр
27. Таким образом, расход тепла и электроэнергии на собственные нужды
котельной qснсоставит:
qсн = qтсн + qэсн.
28. По найденным потерям определяется КПД котельной. По значению
КПД определяется удельный расход условного топлива на отпуск 1 ГДж
тепловой энергии.
6
Приложение
кМетодическим указаниямпо расчету удельного расхода
топлива на отпуск тепловой энергии
Энтальпии газа и воздуха для твердого топлива
Таблица 1
Вид топлива,
Энтальпия воздуха,
кДж/кг
о
100 С
200 оС
Марка топлива
месторождение
Твердое (уголь):
Экибастузский
Куу-Чекинский
Борлинский
Карагандинский
Карагандинский
Шубаркольский
Кара-Жыра
Кузнецкий
Кузнецкий
Кузнецкий
Ангренский
Кызыл-Кия
Сулюкта
Таш-Кумыр
СС
СС
СС
К
К, промпродукт мокрого
обогащения
Д
Д
Д
Г
СС
Б2
Б3
Б3
Д
Энтальпия дымовых
газов, кДж/кг
100 оС
200 оС
557
570
588
742
1119
1148
1192
1492
633
641
664
834
1282
1316
1368
1689
574
1152
637
1291
683
633
796
909
830
503
570
633
645
1374
1274
1605
1831
1668
1014
1144
1278
1299
788
733
913
1027
934
624
687
750
750
1596
1483
1852
2078
1894
1270
1391
1517
1521
Энтальпии газа и воздуха для мазута и газа
Таблица 2
Вид топлива,
Марка топлива
месторождение
Жидкое (мазут):
малосернистый
сернистый
высокосернистый
Газообразное:
природный газ
сухой газ
Энтальпия воздуха, кДж/кг
Энтальпия дымовых газов,
кДж/кг
о
100 С
200 оС
100 оС
200 оС
1408
1383
1349
2832
2482
2719
1588
1559
1517
3210
3151
3071
1290
2534
1504
3038
7
Теоретические объемы воздуха и газов для твердого топлив
Таблица 3
Вид топлива,
месторождение
Твердое (уголь):
Экибастузский
Куу-Чекинский
Борлинский
Карагандинский
Карагандинский
Шубаркольский
Кара-Жыра
Кузнецкий
Кузнецкий
Кузнецкий
Ангренский
Кызыл-Кия
Сулюкта
Таш-Кумыр
Марка топлива
Низшая теплота
сгорания,
ккал/кг (ккал/нм³)
Теоретический объем, нм³/кг
(нм³/нм³)
воздуха
дымовых газов
СС
СС
СС
К
К, промпродукт
мокрого обогащения
Д
Д
Д
Г
СС
Б2
Б3
Б3
Д
4000
3910
3870
5090
4,42
4,30
4,26
5,60
4,79
4,65
4,62
6,02
3880
5480
4940
5450
6620
5700
3300
3770
4270
4380
4,32
6,06
5,47
6,02
6,88
6,26
3,81
4,30
4,79
4,87
4,70
6,63
6,08
6,58
7,42
6,73
4,47
4,92
5,37
5,39
Теоретические объемы воздуха и газов для мазута и газа
Таблица 4
Вид топлива,
месторождение
Марка топлива
Низшая теплота
сгорания,
ккал/кг (ккал/нм³)
Жидкое (мазут):
малосернистый
сернистый
высокосернистый
Газообразное:
сухой газ
природный газ
Теоретический объем, нм³/кг
(нм³/нм³)
воздуха
дымовых газов
9620
9490
9262
10,62
10,45
10,0
11,48
11,28
10,99
8770
9,73
10,91
Потери теплоты от наружного охлаждения водогрейных котлов
Таблица 5
Q, МВт
q5 , %
1
5
2
3
3
2
5
1,7
10
1,5
20
1,2
30
1,0
40
0,9
60
0,7
100
0,5
8
Энтальпия вытекающего шлака
Таблица 6
tшл , °С
(сt)шл , кДж/кг
1300
1380
1400
1590
1500
1760
1600
1890
Расход тепла на собственные нужды котельной
Таблица 7
Вид топлива
qтсн , %
Газ
2,3
Твердое топливо
2,4
Мазут
3,5