умовному паливі (УП), теплота згоряння однієї тони якого становить 29,3 ГДж (7 Гккал);
нафтовому еквіваленті (НЕ), теплота згоряння однієї тони якого становить 41,87 ГДж (10 Гккал).заміщувана енергетична установка
Енергетична установка, з показниками якої порівнюють ефективність використання ВЕР.
Примітка. Залежно від конкретних умов енергопостачання в ролі заміщуваної установки можуть розглядати промислові котельні або котельні ТЕЦ.
холодопродуктивність
Кількість теплоти в кілоджоулях (кілокалоріях), відведена від охолоджуваного середовища протягом однієї години.
Примітка. Холодопродуктивність однієї й тієї ж холодильної машини змінюється залежно від температурних умов П роботи.
виробіток холоду (внаслідок використання ВЕР)
Холодопродуктивність за певний період часу в кілоджоулях (кілокалоріях), яку отримують внаслідок використання ВЕР в утилізаційних установках.
Решта термінів та визначень понять — згідно з ДСТУ 2420 та ДСТУ 3818.
4 МЕТОДИКА ВИЗНАЧЕННЯ ВИХОДУ ВЕР
У цьому стандарті використано одиниці фізичних величин згідно з ДСТУ 3651.0 та ДСТУ 3651.1.
Вихід ВЕР визначають для кожного агрегату-джерела ВЕР, беручи до уваги питомий вихід ВЕР та випуск продукції (витрати сировини) чи годинний вихід та кількість годин роботи агрегату-джерела ВЕР за певний період часу.
Питомий вихід ВЕР належить до одиниці продукції основного виробництва для монопродук- тового виробництва чи до одиниці витрат сировини (палива) для багатопродуктового виробництва.
Питомий (годинний) вихід ВЕР визначають як добуток питомої (годинної) кількості енергоносія на його енергетичний потенціал. Одиницями кількості енергоносія прийнято одиниці маси (кілограм, тонна); для газоподібних енергоносіїв застосовують також одиниці об’єму (кубічний метр за нормальних умов Р = 760 мм рт. ст. (101,3 кПа), t = 0 °С). Енергетичний потенціал енергоносіїв визначають: *
для пальних ВЕР — найнижчою теплотою згоряння,
для теплових ВЕР — перепадом ентальпій,
для ВЕР надлишкового тиску — роботою ізоентропного розширення одиниці об’єму енергоносія.
Одиницями енергетичного потенціалу є одиниці енергії — кДж (ккал, кВт • год).
Вихід пальних ВЕР вимірюють в одиницях енергії чи виражають через масу умовного палива. Питому чи годинну кількість пальних відходів виробництва визначають за даними оперативного обліку на основі показань відповідних вимірювально-реєструвальних приладів, за даними регламентів виробництва чи з розрахунку матеріального балансу агрегату-джерела ВЕР
Питомий рпИТа®° годячий д(п вихід пальних ВЕР в кілоджоулях на одиницю продукції чи за годину обчислюють за формулами:
«й,«Г-йг-сС. <1>
де — питомий об’єм енергоносія пальних ВЕР на одиницю продукції, м3/од. прод.;
Чмті — питомий об'єм енергоносія пальних ВЕР на годину (годинний об’єм), м3/год;
— найнижча робоча теплота згоряння пальних ВЕР, кДж/м3.
Найнижчу робочу теплоту згоряння газоподібних пальних BEP визначають методами, наведеними для природних пальних газів у ГОСТ 27193 та ГОСТ 22667 (експериментально чи за допомогою розрахунків залежно від компонентного складу пальних ВЕР), а також для пальних БЕР як газоподібне, тверде та рідке паливо, згідно з ДСТУ 3581.
Вихід пальних BEP Qf у кілоджоулях за певний проміжок часу (доба, місяць, рік) обчислюють за формулами:
<ї=<£,". (2)
чи т. (3)
де д^ит — питомий вихід пальних ВЕР на одиницю продукції, кДж/од. прод,;
qj1 — годинний вихід пальних ВЕР, кДж/год;
П — випуск основної продукції (чи витрати сировини, палива), до якої відносять питомий вихід ВЕР за період часу, що розглядається, од. пред ;
т — тривалість (кількість годин) роботи агрегату-джерела ВЕР за період часу, що розглядається, год.
Вихід пальних ВЕР ВуП. виражений через масу умовного палива у кілограмах, обчислюють за формулою:
де Оун — теплота згоряння умовного палива масою 1 кг, яка дорівнює 29300 кДж/кг (7000 ккал/кг),
Питомий вихід теплових ВЕР 9„ит у кілоджоулях на одиницю продукції чи годинний вихід теплових BEP qj у кілоджоулях за годину обчислюють за формулами:
<?лит = ^ит =rnt^h, (5)
де лгпит — питома кількість енергоносія для теплових ВЕР, кг/од.прод., м3/од. прод.;
mt — годинна кількість енергоносія для теплових ВЕР, кг/год., м3/год;
дА — перепад ентальпій енергоносія, кДж/кг чи кДж/м3.
Перепад ентальпій ДЬ у кілоджоулях на кілограм або метр кубічний енергоносія для теплових ВЕР визначають за формулою:
ДЛ = h - h0= с t - Co t0, (6)
де t — температура енергоносія на виході з агрегату-джерела ВЕР, °С;
с — питома об’ємна чи масова теплоємність енергоносія за температури t (для газів беруть теплоємність за постійного тиску), кДж/(м3оС), кДж/(кГ'°С);
tQ — температура енергоносія під час надходження його на наступну стадію технологічного процесу чи температура довкілля, °С ;
с0 — питома об’ємна чи масова теплоємність енергоносія за температури tQ, кДж/(м3 ■ °С), кДж/(кг-°С);
/і, h0— ентальпії енергоносія за температури t і f0, відповідно, кДж/кг, кДж/м3.
Для водяної пари ентальпію визначають за спеціальними таблицями теплофізичних властивостей води і водяної пари, або за /S-діаграмою [1], причому за h0 беруть ентальпію живильної води або ентальпію конденсату за температури tQ,
Питому (годинну) кількість І температуру енергоносія на виході з агрегату-джерела ВЕР визначають за показами відповідних вимірювально-реєструвальних приладів, за даними технічного регламенту або із розрахунку теплового та матеріального балансу агрегату-джерела ВЕР. Теплоємність енергоносія залежно від його складу беруть за довідником [2].
Вихід теплових BEP Q* у гігаджоулях за розглядуваний період часу (доба, місяць, квартал, рік) як і для пальних ВЕР обчислюють, беручи до уваги питомий або годинний вихід, за формулами:
<7> або
QeT=q(T т Ю'6, (8)
де — питомий вихід теплових ВЕР на одиницю продукції, кДж/од. прод;
q] — годинний вихід теплових ВЕР, кДж/год;
Піт — відповідно ДО 4.7.
Методика розрахунку виходу теплових ВЕР для окремих випадків має свої особливості, її наведено для нагрітих відхідних газів паливоспалювальних печей у 4.12; для систем охолодження — у 4.13; для нагрітих продуктів або відходів виробництва — у 4.14.
Питомий р*ит або годинний р” вихід ВЕР надлишкового тиску для газоподібних енергоносіїв у кілоджоулях на одиницю продукції або за годину обчислюють за формулами:
Ч
(9)
пит Итит ’А $ ~де V*ur— питомий об’єм;
— питомий годинний об’єм ВЕР надлишкового тиску, які утворилися, м3/од. пред., м3/год;
А — робота ізоентропного розширення одиниці маси чи одиниці об'єму газоподібних енергоносіїв, кДж/кг або кДж/м3, яка дорівнює перепаду ентальпій
А = Ah = hy- h2, (10)
де hvh2— ентальпії газу перед утилізаційною турбіною і після Ізоентропного розширення в турбіні, відповідно, кДж/кг або кДж/м3.
Термодинамічну температуру газу після ізоентропного розширення Т2 в кельвінах обчислюють за формулою: к-1 ( р . (11)
де 1 — температура енергоносія перед турбіною, К;
Р1 і Р2— тиск енергоносія до і після турбіни, МПа;
к — середній показник ізоентропи в Інтервалі температур і Т2.
Для водяної пари перепад ентальпій Ah визначають за /S-діаграмою [1].
Вихід ВЕР надлишкового тиску Q" у гігаджоулях за період часу, що розглядається (доба, місяць, квартал, рік), визначають за формулами, аналогічними для теплових ВЕР (7) і (8):
ЯХ^ГМО-® (12)
чи О^тК)-®, (13)
де — питомий вихід ВЕР надлишкового тиску на одиницю продукції, кДж/од. прод.; q(H — годинний вихід ВЕР надлишкового тиску, кДж/год.; Піт — відповідно до 4.7.
Вихід ВЕР, що утворюються як теплота нагрітих відхідних газів паливоспалювальних печей Q* у гігаджоулях за розглядуваний проміжок часу, обчислюють за формулою:
QeT =8НЮ“Є, (14)
де В — маса чи об’єм палива, який витрачається за розглядуваний проміжок часу (витрати палива), кг(м3);
Н — ентальпія продуктів згоряння 1 кг або 1м3 палива за температури відхідних газів ї, °С, кДж/м3, кДж/кг.
Ентальпію продуктів згоряння Н обчислюють за формулою:
Н=ССОг Чю2+ СНгО '^20+ СЧ2‘И?2+Сп'(а-1)'Ч ' I' (15)
де t — температура відхідних газів, °С;
>снго ,сыг’сп ~ середні об’ємні теплоємності відповідно діоксиду вуглецю, водяних парів, азоту та повітря за сталих температури t, °С та тиску, кДж/(м3 °С) (додаток Б);
— об’єми відповідно компонентів продуктів згоряння 1 кг або 1м3 палива, м3;
Уо — теоретично необхідний об’єм повітря для спалювання 1 кг або 1 м3 па
лива, м3;
а — коефіцієнт надлишку повітря [3, 4].
Об’єм повітря для спалювання палива й об'єми компонентів продуктів згоряння палива визначають залежно від його виду та складу.
Теоретично необхідний об'єм повітря Уо у кубічних метрах для спалювання одного кубічного метра газу обчислюють за формулою:
К
(16)
. = 0,0476 ■ 0.5 с^+0,5 ■ с^+1.5 ■ 2 - +3 т+1Об’єм сухих трьохатомних газів VRO у кубічних метрах у продуктах згоряння одного кубічно- ' го метра газу визначають за формулою:
Ч " °'0’(CW, +CC0+CH!S+CCH, (17)
Об’єм водяних парів У кубічних метрах у продуктах згоряння одного кубічного метра газу (за теоретично необхідного об’єму повітря Уо) обчислюють за формулою (для вмісту вологи в повітрі dn = 13 г/м3):
^о'о’оік,+cH;S+2%. *ї7сзд+о'і244 ooiei v°' (18)
де d — вміст вологи в газоподібному паливі, г/м3.
Об’єм азоту У^ у кубічних метрах у продуктах згоряння одного кубічного метра газоподібного палива (за теоретично необхідного об’єму повітря Уо) обчислюють за формулою:
^=0,79 Уо+ОД1 с^. (19)
У формулах (16-19) — ссо , ссо, s, , ссн«, Сспнг— об’ємні частки відповідних газових компонентів у спалюваному газоподібному паливі, % (за нормальних умов: Р - 760 мм рт. ст„ f = 0 °С).
Об’єми компонентів продуктів згоряння одного кілограма рідкого чи твердого палива ^ro2'4h2o’^n2 У кубічних метрах залежно від складу робочої маси палива обчислюють за формулами:
%г =0,01866 (дс +0,375 д^), (20)
^о=в;94^^ +оо1е1V124Q. (21)
де Wp — вологість робочої маси палива, %;
Gf — питома витрата (маса) пари на розбризкування одного кілограма рідкого палива (від 0,03 до 1 кг залежно від типу форсунки);
=0,79 Уо+0,008 (22)
Теоретично необхідний об'єм повітря Уо у кубічних метрах для спалювання одного кілограма рідкого чи твердого палива обчислюють за формулою:
Уо = 0,0899 (дс +0,375 д^) + 0,265 дн -0,0333 д0. (23)
У формулах (20 - 23) gc, gs, gN, g0, gH, gs — масові частки вуглецю, сірки, азоту, кисню, водню, сірки органічної та піритної в робочій масі палива, %.
Під час спалювання одночасно кількох видів палива вихід ВЕР слід визначати для кожного виду палива за формулою (14) і підсумовувати.
Вихід теплових ВЕР продуктів згоряння палива Qj у гігаджоупях в інтервалі температур від 150 до 1000 °С припускається обчислювати за формулою:
QBT =q В Qh -10“8, (24)
дЄq — коефіцієнт відношення вмісту теплоти в продуктах згоряння до найнижчої теплоти згоряння палива, %.
Значення q у відсотках залежно від температури t І виду спалюваного палива обчислюють за емпіричними формулами.
Для природного газу
Q= 198 (с^ТоІ)’ (25)
для мазуту f
9 = 1,43 (<£ог+0’5>’ (26)
Де ско2— об’ємна частка трьохатомних газів (СО2+ SO2) в продуктах згоряння, %.
За цього методу розрахунку q відносна похибка складає від 10 % до 15 %.
У плавильних та випалювальних паливоспапювальних технологічних печах відхідні гази поряд з продуктами згоряння палива містять також компоненти, які виділяються з шихти, І в деяких випадках значний винос пилу, що впливають на вихід ВЕР. Крім того у відхідних газах можуть міститись і пальні компоненти (хімічний недопал), хімічну енергію яких треба враховувати в обсягах виходу ВЕР, якщо перед теплоутилізаційною установкою або в ній здійснюють їх довипалювання.