Тепловые нагрузки промышленных предприятий
Величины удельных расходов тепла, а также параметры расходуемого потребителями пара и горячей воды, суточные и годовые графики потребления очень разнообразны и зависят от многих факторов. В связи с этим для точной оценки потребности промышленного предприятия в тепле необходимо в каждом отдельном случае получать соответствующие данные от самого промышленного предприятия или использовать проектные материалы. Однако при этом следует иметь в виду, что представляемые промышленными предприятиями и проектными организациями данные о тепловых нагрузках и параметрах теплоносителей в некоторых случаях завышены и в них не учтен энергетический эффект, который может быть дополнительно получен при теплофикации за счет подачи потребителям пара или горячей воды с минимально необходимыми для технологических процессов параметрами.
Тепловая нагрузка промышленного предприятия состоит из расходов тепла на отопление, вентиляцию, кондиционирование (сезонное потребление), горячее водоснабжение и производственно-технологические системы (круглогодовое). Определение тепловых нагрузок промышленных предприятий должно производиться по отдельным видам потребления с подразделением по теплоносителям и их параметрам.
Отопление. Отопительная нагрузка составляет значительную часть в общей тепловой нагрузке многих промышленных предприятий. Так как в течение отопительного периода внутри помещения нужно поддерживать температуру более высокую, чем температура наружного воздуха, то для этого требуется приток тепла в количестве, равном тепловым потерям этого помещения в окружающую среду. Предполагается, что строительные ограждения помещения и заключенный в нем воздух уже прогреты до температуры, соответствующей установившемуся тепловому режиму. Если такой режим не достигнут, то в тепловом балансе помещения возникает расход тепла на разогрев воздуха и строительных конструкций. Максимальная расчетная потребность в тепле для отопления зданий определяется при условной расчетной температуре наружного воздуха, в качестве которой принимается регламентируемая строительными нормами и правилами средняя температура наиболее холодной пятидневки.
Расчетную тепловую нагрузку на отопление принимают по данным проектов отопления соответствующих зданий, а при отсутствии таковых рассчитывают по укрупненным параметрам по формуле
Температура воздуха внутри помещений принимается равной 18—21° С для производственных помещений с легкими условиями работы, 16—18° С—при работе средней трудности и 14—16° С—при тяжелых условиях работы.
Удельная тепловая характеристика здания х зависит от конструкции наружных ограждений, а также от конфигурации и объема здания. Конструкции наружных ограждающих поверхностей промышленных зданий очень разнообразны и отличаются типом зданий, способами их соединения и зависят от расчетной наружной температуры. Чем выше последняя, тем большая теплоотдача наружных ограждений допустима по условиям предотвращения конденсации влаги на внутренних поверхностях их. В зависимости от объема, назначения и конструкции удельные тепловые характеристики производственных зданий средней полосы СССР изменяются по старым зданиям от 0,29 до 0,7 Вт/(м3 • °С) и по современным—от 0,35 до 0,93 Вт/(м3 -°С). При отсутствии проектных данных удельные тепловые потери, Вт/(м3 х X СС), могут быть определены по формуле Н. С. Ермолаева;
При определении расчетной тепловой нагрузки отопления необходимо учитывать промышленные тепловыделения. Это позволяет снизить расчетный отпуск тепла от внешнего источника и включить в работу системы отопления промышленных зданий при более низких температурах наружного воздуха.
Вентиляция. Для оздоровления воздуха внутри производственных помещений необходимо вводить свежий наружный взамен отводимого загрязненного. Подача свежего воздуха производится для удаления различных вредных газов, паров, пыли и избыточных тепловыделений. Подогрев и перемещение воздуха осуществляются при помощи калориферных агрегатов. В отдельных случаях свежий воздух в кондиционерах подогревают или охлаждают, увлажняют или подсушивают. Расчетный расход тепла на вентиляцию определяют по проектным данным или по укрупненным показателям по формуле
Расчетная температура наружного воздуха для вентиляции совпадает с расчетной наружной температурой для отопления в тех случаях, когда по санитарным условиям не допускается рециркуляция воздуха или когда имеются местные отсосы у мест вредных выделений. Для всех других случаев расчетную температуру наружного воздуха определяют по строительным нормам и правилам. Очевидно, что при наружных температурах ниже расчетных температур наружного воздуха расход тепла на вентиляцию остается равным расчетному, а кратность обмена воздуха должна быть снижена обратно пропорционально изменению величины подогрева воздуха:
Длительность периодов работы вентиляционных устройств зависит от режима работы производственных цехов В течение суток вентиляционная нагрузка может значительно изменяться. Суточные графики вентиляционных нагрузок весьма разнообразны и по характеру и по времени наступления минимума нагрузки. Для подсчета годового расхода тепла на вентиляционные нужды необходимо знать суточные графики работы установок и число рабочих суток предприятия в году.
Горячее водоснабжение. Нагрузка горячего водоснабжения в отличие от отопительной и вентиляционной не является сезонной. Суточные графики горячего водоснабжения имеют самый разнообразный характер, различны по дням недели и по периодам года. Графики потребления горячей воды душевыми установками на промышленных предприятиях имеют ярко выраженные кратковременные пики в конце рабочих смен, в рабочее время горячее водоснабжение практически отсутствует. Расчетная тепловая нагрузка горячего водоснабжения зависит от режима пользования водой, от наличия баков-аккумуляторов горячей воды, ограничителей и др. В соответствии с этим
Проектирование заводских установок горячего водоснабжения с использованием в качестве теплоносителя водяного пара целесообразно только тогда, когда трубопроводы горячей воды на предприятии отсутствуют или их прокладка экономически не оправдывается.
Во всех случаях при проектировании систем теплоснабжения промышленных предприятий выбор теплоносителя и его параметров для санитарно-технических нужд должен экономически обосновываться с учетом оптимальных технико-экономических показателей по теплоснабжающей системе в целом, т. е. включая источник тепла и тепловые сети.
Технологическое теплопотребление. Промышленные предприятия на технологические нужды потребляют различные количества тепла с разнообразными параметрами применяемых теплоносителей и режимами теплопотребления. Так, максимально-часовые технологические нагрузки отдельных крупных предприятий составляют 10—1000 МВт и более. Давление применяемого пара изменяется от 0,2—0,3 до 3,4—3,9 МПа. На отдельных предприятиях для технологических нужд используют горячую воду. Число часов использования максимума технологической тепловой нагрузки в год на различных промышленных предприятиях составляет 2000—8000.
При проектировании теплоснабжения промышленных предприятий от теплоэлектроцентрали особое внимание необходимо обращать на выявление максимально возможного снижения параметров теплоносителя по условиям, допускаемым технологией производственных процессов, а также на возможность использования для нужд технологии горячей воды вместо пара. При проектировании внешних тепловых сетей и источника теплоснабжения потребность в теплоэнергии для технологических нужд должна быть задана организацией, проектирующей промышленное предприятие, в максимально-часовом, среднезимнем и среднелетнем (за рабочее время) режимах. Должны быть также заданы суточные графики расхода тепла по часам в зимний и летний периоды по каждому теплоносителю в отдельности, коэффициент несовпадения максимумов теплоносителей и число дней работы предприятия в году. Необходимо иметь данные о возврате конденсата (расход и температуру) пара, направляемого на технологические нужды, и о допустимости перерывов в подаче тепла при аварии на источнике тепла или на внеплощадочных тепловых сетях.
При отсутствии данных о теплопотребности того или иного промышленного предприятия для ориентировочной оценки могут быть использованы укрупненные удельные расходы тепла на единицу основной промышленной продукции.
Виноградов Ю. И., Векштейн Л. М., Соболь И. Д. ПРОМЫШЛЕННОЕ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ. «Техника», 1975
