Основные технико-экономические показатели работы котельных

Основные технико-экономические показатели работы котельных

Рассмотрены основные технико-экономические показатели котельных филиала «Читинский энергетический комплекс», способы влияние на КПД котлов, котельной и УРУТ

Авторы публикации

Рубрика

Энергетика

Журнал

Журнал «Научный лидер» выпуск # 3 (48), Январь ‘22

Поделиться

Основными ТЭП за период: месяц, квартал, год на котельных являются отпуск тепловой энергии с коллектора потребителям Qколл (Гкал), расход натурального топлива Втнт (тонн натурального топлива, тнт), расход условного топлива Втут (тонн условного топлива, тут), удельный расход условного топлива на отпуск тепловой энергии bт/э (кг/Гкал), коэффициент полезного действия «брутто» котельной ηкот (или коэффициент использования топлива, КИТ).

Данный показатели нормируются – т.е. устанавливается норма или план и утверждаются в формате производственной программы филиала и Общества.

Нормирование (или планирование) помесячно указанных показателей нужно, чтобы в бизнес-плане филиала/Общества отразить затраты на топливо, т.е. расход топлива умножается на его стоимость с доставкой, получаются топливные затраты, они составляют до 60-70% от общих затрат в себестоимости продукции – тепловой энергии.

За 2020 г. котельные филиала сожгли 82168 тонн натурального топлива, при стоимости Татауровского угля 1234 руб/тнт, суммарные затраты на топливо за 2020 г. составили 101 395 тыс. руб. (сто один миллион триста девяносто пять тысяч рублей). Для сравнения, Читинская ТЭЦ-1 за год сжигает 2051693 тонн натурального топлива в год различных марок, стоимостью 2531789 тыс. руб. (два миллиарда пятьсот тридцать один миллион семьсот восемьдесят девять тысяч рублей). Т.е. котельные филиала ЧЭК сжигают всего 4% от потребления о Читинской ТЭЦ-1.

Далее приводятся графические зависимости потребления топлива по котельным:

Следующие нормируемые величины – расход натурального топлива и расход условного топлива. Они отличаются между собой тем, что расход натурального топлива это фактически сожжённое за период топливо, а расход условного топлива – это приведенный расход натурального топлива к калорийности 7000 ккал/кг.

Втут = Втнт*Qрн / 7000, где Qрн – фактическая калорийность Татауровского угля  (составляет 3300-3700 ккал/кг),

Втут = Втнт*Qрн / 7000 = 100*3600/7000 = 51,42 т.у.т. (т.е. при расходе 100 тонн натурального топлива и указанной калорийности – низшая теплота сгорания натурального топлива, расход условного топлива составит 51,42 тут).

Величина «условное топливо» и «калорийность условного топлива» используются для того, чтобы привести (пересчитать) расход топлива при разных калорийностях к одному топливу – название которому дали «условное» и калорийность которого составляет 7000 ккал/кг. Если не применять понятие расход условного топлива, то будет непонятно хорошо или плохо мы отработали, сжигая топливо разных марок с разными калорийностями. Например, у мазута калорийность 10250 ккал/кг, у каменного угля 5000 ккал/кг, соответственно мы потратим меньше такого топлива на выработку одного и того же количества тепла, но при этом тогда расходы натурального топлива будут разные, а расход условного топлива будет одинаков:

Вид топлива

Выработка тепла, Гкал

Низшая теплота сгорания, ккал/кг

Расход натурального топлива, тнт

Расход условного топлива, тут

Мазут

100

10250

12,2

17,9

Бурый уголь

100

3600

34,7

17,9

Каменный уголь

100

500

25,0

17,9

Дрова

100

1500

83,3

17,9

Следующие нормируемые величины работы котельных – это коэффициент полезного действия «брутто» (КПД) котельной (или коэффициент использования топлива, КИТ) и удельный расход условного топлива на отпуск тепловой энергии (кг/Гкал).

КПД котельных всецело за определённый определяется КПД отдельных котлоагрегатов.

КПД котлов и котельной – соотношение количества энергии переданной сетевой воде к количеству энергии содержащейся  в топливе. Количество энергия топлива – это и есть низшая теплота сгорания умноженная на расход натурального топлива, а количество тепловой энергии – это нагрев воды умноженный на ее количество (массу), т.е.:

ηкот = Qкол/(Втнт*Qрн) = 100*103/(34,7*3600)*100 =  80% (т.е. из 100% энергии 34,7 тонн натурального топлива, мы 20% потеряли, а сетевой воде передали тепловой энергии 100 Гкал за определенный период).

Когда мы говорим о количестве выработанного тепла за определенный период – это тепловая ЭНЕРГИЯ (Гкал или Джоули), а когда мы говорим о количестве вырабатываемой энергии за единицу времени (час), то это тепловая мощность (Гкал/ч или МВт). 1 Гкал/ч = 1,163 МВт.

Для подсчета КПД котельных производят замер остатков топлива на начало месяца и конец месяца, разница между остатками + приход топлива = расходу топлива.

Как указывалось, на итоговый КПД котельной влияет КПД отдельных колов, т.е. чем экономичнее работают котлы, тем выше КПД будет у котельной по итогу месяца.

Удельный расход условного топлива на отпуск тепловой энергии bт/э – один из важнейших показателей экономичности работы котельных, напрямую характеризует уровень совершенства технологии сжигания топлива на котлах.

bт/э = Втут/Qкол = 17,9*1000/100 = 178,5 кг/Гкал, т.е. КПД = 80% соответствует УРУТ 178,5 кг/Гкал (таким образом рассчитаны КПД по котельным за 2020 г.).

При этом нужно понимать, что расход угля тратится и на отпуск тепла потребителям и на собственные нужды, а УРУТ считается только по отношению к отпуску потребителям, поэтому чем больше СН, тем меньше Qкол – что ведет к росту УРУТ.

Если знаете КПД котельной, то можно перейти к УРУТ по формуле:

bт/э = 142,857 / (ηкот) = 142,857 / (80/100) = 142,857 / 0,8 = 178,5 кг/Гкал, в формуле 142,857 кг/Гкал – это удельный расход условного топлива на выработку 1 Гкал при КПД = 100%. Т.е. чем больше УРУТ у котельной величины в 142,857 кг/Гкал, тем хуже работают котлы.

Структура потерь тепла в котле и способы влияние на КПД котлов, котельной и УРУТ

Снижение расхода топлива одно из направлений работы филиала. Расход топлива зависит от нескольких факторов:

- КПД котлов (качественный фактор), чем меньше КПД, тем больше расход топлива;

- отпуск тепловой энергии (объемный фактор) – чем больше отпуск, тем больше расход топлива;

- калорийность топлива (качественный фактор), чем меньше калорийность, тем больше расход натурального (но не условного) топлива.

Рассмотрим, как влияет КПД котлов на расход топлива:

КПД котельной замеряется прямым балансом – это разница между остатками на начало и конец периода + поставка

КПД котельной замеряется обратным балансом – через замеры параметров работы котлов и расчет по формулам:

ηкот = 100- q2 – q3 – q4 –q5 – q6, где

100 – энергия топлива (принимается за 100% подведенная к котлу)

q2 – потери тепла с уходящими газами (%), зависят о температуры уходящих газов и содержания кислорода в уходящих газах;

q3 – потери тепла от химического недожога (%), зависят от величины содержания угарного газа СО в уходящих газах;

q4 – потери тепла от механического недожога (%), зависят от содержания горючих (несгоревших частиц угля) в шлаке зольника и уносе циклона;

q5 – потери тепла через изоляцию котла (%), зависят т состояния и наличия изоляции на котле;

q6 – потери тепла со шлаком (%).

Величина потерь тепла топлива в котле со слоевым сжиганием такая (чем больше скорости взаимодействия частиц топлива и кислорода воздуха – тем меньше мехнедожог и количество подаваемого воздуха):

Чтобы снизить q6 – нужно отдать тепло шлака воздуху, который поступает в топку, поэтому в рамках новаторской деятельности на котельной Осетровка реализуется мероприятие по монтажу зольной перфорированной полки с экономией топлива 10,2 тнт/год на 1 котел (сейчас шлак с температурой 250 0С падает сразу в канал гидрозатвора) и на некоторых котельных перегружали горячий шлак в топки резервных котлов, находящихся на циркуляции для отдачи тепла сетевой воде.

Чтобы снизить q5 необходимо следить за состоянием изоляции, участки изоляции с высокой температурой менять/восстанавливать изоляцию, увеличивать толщину изоляции, планируем приобретение и применение водоохлаждаемых дверок.

Чтобы снизить q4 нужно:

- дожигать унос с циклона и зольника (при содержании горючих более 30%);

- не допускать высокого разряжения в топке, для исключения уноса легких частиц топлива в циклон;

- обеспечивать продуваемость слоя топлива;

- сжигать топливо нужного фракционного состава – сейчас перспективным направлением является сжигание топлива от ДСК с фракцией 15-50 мм.

Для котлов с кипящим слоем почти все горючие оказываются в уносе циклона из-за аэродинамики организации горения топлива (очень мало попадает в слив шлака), в слоевых котлах наоборот, 80% золы оказывается в шлаке топки и только 20% в уносе циклона, в котлах с факельным сжиганием 5% золы попадает в шлак и 95% в золу уноса.

Чтобы снизить q3 по обыкновению ничего не нужно на слоевых котлах, т.к. кислорода в уходящих газах более чем достаточно для дожига углерода в СО2. В идеале реакция сгорания углерода топлива должна проходить так:

С+О2 = СО2 (углекислый газ) – минимальное соотношение кислорода и углерода, при котором происходит полное окисление углерода, называется стехиометрическим, для такого соотношения коэффициент избытка воздуха будет равен единице α = 21/(21-О2) = 1 (где О2 – остаточное содержание кислорода в уходящих газах, О2 = 0%).

В практике происходит по-другому, кислород и топливо смешиваются неидеально, и необходимо всегда поддерживать расход воздуха (кислорода) выше теоретически необходимого (в уходящих газах остаток О2 > 0%), что приводит к увеличению объема дымовых газах и расходу топлива, необходимого на нагрев этого воздуха.

По факту реакция горения выглядит так:

С+О2 = СО2 + СО (с образованием угарного газа), чем больше СО – тем темнее дымовые газы после дымовой трубы.

Также на потери тепла с уходящим газами влияет непосредственно их температура – на это влияет чистота внутренней/наружной поверхности котлов, площадь поверхности нагрева.

 

Список литературы

  1. Трембовля В.И., Фигнер Е.Я., Авдеева А.А. Тепломеханические испытания котельных установок. - М.: Энергия, 1991. -416 с.
  2. Тепловой расчет котельных агрегатов. Нормативный метод / Под. ред. А.В. Кузнецова и др. - М.: Энергия, 1973. - 296 с.
  3. Справочное пособие теплоэнергетика электрических станций./ Под. ред. А.М. Леонкова, Б.В. Яковлева. - Минск, Беларусь, 1974. - 368 с.
  4. Парилов В.А., Ушаков С.Г. Испытания и наладка паровых котлов. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 320 с.
  5. Кемельман Д.Н., Эскин Н.Б. Наладка котельных установок. Справочник. - М.: Энергоатомиздат. 1989. -320 с.

Предоставляем бесплатную справку о публикации,  препринт статьи — сразу после оплаты.

Прием материалов
c по
Осталось 4 дня до окончания
Размещение электронной версии
Загрузка материалов в elibrary