Учебное пособие 1805

15.Petrikeeva, N.. The study of the condensation of products of combustion of heatgenerating installations of heating systems/ N.. Patrikeeva, O. S. Tsukanov, D. A. Writing// Scientific journal. Engineering systems and structures. – Voronezh: VGASU, 2009. - No. 1. - P. 75.

16.Sotnikova, O. A. Mathematical model of the processes of condensation of water vapor on heat transfer surfaces/ O. A. Sotnikova, N.. Patrikeeva, S. V. Turbin// proceedings of the Tula state University. A series of "Construction, architecture and restoration. - Voronezh, 2006. – № 10.- S. 159.

17.Petrikeeva, N.. Methodology of the feasibility study of the schemes of heat-generating installations with pressure exchangers/ N.. Patrikeeva, Turbin V. S.// Bulletin of Voronezh state technical University. - Voronezh, 2006. - No. 7. - P. 120.

18.Sotnikova O. A., Bulygina, S. G. Environmental safety of ventilated premises of restaurant facilities// Scientific Herald of the Voronezh state University of architecture and construction. Building and architecture. 2012. No. 1. S. 154-163.

19.Turbines S. V., Sotnikova O. A., Petrikeeva N.A. Development of a mathematical model of the heat transfer in the heat exchanger of pressure // Vestnik Voronezh state technical University. 2005. Vol. 1. No. 6. P. 79.

20.Sotnikova K. N. Development of a model for the synthesis of the composition of traditional systems of heat supply using renewable energy sources // Scientific Herald In Rosickeho state University of architecture and construction. Building and architecture. 2009. No. 3. S. 25-31.

21.Babich A. S., Khirnova M. A., Sotnikova K. N. Development of algorithm optimization of fuel consumption by the heat source // Scientific journal. Engineering systems and built-niya. 2009. No. 1. P. 125-131.

21

Научный журнал

УДК 697.511

А.А. ТЕРЕШКО, Д.А. КОРНЕВА, А.С. ПЕТРЕНКО

РАСЧЕТ СОБСТВЕННЫХ НУЖД ПАРОВЫХ КОТЕЛЬНЫХ

С использованием в качестве исходных данных собранных материалов по фактическим характеристикам паровых котельных, работающих на газообразном топливе, на территории городского округа город Воронеж, проведены расчеты значений собственных нужд и получены осредненные значения. Выполнено сравнение полученных опытно-расчетных данных с ориентировочными, рекомендуемыми нормативно-технической литературой. Установлена нелинейная зависимость коэффициента собственных нужд от паропроизводительности котельных, позволяющая при минимальных затратах времени получать достоверные результаты.

A. A. TERESHKO, D. A. KORNEVA, A. S. PETRENKO

THE CALCULATION OF THE OWN NEEDS OF STEAM BOILER

Using as input materials collected on the actual characteristics of the steam boiler, operating on gaseous fuel, in the territory of the urban district of the city of Voronezh, the calculations of the values of their own needs and obtained average values. The comparison of experimental and calculated data of standard, recommended specifications and technical literature. The nonlinear dependence of their own needs from the steam boiler, which allows with minimal time to get reliable results.

Ключевые слова: теплогенерирующие установки, собственные нужды, паровые котельные, затраты теплоты, нормирование

Keywords: heat-generating plants, own needs, steam boiler, heat expenditure, rationing

Введение

К собственным нуждам относят затраты связанные с работой теплогенерирующего оборудования [1,4]. Долю собственных нужд относят к энергетическим показателям теплогенерирующих установок, характеризующим степень использования тепла топлива и тепловую экономичность.

Доля расхода тепловой энергии на собственные нужды котельной Kсн, является важным показателем, участвующим в расчете нормативных расходов топлива на отпущенную тепловую энергию потребителям [1,2], запасов топлива на источниках тепловой энергии, а также при тарифном регулировании. Неадекватный расчет собственных нужд может стать причиной ошибочного планирования расходов топлива котельной [5], несоблюдения графика подачи тепловой энергии потребителю [9], нарушения в поставках тепловой энергии.

Нормативная доля расхода тепловой энергии на собственные нужды котельной Kсн, определяется расчетным или опытным методами. Для проведения расчетов необходимо большое количество исходной информации, содержащей технико-экономические показатели котельных за предыдущие периоды с горизонтом в несколько лет. Сбор подобной информации является трудной и долговременной задачей. В ряде случаев для получения информации приходится проводить экспресс-энергообследования [8]. Предоставляемая информация от котельных часто характеризуется неполнотой, недостоверностью, а часто - отсутствует. В подобных условиях приходится пользоваться ориентировочными, приближенными показателями, которые часто не соответствуют действительным. Анализ реальных значений исходных данных для расчета собственных нужд, поиск оптимальных методик, систематизация данных и получение на их основе осредненных значений собственных нужд является актуальной задачей на сегодняшний день [7].

22

Расчет собственных нужд

На начальном этапе исследований были собраны исходные данные по котельным: тип котлов и виды используемой продувки; количество тепловой энергии, произведенное каждым котлом за расчетный период; количество котлов; средняя за время работы производительность i-го котла; продолжительность работы i-го котла; температуры пара используемого для обдувки и питательной воды; состав оборудования и параметры системы химводоочистки; общая жесткость исходной воды; средний расход воды на ХВО в расчетном периоде; продолжительность работы ХВО в расчетном периоде; количество душевых сеток, установленных в котельных; численность работающих человек в сутки; количество растопок из горячего и холодного состояния в расчетном периоде; объемы помещений котельной Vi, параметры установленных баков с горячей водой.

В табл. 1 представлены основные выражения используемой методики расчета собственных нужд котельных [1,3]

Таблица 1

Расчетные статьи собственных нужд, Гкал

При расчетах затрат на отопление, сумма потерь теплоты баками и котлоагрегатами получалась больше, чем необходимые затраты на отопление верхней зоны котельной, и итоговое значение затрат принималось равным необходимой теплоте для нижней зоны [3].

Результаты расчетов и анализ полученных данных

Были проведены расчеты всех статей затрат на собственные нужды для рассмотренных котельных города Воронеж и определен коэффициент собственных нужд Kсн, показы-

23

Научный журнал

вающий какую часть выработанной теплоты котельной составляют затраты на собственные нужды. Из результатов расчетов следует, что доля собственных нужд Kсн для паровых котельных городского округа город Воронеж, работающих на гозообразном топливе, находится

винтервале 3,06≤Kсн≤4,43%, а среднее значение составляет Kсн=3,64%.

Втаблице 2 представлены итоговые результаты расчета собственных нужд, диапазоны возможных изменений и среднее значение. На рис. 1 представлена диаграмма, отображающая средние значения статей собственных нужд.

Таблица 2

Итоговые значения расчета значений собственных нужд

Рис. 1. Средние значения собственных нужд котельных

Из табл. 2 и рис.1 следует: наибольшие затраты в собственных нуждах котельных связаны с системой химводоподготовки 38,9%, а наименьшие - с хозяйственно-бытовыми нуждами 2,3%; значительный вклад вносят затраты с продувкой паровых котлов 28,1%; сопоставимы между собой затраты на отопление котельной 13,9% и на растопку котлов 11,2%. Подобная ситуация объясняется тем, что рассматриваемые котельные являются паровыми, работающими в большинстве случаев на технологические нужды. У таких котельных доля возвращаемого конденсата может быть менее 0,5. Значения продувки котлов (периодическая или непрерывная) может достигать 15%. Требуется большое количество подпиточной воды, прошедшей химводоочистку.

При отсутствии данных для определения расходов теплоты на собственные нужды, можно использовать нормативы расхода теплоты по элементам затрат [1,4]. В табл. 3 представлены ориентировочные значения собственных нужд и точные расчетные.

24

Таблица 3 Сравнение рекомендуемых ориентировочных значений собственных нужд с расчет-

ными

По данным табл. 3 можно заключить, что ориентировочные значения долей расхода тепловой энергии на собственные нужды котельной, принимаемые при отсутствии данных, являются заниженными. Ориентировочные значения, связанные с продувкой, растопкой котлов, нуждами ХВО, являются заниженными, а прочие затраты (отопление, хозяйственные нужды котельной, потери с излучением теплоты паропроводами и т.д.) являются завышенными по сравнению с точными расчетными.

На рис.2 представлены значения коэффициентов собственных нужд Ксн , рассматриваемых в работе котельных при соответствующих значениях номинальной паропроизводительности Д, т/ч.

Методом наименьших квадратов на плоскости [10] было получено уравнение регрессии, позволяющее рассчитать коэффициент собственных нужд в зависимости от паропроизводительности котельной с коэффициентом детерминации r2=0,995:

На рис.2 изображена нелинейная зависимость, описываемая полиномом четвертой степени [6]. Полученное уравнение достаточно точно для инженерных расчетов позволяет определять коэффициент собственных нужд Ксн,% в зависимости от паропроизводительности котельной Д,т/ч. Полученное уравнение позволяет значительно сократить время расчета и определить искомый показатель при отсутствии или неполноте исходных данных.

25

Научный журнал

KСН , %

4,50

4,25

4,00

3,75

3,50

3,25

3,00 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Д , т / ч

Рис.2. Зависимость коэффициента собственных нужд от паропроизводительности

Выводы С использованием в качестве исходных данных собранных материалов по фактиче-

ским характеристикам паровых котельных, работающих на газообразном топливе, на территории городского округа город Воронеж, проведены расчеты значений собственных нужд по статьям расходов: потери тепловой энергии с продувочной водой; затраты тепловой энергии на нужды ХВО; затраты тепловой энергии на хозяйственно-бытовые нужды; затраты тепловой энергии на растопку котлов; затраты тепловой энергии на отопление котельной; другие потери. Рассчитан коэффициент собственных нужд Ксн для каждой котельной, который оказался в диапазоне 3,06≤Kсн≤4,43.

Получены осредненные значения долей собственных нужд. Выполнено сравнение полученных опытно-расчетных данных с ориентировочными нормативными, рекомендуемыми нормативно-технической литературой. Анализ показал превышение фактических долей затрат по сравнению с ориентировочными нормативными. Установлено, что существующие рекомендации не учитывают специфики паровых котельных, в результате чего собственные нужды таких котельных получаются заниженными.

Проведенный регрессионный анализ позволил установить оптимальную для инженерных расчетов зависимость коэффициента собственных нужд от паропроизводительности котельных, позволяющую при минимальных затратах времени получать достоверные результаты.

Библиографический список

1.Приказ Министерства энергетики Российской Федерации (Минэнерго России) от 10 августа 2012 г. N 377 г. Москва "О порядке определения нормативов технологических потерь при передаче тепловой энергии, теплоносителя, нормативов удельного расхода топлива при производстве тепловой энергии, нормативов запасов топлива на источниках тепловой энергии (за исключением источников тепловой энергии, функционирующих в режиме комбинированной выработки электрической и тепловой энергии), в том числе в целях государственного регулирования цен (тарифов) в сфере теплоснабжения" Российская газета. 19 декабря

2012г.

2.СП 89.13330.2012. Котельные установки. Актуализированная редакция СНиП II-35-

76.Котельные установки. М.: Минрегион России, 2012.- 93с.

3.Информационное письмо (разъяснения) Минэнерго России «О повышении качества подготовки расчетов и обоснований нормативов удельного расхода топлива на отпущенную тепловую энергию от отопительных (производственно-отопительных) котельных». Минэнерго России. 2009. -9с.

26

4.Методические указания по определению расходов топлива, электроэнергии и воды на выработку теплоты отопительными котельными коммунальных теплоэнергетических предприятий. М.: ГУП Академия коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова. 2002.-241с.

5.Китаев, Д.Н. Развитие системы теплоснабжения городского округа город Воронеж в долгосрочной перспективе /Д.Н. Китаев // Инженерные системы и сооружения. – 2010. - №2.

–С.72-77.

6.Китаев, Д.Н. Интерполяционные полиномы теплоемкостей идеальных газов / Д.Н. Китаев, О.А. Цуканова // Молодой ученый. – 2008. - №1. – С.7-13.

7.Китаев, Д.Н. Исследование значений кпд мини-тэц / Д.Н. Китаев, А.Т. Курносов // Вестник Воронежского государственного технического университета. – 2008. – Т.4. - №12. – С. 71-73.

8.Семенов, В.Н. Энергосбережение и повышение энергоэффективности для объектов социальной сферы / В.Н. Семенов, Д.Н. Китаев, Т.В. Щукина, Д.Ю. Королев // Энергосбережение. – 2010. - №6. – С.38-45.

9.Сотникова К.Н. Разработка модели синтеза состава традиционных систем теплоснабжения с использованием возобновляемых источников энергии // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура. 2009. № 3. С. 25-31.

10.Бабич А.С., Кирнова М.А., Сотникова К.Н. Разработка алгоритма оптимизации расхода топлива источником теплоты // Научный журнал. Инженерные системы и сооружения. 2009. № 1. С. 125-131.

11.Китаев, Д.Н. Расчет температуры наружного воздуха в точке излома температурного графика / Д.Н. Китаев // Новости теплоснабжения. – 2012. - №10. – С.46-48.

12.Львовский, Е.Н. Статистические методы построения эмпирических формул / Е.Н. Львовский. – М.: Высш. школа, 1982. – 224с.

13.Сотникова О.А. Теплоснабжение // Учебное пособие для студентов, обучающихся по специальности 290700 "Теплогазоснабжение и вентиляция" по направлению 653500 "Строительство" / Москва, 2009.

14.Сотникова О.А., Черенков C.И. Обоснование перспективных направлений сниже-

ния интенсивности коррозии теплообменных поверхностей котлов теплогенерирующих установок систем теплоснабжения // Научный журнал. Инженерные системы и сооружения. 2009. № 1. С. 99-107

15. Турбин В.С., Сотникова О.А., Петрикеева Н.А. Разработка математической модели тепломассообмена в напорных теплоутилизаторах // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2005. Т. 1. № 6. С. 79.

References

1.Order of the Ministry of energy of the Russian Federation (Minenergo of Russia) on August 10, 2012 N 377 Moscow "About an order of definition of specifications of technological losses by transfer of thermal energy of the coolant, the norms of specific consumption-Pliva in the production of thermal energy of specifications of stocks of fuel sources of thermal energy (with the exception of sources of thermal energy, operating in the mode of combined production of electricity and thermal energy), including for the purpose of state regulation of prices (tariffs) in sphere of a heat supply". 19 Dec 2012.

2.SP 89.13330.2012. Boiler installations. The updated edition of SNiP II-35-76. Boiler installations. Moscow: Ministry Of Regional Development, 2012.- 93s.

3.Information letter (clarification) of the energy Ministry of Russia "About improvement of quality of preparation of the calculations and justifications of the norms of specific fuel consump-

27

Научный журнал

tion of released heat energy from the heating (production and heating) boiler". The Ministry Of Energy. 2009. -9c.

4.Methodical instructions by definition of cost of fuel, electricity and water for the production of heat heating boilers and communal heat power enterprises. M.: GUP Academy of municipal economy named. K. D. Pamfilova. 2002.-241с.

5.Kitaev, D. N. The development of heat supply system of city district the city of Voronezh in the long run /D. N. Chinas Engineering systems and constructions. – 2010. - No. 2. – S. 72-77.

6.Kitaev, D. N. The interpolation polynomial of the heat capacities of ideal gases / D. N. Kitaev, O. A. Tsukanova // Young scientist. – 2008. - No. 1. – S. 7-13.

7.Kitaev, D. N. The study values the efficiency of CHP plants / D. N. Kitaev, A. Kurnosov, T. // Bulletin of Voronezh state technical University. – 2008. – T. 4. - No. 12. – S. 71-73.

8.Semenov, V. N. Energy saving and increase of energy efficiency of social facilities / V. N. Semenov, D. N. Kitaev, T. V. Shchukina, Yu. D. Korolev // energy efficient proposal. – 2010. - No. 6. – P. 38-45.

9.Sotnikova K. N. Development of a model for the synthesis of the composition of traditional systems of heat supply using renewable energy sources // Scientific Herald In Rosickeho state University of architecture and construction. Building and architecture. 2009. No. 3. S. 25-31.

10.Babich A. S., Khirnova M. A., Sotnikova K. N. Development of algorithm optimization of fuel consumption by the heat source // Scientific journal. Engineering systems and built-niya. 2009. No. 1. P. 125-131.

11.Kitaev, D. N. Calculation of air temperature in the inflection point temperature chart / D. N. Kitaev // news of heat supply. – 2012. - No. 10. – P. 46-48.

12.Lviv, E. N. Statistical methods of constructing empirical formulas / E. N. Lviv. – M.: Higher. school, 1982. – 224с.

13.Sotnikova O. A. Heat // Tutorial for students studying 290700 "Heat and ventilation" in the direction of 653500 "Construction", Moscow, 2009.

14.Sotnikova O. A., Cherenkov C. I. Substantiation of perspective directions of reduction of the intensity of corrosion of the heat transfer surfaces of boilers heat generating installations heat supply systems // Scientific journal. Engineering systems and structures. 2009. No. 1. S. 99-107

15.Turbines S. V., Sotnikova O. A., Petrikeeva N.A. Development of a mathematical model of the heat transfer in the heat exchanger of pressure // Vestnik Voronezh state technical University. 2005. Vol. 1. No. 6. P. 79.

28

Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны окружающей среды

УДК 628.339.065.7

В.Ф. БАБКИН, Е.П. ЕВСЕЕВ, П.Д. ЗАХАРОВ, К.Ю. ГОЛДОБИНА

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА ЖИРОСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД ТРЁХПРОДУКТОВЫМ ФИЛЬТРУЮЩИМ ГИДРОЦИКЛОНОМ

В данной статье рассматриваются проблемы механической очистки производственных сточных вод мясоперерабатывающих предприятий. Приводятся результаты исследований эффективности очистки жиросодержащих сточных вод на автоматическом трехпродуктовом фильтрующем гидроциклоне. Приводятся результаты исследований и анализа работы. Предложены расчётные зависимрсти для определения необходимых конструктивных параметров трехпродуктового фильтрующего гидроциклона на основании исходной концентрации загрязнений и расхода производственных сточных вод.

V.F. BABKIN, E.P. EVSEEV, P.D. ZAKHAROV, K.Y. GOLDOBIN

MECHANICAL CLEANING FAT-CONTAINING WASTEWATER

TREPRODUCTIVE THE FILTERING HYDROCYCLONE

This article discusses the problems of mechanical treatment of industrial wastewater meat processing plants. The results of research of efficiency of purification of fatcontaining wastewater at techproduction automatic filtering hydrocyclone. The results of research and analysis work. The calculation formulas of the formula to determine the required design parameters trekhpotochnogo filtering hydrocyclone on the basis of the initial concentration of pollution and consumption industrial wastewater.

Ключевые слова: пищевая промышленность, механическая очистка сточных вод, трехпродуктовый фильтрующий гидроциклон

Keywords: food industry, mechanical wastewater treatment, trehrozhkovye the filtering hydrocyclone.

В последние годы в связи с высоким темпом развития промышленности и увеличением производственных мощностей мясоперерабатывающих предприятий, свинокомплексов, птицефабрик, актуальными являются вопросы очистки производственных сточных вод. Также одним из главных экологических приоритетов является утилизация осадков сточных вод и рациональное их использование.

Известно много способов защиты от техногенного воздействия отходов промышленных предприятий на окружающую среду. К ним относятся энергосберегающие технологии физико-химической очистки (в частности электрофлотационной технологии) производственных сточных вод и утилизации органических отходов, образующихся в процессе очистки [1–

3].

В работах [1–3] авторами данной статьи подробно освещены преимущества технологии электрофлотационной очистки производственных сточных вод. Электрофлотационное оборудование внедрено и успешно применяется на множестве предприятий различных отраслей при очистке сточных вод от нерастворимых жировых и белковых примесей.

29

Научный журнал

Однако на предприятии ООО «Богдановский мясокомбинат» (Воронежская обл., Рамонский р-н) возникла проблема эффективной эксплуатации существующей схемы механической очистки сточных вод.

На мясокомбинате производится убой скота, разделка туш, хранение и переработка мяса на различные товарные изделия. Для первичной обработки продукта используется питьевая вода в количестве 100 л на 100 кг сырья. ХПК исходного стока составляет 13900 мг/л, БПК исходного стока > 5700 мг/л.

Основные проблемы существующей схемы механической очистки:

–в связи с высокой мощностью производства, велики и показатели расхода сточных вод (более 200 м³/сут). Существующий отстойник-усреднитель не рассчитан на такую производительность, поэтому основная масса загрязнений попадает на этап физико-химической очистки;

–ограниченность площадей и близкое расположение подземных коммуникаций не позволяет расположить на территории предприятия дополнительный отстойник-усреднитель;

–высокое остаточное содержание крупных частиц производственных отходов (щетина, кусочки шерсти, костяная крошка). Попадая с общим стоком на этап физико-химической (электрофлотационной) очистки, крупные частицы в совокупности с остаточными жировыми включениями образовывают вязкую, липкую структуру и приводят к засорению и неэффективных работе электрофлотационного оборудования (см. рис. 1).

Рис. 1 Процесс засорения электрофлотационного оборудования

Целью данной работы являлось извлечение крупных минеральных примесей, крупных производственных отбросов (щетина, кусочки шерсти, костяная крошка) и удаление крупных включений жира из стоков перед сбросом их на электрофлотаторы. При этом стояла задача сделать территорию для расположения оборудования минимальной.

Производственные сточные воды от мясожирового цеха, цеха убоя скота и помещений промывки туш сбрасываются в жироуловитель, далее стоки поступают в отстойник– усреднитель, откуда перекачиваются канализационной насосной станцией (КНС) на электрофлотационную установку очистки сточных вод.

Вработах [4–6] наиболее приемлемым из рассматриваемых решений является установка перед жироуловителем барабанного сита, оснащенного шнековым насосом для перекачки осадков. Однако для подъема стоков на барабанное сито необходимо устройство дополнительной установки перекачки сточных вод.

Вцелях экономии средств и площадей, был разработан напорный трехпродуктовый фильтрующий гидроциклон с автоматическим сбросом осадков (ТФГ). Общий вид ТФГ отображен на рис. 2.

30