Шпаргалка по энергетическим системам

9. Низкая энергетическая эффективность теплообменников из-за низкогокачества воды оборотного водоснабжения; 

10. Высокие  температуры воды на входе в компрессор из-за изношенного состояния градирен системы оборотного водоснабжения в теплый период года.

13.Система газоснабжения.  Структура системы газоснабжения

Современные распределительные  системы газоснабжения представляют собой сложный комплекс сооружений, состоящий из следующих основных элементов: газовых кольцевых, тупиковых  и смешанных сетей низкого, среднего и высокого давления, проложенных  на территории города или другого  населенного пункта внутри кварталов  и внутри зданий; на магистралях - газораспределительных  станций (ГРС), газорегуляторных пунктов  и установок (ГРП и ГРУ), систем связи, автоматики и телемеханики. Весь комплекс сооружений должен обеспечивать бесперебойную подачу газа потребителям. В системе должно быть предусмотрено  отключение отдельных ее элементов  и участков газопроводов для производства ремонтных и аварийных работ, она должна обеспечивать бесперебойную  подачу газа потребителям, быть простой, безопасной, надежной и удобной в  эксплуатации.

Проекты газоснабжения областей, городов, поселков разрабатывают на основе схем и проектов районных планировок, генеральных планов городов с  учетом их развития на перспективу. 
Сооружения, оборудование и узлы в системе газоснабжения следует применять однотипные. 
Выбор системы распределения, числа ГРС, ГРП и принципа построения распределительных газопроводов (кольцевые, тупиковые, смешанные) следует производить на основании технико-экономических расчетов с учетом объема, структуры и плотности газопотребления, надежности газоснабжения, а также местных условий строительства и эксплуатации. 
Принятый вариант системы должен иметь максимальную экономическую эффективность и предусматривать строительство и ввод в эксплуатацию системы газоснабжения по частям. 
Основным элементом систем газоснабжения являются газопроводы, которые классифицируются по давлению газа и назначению. В зависимости от максимального давления транспортируемого газа газопроводы согласно СНиП 2.04.08-87 "Газоснабжение" подразделяются на:

газопроводы высокого давления I категории - при рабочем давлении газа свыше 0,6 МПа (6 кгс/см2) и газовоздушных смесей и до 1,6 МПа (16 кгс/см2) для сжиженных углеводородных газов (СГУ);

газопроводы высокого давления II категории - при рабочем давлении газа свыше 0,3 МПа (3 кгс/см2) до 0,6 МПа (6 кгс/см2);

газопроводы среднего давления - при рабочем давлении газа свыше 0,005 МПа (0,05 кгс/см2) до 0,3 МПа (3 кгс/см2);

газопроводы низкого давления - при рабочем давлении газа до 0,005 МПа (0,05 кгс/см2) включительно. 
Газопроводы низкого давления служат для транспортирования газа в жилые и общественные здания, предприятия общественного питания, а также во встроенные в жилые и общественные здания, отопительные котельные и предприятия бытового обслуживания. К газопроводам низкого давления можно присоединять мелких потребителей и небольшие отопительные котельные. Крупные коммунальные потребители не присоединяют к сетям низкого давления, так как транспортировать по ним большие сосредоточенные количества газа неэкономично. 
Газопроводы среднего и высокого давления служат для питания городских распределительных сетей низкого и среднего давления через ГРП. Они также подают газ через ГРП и местные ГРУ в газоводы промышленных и коммунальных предприятии. 
Городские газопроводы высокого давления являются основными артериями, питающими крупный город, их выполняют в виде кольца, полукольца или в виде лучей. По ним газ подают через ГРП в сети среднего и высокого давления, а также крупным промышленным предприятиям, технологические процессы которых нуждаются в газе давлением свыше 0,6 МПа. 

14.Тепловой баланс котельного  агрегата. Общее уравнение теплового  баланса.

Тепловой баланс котельного агрегата устанавливает равенство между  поступающим в агрегат количеством  теплоты и его расходом. На основании  теплового баланса определяют расход топлива и вычисляют коэффициент  полезного действия, эффективность  работы котельного агрегата. 
В котельном агрегате химически связанная энергия топлива в процессе горения преобразуется в физическую теплоту горючих продуктов сгорания. Эта теплота расходуется на выработку и перегрев пара или нагревания воды. Вследствие неизбежных потерь при передаче теплоты и преобразования энергии вырабатываемый продукт (пар, вода и т.д.) воспринимает только часть теплоты. Другую часть составляют потери, которые зависят от эффективности организации процессов преобразования энергии (сжигания потлива) и передачи теплоты вырабатываемому продукту. 
Уравнение теплового баланса для установившегося теплового состояния агрегата записывают в следующем виде: Q^p_p=Q₁+ Q_п или Q^р_р=Q₁+Q₂+Q₃+Q₄+Q₅+Q₆ (14.1)где Q^p_p – теплота, которой располагают; Q₁ – использованная теплота; Q_п - общие потери; Q₂ – потери теплоты с уходящими газами; Q₃ – потери теплоты от химического недожога; Q₄ – потери теплоты от механической неполноты сгорания; Q₅ – потери теплоты в окружающую среду; Q₆ – потери теплоты с физической теплотой шлаков. 
Левая приходная часть уравнения теплового баланса (14.1) является суммой следующих величин:Q^р_р=Q^р_н+Q_в.вн+Q_пар+Q_физ.т. (14.2)

где Q_в.вн – теплота, вносимая в котлоагрегат с воздухом на 1 кг топлива; эта теплота учитывается тогда, когда воздух нагревается вне котельного агрегата (например, в паровых или электрических калориферах, устанавливаемых до воздухоподогревателя); если воздух нагревается только в воздухонагревателе, то, теплота не учитывается, так как она возвращается в топку агрегата; Q_пар - теплота, вносимая в топку с дутьевым (форсуночным) паром на 1 кг потлива; Q_физ.т. - физическая теплота 1 кг или 1 м³ топлива. 
 
Теплоту, вносимую с воздухом, рассчитывают по равенству:

Q_в.вн = b^/V⁰с_р/(T_г.вз – Т_х.вз), _. (14.3)

где b^/ - отношение количества воздуха на входе в воздухоподогреватель к теоретически необходимому; с_р^/= 1,33 кДж/(м³·К), при температуре воздуха до 600К; Т_г.вз , Т_х.вз – температуры горячего о холодного воздуха, обычно Т_х.вз = 300К. 
Теплоту, вносимую с паром для распыления мазута (форсуночный пар), находят по формуле: Q_пар = W_ф (i_ф – r) , _. (14.4)

где W_ф – расход форсуночного пара, равный 0,3-0,4 кг/кг; i_ф – энтальпия форсуночного пара, кДж/кг; r – теплота парообразования, кДж/кг. 
Физическая теплота 1 кг топлива:

Q_физ.т. = с_т (Т_т – 273) , _. (14.5)

где с_т – теплоемкость топлива, кДж/(кг· К); Т_т – температура топлива. 
Если предварительный подогрев воздуха и топлива отсутствует и пар для распыления топлива не используется, то Q^р_р=Q^р_н.

15.Потеря тепла с уходящими  газами

Потери  теплоты отопительного котла Q_у.г (q_у.г) с уходящими газами возникают из-за того, что физическая теплота (энтальпия) газов H_уг, покидающих котел при температуре t_уг, превышает физическую теплоту поступающих в котел воздуха α_угН°_х.в и топлива с_тΔt_т. Эти потери теплоты занимают обычно основное место среди тепловых потерь котла и составляют q_уг = 5... 12 % располагаемой теплоты.

С учетом энтальпии уходящих газов H_уг МДж/кг (или МДж/м³), и энтальпии теоретически необходимого количества воздуха Н°_х.в, МДж/кг (или МДж/м³), определяют потери теплоты с уходящими газами: Q_у.г = H_уг — α_угН°_х.в

Потери теплоты с  уходящими газами зависят в основном от объема и температуры уходящих газов. Для снижения этих потерь следует уменьшать коэффициент избытка воздуха осу г в уходящих газах, который зависит от коэффициента избытка воздуха в топке а, и балластного воздуха Δα_подс, за счет подсосов в газоходы котла, находящиеся обычно под разрежением: α_уг = α_т + Δα_подс

Оптимальное по условию минимума суммарных  потерь теплоты (q_у.г + q_х.н) значение атопт находится из графика (рис. а). Возможность уменьшения ат зависит от вида топлива, способа его сжигания, типа горелок и топочного устройства. При благоприятных условиях смешения топлива и воздуха избыток воздуха ат, необходимый для горения, может быть уменьшен. При сжигании газообразного топлива коэффициент избытка воздуха принимают α_т ≤ 1,1, при сжигании мазута α_т = 1,1... 1,15.

Подсосы воздуха по газовому тракту Δα_подс в пределе могут быть сведены к нулю в котлах, работающих под наддувом, т.е. под давлением в дымовом тракте. Для котлов, работающих под разрежением, подсосы составляют Δα_подс = 0,15... 0,3 и даже больше. Воздух окружающей среды проникает в систему в местах прохода труб через обмуровку, через уплотнения лючков, дверок, гляделок, по трещинам и неплотностям обмуровки. 
Балластный воздух в продуктах сгорания помимо увеличения потерь теплоты Q_у.г приводит также к дополнительным затратам электроэнергии на дымосос.

 Графическое определение  оптимальных значений коэффициента избытка воздуха α_т^опт в топке котла (а) и температуры t_у.г^оптуходящих газов (б) 

q_у.г, q_х.н — потери теплоты с уходящими газами и от химической неполноты сгорания, %; t_у.г', t_у.г''— расчетные температуры уходящих газов, °С; ΣЗ — суммарные затраты, руб./год; З_в — затраты на топливо, руб./год; 3_F — затраты на поверхность нагрева, руб./год 
Важнейшим фактором, влияющим на величину Q_у.г является температура уходящих газов t_у.г. Ее снижение достигается устаноп кой в хвостовой части котла теплоиспользующих элементов (эко номайзера, воздушного подогревателя). Чем ниже температур t_у.г уходящих газов и, соответственно, меньше разность температур Δt между газами и нагреваемым рабочим телом (например, воздухом), тем большая площадь поверхности нагрева требуется для охлаждения продуктов сгорания.

Повышение же температуры уходящих газов приводит к увеличению потери с Q_у.г и, следовательно, к дополнительным затратам топлива ΔВ на выработку одного и того же количества пара или горячей воды.

В связи с этим оптимальная температура t_у.г определяется на основе технико-экономических расчетов при сопоставлении годовых капитальных затрат на сооружение поверхности нагрева и затрат на топливо (рис. б).

С увеличением тепловой нагрузки котельного агрегата (увеличением расхода топлива  В и выхода пара D) потеря теплоты  с уходящими газами q_у.г возрастает. Это связано с тем, что с ростом нагрузки увеличивается количество выделенной теплоты в топке. Одновременно увеличивается объем продуктов сгорания и их скорость в газоходах котла. При этом теплоотдача к конвективным поверхностям нагрева возрастает пропорционально увеличению скорости лишь в степени 0,6...0,8. Таким образом, тепловыделение превышает тепловосприятие, и температура уходящих газов с увеличением нагрузки повышается. 
При работе котла на газообразном и жидком топливах поверхности нагрева могут загрязняться сажей и золой топлива. Это приводит к ухудшению теплообмена продуктов сгорания с поверхностями нагрева. При этом для сохранения заданной паропроизво-дительности приходится идти на увеличение расхода топлива. Занос поверхностей нагрева приводит также к увеличению сопротивления газового тракта котла. В связи с этим для обеспечения нормальной эксплуатации агрегата требуется систематическая очистка его поверхностей нагрева.

16.Потеря тепла от химической  неполноты сгорания. Потеря тепла  от механической неполноты сгорания

При расмотрение отдельных составляющих уравнения баланса тепла котельной  установки можно выделить две  топочные потери ,целиком зависящие  от топлива,способа его сжигания ,конструкции топки и ее обслуживания ,-- это потери от химеческой и механической неполноты сгорания

Потери теплоты  отопительного котла от химической неполноты сгорания Q_х.н (q_х.н) возникают при неполном сгорании топлива в пределах топочной камеры и появлении в продуктах горения горючих газообразных составляющих — СО, Н₂, СН₄, С_mН_n и др. Догорание же этих горючих газов за пределами топки практически невозможно из-за относительно низкой температуры. 
Причинами появления химической неполноты сгорания могут Сшть:

общий недостаток количества воздуха;

плохое смесеобразование, особенно на начальных стадиях горения  топлива;

низкая температура в топочной камере, особенно в зоне догорания  топлива;

недостаточное время пребывания топлива  в пределах топоч ной камеры, в  течение которого химическая реакция  горения не может завершиться  полностью.

При достаточном для полного  сгорания топлива количестве воздуха  и хорошем смесеобразовании потери q_х.н зависят от объемной плотности тепловыделения, МВт/м³, в топке q_v- BQ_н^р/V_т, где В — расход топлива, кг/с; Q_н^р — низшая рабочая теплота сгорания топлива, МДж/кг; V_т — объем топки, м³. Характер зависимости q_х.н от q_v приведен на рисунке. В области низких значений q_v (левая часть кривой), т.е. при малых расходах топлива В, потери q_х.н увеличиваются в связи со снижением температурного уровня в топочной камере. Увеличение объемной плотности тепловыделения q_v (с увеличением расхода топлива) приводит к повышению температурного уровня в топке и снижению q_х.н.  Однако по достижении определенного уровня q_v при дальнейшем увеличении расхода топлива (правая часть кривой) потери q_х.н вновь начинают возрастать, что связано с уменьшением времени пребывания газов в объеме топки и невозможностью в связи с этим завершения реакции горения.

Оптимальное значение q_v, при котором потери q_х.н минимальны, зависит от вида топлива, способа его сжигания и конструкции топки. Для современных котлов, работающих на газообразном и жидком топливе, потери теплоты по причине химической неполноты сгорания достигают 0,5 % и рассчитываются по формуле: