Détermination de la consommation spécifique de combustible équivalent par GJ (Gcal) de chaleur généré. Consommation spécifique de combustible pour la production d'énergie thermique dans les centrales thermiques

Comment convertir des tonnes de charbon en Gcal ? Convertir des tonnes de charbon en Gcal Ce n’est pas difficile, mais pour ce faire, décidons d’abord à quelles fins nous en avons besoin. Il existe au moins trois options pour calculer la conversion des réserves de charbon existantes en Gcal, à savoir :

Dans tous les cas, sauf à des fins de recherche, où il est nécessaire de connaître le pouvoir calorifique exact du charbon, il suffit de savoir que la combustion de 1 kg de charbon de pouvoir calorifique moyen libère environ 7000 kcal. À des fins de recherche, il est également nécessaire de savoir où et à partir de quel gisement le charbon a été obtenu.
Par conséquent, nous avons brûlé 1 tonne de charbon ou 1 000 kg et avons reçu 1 000 x 7 000 = 7 000 000 kcal ou 7 Gcal.

Teneur en calories des qualités de charbon.

Pour référence: pouvoir calorifique des charbons varie de 6 600 à 8 750 calories. Pour l'anthracite, il atteint 8 650 calories, mais la teneur en calories du lignite varie de 2 000 à 6 200 calories, tandis que le lignite contient jusqu'à 40 % de résidus non combustibles - les boues. Dans le même temps, l'anthracite ne s'enflamme pas bien et ne brûle qu'en présence d'un fort courant d'air, mais le lignite, au contraire, s'enflamme bien, mais donne peu de chaleur et brûle rapidement.

Mais ici, et dans aucun des calculs ultérieurs, n'oubliez pas qu'il s'agit de la chaleur dégagée lors de la combustion du charbon. Et lorsque vous chauffez une maison, selon l'endroit où nous brûlons du charbon dans un poêle ou une chaudière, vous recevrez moins de chaleur en raison du soi-disant facteur d'efficacité (coefficient action utile) appareil de chauffage(lire chaudière ou fournaise).

Pour un poêle classique, ce coefficient ne dépasse pas 60 % ; comme on dit, la chaleur s'envole dans la cheminée. Si vous possédez une chaudière et chauffage à l'eau dans la maison, l'efficacité peut atteindre 92 % pour les chaudières fraîches importées et modernes, généralement pour les chaudières domestiques au charbon, l'efficacité n'est pas supérieure à 70-75 %. Par conséquent, regardez le passeport de la chaudière et multipliez les 7 Gcal obtenus par l'efficacité, et vous obtiendrez la valeur souhaitée - combien de Gcal vous obtiendrez en utilisant 1 tonne de charbon pour le chauffage, ou qu'est-ce qui revient à convertir une tonne de charbon en Gcal.

Après avoir dépensé 1 tonne de charbon pour chauffer une maison avec une chaudière importée, nous obtiendrons environ 6,3 Gcal, mais avec un poêle classique seulement 4,2 Gcal. J'écris avec un poêle conventionnel car il existe de nombreux modèles de poêles économiques avec un transfert de chaleur accru ou un rendement élevé, mais, en règle générale, ils sont de grande taille et tous les artisans n'entreprennent pas leur maçonnerie. La raison en est que si la pose est incorrecte ou même s'il y a un léger dysfonctionnement poêle économique, dans certaines conditions, une détérioration ou une absence totale de traction est possible. Au mieux, cela fera pleurer le poêle, ses parois seront humides à cause de la condensation, pire absence les courants d'air peuvent entraîner des brûlures chez les propriétaires à cause du monoxyde de carbone.

Quelle réserve de charbon faut-il constituer pour l’hiver ?

Attardons-nous maintenant sur le fait que nous faisons tous ces calculs afin de savoir combien de réserves de charbon il faut constituer pour l'hiver. Dans n'importe quelle littérature, d'ailleurs, et sur notre site Internet, vous pouvez lire cela, par exemple, pour chauffer une maison d'une superficie de 60 mètres carrés, vous aurez besoin d'environ 6 kW de chaleur par heure. En convertissant kW en Gcal, nous obtenons 6x0,86 = 5,16 kcal/heure, d'où nous avons pris 0,86.

Maintenant, semble-t-il, tout est simple, connaissant la quantité de chaleur nécessaire au chauffage par heure, on la multiplie par 24 heures et la quantité jours de chauffage. Ceux qui souhaitent vérifier le calcul recevront un chiffre apparemment invraisemblable. Assez de chauffage pour 6 mois petite maison Dans 60 mètres carrés, nous devons dépenser 22 291,2 Gcal de chaleur ou stocker 22 291,2/7 000/0,7 = 3,98 tonnes de charbon. Compte tenu de la présence de résidus incombustibles dans le charbon, ce chiffre doit être augmenté du pourcentage d'impuretés, en moyenne il est de 0,85 (15% d'impuretés) pour les houilles et de 0,6 pour les lignites. 3,98/0,85=4,68 tonnes de charbon. Pour le marron, ce chiffre sera généralement astronomique, puisqu'il produit presque 3 fois moins de chaleur et contient beaucoup de roches incombustibles.

Quelle est l'erreur, oui, que 1 kW de chaleur par 10 m zones carréesà la maison, nous ne passons que par temps froid, car région de Rostov, par exemple il fait -22 degrés, Moscou -30 degrés. L'épaisseur des murs est calculée pour ces gelées bâtiments résidentiels, combien de jours par an avons-nous de telles gelées ? C'est vrai, maximum 15 jours. Ainsi, pour un calcul simplifié adapté à vos propres besoins, vous pouvez simplement multiplier la valeur obtenue par 0,75.

Le coefficient de 0,75 a été dérivé de la moyenne de calculs plus précis utilisés pour déterminer le besoin de carburant standard afin d'obtenir des limites sur ce même carburant auprès des autorités. entreprises industrielles(gorgaz, régionalgaz, etc.) et bien sûr ne peut être utilisé officiellement nulle part sauf pour vos propres calculs. Mais la méthode ci-dessus consistant à convertir des tonnes de charbon en Gcal, puis à déterminer les besoins en charbon pour ses propres besoins, est tout à fait précise.

Bien sûr, on peut aussi apporter une méthodologie complète pour déterminer le besoin en carburant standard , mais il est assez difficile d'effectuer un tel calcul sans erreurs, et dans tous les cas, les autorités officielles ne l'accepteront que d'un organisme disposant de l'autorisation et de spécialistes certifiés pour effectuer ces calculs. Et cela ne donnera rien à l’homme ordinaire, à part perdre du temps.

Vous pouvez effectuer un calcul précis des besoins en charbon pour chauffer un immeuble résidentiel conformément à l'arrêté du ministère de l'Industrie et de l'Énergie de la Fédération de Russie du 11 novembre 2005 n° 301 « Méthodologie de détermination des normes de délivrance des rations gratuites charbon pour les besoins des ménages aux retraités et autres catégories de personnes vivant dans les régions charbonnières dans des maisons avec chauffage par poêle et a le droit de le recevoir conformément à la loi Fédération Russe" Un exemple d'un tel calcul avec des formules est donné ci-dessous.

Pour les spécialistes des entreprises intéressés par le calcul des besoins annuels en chaleur et en combustible, tout seul Vous pouvez étudier les documents suivants :

— Méthodologie de détermination des besoins en carburant Moscou, 2003, Gosstroy 08/12/03

— MDK 4-05.2004 « Méthodologie de détermination des besoins en carburant, énergie électrique et de l'eau dans la production et le transfert d'énergie thermique et de liquides de refroidissement dans les systèmes chauffage municipal"(Gosstroy de la Fédération de Russie 2004) ou bienvenue chez nous, le calcul est peu coûteux, nous le ferons rapidement et avec précision. Pour toute question, par téléphone au 8-918-581-1861 (Yuri Olegovich) ou par e-mail indiqué sur la page.

où В у – consommation standard de carburant, kg/h , - Valeur calorifique carburant, kJ/kg ; ou , alors est le pouvoir calorifique du carburant, kcal/kg.

Q exp =Q 1 - chaleur utile utilisée dans la chaudière, kJ/h (kcal/h).

Efficacité de la chaudière unité nette, qui prend en compte les coûts de l’énergie thermique et électrique pour propres besoins, est déterminé par la formule, % :

,

où Q 1 est la chaleur utilement utilisée dans la chaudière, KJ/h ; k = 1 kWh = 860 kcal = 3600 KJ.

La consommation d'électricité par heure pour ses propres besoins dans la chaufferie W сн, kWh est déterminée par la formule

W sn = (N dv + N ds + N pn) + W r + W pl + W z,

où N dv, N ds, N pn – puissance du ventilateur, de l'extracteur de fumée et de la pompe d'alimentation, kW ; W r = E r V – coûts d'électricité pour le déchargement, le stockage et le transport du carburant avec broyage sur le trajet d'approvisionnement en carburant kWh ; W pl = E pl V – consommation électrique pour la préparation des poussières, kWh ; W zu = E zu D 0, kWh – consommation électrique pour l'élimination des cendres, kWh.

où E r est la consommation d'énergie spécifique pour le déchargement, le stockage et le transport du carburant avec son concassage sur le trajet d'approvisionnement en carburant. Valeur de E r = 0,6÷2,5 kWh/t de carburant.

E pl - consommation électrique spécifique pour la préparation des poussières, kWh/t de combustible. Les valeurs approximatives d'Epl sont données dans le tableau. 1.

Tableau 1

Valeurs approximatives de la consommation d'énergie spécifique

pour la préparation des poussières E pl

Esu - la consommation électrique spécifique pour le décendrage, liée à 1 tonne de vapeur générée, varie de 0,3 à 1 kWh/tonne de vapeur selon le type de combustible, le système de décendrage et les conditions locales.

Consommation de chaleur dans la chaudière pour les besoins auxiliaires, kW

où est la consommation de chaleur (vapeur) du dégazeur, en kJ/s ; - consommation de chaleur (vapeur) pour les installations de fioul, kJ/s ; - consommation de chaleur (vapeur) pour nettoyer les surfaces chauffantes des dépôts de cendres et de scories ; - consommation de chaleur pour chauffer l'air à l'extérieur de la chaudière, kJ/s ; – consommation de chaleur (vapeur) pour les buses de fioul ; - consommation de chaleur (vapeur) pour entraîner les pompes d'alimentation, kW ; B - consommation de carburant, kg/s.

Nous déterminons le rendement net de la chaudière (), qui prend en compte uniquement les coûts énergétiques pour les besoins propres du générateur de vapeur à l'aide de la formule %

.

Dans le tableau La figure 2 montre les valeurs des paramètres mesurés lors des tests d'équilibre de la chaudière PK-24.

Tableau 2

Tableau des paramètres mesurés pour la chaudière PK-24

Fin de tableau. 2

Dans le tableau La figure 3 montre les valeurs des paramètres mesurés lors des tests d'équilibre de la chaudière TP-10.

Tableau 3

Tableau des paramètres mesurés pour la chaudière TP-10

Fin de tableau. 3

Tableau 4

Tableau des résultats des calculs

Questions de contrôle :

1. Quelle est la consommation spécifique d’un combustible équivalent pour produire 1 GJ de chaleur ?

2. Comment s'appelle le circuit thermique du bloc ?

3. Dessinez le flux de travail du cycle dans Diagramme TS et i-S (alias h-S).

4. Comment déterminer la consommation de combustible équivalent par GJ de chaleur généré ?

5. Comment le contenu calorique du carburant affecte-t-il la consommation spécifique de carburant équivalent pour la production de 1 GJ de chaleur ?

6. Quelles valeurs de consommation équivalente de carburant par GJ de chaleur générée ont les centrales thermiques modernes ? Évaluez les connaissances que vous avez acquises en expérience sur la consommation de combustible équivalent pour produire 1 GJ de chaleur avec les données disponibles dans la littérature.

ressources matérielles

Calcul de la demande annuelle de production de chaleur et d’électricité pour le principal type de combustible :

où Р ch.nom = consommation de déchets pour 1 Gcal – consommation horaire nominale de combustible pour le fonctionnement d'une chaudière ;

0,7 – coefficient prenant en compte la durée de fonctionnement de la production de chaleur et d'électricité ;

1.1 – coefficient tenant compte de la consommation de combustible pour les chaudières de chauffage.

Consommation de carburant de réserve :

où Р ch.rez.top est le débit horaire nominal lorsqu'une chaudière fonctionne avec du combustible de réserve.

Consommation annuelleélectricité pour le fonctionnement de la production d’énergie thermique :

où N el est la consommation électrique spécifique pour la production de 1 Gcal de chaleur, kWh/Gcal ;

Programme annuel de production d'énergie thermique, Gcal/an.

Coûts annuels des produits chimiques :

où Н x = 26 est la consommation standard de produits chimiques pour la production de 1 Gcal d'énergie thermique, rub/Gcal

Coûts annuels de l'eau :

où Нв = 1,5 est la consommation d'eau standard pour la production de 1 Gcal d'énergie thermique, Gcal.

Toutes les données obtenues lors du calcul sont résumées dans le tableau. onze.

Tableau 11

Consommation de ressources matérielles et énergétiques

6. Calcul des charges d'amortissement

Les dotations aux amortissements sont déterminées pour chaque groupe de fonds de production de chaleur et d'électricité selon la formule :

où N A est le taux d'amortissement pour la restauration complète ou les grosses réparations des immobilisations, % ;

F сг – coût initial.

N A - activé rénovation majeureégal à 15%.

Et pour une restauration complète cela correspond au coût des immobilisations.

Tous les résultats des calculs sont résumés dans le tableau. 12.

Tableau 12

Calcul des charges d'amortissement

7. Calcul des coûts annuels d'exploitation et des coûts de production de 1 Gcal d'énergie thermique

Les noms des éléments pour lesquels les coûts annuels de fonctionnement sont calculés et la procédure de leur calcul sont indiqués dans le tableau. 13.

Tableau 13

Calcul du coût de production d'énergie thermique

doctorat SUIS. Kuznetsov, Institut de l'énergie de Moscou (TU)

La consommation spécifique de combustible équivalent pour la production et la fourniture d'énergie thermique à partir de centrales thermiques pour la fourniture de chaleur aux consommateurs est indicateur important Fonctionnement de cogénération.

Dans les manuels connus de tous les énergéticiens, il était proposé auparavant méthode physique répartition de la consommation de combustible en production de chaleur et d'électricité dans les centrales thermiques. Ainsi, par exemple, dans le manuel E.Ya. Sokolov « Chauffage et chauffage réseau de chaleur» la formule de calcul de la consommation spécifique de combustible pour la production de chaleur dans une centrale thermique est donnée :

b t =143/η k.s.=143/0,9=159 kg/Gcal, où 143 est la quantité de combustible standard dont les kg, lorsqu'ils sont brûlés, libèrent 1 Gcal d'énergie thermique ; η k.s - efficacité de la centrale de chaudière, prenant en compte les déperditions thermiques dans les canalisations de vapeur entre la chaufferie et la salle des machines (la valeur prise est de 0,9). Et dans le manuel V.Ya. Ryzhkin « Thermique centrales» Dans l'exemple de calcul du schéma thermique de l'unité de turbine T-250-240, il a été déterminé que la consommation spécifique de carburant pour la production d'énergie thermique est de 162,5 kg équivalent carburant/Gcal.

Cette méthode n'est pas utilisée à l'étranger, mais dans notre pays, à partir de 1996, RAO UES de Russie a commencé à utiliser une autre méthode plus avancée - la méthode proportionnelle ORGRES. Mais cette méthode surestime également considérablement la consommation de combustible pour la production de chaleur dans les centrales thermiques.

Le calcul le plus correct des coûts de combustible pour la production de chaleur dans une centrale thermique est fourni par la méthode de l'efficacité de l'extraction, présentée plus en détail dans l'article. Les calculs basés sur cette méthode montrent que la consommation de carburant pour la production d'énergie thermique dans une centrale thermique équipée de turbines T-250-240 est de 60 kg/Gcal, et dans une centrale thermique équipée de turbines T-110/120-12,8-5M. - 40,7 kg/Gcal.

Considérons la méthode d'efficacité de l'extraction en utilisant l'exemple d'une unité CCGT avec une turbine à vapeur T-58/77-6.7. Les principaux indicateurs de fonctionnement d'une telle turbine sont présentés dans le tableau, à partir duquel il ressort que son mode de fonctionnement hivernal moyen est le chauffage, et son mode de fonctionnement été est la condensation. En haut du tableau, dans les deux modes, tous les paramètres sont identiques. La seule différence réside dans les sélections. Cela vous permet de calculer en toute confiance la consommation de carburant en mode chauffage.

La turbine à vapeur T-58/77-6.7 est conçue pour fonctionner dans le cadre d'un PGU-230 à double circuit dans une centrale thermique de la région de Molzhaninovo à Moscou. Charge thermique - Q r =586 GJ/h (162,8 MW ou 140 Gcal/h). Changement Puissance électrique installations de turbine lors du passage du mode chauffage au mode condensation est :

N=77,1-58,2=18,9 MW.

L'efficacité de la sélection est calculée à l'aide de la formule suivante :

ηт=N/Q r =18,9/162,8=0,116.

Avec la même charge thermique (586 GJ/h), mais avec une production séparée d'énergie thermique dans la chaufferie du chauffage urbain, la consommation de combustible sera de :

B K =34,1 .Q/ηр к =34,1,586/0,9= =22203 kg/h (158,6 kg/Gcal), où 34,1 est la quantité de carburant standard, en kg, dont la combustion libère 1 GJ d'énergie thermique ; η rk. - Rendement d'une chaufferie urbaine à production d'énergie séparée (la valeur acceptée est de 0,9).

Consommation de combustible dans le système électrique pour la production de chaleur dans les centrales thermiques, en tenant compte de l'efficacité de sélection :

où η ks. - efficacité de la chaufferie du CES de remplacement ; ηо - efficacité de l'unité turbine de l'IES de remplacement ; η e s. - efficacité réseaux électriques lors du transport d'électricité à partir d'un IES de remplacement.

Économies de carburant dans la production combinée d'énergie thermique et électrique par rapport à une chaufferie de chauffage urbain : V = V à -V t = 22203-7053 = 15150 kg/h.

Consommation spécifique de combustible équivalent pour la production d'énergie thermique selon la méthode du rendement d'extraction : b t =B t /Q g =7053/140=50,4 kg/Gcal.

En conclusion, il convient de noter que la méthode d'efficacité de l'extraction est scientifiquement fondée, prend correctement en compte les processus se produisant dans le système énergétique dans des conditions de chauffage, est facile à utiliser et peut trouver l'application la plus large.

Littérature

1. Ryjkin V.Ya. Centrales thermiques. M.-L. : Energie, 1967. 400 p.

2. Sokolov E.Ya. Chauffage urbain et réseaux de chaleur. M. : Energoizdat, 1982. 360 p.

3. Kouznetsov A.M. Comparaison des résultats de la répartition de la consommation de combustible en électricité et chaleur fournie par la centrale thermique diverses méthodes// Énergique. 2006. N° 7. P. 21.

4. Kouznetsov A.M. Économie de carburant lors du passage des turbines en mode cogénération // Energetik. 2007. N° 1. P. 21-22.

5. Kouznetsov A.M. Économie de carburant sur une unité avec turbine T-250-240 et ses indicateurs de performance // Économie d'énergie et traitement de l'eau. 2009. N° 1. P. 64-65.

6. Kouznetsov A.M. Calcul des indicateurs d'économie de carburant et de performance de la turbine T-110/120-12.8-5M // Économie d'énergie et traitement de l'eau. 2009. N° 3. P. 42-43.

7. Barinberg G.D., Valamin A.E., Kultyshev A.Yu. Turbines à vapeur JSC UTZ pour des projets prometteurs PGU // Génie thermique de l'énergie. 2009. N° 9. P. 6-11.