Способ управления отопительной котельной

 

Изобретение относится к теплоэнергетике. Цель изобретения - уменьшение удельного расхода топливно-энергетических ресурсов при использовании во всех котлах котельной одного вида топлива и ее работе на режимах с изменяющейся суммарной тепловой нагрузкой путем контроля расхода энергии на привод тягодутьевых машин котлов. Это достигается тем, что при распределении суммарной тепловой нагрузки между котлами, имеющими различные верхние и нижние пределы производительности и различные зависимости их КПД от тепловой нагрузки, дополнительно измеряют среднюю температуру наружного воздуха в течение каждых суток. Определяют тенденцию изменения этой температуры и пуск и остановку котлов производят в такой последовательности во времени, при которой уменьшение величины Σ(3,4Q<SB POS="POST">I</SB>/*36N<SB POS="POST">I</SB> + 4,6<SP POS="POST">.</SP>10<SP POS="POST">-4</SP>Э<SB POS="POST">I</SB>) больше произведения (А - 4<SP POS="POST">.</SP>10<SP POS="POST">-5.</SP>/T<SB POS="POST">3</SB> - T<SB POS="POST">2</SB>/Q<SB POS="POST">J</SB>, где N - количество котлов в котельной

Q<SB POS="POST">I</SB> - тепловая нагрузка I-го котла, МВТ

*98N<SB POS="POST">I</SB> - КПД I-го котла, %

Э<SB POS="POST">I</SB> - мощность, потребляемая приводом тягодутьевых машин I-го котла, кВт

T<SB POS="POST">1</SB>, T<SB POS="POST">2</SB> и T<SB POS="POST">3</SB> - температура наружного воздуха соответственно позапрошлых, прошлых и текущих суток, °С

Q<SB POS="POST">J</SB> - максимальная теплопроизводительность пускаемого или останавливаемого котла, МВт

А = 4,6<SP POS="POST">.</SP>10<SP POS="POST">-4</SP> при T<SB POS="POST">3</SB> - 2T<SB POS="POST">2</SB> + T<SB POS="POST">1</SB>/T<SB POS="POST">3</SB> - T<SB POS="POST">1</SB> + 0,01*980 и А = 7<SP POS="POST">.</SP>10<SP POS="POST">-4</SP> при T<SB POS="POST">3</SB> - 2T<SB POS="POST">2</SB> + T<SB POS="POST">1</SB>/T<SB POS="POST">3</SB> - T<SB POS="POST">1</SB> + 0,01*980. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК 5115 F 22 В 35/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4724098/06 (22) 26.07.89 (46) 07.07.91. Бюл. М 25 (71) Днепропетровский инженерно-строительный институт (72) M.ß.Ðîçêèí, Г.П.Кучин, Н.А.Литвинчева, В.П.Максименков, Л.Л.Покровский, l0;M,Пронченко, И.Ф.Свередюк, А.Г.Царфина и Я.М.Торчинский (53) 621.182.26 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1154511, кл. F 22 В 35/00, 1982. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ОТОПИТЕЛЬНОЙ КОТЕЛЬНОЙ (57) Изобретение относится к теплоэнергетике. Цель изобретения — уменьшение удельного расхода топливно-энергетических ресурсов при использовании во всех котлах котельной одного вида топлива и ее работе на режимах с изменяющейся суммарной тепловой нагрузкой путем контроля расхода энергии на привод тягодутьевых машин котлов. Это достигается тем, что при распределении суммарной тепловой нагрузки между котлами, имеющими различные верхние и нижние пределы

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для снижения удельного расхода топливно-энергетических ресурсов на выработку тепловой энергии, преимущественно, на отопительных котельных.

Целью изобретения является уменьшение удельного расхода топливно-энергетических ресурсов при использовании во всех котлах котельной одного вида топлива и ее работе на режимах с изменяющейся сум» Ы 1661540 А1 производительности и различные зависимости их КПД от тепловой нагрузки, дополнительно измеряют среднюю температуру наружного воздуха в течение каждых суток.

Определяют тенденцию изменения этой температуры и пуск и остановку котлов производят в такой последовательности во времени, при которой уменьшение величины (340 /tp+ 4.6,10 Э ) боппше произ-! =1 ведения (А — -4 10 .(tg- t2()0 ", где n— количество котлов в котельной; Qi — тепловая нагрузка I-го котла,МВт; g; — КПД!-ro котла, j; 3t — мощность, потребляемая приводом тягодутьевых машин I-го котла, кВт;

t1 12 и 1з — температура наружного воздуха соответственно позапрошлых, прошлых и текущих суток, С; Q " K" —. максимальная теплопроизводительность пускаемого или останавливаемого котла, МВТ; А = 4,6.10 при +001 > 0 и А = 7 10 при

1З вЂ” 2t2+t1 4 тз — t1 + 0,01

l3 — 2 12 + t1— +О 01 < О. 2 табл.

1з — t1 + 0,01 марной тепловой нагрузкой путем контроля энергии на привод тягодутьевых машин кот лов.

Способ осуществляется следующим образом.

Для обеспечения работающими котлами фактической тепловой нагрузки в целом по котельной пуск нового котла или остановка одного из работающих котлов производится только в том случае. если при этом уменьшается суммарный секундный расход

1661540 топливно-энергетических ресурсов в пересчете на условное топливо (В, кг ул,/с), определяемый по формуле л

5=0,ОЗ4 +4,6 10 g Э(+

1=1

+ K . Цеакс

Первое слагаемое их трех равно секундному расходу топлива в пересчете на условное топливо в целом по отопительной котельной, при этом 0,034 — теоретическое значение удельного расхода топлива на

1 выработку тепловой энергии, кг у.т./ МДж; ф — фактическая тепловая нагрузка i-го котла, МБт; g — коэффициент полезного действия (КПД) i-ro котла, 7;, соответствующий его фактической тепловой нагрузке; n — обее количество котлов, установленных в ко ельной.

Второе слагаемое равно расходу электроэнергии приводом тягодутьевых машин в ересчете на секундный расход условного оплива (пересчет осуществляется пропорионально отношению цен на электроэнерию и условное топливо), при этом Э вЂ” мощность, потребляемая приводом тяго/ утьевых машин i-го котла, кВт, Третье слагаемое равно дополнительному расходу топливно-энергетических ре1 урсов в пересчете на секундный расход условного топлива за счет проведения пуско-остановочных операций. Этот дополнительный расход пропорционален максимальной теплопроизводительности пускаемого (останавливаемого) котла (01"", МВт), а коэффициент К зависит от характера изменения температуры наружного воздуха, При обеспечении текущей тепловой нагрузки работающими котлами увеличение их числа оправдано только в том случае, когда оперативный прогноз позволяет ожидать понижения температуры, и наоборот, уменьшения числа работающих котлов предпочтительно при ожидаемом повышении температуры. Чем интенсивнее подъем (снижение) температуры наружного воздуха и чем более явно прослеживалась эта тенденция в течение предшествующего периода, тем больше оснований для изменения состава работающих котлов, если при этом достигается снижение суммарного расхода топливно-энергетических ресурсов на выработку требуемого количества тепловой энергии.

Если знаки первой и второй производных от функции изменения во времени температуры наружного воздуха (t) различны, тенденция дальнейшего изменения темпе5 ратуры наружного воздуха в том же направлении ослабевает. Математически это условие может быть выражено следующим образом:

t3 2 t2 +t1 тз — t> + 0,01 где т1, t2 и t3 — средняя температура наружного воздуха соответственно позапрошлых, 15 прошлых и текущих суток, а слагаемое 0,01 в знаменателе введено во избежание возможного деления на нуль.

В этом случае изменение состава рабо- тающих котлов путем выполнения пуско-ос20 тановочных операций нерационально, так как при t2 > тз в ближайшее время с большей вероятностью следует ожидать потепления, а при t2 < 1з следует ожидать похолодания.

В случаях, когда знаки первой и второй

25 производных совпадают, с большей вероятностью следует ожидать дальнейшего изменения температур в прежнем направлении и, следовательно, значение коэффициента К должно быть меньше.

30 В таких случаях справедливо условие тз — 2 t2+t< > сз — t> + 0,01

При прочих равных условиях увеличение абсолютного значения изменения температуры наружного воздуха в течение последних суток, т.е, увеличение абсолютной величины itç -т2(, делает более целесо40 образным изменение состава работающих котлов, что выражается в уменьшении значения K.

Таким образом, значения К необходимо определять из соотношения

К=А- Bjtg-t2, Для определения значений А и В был выполнен комплекс экспериментов, в которых значения А и В изменялись в пределах от 1 10 до 1 ° 10 . При таком диапазоне изменения А и В 0 < К< 0,01, Для К = 0,01 при общей тепловой нагрузке котельной 348

МВт и максимальной теплопроизводительности котла 58 МВт значение третьего слагаемого составляет 0,6 кг у.т./с, а первого—

13,9 кг у.т./с. В этом предельном случае пуск нового котла или остановка работающего котла могут быть оправданы только повышением КПД в целом по котельной на

4,3;ь, что примерно равно верхнему пред1661540 елу реального изменения КПД котлов при изменении тепловой нагрузки.

Эксперименты выполнялись с использованием реальных значений температуры наружного воздуха в отопительных сезонах

1984-85, 1985-86«1986 — 87 и 1987-88 годов для Архангельска, Москвы, Киева, Днепропетровска и Одессы, Полученные данные обрабатывались в виде функциональной зависимости удельного расхода топлива на выработку тепловой энергии (Ь, кг у.т,/ГДж) от значений парных сочетаний А и В. Минимизация величины Ь обеспечивалась в следующих случаях: сэ — 2 2+11 при + 1 0 должны выполняться условия А = 7 10

В =410

t3 2 т2 +t1 при, 001 > 0 соответственно условия А = 4,6 10, В =

=4 10

Таким образом, пуск или остановку котлов при суммарной тепловой нагрузке, обеспечиваемой работающими котлами, следует производить в такой последовательности вс времени, чтобы уменьшение величины (3,4 М«6 + 4.6 10 . 30

) =1 было больше произведения (А-4 ° 10 з-тг ), где разность |э - т2 принимается по абсолютной величине, а значения А указаны.

В табл. 1 приведены данные, характеризующие состав котлов котельной, зависимость КПД котлов и мощности, потребляемой приводом тягодутьевых машин, от фактической теплопроизводительности котлов.

В рассматриваемом примере по состоянию на текущие сутки в котельной работают все котлы за искл)очением котлов 2 и 6.

Температура наружного воздуха (средняя)

1э = — 8,0 С. Средняя температура наружного воздуха прошлых суток tz = — 8,ЗОС, позапрошлых суток t1 = — 13,4 С, Тепловая нагрузка в целом по котельной при температуре наружного воздуха -8,0 С равна 107 МВт.

Обеспечение требуемой тепловой нагрузки (107 МВт) возможно при различном составе работающих котлов.

В табл. 2 приведены два варианта распределения суммарной тепловой нагрузки между котлами. Вариант 1 соответствует тому составу работающих котлов, который имеет место по состоянию на текущие сутки при распределении суммарной тепловой нагрузки между работающими котлами, обеспечивающем минимальное значение суммы

5 (3.4 Qi/0««-4.6 1О Э«), Вариант 2, также обеспечивающий требуемую тепловую нагрузку в целом по котельной (107 МВт), отличается от варианта 1 пуском в эксплуатацию котла 6. При этом суммарная тепловая нагрузка также распределяется между работающими котлами таким образом, чтобы значение суммы (3,4 Qi/«)«+ 4.6 10 Э0

1=1 (3 2 t2 + t1 — 8,0 + 2 8,3 — 13,4

tZ — t1+ 0,01

- 8,0+ 13,4+0,01

35 — 4,8

= — < О и,следовательно, (А - 4 10 It3- tz() QP "

=-(7.10 -4 10 — 8,0+ 8.3 ) 11,6 = 0,008.

Уменьшение величины (3.4 О(/«)««-4.6 10 . Э() !

45 при переходе от варианта 1 к варианту 2 равно 4,139 — 4,091 =- 0,048, Таким образом, поскольку 0,04870,008. необходимо осуществить пуск в работу кот50 ла 6 и перераспределить тепловую нагрузку согласно табл. 2 (вариант 2).

B результате будет достигнута экономия топлива по сравнению с вариантом 1 s размере 0,04 кг/с (с учетом изменения рас55 хода электроэнергии приводом тягодутьевых машин), что соответствует при данной тепловой нагрузке снижению удельного расхода топливно-энергетических ресурсов на С,37 кг у,т./ГДж или на ОЯ;ь, 8 целом для данной отопительной котельной зто эквива««

20 было минимальным.

Поскольку для варианта 2 первое слагаемое (табл. 2) меньше, чем для варианта 1, а также меньше и сумма первого и второго слагаемых, необходимо решить вопрос це25 лесообраэности пуска котла 6. т.е, установить последовательность реализации во времени пуско-остановочных операций.

В соответствии с данными по температуре наружного воздуха, приведенными вы30 ше, 1661540 (3,4 Qi/>7 +4,610 >.3<)

I =1

Таблица l

Тип котла Канис>ое>сть (GI(((11), Х, и модности, потребляемой приводом тятодутьевыя манин, (Э), к8т, от теплопроводиости котла (я) > НВт

Котлы 1 и 2

КВ- П1-30

Котлы 3 и 4

ПТВК-ЗО

Котлы 5 и 6

КН-НИ-10

209 93>8 80 256 93 872 34>9 91>4 95

9,3

52,6

95 514 22 3 939 625 309 906 75 345 892 801

14,6

698 942 21 93 934 236 116 924 256

17,6

4,7

94,8 лентно годовой экономии топлива в размере около 700 т у.т.

Формула изобретения

Способ управления отопительной котельной, имеющей несколько котлов, путем определения верхнего и нижнего пределов производительности котлов и зависимости их коэффициента полезного действия от тепловой нагрузки и распределения сумм )рной тепловой нагрузки котельной между котлами до достижения минимума удельнога; расхода топлива на выработку тепловой энергии, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с ц((лью уменьшения удельного расхода топлйвно-энергетических ресурсов при использОвании во всех котлах котельной одного вида топлива и ее работе на режимах с иэменяющеися суммарной тепловой нагрузк()й путем контроля расхода энергии на привод тягодутьевых машин котлов, дополнительно определяют мощность, потребляе()4ую тягодутьевыми машинами каждого к(тла, измеряют среднюю температуру нар /жного воздуха в течение каждых суток работы котельной, среднюю температуру наружного воздуха текущих суток сравнивают со средней температурой наружного воздуха прошлых и позапрошлых суток, определяют тенденцию изменения лемпер туры наружно о воздуха и соответствую((их ей изменений суммарной тепловой нагрузки котельной, связанных с необходимостью пуска или остановки котлов, и производят пуск или остановку котлов в такой последовательности во времени, при кото5 рой уменьшение величины

10 больше произведения (u, - 4.10 .} тз - t)) О}" к, где п — количество котлов в котельной;

Q(— тепловая нагрузка I-ro котла, МВт;

q- коэффициент полезного действия

i-ro котла в процентах;

3(— мощность, потребляемая приводом тягодутьевых машин i-го котла, КВт;

t1, ig и тз — средняя температура наруж>Q ного воздуха соответственно позапрошлых, прошлых, и текущих суток, С

О}4 " - максимальная теплопроизводительность пускаемого или останавливаемого котла, МВт, 25 а коэффициент А определяют последующим

+001 > 0

t3 — 2 t2+tt тз — т + 0,01

А „6 10-4 „„тз — 2 т2+tt тз.— т1 + 0,01

/ ° 10

1661540

Таблица 2

Составитель А. Зосимов

Редактор О. Юрковецкая Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н. Король

Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 2114 Тираж 289 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4!5