Le calcul du schéma thermique d'une chaufferie a pour but de déterminer les besoins puissance thermique(puissance calorifique) de la chaufferie et sélectionner le type, le nombre et les performances des chaudières. Le calcul thermique permet également de déterminer les paramètres et les coûts de la vapeur et de l'eau, de sélectionner les tailles et les quantités d'équipements et de pompes installées dans la chaufferie, de sélectionner les aménagements, les automatismes et les équipements de sécurité. Le calcul thermique de la chaufferie doit être effectué conformément au SNiP N-35-76 « Installations de chaudières ». Normes de conception" (telles que modifiées en 1998 et 2007). Charges thermiques pour calculer et sélectionner les équipements de chaufferie, ils doivent être déterminés pour trois modes caractéristiques : hiver maximum -à la température extérieure moyenne pendant la période de cinq jours la plus froide ; le mois le plus froid -à la température extérieure moyenne pendant le mois le plus froid ; été -à la température de conception de l'air extérieur pendant la période chaude. Les températures moyennes et de conception de l'air extérieur indiquées sont prises conformément aux codes du bâtiment pour la climatologie et la géophysique du bâtiment et pour la conception du chauffage, de la ventilation et de la climatisation. Vous trouverez ci-dessous de brèves instructions pour les calculs pour les conditions hivernales maximales.

Dans le schéma thermique du système de chauffage industriel vapeur chaufferie, la pression de vapeur dans les chaudières est maintenue égale à la pression p, consommateur de production requis (voir Fig. 23.4). Cette vapeur est saturée à sec. Son enthalpie, sa température et l'enthalpie du condensat peuvent être trouvées dans les tableaux propriétés thermophysiques l'eau et la vapeur d'eau. Pression de vapeur bouche, utilisé pour chauffer l'eau du réseau, l'eau du système d'alimentation en eau chaude et l'air dans les appareils de chauffage, obtenu par étranglement de la vapeur sous pression r dans le réducteur de pression RK2. Son enthalpie ne diffère donc pas de l’enthalpie de la vapeur avant le réducteur de pression. Enthalpie et température de pression du condensat de vapeur bouche doit être déterminée à partir de tableaux pour cette pression. Enfin, de la vapeur avec une pression de 0,12 MPa entrant dans le dégazeur se forme partiellement dans le détendeur soufflage continu, et en partie obtenu par étranglement dans le réducteur de pression RK1. Par conséquent, en première approximation, son enthalpie doit être prise égale à la moyenne arithmétique des enthalpies du sol sec. vapeur saturéeà des pressions r et 0,12 MPa. L'enthalpie et la température du condensat de vapeur avec une pression de 0,12 MPa doivent être déterminées à partir de tableaux pour cette pression.

La puissance thermique de la chaufferie est égale à la somme des puissances thermiques consommateurs technologiques, le chauffage, l'approvisionnement en eau chaude et la ventilation, ainsi que la consommation de chaleur pour propres besoins chaufferie

La puissance thermique des consommateurs technologiques est déterminée selon les données du passeport du fabricant ou calculée selon les données réelles sur processus technologique. Dans les calculs approximatifs, vous pouvez utiliser des données moyennes sur les taux de consommation de chaleur.

Pouce. 19 définit la procédure de calcul de la puissance thermique pour les différents consommateurs. La puissance thermique maximale (calculée) de chauffage des locaux industriels, résidentiels et administratifs est déterminée en fonction du volume des bâtiments, des valeurs calculées de la température de l'air extérieur et de l'air dans chaque bâtiment. La puissance thermique maximale de ventilation est également calculée. bâtiments industriels. Ventilation forcée non prévu dans le développement résidentiel. Après avoir déterminé la puissance thermique de chaque consommateur, leur consommation de vapeur est calculée.

Calcul de la consommation de vapeur pour les consommateurs thermiques est réalisée selon les dépendances (23.4)-(23.7), dans lesquelles les désignations de puissance thermique des consommateurs correspondent aux désignations adoptées au chapitre. 19. La puissance thermique des consommateurs doit être exprimée en kW.

Consommation de vapeur pour les besoins technologiques, kg/s :

où /p, /k est l'enthalpie de la vapeur et du condensat sous pression r , kJ/kg ; G| c est le coefficient de conservation de la chaleur dans les réseaux.

Les déperditions thermiques dans les réseaux sont déterminées en fonction du mode d'installation, du type d'isolation et de la longueur des canalisations (pour plus de détails, voir chapitre 25). DANS calculs préliminaires tu peux prendre G| c = 0,85-0,95.

Consommation de vapeur pour le chauffage, kg/s :

où /p, /k est l'enthalpie de la vapeur et du condensat, /p est déterminé par /? depuis; /k = = c dans t 0K , kJ/kg ; / ok - température des condensats après OK, °C.

Pertes de chaleur des échangeurs de chaleur dans environnement peut être pris égal à 2% de la chaleur transférée, G| alors = 0,98.

Consommation de vapeur pour la ventilation, kg/s :

bouche, kJ/kg.

Consommation de vapeur par approvisionnement en eau chaude, kg/s :

où /p, /k sont respectivement l'enthalpie de la vapeur et du condensat, déterminée par bouche, kJ/kg.

Pour déterminer la puissance nominale de vapeur de la chaufferie, il est nécessaire de calculer la consommation de vapeur fournie aux consommateurs externes :

Des calculs détaillés du circuit thermique déterminent la consommation d'eau supplémentaire et la proportion de purge, la consommation de vapeur pour le dégazeur, la consommation de vapeur pour le chauffage du fioul, pour le chauffage de la chaufferie et d'autres besoins. Pour des calculs approximatifs, on peut se limiter à estimer la consommation de vapeur pour les besoins propres de la chaufferie à ~6% de la consommation des consommateurs externes.

Ensuite, la productivité maximale de la chaufferie, en tenant compte de la consommation approximative de vapeur pour ses propres besoins, est déterminée comme

Où à dn= 1,06 - coefficient de consommation de vapeur pour les besoins propres de la chaufferie.

Par taille, pression r et le combustible, le type et le nombre de chaudières dans la chaufferie avec une puissance de vapeur nominale sont sélectionnés 1G ohms de la gamme standard. Pour une installation dans une chaufferie, nous recommandons par exemple les chaudières de types KE et DE de la Chaudière de Biysk. Les chaudières KE sont conçues pour fonctionner sur différents types combustible solide, Chaudières DE - pour gaz et fioul.

Plus d’une chaudière doit être installée dans une chaufferie. La productivité totale des chaudières doit être supérieure ou égale à D™*. Il est recommandé d'installer des chaudières de même taille dans la chaufferie. Une chaudière de réserve est prévue lorsque le nombre estimé de chaudières est de une ou deux. Lorsque le nombre estimé de chaudières est de trois ou plus, une chaudière de secours n'est généralement pas installée.

Lors du calcul du schéma thermique eau chaude chaufferie, la puissance thermique des consommateurs externes est déterminée, tout comme lors du calcul du circuit thermique d'une chaufferie à vapeur. Ensuite, la puissance thermique totale de la chaufferie est déterminée :

où Q K0T est la puissance thermique de la chaufferie à eau chaude, MW ; ksn == 1,06 - coefficient de consommation de chaleur pour les besoins propres de la chaufferie ; QBSalut- puissance thermique du /ième consommateur de chaleur, MW.

Par taille QK0T la taille et le nombre standard de chaudières à eau chaude sont sélectionnés. Tout comme dans une chaufferie vapeur, le nombre de chaudières doit être au minimum de deux. Les caractéristiques des chaudières à eau chaude sont indiquées.

Le schéma de raccordement dépend du type de chaudières installées dans la chaufferie. ^ Les options suivantes sont possibles :

Chaudières à vapeur et à eau chaude ;

Chaudières à vapeur et à eau chaude ;

Chaudières à vapeur, pour le chauffage de l'eau et pour le chauffage de l'eau à vapeur ;

Chaudières pour le chauffage de l'eau et de l'eau à vapeur ;

Chaudières à vapeur et à vapeur d'eau.

Les schémas de raccordement des chaudières à vapeur et à eau chaude qui font partie de la chaufferie à vapeur et à eau sont similaires aux schémas précédents (voir Fig. 2.1 - 2.4).

Les schémas de raccordement des chaudières à vapeur et à eau dépendent de leur conception. Il y a 2 options :

je. Raccordement d'une chaudière de chauffage vapeur-eau avec chauffage de l'eau du réseau à l'intérieur du tambour de la chaudière (voir Fig. 2.5)

^ 1 – chaudière à vapeur et à eau ; 2 –ROU; 3 – conduite d'alimentation en vapeur ; 4 – canalisation de condensats ; 5 – dégazeur ; 6 – pompe d'alimentation; 7 – le HVO ; 8 Et 9 – PLTS et OLTS; 10 – pompe réseau; 11 – chauffe-eau intégré au tambour de la chaudière ; 12 – régulateur de température de l'eau dans PLTS ; 13 – régulateur d'appoint (régulateur de pression d'eau dans l'OLTS) ; 14 – pompe de maquillage.

^ Figure 2.5 – Schéma de raccordement d'une chaudière à vapeur-eau avec chauffage de l'eau du réseau à l'intérieur du tambour de la chaudière

Le chauffe-eau de chauffage intégré au tambour de la chaudière est un échangeur de chaleur à mélange (voir Fig. 2.6).

L'eau du réseau pénètre dans le ballon de la chaudière par le caisson de tranquillisation dans la cavité du caisson de distribution qui présente un fond perforé en gradins (guide et feuilles à bulles). La perforation fournit un jet d'eau vers le mélange vapeur-eau provenant des surfaces de chauffage par évaporation de la chaudière, ce qui conduit au chauffage de l'eau.

^ 1 – corps de tambour de chaudière ; 2 – l'eau de l'OLTS ; 3 Et 4 – le verrouillage et clapets anti-retour; 5 – collectionneur ; 6 – coffret apaisant ; 7 – boîte de distribution à fond perforé étagé ; 8 – fiche guide ; 9 – feuille à bulles ; 10 – mélange vapeur-eau provenant des surfaces chauffantes par évaporation de la chaudière ; 11 – retour de l'eau vers les surfaces chauffantes par évaporation ; 12 – sortie de vapeur saturée vers le surchauffeur ; 13 – dispositif de séparation, par exemple tôle perforée au plafond 14 – une tranchée pour collecter l'eau du réseau ; 15 – l’approvisionnement en eau du PLTS ;.

^ Figure 2.6 – Chauffe-eau réseau intégré au tambour de la chaudière

La capacité calorifique de la chaudière Qk se compose de deux composantes (chaleur de l'eau chauffée du réseau et chaleur de la vapeur) :

Q К = M C (i 2 – i 1) + D П (i П – i ПВ), (2.1)

Où M C – débit massique eau du réseau chauffée ;

I 1 et i 2 – enthalpies de l'eau avant et après chauffage ;

D P – débit de vapeur de la chaudière ;

I P – enthalpie de la vapeur ;

Après transformation (2.1) :

. (2.2)

De l'équation (2.2) il résulte que la consommation d'eau chauffée M C et le débit de vapeur de la chaudière D P sont interdépendants : à Q K = const, avec une augmentation du débit de vapeur, la consommation d'eau du réseau diminue, et avec une diminution de la vapeur production, la consommation d’eau du réseau augmente.

Le rapport entre la consommation de vapeur et la quantité d'eau chauffée peut être différent, mais la consommation de vapeur doit être d'au moins 2 % de la masse totale de vapeur et d'eau pour permettre à l'air et aux autres phases non condensables de s'échapper de la chaudière.

II. Raccordements à une chaudière vapeur-eau avec chauffage de l'eau du réseau dans les surfaces chauffantes intégrées au conduit de la chaudière (voir Fig. 2.7)

Figure 2.7 – Schéma de raccordement d'une chaudière de chauffage vapeur-eau chauffée

eau du réseau dans les surfaces de chauffe intégrées au conduit de la chaudière

Dans la figure 2.7 : 11* - chauffe-eau du réseau, réalisé sous la forme d'un échangeur de chaleur surfacique intégré au conduit de fumée de la chaudière ; les symboles restants sont les mêmes que sur la figure 2.5.

Les surfaces de chauffe du réchauffeur réseau sont situées dans le conduit de la chaudière, à côté de l'économiseur, sous la forme d'une section supplémentaire. DANS période estivale en cas d'absence charge de chauffage, le réchauffeur de réseau intégré sert de section économiseur.

^ 2.3 Structure technologique, puissance thermique et indicateurs techniques et économiques de la chaufferie

2.3.1 Structure technologique de la chaufferie

Les équipements de chaufferie sont généralement divisés en 6 groupes technologiques (4 principaux et 2 supplémentaires).

^ Aux principaux les groupes technologiques comprennent les équipements :

1) pour préparer le combustible avant la combustion dans la chaudière ;

2) pour la préparation de l'eau d'alimentation des chaudières et de l'eau d'appoint du réseau ;

3) pour la production de liquide de refroidissement (vapeur ou eau chauffée), c'est-à-dire chaudière-

Ghats et leurs équipements auxiliaires ;

4) préparer le liquide de refroidissement au transport dans le réseau de chaleur.

^ Parmi les supplémentaires les groupes comprennent :

1) équipement électrique de la chaufferie ;

2) systèmes d'instrumentation et d'automatisation.

Dans les chaufferies à vapeur, selon le mode de raccordement des chaudières aux unités de traitement thermique, par exemple aux réchauffeurs du réseau, on distingue les structures technologiques suivantes :

1. Centralisé, dans lequel la vapeur de toutes les chaudières est dirigée

Vers la ligne vapeur centrale de la chaufferie, puis distribuée vers les unités de traitement thermique.

2. En coupe, à laquelle chaque unité de chaudière fonctionne à un rythme complètement défini

Une unité de traitement thermique divisée avec la possibilité de commuter la vapeur vers des unités de traitement thermique adjacentes (situées à proximité). Équipements connectés par la possibilité de changer de forme partie chaufferie.

3. Structure de bloc, à laquelle chaque unité de chaudière fonctionne à un certain

Installation de traitement thermique divisée sans capacités de commutation.

^ 2.3.2 Puissance thermique de la chaufferie

Puissance thermique de la chaufferie représente la capacité calorifique totale de la chaufferie pour tous les types de fluides caloporteurs fournis par la chaufferie via réseau de chaleur consommateurs externes.

Il existe des capacités thermiques installées, en fonctionnement et de réserve.

^ Puissance thermique installée – la somme des puissances thermiques de toutes les chaudières installées dans la chaufferie lorsqu'elles fonctionnent en mode nominal (passeport).

Puissance thermique de fonctionnement – puissance thermique de la chaufferie lorsqu'elle fonctionne avec la charge thermique réelle à un instant donné.

DANS réserve de puissance thermique faire la distinction entre la puissance thermique de réserve explicite et latente.

^ Puissance thermique de réserve explicite – la somme des puissances thermiques des chaudières installées dans la chaufferie et à froid.

Puissance thermique de réserve latente– la différence entre la puissance thermique installée et celle en fonctionnement.

^ 2.3.3 Indicateurs techniques et économiques de la chaufferie

Les indicateurs techniques et économiques de la chaufferie sont répartis en 3 groupes : énergétique, économique Et opérationnel (travailleurs), qui visent ainsi à évaluer le niveau technique, l'efficacité et la qualité de fonctionnement de la chaufferie.

^ Indicateurs énergétiques de la chaufferie inclure:



. (2.3)

La quantité de chaleur générée par la chaudière est déterminée par :

Pour les chaudières à vapeur :

Où D P est la quantité de vapeur produite dans la chaudière ;

I P – enthalpie de la vapeur ;

I PV – enthalpie de l'eau d'alimentation ;

D PR – quantité d'eau de purge ;

I PR – enthalpie de soufflage d'eau.

^ Pour les chaudières à eau chaude :

, (2.5)

Où M C est le débit massique d'eau du réseau traversant la chaudière ;

I 1 et i 2 sont les enthalpies de l'eau avant et après chauffage dans la chaudière.

La quantité de chaleur obtenue lors de la combustion du carburant est déterminée par le produit :

, (2.6)

Où BK est la consommation de combustible dans la chaudière.

1. 
   Part de la consommation de chaleur pour les besoins propres de la chaufferie(rapport entre la consommation absolue de chaleur pour les besoins propres et la quantité de chaleur générée dans la chaudière) :

, (2.7)

Où Q CH est la consommation thermique absolue pour les besoins propres de la chaufferie, qui dépend des caractéristiques de la chaufferie et comprend la consommation thermique pour la préparation de l'alimentation de la chaudière et de l'eau d'appoint du réseau, le chauffage et la pulvérisation du fioul, le chauffage du chaufferie, alimentation en eau chaude de la chaufferie, etc.

Les formules de calcul des postes de consommation de chaleur pour leurs propres besoins sont données dans la littérature

1. 
   Efficacité filet de chaudière, qui, contrairement à l'efficacité brut de la chaufferie, ne prend pas en compte la consommation de chaleur pour les besoins propres de la chaufferie :

, (2.8)

Où
- génération de chaleur dans la chaudière sans tenir compte de la consommation de chaleur pour ses propres besoins.

Prise en compte (2.7)

1. 
   Efficacité flux de chaleur, qui prend en compte les pertes de chaleur lors du transport des liquides de refroidissement à l'intérieur de la chaufferie dues au transfert de chaleur vers l'environnement à travers les parois des canalisations et aux fuites de liquide de refroidissement : η t n = 0,98÷0,99.
2. 
   ^ Efficacité éléments individuels schéma thermique de la chaufferie :

efficacité unité de réduction-refroidissement – ​​rangée η ;

Efficacité désaérateur d'eau d'appoint – η DPV ;

Efficacité réchauffeurs de réseau – η sp.

6. Efficacité chaufferie– produit d’efficacité tous les éléments, ensembles et installations qui forment le circuit thermique de la chaufferie, par exemple :

^ Efficacité chaufferie à vapeur qui fournit de la vapeur au consommateur :

. (2.10)

Efficacité d'une chaufferie à vapeur fournissant de l'eau du réseau chauffée au consommateur :

Efficacité chaufferie eau chaude :

. (2.12)

1. 
   Consommation spécifique carburant standard pour la production d'énergie thermique- masse de combustible équivalent dépensée pour générer 1 Gcal ou 1 GJ d'énergie thermique fournie aux consommateurs externes :

, (2.13)

Où B chat– consommation de combustible équivalent dans la chaufferie ;

Q otp– la quantité de chaleur fournie par la chaufferie au consommateur externe.

La consommation de combustible équivalent dans la chaufferie est déterminée par les expressions :

,
; (2.14)

,
, (2.15)

Où 7 000 et 29 330 sont la chaleur de combustion du carburant standard en kcal/kg de carburant standard. Et

KJ/kg poids standard

Après avoir remplacé (2.14) ou (2.15) dans (2.13) :

, ; (2.16)

. . (2.17)

Efficacité chaufferie
Et consommation spécifique carburant standard
sont les indicateurs énergétiques les plus importants de la chaufferie et dépendent du type de chaudières installées, du type de combustible brûlé, de la puissance de la chaufferie, du type et des paramètres des liquides de refroidissement fournis.

Dépendance des chaudières utilisées dans les systèmes d'alimentation en chaleur vis-à-vis du type de combustible brûlé :

^ Indicateurs économiques chaufferie inclure:

1. 
   Coûts d'investissement(investissements en capital) K, qui représentent la somme des coûts associés à la construction d'un nouveau ou à la reconstruction

chaufferie existante.

Les coûts d'investissement dépendent de la capacité de la chaufferie, du type de chaudières installées, du type de combustible brûlé, du type de liquide de refroidissement fourni et d'un certain nombre de conditions spécifiques (distance des sources de combustible, de l'eau, des autoroutes, etc.).

^ Structure approximative des coûts d'investissement :

Travaux de construction et d'installation – (53÷63)% K ;

Coûts d'équipement – ​​(24÷34)% K ;

Autres coûts – (13÷15)% K.

1. 
   Coûts d'investissement spécifiques k UD (coûts d'investissement par unité de puissance thermique de la chaufferie Q KOT) :

. (2.18)

Les coûts d'investissement spécifiques nous permettent de déterminer les coûts d'investissement attendus pour la construction d'une chaufferie de nouvelle conception
par analogie :

, (2.19)

Où - les coûts d'investissement spécifiques pour la construction d'une chaufferie similaire ;

- la puissance thermique de la chaufferie conçue.

1. 
   ^ Coûts annuels liés à la production d’énergie thermique comprennent :

les coûts du carburant, de l'électricité, de l'eau et des matériaux auxiliaires ;

Salaire et retenues connexes ;

Charges d'amortissement, c'est-à-dire transférer le coût des équipements au fur et à mesure de leur usure au coût de l'énergie thermique produite ;

Réparations en cours ;

Frais généraux de chaudière.



. (2.20)

1. 
   Coûts présentés, qui représentent la somme des coûts annuels associés à la production d'énergie thermique et de la part des coûts d'investissement déterminée par le coefficient standard d'efficacité des investissements E n :

. (2.21)

L'inverse de E n donne la période de récupération des coûts d'investissement. Par exemple, avec E n =0,12
période de récupération
(années).

Indicateurs de performance, indiquer la qualité de fonctionnement de la chaufferie et comprendre notamment :



. (2.22)


. (2.23)



. (2.24)

Ou en prenant en compte (2.22) et (2.23) :

. (2.25)

^ 3 APPROVISIONNEMENT EN CHALEUR PROVENANT DE Centrales de Cogénération

3.1 Le principe de génération combinée d’énergie thermique et énergie électrique

L'approvisionnement en chaleur des centrales thermiques est appelé chauffage urbain – approvisionnement en chaleur centralisé basé sur la production combinée (conjointe) d'énergie thermique et électrique.

Une alternative au chauffage urbain est la production séparée d'énergie thermique et électrique, c'est-à-dire lorsque l'électricité est produite dans des centrales thermiques à condensation (CHP), et énergie thermique- dans les chaufferies.

L'efficacité énergétique du chauffage urbain réside dans le fait que la chaleur de la vapeur rejetée dans la turbine est utilisée pour générer de l'énergie thermique, ce qui élimine :

Perte de chaleur résiduelle de vapeur après la turbine ;

Combustion de combustible dans les chaufferies pour produire de l'énergie thermique.

Considérons la production séparée et combinée d'énergie thermique et électrique (voir Fig. 3.1).

1 – générateur de vapeur ; 2 – turbine à vapeur ; 3 – générateur électrique ; 4 – condensateur turbine à vapeur; 4* - chauffe-eau réseau ; 5 – pompe; 6 – PLTS ; 7 – OLTS ; 8 – pompe réseau.

Figure 3.1 – Production séparée (a) et combinée (b) d’énergie thermique et électrique

D Pour permettre d'utiliser la chaleur résiduelle de la vapeur évacuée dans la turbine pour les besoins d'apport de chaleur, elle est évacuée de la turbine avec un peu plus paramètres élevés que dans un condenseur, et à la place d'un condenseur vous pouvez installer un réchauffeur réseau (4*). Comparons les cycles d'IES et de CHP à

TS - un diagramme dans lequel l'aire sous la courbe indique la quantité de chaleur fournie ou évacuée par cycles (voir Fig. 3.2)

Figure 3.2 – Comparaison des cycles IES et CHP

Légende de la figure 3.2 :

1-2-3-4 Et 1*-2-3-4 – l'apport de chaleur dans les cycles des centrales électriques ;

1-2, 1*-2 – chauffer l'eau jusqu'à la température d'ébullition dans l'économiseur de la chaudière ;

^ 2-3 – l'évaporation de l'eau dans les surfaces chauffantes par évaporation ;

3-4 – surchauffe de la vapeur dans le surchauffeur ;

4-5 Et 4-5* - détente de la vapeur dans les turbines ;

5-1 – condensation de vapeur dans le condenseur ;

5*-1* - condensation de vapeur dans le réchauffeur du réseau ;

q e À– la quantité de chaleur équivalente à l'électricité produite dans le cycle IES ;

q e T– la quantité de chaleur équivalente à l'électricité produite dans le cycle de cogénération ;

q À– la chaleur de la vapeur évacuée à travers le condenseur vers l'environnement ;

q T– chaleur de la vapeur utilisée pour fournir de la chaleur à l'eau du réseau de chauffage.

ET
D'une comparaison des cycles, il s'ensuit que dans le cycle de chauffage, contrairement au cycle de condensation, il n'y a théoriquement aucune perte de chaleur de vapeur : une partie de la chaleur est dépensée pour produire de l'électricité, et la chaleur restante est utilisée pour l'approvisionnement en chaleur. Dans le même temps, la consommation de chaleur spécifique pour la production d'électricité diminue, ce qui peut être illustré par le cycle de Carnot (voir Fig. 3.3) :

Figure 3.3 – Comparaison des cycles CES et CHP à l'aide de l'exemple du cycle de Carnot

Légende de la figure 3.3 :

Tp– température d'apport de chaleur en cycles (température de la vapeur à l'entrée

Turbine);

Merci– température d'évacuation de la chaleur dans le cycle IES (température de la vapeur dans le condenseur) ;

Tt- température d'évacuation de la chaleur dans le cycle de cogénération (température de la vapeur dans le réchauffeur du réseau).

q e À , q e T , q À , q T- le même que sur la figure 3.2.

Comparaison de la consommation de chaleur spécifique pour la production d'électricité.

Indicateurs	IES	cogénération
La quantité de chaleur laisser tomber dans le cycle de l'IES et du CHP :	q P = Tp · ΔS	q P = Tp · ΔS
La quantité de chaleur équivalent électricité produite :	Ainsi, le chauffage par rapport à la production séparée d’énergie thermique et électrique permet : Exclusion des chaufferies dans les systèmes d'alimentation en chaleur. Réduire la consommation de chaleur spécifique pour la production d’électricité. Centralisation de l'approvisionnement en chaleur (en raison de la grande puissance thermique des centrales thermiques), qui présente de nombreux avantages par rapport à la décentralisation (voir 1.3).

Les chaufferies peuvent différer par les tâches qui leur sont assignées. Il existe des sources de chaleur qui visent uniquement à fournir de la chaleur aux objets, des sources de chauffage à l'eau et des sources mixtes qui génèrent simultanément de la chaleur et eau chaude. Puisque les objets desservis par la chaufferie peuvent être différentes tailles et la consommation, alors pendant la construction, vous devez être particulièrement prudent lors du calcul de la puissance.

Puissance chaufferie – somme des charges

Pour déterminer correctement quelle chaudière vous devez acheter, vous devez prendre en compte un certain nombre de paramètres. Il s’agit notamment des caractéristiques de l’objet connecté, de ses besoins et du besoin de réserve. Dans le détail, la puissance de la chaufferie est constituée des grandeurs suivantes :

• Chauffage des locaux. Traditionnellement pris en fonction de la superficie. Mais il faut aussi tenir compte pertes de chaleur et inclure dans le calcul le pouvoir de les compenser ;
• Stock technologique. Ce poste comprend le chauffage de la chaufferie elle-même. Pour un fonctionnement stable de l'équipement, un certain régime thermique est requis. C'est indiqué dans le passeport du matériel ;
• Alimentation en eau chaude ;
• Action Existe-t-il des plans pour augmenter la surface chauffée ?
• Autres besoins. Est-il prévu de se raccorder à la chaufferie ? dépendances, piscines et autres locaux.

Souvent, lors de la construction, il est recommandé de régler la puissance de la chaufferie sur la base d'une proportion de 10 kW de puissance par 100 mètres carrés. Cependant, en réalité, le calcul de cette proportion est beaucoup plus difficile. Il est nécessaire de prendre en compte des facteurs tels que les « temps d'arrêt » des équipements pendant la saison creuse, les éventuelles fluctuations de la consommation d'eau chaude, et également de vérifier dans quelle mesure il est possible de compenser les pertes de chaleur du bâtiment avec la puissance du chaufferie. Il est souvent plus économique de les éliminer par d’autres moyens. Sur la base de ce qui précède, il devient évident qu'il est plus rationnel de confier le calcul de la puissance à des spécialistes. Cela permettra d’économiser non seulement du temps, mais aussi de l’argent.

La puissance thermique d'une chaufferie est la capacité calorifique totale de la chaufferie pour tous les types de fluides caloporteurs fournis depuis la chaufferie via le réseau de chaleur jusqu'aux consommateurs externes.

Il existe des capacités thermiques installées, en fonctionnement et de réserve.

La puissance thermique installée est la somme des puissances thermiques de toutes les chaudières installées dans la chaufferie lorsqu'elles fonctionnent en mode nominal (certifié).

Puissance thermique de fonctionnement - la puissance thermique de la chaufferie lorsqu'elle fonctionne avec la charge thermique réelle à un moment donné.

En puissance thermique de réserve, on distingue la puissance thermique de réserve explicite et latente.

La puissance thermique de la réserve explicite est la somme des puissances thermiques des chaudières installées dans la chaufferie et à l'état froid.

La puissance thermique de la réserve latente est la différence entre la puissance thermique installée et celle en fonctionnement.

Indicateurs techniques et économiques de la chaufferie

Les indicateurs techniques et économiques de la chaufferie sont répartis en 3 groupes : énergétiques, économiques et opérationnels (fonctionnement), qui visent ainsi à évaluer le niveau technique, l'efficacité et la qualité de fonctionnement de la chaufferie.

Les indicateurs énergétiques de la chaufferie comprennent :

1. Efficacité unité de chaudière brute (le rapport entre la quantité de chaleur générée par la chaudière et la quantité de chaleur obtenue par la combustion du combustible) :

La quantité de chaleur générée par la chaudière est déterminée par :

Pour les chaudières à vapeur :

où DP est la quantité de vapeur produite dans la chaudière ;

iП - enthalpie de la vapeur ;

iPV - enthalpie de l'eau d'alimentation ;

DPR - quantité d'eau de purge ;

iPR est l'enthalpie de l'eau de purge.

Pour les chaudières à eau chaude :

où MC est le débit massique d'eau du réseau traversant la chaudière ;

i1 et i2 sont les enthalpies de l'eau avant et après chauffage dans la chaudière.

La quantité de chaleur obtenue lors de la combustion du carburant est déterminée par le produit :

où BK est la consommation de combustible de la chaudière.

2. La part de la consommation de chaleur pour les besoins propres de la chaufferie (le rapport entre la consommation absolue de chaleur pour les besoins propres de la chaufferie et la quantité de chaleur générée dans la chaufferie) :

où QСН est la consommation de chaleur absolue pour les besoins propres de la chaufferie, qui dépend des caractéristiques de la chaufferie et comprend la consommation de chaleur pour la préparation de l'alimentation de la chaudière et de l'eau d'appoint du réseau, le chauffage et la pulvérisation du fioul, le chauffage de la chaudière local, alimentation en eau chaude de la chaufferie, etc.

Les formules de calcul des postes de consommation de chaleur pour leurs propres besoins sont données dans la littérature

3. Efficacité unité de chaudière nette, qui, contrairement à l'efficacité brut de la chaufferie, ne prend pas en compte la consommation de chaleur pour les besoins propres de la chaufferie :

où est la production de chaleur dans la chaudière sans tenir compte de la consommation de chaleur pour ses propres besoins.

Prise en compte (2.7)

• 4. Efficacité flux de chaleur, qui prend en compte les pertes de chaleur lors du transport des liquides de refroidissement à l'intérieur de la chaufferie dues au transfert de chaleur vers l'environnement à travers les parois des canalisations et aux fuites de liquide de refroidissement : ztn = 0,98h0,99.
• 5. Efficacité éléments individuels du circuit thermique de la chaufferie :
  • * efficacité unité de réduction-refroidissement - zrow;
  • * efficacité désaérateur d'eau d'appoint - zdpv;
  • * efficacité radiateurs réseau - zsp.
• 6. Efficacité chaufferie - produit d'efficacité tous les éléments, ensembles et installations qui forment le circuit thermique de la chaufferie, par exemple :

Efficacité chaufferie à vapeur qui fournit de la vapeur au consommateur :

Efficacité d'une chaufferie à vapeur fournissant de l'eau du réseau chauffée au consommateur :

Efficacité chaufferie eau chaude :

7. Consommation spécifique de combustible équivalent pour la production d'énergie thermique - la masse de combustible équivalent dépensée pour la production de 1 Gcal ou 1 GJ d'énergie thermique fournie à un consommateur externe :

où Bkot est la consommation de combustible équivalent dans la chaufferie ;

Qotp est la quantité de chaleur fournie par la chaufferie au consommateur externe.

La consommation de combustible équivalent dans la chaufferie est déterminée par les expressions :

où 7 000 et 29 330 sont la chaleur de combustion du carburant standard en kcal/kg de carburant standard. et kJ/kg poids standard

Après avoir remplacé (2.14) ou (2.15) dans (2.13) :

Efficacité chaufferie et la consommation spécifique de combustible équivalent sont les indicateurs énergétiques les plus importants de la chaufferie et dépendent du type de chaudières installées, du type de combustible brûlé, de la puissance de la chaufferie, du type et des paramètres des liquides de refroidissement fournis.

Dépendance des chaudières utilisées dans les systèmes d'alimentation en chaleur vis-à-vis du type de combustible brûlé :

Les indicateurs économiques de la chaufferie comprennent :

1. Coûts en capital (investissements en capital) K, qui représentent la somme des coûts associés à la construction d'un nouveau ou à la reconstruction

chaufferie existante.

Les coûts d'investissement dépendent de la capacité de la chaufferie, du type de chaudières installées, du type de combustible brûlé, du type de liquide de refroidissement fourni et d'un certain nombre de conditions spécifiques (distance des sources de combustible, de l'eau, des autoroutes, etc.).

Structure approximative des coûts d'investissement :

• * travaux de construction et d'installation - (53h63)% K ;
• * frais d'équipement - (24h34)% K ;
• *autres frais - (13h15)% K.
• 2. Coûts d'investissement spécifiques kUD (coûts d'investissement liés à l'unité de puissance thermique de la chaufferie QKOT) :

Les coûts d'investissement spécifiques permettent de déterminer les coûts d'investissement attendus pour la construction d'une chaufferie nouvellement conçue à l'aide d'un analogue :

où - les coûts d'investissement spécifiques pour la construction d'une chaufferie similaire ;

Puissance thermique de la chaufferie conçue.

• 3. Les coûts annuels associés à la production d'énergie thermique comprennent :
  • * les coûts de carburant, d'électricité, d'eau et de matériaux auxiliaires ;
  • * salaires et déductions connexes ;
  • * les charges d'amortissement, soit transférer le coût des équipements au fur et à mesure de leur usure au coût de l'énergie thermique produite ;
  • * réparations en cours;
  • * frais généraux de chaudière.
• 4. Le coût de l'énergie thermique, qui est le rapport entre le montant des coûts annuels associés à la production d'énergie thermique et la quantité de chaleur fournie aux consommateurs externes au cours de l'année :

5. Coûts réduits, qui représentent la somme des coûts annuels liés à la production d'énergie thermique et de la part des coûts d'investissement déterminés par le coefficient standard d'efficacité des investissements En :

L’inverse de En donne la période de récupération des dépenses en capital. Par exemple, avec En=0,12 période de récupération (années).

Les indicateurs opérationnels indiquent la qualité de fonctionnement de la chaufferie et comprennent notamment :

1. Coefficient de temps de travail (le rapport de la durée réelle de fonctionnement de la chaufferie ff au calendrier ff) :

2. Coefficient de charge thermique moyenne (le rapport de la charge thermique moyenne Qav pendant une certaine période de temps à la charge thermique maximale possible Qm pour la même période) :

3. Facteur d'utilisation de la charge thermique maximale (rapport de l'énergie thermique réellement générée pendant une certaine période de temps à la production maximale possible pour la même période) :

Cette chaufferie est conçue pour fournir de la chaleur aux systèmes de chauffage, de ventilation, d'alimentation en eau chaude et de chaleur industrielle. Selon le type de vecteur énergétique et le schéma de sa fourniture au consommateur, le HRSG est classé comme fournissant de la vapeur avec retour de condensats et de l'eau chaude selon schéma fermé apport de chaleur.

Puissance thermique du HRSG est déterminé par la somme de la consommation horaire de chaleur pour le chauffage et la ventilation en mode hiver maximum, la consommation horaire maximale de chaleur à des fins technologiques et la consommation horaire maximale de chaleur pour l'alimentation en eau chaude (à systèmes fermés réseaux de chaleur).

Puissance de travail de l'unité - puissance totale faire fonctionner les chaudières à charge réelle pendant une période de temps donnée. La puissance de fonctionnement est déterminée sur la base de la somme de la charge thermique des consommateurs et de l’énergie thermique utilisée pour les besoins propres de la chaufferie. Les calculs prennent également en compte les déperditions thermiques dans le cycle vapeur-eau de la chaufferie et des réseaux de chaleur.

Détermination de la productivité maximale de l'installation de chaudière et du nombre de chaudières installées

Q ku U = Q ov +Q eau chaude +Q tex +Q ch +DQ, W (1)

où Q ov, Q eau chaude, Qtech sont respectivement la consommation de chaleur pour le chauffage et la ventilation, l'approvisionnement en eau chaude et les besoins technologiques, W (comme spécifié) ; Qch - consommation de chaleur pour les besoins propres de la chaufferie, W ; DQ - pertes dans le cycle de l'installation de la chaudière et dans les réseaux de chaleur (acceptées à hauteur de 3% de la puissance thermique totale de l'unité de traitement thermique).

Qgv = 1,5 MW ;

Q eau chaude = 4,17*(55-15)/(55-5)= 3,34 MW

La consommation de chaleur pour les besoins technologiques est déterminée par la formule :

Qtex = Дtex (h VAPEUR -h HT), MW (2)

où D tech = 10 t/h = 2,77 kg/s - consommation de vapeur pour la technologie (comme spécifié) ; h sieste = 2,789 MJ/kg - enthalpie de vapeur saturée à une pression de 1,4 MPa ; h XB = 20,93 kJ/kg = 0,021 MJ/kg - enthalpie de l'eau froide (source).

Qtex = 2,77 (2,789 - 0,021) = 7,68 MW

La puissance thermique consommée par la HRSG pour ses propres besoins dépend de son type et de son type de combustible, ainsi que du type de système d'alimentation en chaleur. Il est dépensé pour chauffer l'eau avant de l'installer nettoyage chimique, désaération de l'eau, chauffage du fioul, soufflage et nettoyage des surfaces chauffantes, etc. Nous acceptons dans la limite de 10 à 15 % de la consommation totale de chaleur externe pour le chauffage, la ventilation, l'approvisionnement en eau chaude et les besoins technologiques.

Q cn = 0,15*(4,17+3,34+7,68)= 2,27 MW

QD = 0,03*15,19 = 0,45 MW

Q ku U = 4,17+3,34+7,68+2,27 +0,45 =18 W

Alors la puissance thermique du récupérateur de chaleur pour trois modes de fonctionnement de la chaufferie sera :

1) hiver maximum :

Q ku m.z = 1,13(Q OV + Q eau chaude + Q tex) ;MW (3)

Q ku m.z = 1,13(4,17+3,34 +7,68) = 17,165 MW

2) le mois le plus froid :

Q cu n.h.m = Q cu m.z *(18-t faible)/(18-t non) ,MW (4)

Q ku n.h.m =17,165*(18+17)/(18+31)=11,78 MW

où mais = -31°C - température de conception pour la conception du chauffage - la période de cinq jours la plus froide (Kob = 0,92) ; t nv = - 17°С - température de conception pour la conception de la ventilation - in période froide années (paramètres A).

Sélection du nombre de vaisseaux spatiaux.

Nombre préliminaire d'engins spatiaux pour un maximum période hivernale peut être déterminé par la formule :

On le trouve grâce à la formule :

Q ka=2,7 (2,789-0,4187)+0,01 5 2,7 (0,826-0,4187)=6,6 MW

vaisseau spatial le plus proche DKVR-6.5-13

Lors de la prise de décision finale sur le nombre d'engins spatiaux, les conditions suivantes doivent être remplies :

• 1) le nombre d'engins spatiaux doit être d'au moins 2
• 2) en cas de panne d'une des chaudières, celles restant en fonctionnement doivent fournir la puissance thermique du mois le plus froid
• 3) il faut prévoir la possibilité de réparer le vaisseau spatial en été (au moins une chaudière)

Quantité d'engins spatiaux pour la période la plus froide : Q cu n.h.m / Q ka=11,78/6,6=1,78=2 KA

Nombre d'engins spatiaux pour la période estivale : 1,13 (Q eau chaude + Qtex)/ Q ka=1,13(3,34+7,68)=1,88=2 KA.