ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

«Алматы энергетика және байланыс университетінің»

Коммерциялық емес акционерлік қоғамы

 

 

 В.В.Стояк, С.К.Абильдинова 

ЖЫЛУМЕН ЖАБДЫҚТАУ НЕГІЗДЕРІ 

Оқу құралы

  

 

Алматы 2012  

УДК 658.26(075.8)

ББК 31.38 я 73

С 81 Жылумен жабдықтау негіздері:                                                                                                           

Оқу құралы / В.В.Стояк, С.К.Абильдинова;

АЭжБУ. Алматы, 2011. - 88 бет. 

 

         ISBN 978-601-7307-04-2 

 

        Оқу құралында жылуэнергетика саласының энергетикалық ресурстары-органикалық отындар, отын түрлері, отынды жағудағы маңызды сипаттамалары қарастырылған.

          Жылумен жабдықтау жүйелері туралы толық түсініктер берілген. Жылумен жабдықтау жүйесінің жеке буындарының жұмысы сипатталып, арнайы сызбалары қарастырылған.

          Оқу құралы 5В071700 – Жылу энергетикасы және 5В071800 - Электр энергетикасы мамандықтарының бакалаврлары үшін құрастырылған.

Без.33, кесте 6, әдеб.көрсеткіші - 17 атау.

  

                                                                                                           ББК 31.38 я 73

 

Пікір берушілер:  ЖШС ҚазҒЗИЭнергетика

                               техн.ғыл.д-ры.,профессор Алияров Б.К.

                               АЭжБУ техн.ғыл.канд.,доцент,Туманов М.Е.

 

          Қазақстан республикасының Білім және Ғылым министрлігінің 2011 жылғы баспа жоспары бойынша басылды. 

 

           ISBN 978-601-7307-04-2

 

          © «Алматы энергетика және байланыс университеті» КЕАҚ, 2012 ж.

 

Кіріспе 

           Қазақстан республикасын 2020 жылға  дейін дамытудың   стратегиялық жоспары еліміздің жалпы энергетика саласын дамытуды көздейді. Жоспардың құрама бөлігінде, атап айтқанда энергетиканың алты негізгі бағытта дамуы ұсынылған. Бірінші бағытта мұнай өнеркәсібін дамытуды қарқындату, екінші бағытта еліміздің экономикалық қауіпсіздігін  қамтамасыз ету үшін табиғи газды өндіруді  жылдамдату және ішкі нарықта газдық инфрақұрылымдарды дамыту ұсынылған.  

          Үшінші бағыт мұнай химиялық өнеркәсіпті дамытуды, яғни елімізде маңызды мұнай химиялық өнімдерді шығаратын жаңа зауыттарды іске қосуды қарастырады. Қазақстан республикасында игеруге мүмкін  4,8 млрд. тонна мұнай қоры бар. Ол шамамен бүкіл әлемдік жалпы мұнай қорының 3 % құрайды, сондықтан біздің еліміз мұнай қоры бар алдыңғы он мемлекеттің қатарына кіреді. Алдағы уақытта мұнай өндіру жылдан-жылға қарқындап, яғни мұнайды экспортқа шығару көлемі, оны ішкі нарықта қолданудан үнемі асып түсетін болады. Осы тұрғыдан жылу энергетикасының мұнай өндіру саласын дамытуда қосатын үлесі айтарлықтай. Мұнайдан жылу энергетикасында қолданылатын негізгі отынның бірі мазут,  дизель отыны және т.б. алынады.    

            Мұнай өнімдерінің басты жылутехникалық қасиеттерін білу және  тиімді қолдану болашақ жылуэнергетиктің өзекті мәселесі. Осы тұрғыдан оқу құралында органикалық отындардың құрамы, маңызды сипаттамалары және отынды кәсіпорында қолданудың әртүрлі технологиялық сызбалары қарастырылған.

          Стратегиялық жоспардың келесі үш бағыты электр, атом энергетикасын әріқарай дамытуды және барлық өнеркәсіп салаларында энергияны үнемдеудің басымды  шараларын енгізуді ұсынады. Электр энергетикасы саласын дамыту бағдарламасы  еліміздің электр энергиясы арзан мемлекеттер қатарында қала беруін, өнеркәсіптік өнімдер шығаруда энергия сыйымдылығын азайтуды, энергетика саласына жаңа инвестициялық жобаларды енгізуді көздейді. Қазіргі кезде республикамыздың электр энергиясын өндіру жүйесі орталық азия энергетикалық жүйесімен үйлесілген /параллель/ режімде жұмыс жасауда. Орталық Азия  жүйесінен тәуелсіз болу үшін оңтүстік аймақта электр энергиясының тапшылығын жою - энергетика саласын дамытудың басты жолы. Сондықтан алдағы уақытта жаңа Балқаш  жылу электр стансасы, солтүстік-оңтүстік бағытта электр энергиясын өндірудің жаңа буынының іске қосылуы қажет. Осы тұрғыдан болашақта энергетикалық қондырғылардың жұмысын жақсы игерген, техника-экономикалық көрсеткіштерін дұрыс анықтай білетін білікті мамандар  әрдайым сұраныста болады.

          Оқу құралында электр энергиясы мен жылуды бірге өндіретін энергия көздері, кәсіпорынды, тұрғын үйлер мен қоғамдық ғимаратты жылумен жабдықтау жүйелерінің жұмысы және негіздері қарастырылған. Оқу құралы жалпы энергетика саласының құрамы, оның негізгі және қосалқы буындары туралы, энергетикалық шаруашылықты тиімді қолдану туралы басты білімдерді береді.

 

1 Тарау. Қазақстан энергетикасына    жалпы шолу

 

1.1           Энергетика туралы түсініктер

 

          Энергетика немесе энергетикалық шаруашылық деп энергетикалық ресурстардың барлық түрлерін өндіруді, өңдеуді, түрлендіруді, сақтауды, тасымалдауды, таратуды және қолдануды іске асыратын өндірісті айтады.

           Қазіргі заманда өңделген энергия көпшілігінде екі түрлі күйде: электр энергиясы және жылу ретінде қолданылады. Энергетиканың жылу және электр энергиясын өндіретін, түрлендіретін, тарататын және қолданатын жеке салаларын, жылу энергетикасы және электр энергетикасы деп атайды.

           Энергетикада келесі негізгі бес түрлі қондырғылар пайдаланылады:

а) генерирлеуші қондырғылар – табиғи энергетикалық ресурстардың потенциалдық энергиясын электр энергиясына, немесе жылуға, не болмаса энергияның басқа түріне (механикалық) түрлендіреді, кейбір жағдайда басқа энергетикалық ресурсқа айналдырады (мысалы компрессорлық және газды генерирлеуші қондырғылар);

ә) түрлендіруші қондырғылар – берілген энергия түрінің параметрлерін немесе басқа ерекшеліктерін өзгертеді (мысалы трансформаторлық подстанциялар, түзетуші және инвертолық электр қондырғылары, жылу трансформаторлары);

б) энергияны тасымалдаушы және таратушы қондырғылар (мысалы, электр, жылу, газ  желілері, мұнай құбырлары, сығылған ауа желісі);

в) жинақтаушы қондырғылар – қолданушыларға  ыңғайлы болатын энергияны өндіру тәртібін жартылай реттеу үшін қажет( мысалы электр, жылу аккумуляторлары, су қорын түзуші сорғылар гидростанциясы).

г) қолданушы қондырғылар – олар энергияны нақты қолданушыға қажет күйіне түрлендіреді (мысалы машиналардың электр қозғауыштары, шамдар, өнеркәсіптік пештер, жылытушы қондырғылар және т.б.).

          Электр және жылу энергетикасының өздеріне тән келесідей маңызды ерекшеліктері бар:

- универсалдығы;

- қоғам дамуы мен жеке адам тіршілігінің барлық сфераларында терең тамырлануы;

-  энергияны өндіру және тұтыну орталықтары мен энергетикалық ресурстар көздері орналасқан территориялардың  сәйкес келмеуі;

- электр энергиясы мен жылуды қолдану мөлшері сағат бойы, тәулік бойы, апта ішінде, ай бойы,  жыл маусымына байланысты  елеулі өзгереді.

 

   1.2 Энергетикалық ресурстар

 

         Энергетика саласы туралы білім алушы  студенттердің келесі негізгі түсініктері  қалыптасуы қажет.

         Энергетикалық ресурс - техниканың қазіргі даму деңгейінде өндіруге немесе қолдануға болатын энергия қоры.

          Шартты отын -  әртүрлі органикалық отын түрлерін қолданатын электр стансалардың  жұмыс iстеу тиiмдiлiгiн және басқа көрсеткiштерiн салыстыру үшiн қолданылатын түсінік. Оның екі түрі қоданылады  отынның көмірлік немесе мұнайлық эквиваленті және 1кг шартты отынның /көмірлік эквивалентік/ жану жылуы 29,3 МДж ға тең деп қабылданған.  

          Шартты отын шығыны мен табиғи отын шығынын салыстыру кезінде келесі тепе-теңдікті қолданады:

                                             ,                                                    (1.1)

мұнда    - табиғи отын шығыны, кг;

               - шартты отын шығыны, кг;

              - табиғи отынның төменгі жану жылуы, МДж.

         Кәсіпорынның отын (энергетикалық) балансы деп энергетикалық ресурстардың кірісі мен шығысының тепе-теңдігін анықтайтын, оларды әртүрлі қолданушылардың тиімді пайдалануын сипаттайтын көрсеткіштер жүйесін айтады.

                                       

           1.3 ЖЭС және өндірістік кәсіпорындардың отын балансы, оның құрылымы

 

           Қазіргі кезде барлық өндірілетін электр энергиясы мен жылудың негізгі үлесі  ЖЭС- да шығарылады. Осы мақсатпен жылу электр станциялары  табиғи отынды (көмір, мазут, газ), әсіресе көмірді өте көп мөлшерде жағады. Мысалы қуаты 4000 МВт  ЭГРЭС-1 Екібастұз станциясы тәулігіне 60000 тонна сапасы төмен жергілікті көмірді жағады. Осындай орасан-зор  отын мөлшерін уақытында стансаға тасымалдап, оны жағуға дайындап, бу қазандарына үзіліссіз жеткізу қажет.  Сондықтан  ЖЭС - тың отын балансын, оның құрылымын және даму динамикасын білу - өзекті мәселе.

           Жер бетіндегі табиғи энергетикалық ресурстар осы геологиялық дәуірде қайталанатын және қайталанбайтын болып екі топқа бөлінеді. Қайталанбайтын ресурстар қатарына органикалық отындар – көмір, мұнай, газ, тақтатас, торф, сонымен қатар ыдырайтын химиялық элементтер уран, торий, геотермалдық жылу энергиясы, термоядролық синтезге қажетті сутегі мен басқа элементтердің изотоптары  кіреді.

          Табиғи қайталанатын энергетикалық ресурстарға - өзендер гидроэнергиясы, күн сәулесінің энергиясы, өсімдіктер, теңіз және мұхит толқындары мен жел энергиясы жатады. Осы аталған ресурстар біріншілік ресурстар болып саналады. Екіншілік ресурстар болып әртүрлі технологиялық процестерден бөлінген ыстық газдар (мұнай зауыты, домналық газдар) және тағы да басқа өндірістік қалдықтар энергиясы саналады. Келесі кесте жер бетіндегі энергия көздері ресурстарын көрсетеді.

 

1.1 КестеӘлемдегі энергетикалық ресурстар қоры

Энергия көзі

Ресурсы, ЭДж

(1ЭДж=1018 Дж)

1

Қайталанбайтын:

ядролық ыдырау энергиясы

қазынды органикалық отынның химиялық энергиясы

термоядролық энергия

геотермалдық энергия

 

1,97 · 106

5,21 · 105

3,6 · 109

2,94 ·106

2

Әр жылда  қайталанатын энергетикалық ресурстардың (бір жыл ішінде беретін энергиясы):

жер бетіне жеткен күн сәулелерінің жылулық энергиясы

теңіз толқындары беретін энергия

жел энергиясы

өзендер гидроэнергиясы

орманның биоэнергиясы

 

 

 

2,4 · 106

 

2,52 · 106

6,12 · 103

1,19 · 102

1,46 · 103

 

         Кестеден қайталанбайтын энергетикалық ресурстардың (көмір, мұнай, табиғи газ, уран және т.б.) энергетикалық қуаты аса зор екені байқалады. Сондықтан ЖЭС-та, өнеркәсіпте, құрылыста, ауыл шаруашылығында және тұрмыста қолданылатын ресурстардың 90% -ын осы энергетикалық ресурс құрайды. Органикалық отынның энергетикалық ресурсы көмір мен антрациттерде шоғырланған.  Қазіргі кезде жер бетіндегі бар тас көмір қорының  77%, ал қоңыр көмір қорының 23 % игерілген. Әлемдегі барлық көмір қорының 89%-ы ТМД елдерінің, АҚШ және Қытайдың үлесіне тиеді. Ал көмірдің әлемдегі барлық зерттелген қоры  600-680 млрд.т шартты отын мөлшерін құрайды. Егер көмірді пайдалану жыл сайын 3,04 млрд.т құраса, онда жер бетіндегі оның зерттелген қоры келесі 200-230 жылда бітуі мүмкін.

         Қазақстан  көмір қоры жеткілікті - он алдыңғы мемлекеттер қатарына кіреді. Көмірдің жалпы геологиялық қоры біздің елімізде 283 млрд.т.

         Ашылған бассейндер мен кен орындарындағы көмір қоры 33,6 млрд.т. құрайды, оның ішінде 21,3 млрд.т - тас көмірлер,12,3 млрд.т.- қоңыр көмірлер.

         Көмірді қолдану негізінде  республикада  78 % электр энергиясы өндіріледі, коксхимия өнеркәсібінің 100% мұқтаждығы өтеледі. Сондай-ақ тек коммуналды-тұрмыстық сектордың және тұрғындардың 100% жылуға деген сұранысын көмірді жағу арқылы өтеуі мүмкін.

          Табиғи газдың республикамызда бар қоры   -    3,7  млрд.куб.м. құрайды,

оның 2,4 млрд.куб.м. мұнайда немесе газ шығында еріген күйінде, ал 1,3 млрд.т.куб.м.- еркін газдық күйінде. Газдық сферадағы негізгі мемлекеттік  саясат – газды ішкі нарықта қолдану және газдық инфрақұрылымдарды дамыту. Осы мақсатпен қазіргі уақытта Бейнеу-Бозой-Ақбұлақ магистралдық  газ құбыры салынуда. Оның көмегімен батыстың табиғи газы оңтүстік аймақтарға тасымалданады, тұтынуда қалған бөлігін Қытайға экспорттау мүмкіндігі де қарастырылған. Газды сұйылту -  тасымалдаудың түрлерін көбейтеді.

 

         1.4 Органикалық отын түрлері

 

         Тұтынушыға байланысты отын энергетикалық (қайраттық) және тәсілдемелік (технологиялық) деп бөлінеді. ЖЭС-да немесе қазандықтарда қолданылатын отын энергетикалық отын деп аталынады. Металлургияда, химиялық, құрылыс материалы өнеркәсіптерінде және т.б.  тұтынатын отын тәсілдемелік отын деп аталынады.

         Тәсілдемелік отынның сапасы қайраттық отынға қарағанда әдетте жоғары болады. Қайраттық отынның негізгі түрлері: қатты отын: тас және қоңыр көмірлер және олардың өңдеу қалдықтары, сұйық отын: мазут, дизельдік отын, сұйытылған газ. газ тәрізді отын – табиғи газ.

          Мазут. Сұйық қайраттық отынның негізгі түрі мұнайды өңдегенде алынатын мұнай мазуты.

         Мұнай мазуты олардың тұтқырлығының мөлшеріне байланысты  байланысты бірнеше түрге бөлінеді. Көпшілікте мазуттың тұтқырлығының көрсеткіщі ретінде стандардтық жағдайдағы /760 мм сынап қысымы мен 0 градус температурадағы/ мазуттың  тұтқырлығы мен сол жағдайдағы су тұтқырлығының қатынасы қолданылады және сол сан мазуттың маркасы /таңбасы/ болып аталады ЭС-да негізінде таңбасы (маркасы) 100 мазут жағылады. Ошақтық мазут таңба ішінде ондағы күкірт мөлшеріне байланысты үш сұрыпқа бөлінеді: аз күкіртті (‹0,5%), күкіртті (=0,5-2%) және көп күкіртті ( >2,0%).

         Ошақ мазутының  күлділігі  өте аз және әдетте 0,1 – 0,3% -дан аспайды.

         Мазуттағы су мөлшері 0,5%-дан 5%-ға дейін, кейде одан да жоғары (суланған мазуттар) 10 %-ға дейін болады.

         Мазуттың тұтқырлығы оны ағызу, қозғалту /жылжыту/, бүркігіштің (форсунка) жұмыс істеу нәтижелігіне көп әсер етеді  байланысты. Мазутты сақтағанда оның тұтқырлығы  өседі. Температура 750  С-тан белгілі бір мөлшерден  төмендесе мазут қоюланады да  мазут тұтқырлығы  өте  өседі. 

         Табиғи газ. Табиғи жанар газ ЭС-да көпшілігінде қайраттық отын ретінде пайдаланады, энергетикалық отын ретінде қолдану сиректеу кездеседі.. Өнеркәсіптік қазандықтарда өте аз мөлшерде жасанды жанар газдардың әртүрі (термиялық ыдырау газы, өндіргіштік газ, домналық газ, кокс газы) пайдаланады. Табиғи газ бірінші кезекте үй – жай (коммуналдық) қажетіне пайдаланады. Сондықтан,  ЖЭС газдың келуімен және оны үй – жай қажетіне пайдалану арасындағы айырманы кемітетін (буферлік) ролді орындайды. Сондықтан жазғы кезде кейбір электр стансалары табиғи газбен жұмыс істейді, ал қыста көмір немесе мазут жағады. Негізгі отын ретінде (жалғыз) газ тек газ өндірілетін жерге немесе қосалқы газ көп жерге жақын тұрған ЭС-да пайдаланады. Барлық табиғи жанар газдар метан қатарындағы газ түріндегі қаныққан көмірсутектерден CnHn+2 тұрады, олардың ішінде ең көп мөлшерде болатыны метан СН4  (80%-дан 98%-ға дейін). Табиғи газда инерттік (масыл) газдар СО2 және N2 аз мөлшерде болады. Орта Азияның кейбір кендерінің және Орынбор шықтанатын газ кен орнының табиғи газдарында улы қосылғыштар болады: 5-6%-ға дейін Н2S және біраз мөлшерде күкірт органикалық қосылыстар, негізінде СS2, COS және меркаптандар бар.

          Құрғақ табиғи газдың жану жылуы   =33,52-35,61 МДж/м3.

           Газ отынның іс жүзінде қажетті бір сипаттамасы оның жарылғыштығы . Табиғи газдың ауадағы көлемдік  үлесі 5-15% болса, қоспа қандайда болса  ұшқыннан жарылуы мүмкін.

 

          1.5 Отынның құрама бөліктері

 

          Барлық отын түрлерінің құрамында жанатын заттар мен жанбайтын құраушылар – масыл заттар болады. Қатты және сұйық отынның жанатын бөлігі негізінде құраушыдан (элементтен) – көміртек, сутек, оттек, және күкірттен құрылған органикалық заттан тұрады.

 

Wвн

Wа

О

N

H

C

Sор

Sп

Sсфт

А

 

 

    Органикалық күйі  (о)

 

 

 

 

 

     Жанатын  күйі (г)

 

 

 

 

     Құрғақ күйі  (с)

Отынның аналитикалық күйі (а)

   Отынның жұмыстық күйі (р)

 

               

  

  

 

 

 

 

 

1.1 сурет - Отын күйлерінің сызбасы

 

         Соңғы азот отын жанғанда жылу шығаруға қосылмайды: отынның ішкі масыл заты. Отынның жанатын бөлігіне тотығатын кейбір арасан (минерал) қосылыстар да кіреді, негізінде FeS2 –темір колчеданы (пирит), оның отындағы маңызы бірнеше  пайызға дейін жетеді.

         Қатты және сұйық отынның масыл заты ылғалдан W және жанбайтын арасан бөлігінен (SiO2, Al2O3, CaSO4 және т.б.) тұрады. Отынның  жанбайтын  бөлігін  күл деп атап,  А әріпімен белгілейді.

          Қайраттық отынның күкірттілігі негізгі көрсеткіштердің бірі болып саналады. Күкірттің отындағы жалпы мөлшері үш қосылғыштан құралады Қатты отында /көмірде/ күкірт органикалық зат түрінде (органикалық күкірт Sорг) ы, сонымен қатар жанатын күкірт (пирит не колчедан күкірті Sп) және жанбайтын арасан заттардың құрамындағы күкірт түрінде (сульфат күкірті Sсфт) кіреді.

                                      .                                                 (1.3)

Бірінші екі қосылғыштың қосындысы жанатын күкірттің  мөлшерін береді. Сульфаттар, демек, сульфат күкірті ешқандай өзгеріссіз күл құрамына  өтеді.

          Әдетте қатты және сұйық отынның құрамын талдағанда, массаның келесі аталулары қолданылады:

           - жұмыстық маса - отынның тұтынушыға жіберілген түріндегі масса;

           - аналитикалық маса - талдау  (анализ) жүргізуге дайындалған отын ұнтақталған және зертхана   жағдайында оны сақтағанда өз бетімен өзгермейтін ылғалдылыққа дейін кептірілген түрдегі масса;

           - құрғақ маса - ылғалы толық аластатылған отынның массасы;

           - құрғақ күлсіз (жанатын) маса – күлі және ылғалы толық аластатылған  массасы;   

           - органикалық маса - күлі, ылғалы, колчедан және сульфат күкірті аластатылған масса.

          Отынның жұмыстық массасының құрамын былай жазуға болады.

                                                     (1.4)

(массаның түрін  жоғарғы индекспен көрсетеді,  мысалы р- рабочая, а - аналитическая, с – сухая, г –горючвая, о - органическая )

 

          Аналитикалық массаның құрамын былай жазуға болады                          

                     .                                 (1.5)

          Құрғақ массаны былай көрсетуге болады

                      .                                           (1.6)

          Құрғақ күлсіз (жанатын) массаның формуласы келесідей болады

                     .                                                     (1.7)

           Органикалық массаны былай жазуға болады

                     .                                                   (1.8)

          Отынның массасының бір түрінен екінші түрін табу үшін жоғары аталған олардың құрамдарының айырмашылығын ескеріп өзгертуге болады.  Мысалы, отынның құрғақ күлсіз (жанатын) массасының құрамын мына теңдеу ретінде жазуға болады.

                                                           (1.9)   

(1.9) теңдеудің (1.4) теңдеуге қатынасы жазылғанда келесі теңдеу шығады

                 .          (1.10)

          Сонымен отынның әрбір элементі үшін, мысалы көміртегі үшін, келесі теңдеулік еселеуіштерді табуға болады.

                     , %.                                                  (1.11)

          Отынның басқа күйлері үшін де түрлендіру еселеуіштерін анықтауға болады(1.2 кестені қара).

 

1.2 КестеОтынды бір күйден екінші күйге өткізуші еселеуіштер

Отынның берілген күйі

Отынның анықталатын күйі

Жұмыстық

Құрғақ

Жанатын

Жұмыстық

1

Құрғақ

1

Жанатын

1

 

Газдық отынның  қатты мен сұйық отыннан өзгешелігі, ол жанатын және жанбайтын газдардың  қоспасынан тұрады.  Сондықтан оның құрамы сол газдардың (су буынан басқа) пайызбен көрсетілген көлемдік үлестерінің қосындысынан тұрады

           .      (1.12)

 

           1.6 Қатты отынның жылутехникалық сипаттамалары

 

ЖЭС қондырғыларын дұрыс іріктеу үшін, оның сенімді және тиімді жұмысын ұйымдастыру үшін қатты отынның гранулометрлік құрамы, кеуектігі, ылғалдығы, тығыздығы, сусымалдығы, ұшпа заттардың шығуы, күлділігі, өздігінен тұтануы сияқты қасиеттерін білген жөн.

          Қатты отынның фракциялық құрамы.

Гранулометрлік(фракциялық) құрамы деп отынды кесектерінің өлшеміне сәйкес сипаттауды айтады.  Фракциялық құрамы бойынша отынды төгетін шанақтың бетіндегі тордың, електердің, ұсақтағыштың, конвейерлік лентаның өлшемдері анықталады. Фракциялық құрам отынды, көздері 150,100,50,25,13,,6,3 және 0,5 мм-ге тең стандарттық електерден елеп өткізу арқылы анықталады және әр мөлшердәң өзіндік аты болады.

Тас және қоңыр көмірлер кесектерінің шекті өлшемдері бойынша келесі кестеде көрсетілген ірілік кластарға (сорттарға) бөлінеді.

 

 

     1.3 Кесте -  Қатты отынды өлшемдері бойынша топтау

Класс

Кластың  белгісі

   Кесектің өлшемі, мм

Тақта

П

100-200(300)

Ірі      

К

50-100

Жаңғақ

О

25-50

Ұсақ

М

13-25

Шемішке

С

6-13

Бидай /штыб/

Ш

0-6

Шемішке бидаймен бірге

СШ

0-13

Ұсақ және СШ

МСШ

25-жоғары

Ретті /барлығы аралас/

Р

0-200 жер астындағы шахтадан қазылса, 0-300 ашық карьерден алынса

 

           Көмірлердің кеуектігі (пористость).

Көмір кесегінің бетінде және ішінде құрылымы уақ тесіктер мен саңлаулар, тұйық қуыстардан құрылатын өте күрделі жүйесі болады. Олар органикалық қатты отынның кеуекті болуының себебі. Уақ тесіктер мен саңлаулардың өлшемі және пішіні әртүрлі болады. Көмірдегі уақ тесіктердің баламалылық (эквиваленттік) диаметрі 50-100 мкм аралығында жатады. Қатты отынның кеуектігі - химиялық реакциялардың үдеуіне әсер ететін, оның меншікті бетін  арттырады. Көмір кесегінің меншікті беті дегеніміз көмірдің 1 г-на қатынасты бет, ол кесектің сыртқы және ішкі беттерінен тұрады. Кесектің ішкі беті дегеніміз уақ тесіктер мен саңылаулардың беттерінің қосындысы.

Көмірдің кеуектігі оның түріне байланысты болады.

 

           Қатты отын ылғалы.

Қатты отынның ылғалын сыртқы және ішкі деп екіге бөледі. Отынды өндірген кезде, тасығанда және сақтағанда оған жер асты суы, жауын –шашыннан, ауадан ылғал тиеді. Отын кесектерінің сыртқы беті ылғалданады. Кесектер кішірейген сайын отынның меншікті беті өседі және ол ұстайтын сыртқы ылғал мөлшері де өседі. Сыртқы ылғалға сонымен қатар түтікшелік (капилярная) ылғал да жатады, яғни уақ тесіктер мен саңлаулардың ішіндегі ылғал. Уақ тесіктер мен саңлаулар  шымтезек пен қоңыр көмірде артықтау болады. Сыртқы ылғалды механикалық әдіспен және/немесе кептіру арқылы  кетіруге болады.

Ішкі ылғалға коллоид және гидрат ылғалын жатқызады. Коллоид (сіңірулік) ылғалы отынның құрама бөлігі болып табылады. Көмір бойында  ол аса біркелкі таралады. Отынның көмірлену дәрежесі өскен сайын сіңірулік  ылғалының мөлшері төмендейді. Шымтезек пен қоңыр көмірлерде сіңірулік  ылғал көп, ал тас көмірлер мен антрацитте кем болады. Гидрат суы кристалгидраттар құрамына кіреді, олар отынның арасан қоспаларының ішінде  болады. Гидрат суы жай кептіргенде кетпейді, ол жоғары ыстықтықта (t >150-2000 C) кетеді. Бастылары силикаттар (мысалы, Аl2O3·2SiO2·2H20; Fe2O3·2SiO2·2H2O) және сульфаттар (СаSO4·2H2O; MgSO4·2H2O). Гидрат ылғалына отындағы судың жалпы мөлшерінің тек бірнеше пайызы келеді.

 

           Ұшпа заттардың шығуы.

 Көмірді  қыздырғанда ұшпа заттар : жанатын газ және булар қоспасы шығады. Ал қалған қатты қалдықтың (кокстің) қасиеттері бастапқы отынның қасиеттерінен сәл басқаша болады. Отыннан ұшпа заттар неғұрлым көп шықса, ол соғұрлым жылдам тұтанады және жанады. Бұл жағдай ошақ қондырғылары жобалағанда есепке алынады.

 Қызулық ыдыраудың басталу ыстықтығы және ұшпа заттардың шығуы қатты отынның шығу тегiне және көмiрлену дәрежесiне тәуелдi. Ұшпа заттардың қатты отындардан шығуы 110 - 1100 0С ыстықтық аралығында өтедi. Ұшпа заттардың  95%  мөлшері 800 0С ыстықтыққа дейiн шығады.

  Көмiрленуi аз отыннан (шымтезек, қоңыр көмір) ұшпа заттардың шығуы 100-160 0С ыстықтық аралығында басталады және олардан ұшпа заттар ең көп шығады. Шымтезек үшiн ұшпа заттардың шығымы жанар массаға шаққанда 70%  дейін болады, қоңыр көмiр үшiн - 35-50%, тас көмiр үшiн - 12-45%, антрацит үшiн - 4-7%. Отынның жасы өскен сайын, отындағы ұшпа заттардың мөлшері азаяды.

 

            Қатты отынның күлі.

 Отынның жанбайтын бөлiгiнен ошақ қалдығы пайда болады, оларды, қазанның газ жолының әр жерлерiнде және сонымен қатар жағу жағдайларына байланысты, күл немесе қож тдеп атайды. Қатты отынның жұмыстық күйіндегі күл мөлшері  Ар деп белгіленеді.

          Қож - жоғары ыстықтықта қыздырылған, соның нәтижесiнде балқу немесе жентектелу арқылы әжептәуiр берiктiкке ие болған күлдiң бөлiгi.

          Күл - ұнтақ тәрiздi отын қалдығы, ол ұшпа күл және түсiндi (провал) деп екiге бөлiнедi. Ұшпа күл -  күлдің тозаң түрiндегi бөлiгi, түтiн газдарымен бiрге қазан ошағынан шығып кетедi, не оның ағындық (конвективный) газ арнасында шөгедi. Түсiндi - күлдiң iрiлеу бөлiкшелерi (фракция), жылдамдығы кем ағындардан  ошақтың төменгi жағына түсiп кетедi. Яғни отынның күлі екі құраушыдан тұрады                                                                                               

                                    .                                                    (1.13)

           Ошақ қалдығының негiзгi құраушысы -  SiO2, Al2O3, FeO,

Fe2 O3, CaO, MgO тотықтары, аз үлесi CaSO4, MgSO4, FeSO4  сыяқты сульфаттарға тиедi, одан да аз мөлшерде фосфаттар, сiлтi метал тотықтары K2 O, Na2 O және басқа да көп қосылымтар болады.

           Отынды жаққанда қож ошақтан сұйытылған не қатты күйде аластатылады.

           Қожды сұйық күйінде шығару үшін жану процесінде пайда болған күл мен қожды балқыған күйінде ошақ түбірінен үздіксіз әкету қажет.

 

          Қатты отынның тығыздығы.

Қатты отынның нақты, үйінді және ықтимал тығыздықтары болады.

Қатты отынның нақты тығыздығы оның қатты бөліктерінің орташа тығыздығын сипаттайды. Егер отынның құрамына кіретін қатты бөліктерінің көлемі , g – қатты отыннан алынған сынақ массасы болса

                                                                                                             (1.14)

қатты отынның нақты тығыздығы, г/см3 осылай анықталады.

Нақты тығыздықты отынның құрамын анықтау және көмір тозаңын пневмо-тасымалдау технологиялысын есептеу үшін білу қажет.

         Үйінді тығыздық - отын кесектері мен олардың арасындағы ауасы бар қуыстардың  және отын бетіндегі қуыс саңылаулардың  жалпы көлемін ескеруші тығыздық

                            .                                                        (1.15)

          Отынның үйінді тығыздығын отын бункерінің, отын қоймасының көлемін, тасымалдаушы қондырғылардың өлшемдерін анықтау үшін білу керек.

           Отынның ықтимал тығыздығы оның қатты бөлігінің және бетіндегі саңылаулардың жалпы көлемін ескереді.

 

           Қатты отынның сусымалдығы.

           Сусымалдық деп отын кесектерінің немесе отынның жеке беттерінің ауырлық күшінің әсерінен бір-біріне қарасты өзара қозғалу қабілетін атайды. Отын тасымалдау шаруашылығының барлық жеке буындарының жұмысы және отынды тасымалдау қиындықтары, отынның сусымалдығына тәуелді. Отынның сусымалдық көрсеткіші болып үйінді тығыздығы, еркін құлау бұрышы және сыртқы, ішкі үйкеліс коэффициенттері саналады.

        

       1.7 Көмiрлердi өнеркәсiптiк жiктеу (классификация)

 

         ТМД елдерінде өндiрiлген көмiрлер үлгiқалып (стандарт) бойынша үш түрге бөлiнедi: антрацит, тас және қоңыр көмірлер.

         Антрацит деп ұшпа заттар мөлшері =2-9%, жанғыш массаның  құрамында көмір тегінің мөлшері 90-93 пайыз  болатын және төменгі жану жылуы  27,33-34.7  МДж/кг қатты отынды айтады.

     Тас көмірдің күлділігі =5-15%, ылғалдығы және төменгі жану жылуы =23-27,33 МДж/кг аралығында болады. ТМД елдерінде тас көмірлер?  ұшпа заттар мөлшері  мен кокс қалдығының мөлшеріне негізделген мемлекеттік стандартқа сәйкес? келесідей жіктеледі және өзіндік аты болады

 

  1.4 Кесте -  Тас көмірлерді жіктеу және атау

Көмірдің маркасы

Белгісі

,%-жанғ. массадағы

Кокстық қалдық

Ұзын жалынды

Д

 36-дан жоғары

Ұнтақ тәрізді немесе нашар жентектелген

Газдық

Г

35 – тен жоғары

Жентектелген

Газдық майлы

ГЖ

› 31

Жентектелген

Майлы

Ж

24-37

Жентектелген

Кокстық майлы

КЖ

25-33

Жентектелген

Кокстық

К

17-33

Жентектелген

Азып піскен

ОС

14-27

Жентектелген

Арық

Т

9-17

Ұнтақ тәрізді немесе нашар  жентектелген

Арық нашар піскен

СС

17-37

Ұнтақ тәрізді немесе нашар  жентектелген

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Қоңыр көмірдің гигроскопиялық ылғалдығы мол және жұмыстық күйінде -мөлшері кем, - мөлшері керісінше жоғары, күлділігі  =15-25%, ылғалдығы . Төменгі жану жылуы =10.5-15.9 МДж/кг арасында. Қоңыр көмірді ылғалдығы бойынша келесі жіктерге бөледі:

 

1.5Кесте - Қоңыр көмірлерді жіктеу

Көмірдің маркасы

Жұмыс массадағы ылғалдық мөлшері, %

Б1

40- жоғары

Б2

30-40

Б3

30-дан кем

        

           1.8  Сұйық  отын және оның негізгі сипаттамалары. Сұйық отынды жіктеу

 

          Электр энергетикасымен жылумен жабдықтауда сұйық отын ретінде  көпшілігінде шикі мұнайдан шығатын өнім - мазут қолданылады.

           Мазуттың элементтік құрамы белгілі негізгі бес элементтен тұрады: C, H, O, N, S. Олар мазуттың органикалық бөлігін құрайды.

Мазуттың элементтік құрамы оның тегі мұнайдың құрамына ұқсас. Бірақ мазутта мұнайға қарағанда  – қатынасы кемдеу болады, осыған лайық оның  жану жылулығы да кемдеу болады .

 – қатынасының мәні мазуттарда тұрақты болмай өзгеріп отырады. Мазуттың тығыздығы және крекинг қалдықтардың мөлшері артқан сайын  төмендейді, ол  – кемуіне себеп болады.

Мазут көмірсутектерден және асфальт-смола тәріздес заттардан тұрады.

Мазуттың келесі негізгі сипаттамаларын атап өтуге болады. Олар мазуттың жану жылуы, тығыздығы, тұтқырлығы, беттік керілуі, жарқырау, тұтану және қатаю температуралары, кокстануы. Олар мазуттың жылутехникалық сипаттамаларына жатады.

Мазуттың тығыздығы оның химиялық табиғатын, тегін және өнімдік сапасын сипаттайтын негізгі параметр. Оны мазутты сақтау үшін қажет резервуардың сыйымдылығын, мазутты тасымалдауға шығындалатын энергия мөлшерін  анықтау үшін білу керек. Практикалық мақсаттар үшін мазуттың салыстырмалы тығыздығы - қолданылады. ТМД – елдерінде - мазуттың температурасын 200С–қа тең, ал – дистилденген судың температурасын 40С–қа тең деп қабылдайды. Мазуттың салыстырмалы тығыздығы - оның 200С-тағы абсолюттік тығыздығының 40С- тағы судың абсолюттік тығыздығына қатынасы. Бірақ 40С-та судың абсолюттік тығыздығы 1 г/см3 болғандықтан мазуттың салыстырмалы тығыздығы оның абсолюттік тығыздығына тең болады. Тікелей айдалған мазуттың тығыздығы 0,95 г/см3- тан төмен болса, крекинг мазуттың тығыздығы одан жоғары, тіптен 1,06 г/см3 дейін болуы мүмкін.

Тығыздық тұтқырлықпен қатар мазуттың құрамындағы судың тұнығу шарттарын анықтайды. Егер мазуттың тығыздығы – онда мазут 100-200 сағат аралығында судың бетіне шығады. Мазуттың тығыздығы болған жағдайда ол су қабатынан төмен орналасады.

Тұтқырлық мазуттың ең маңызды сипаттамасы. Тұтқырлық мазутты құбырмен тасымалдауға кететін энергия шығындарын, оны құйып алуға, құйып беруге қажетті уақыт аралығын, форсункалардың тиімділігін анықтайды. Тқтқырлықтың екі ұғымы қолданылады№ Динамикалық тұтқырлық коэффициенті , , ал кинематикалық   тұтқырлық коэффициенті  арқылы белгіленеді де, мына формула арқылы байланысады . Мұнай өнімдерін пайдалану кезінде шартты тұтқырлықты қолданады, оны    деп белгілеп, 0 ВУ – шартты тұтқырлық градусымен өлшейді. Динамикалық тұтқырлықты Стокс әдісі бойынша, шариктің сұйық отын құйылған тар ыдыста белгілі биіктіктен құлау уақыты арқылы анықтайды:

                                   ,                             (1.15)

мұнда  шарик тұрақтысы, оны тұтқырлық өлшеуішті эталондық сұйықтарды қолданып, градуирлеу нәтижесінде анықтаған. Динамикалық және кинематикалық тұтқырлықтарды біле отырып, шартты тұтқырлықты келесі кейіптемеден анықтауға болады

                         .                       (1.16)

Шартты тұқырлық мазутты маркалау үшін қолданылады.

Мазуттың беттік керілуі тұтқырлығына тәуелді. Неғұрлым мазут тұтқыр болса беттік керілуі де жоғары болады. Мазутты форсункамен шашыратуға оның беттік керілуі көп әсер етеді.

Мазутты қоймада сақтау кезінде  қауіпсіздік жағдайларын ұйымдастыру үшін, оның жарқырау /вспышка/ және тұтану температураларын білген дұрыс.

Жарқырау температурасы дегеніміз – белгілі бір шартты жағдайларда қыздырылатын сұйық отынның немесе басқа мұнай өнімдерінің жеткілікті мөлшерде буланатын температурасы. Нәтижесінде будың қоршаған ортадағы ауамен қоспасына отты жақындатқанда жарқыл пайда болуы керек. Бұл отынның әлі жануы емес.

Егер осы қоспаға отты жақындатқандағы будың жарқырауы 5 секундтан көп уақытқа дейін жалғасса, онда отынның жануы басталып, оған сәйкес температура «тұтану температурасы» деп аталады. Кейде бұл температураны «жоғарғы жарқырау шегі» деп те атайды. Ал нақты жарқырау мезетіндегі температураны «төменгі жарылғыштық шегі» деп атайды. Себебі, жарқырау деген – кішігірім жарылыстардың жиынтығы. Кез келген мұнай өнімі үшін аталған екі температура айырмашылығы өте көп емес, әдетте 700С-ден аспайды.

Тұтану температурасы сияқты, жану температурасы да мұнай өнімдерінің құрамы мен сапасының бірден бір көрсеткіші. Электр станциялары үшін жарқырау температуралары сұйық отынның сақтау кезіндегі жанып кету қауіпсіздігін, қоршаған ауадан оқшауланбаған ортада сұйық отын қыздырылуының максимал қауіпсіз температурасын білу үшін анықтайды. Бұл температура жарқырау температурасынан кем дегенде 100С-ге кішірек болу керек.

Мазуттың қатаю температурасы деп пробиркаға құйылған тұтқыр мазут, пробирканы 450 бұрышпен көлбеу ұстаған кезде оның деңгейінің 1 минут бойы қозғалмай қалатын температурасы. Энергетикалық мазуттардың қатаю температуралары 50С және 360С аралығында. Қатаю температурасы тұқырлықпен қатар мазуттың құбырдан ағып өту мүмкіндігін анықтайды.

          

            1.9  Отынның жану жылуы және келтiрiлген сипаттамалары

 

            Отын массасының немесе көлемiнiң бiр мөлшері бiрлiгi жанғанда пайда болатын жылуды жану жылуы дейдi. Жоғарыда айтылғанға сәйкес оны кДж/кг не кДж/м3 - мен көрсетедi. Жану жылуын жазғанда сәйкестi жоғары индекспен ,  және т.б., отынның күйіне сәйкес қай массаға қатысты екенiн көрсетедi.

           Егер жану өнiмдерiнiң құрамына кiретiн (к – конденсация), су буының шықтану жылуы  жану жылуына қосылса, онда жоғары жану жылуы (в – высший)  деп аталады. Егер шықтану жылуы  жану жылуына қосылмаса, онда төменгi жану жылуы (н – низший) деп аталады және

+. Отындарды жаққанда көбiнесе жану өнiмдерi су буы шықтанбайтын температурада ауаға шығарылады.

         Қатты және сұйық отынның жұмыстық күйінің төменгі жану жылуын, ,  кДж/кг анықтау үшін қарапайым және дәлдігі жеткілікті Менделеев Д.И.  кейіптемесін қолданады

                         ,                       (1.12)

элементтердің үлесі пайызбен алынады.

 Газдық отын үшін оның 1м3 құрғақ көлемінің жану жылуы, МДж/м3,

 Менделеев Д.И.  кейіптемесінен анықталады

      .     (1.13)

   

     1.10  Жануға қажетті ауаның көлемі

 

          Қатты және сұйық отынның жанатын элементтері болып көміртегі, сутегі және күкірт саналады, ал жану өнімдері болып көмір диоксиді - СО2,

су буы – Н2О және күкірт диоксиді – SO2 табылады. Жанғыш заттардың тотығу реакцияларын қолдана отырып, отын толық жану үшін қажет ауа мөлшерін және ұшпа заттар мөлшерін анықтауға болады.

           Соңғы стехиометриялық реакция үшін келесі теңестік орындалады

С + О2 = СО2 ; 12 + 32 = 44 кг.

Басқаша айтқанда, 1 кг көміртегін толық жағу үшін   м3 немесе 2,67 кг көлемінде оттегі қажет. Мұнда 1,428 – оттегінің тығыздығы, кг/ м3.    

           Сутегі мен күкірт үшін келесі теңестіктер орындалады

  2Н2 + О2 = 2Н2О;     S + О2= SО2;

4+32= 36 кг;            32+32==64 кг.

      Яғни 1 кг сутегі мен күкіртті жағу үшін қажет оттегі

 м3 м3.

         1 кг отынды жағу үшін қажет оттегі шығындары қосындысын анықтап және одан отынның құрамындағы алғашқы оттегісінің мөлшерін шегеріп тастаса, Е гер отынның құрамына кіретін элементтердің мөлшері белгілі болса, онда1 кг қатты немесе сұйық отынды жағуға қажет оттегінің стехиометриялық /теориялық/ көлемі анықталады

                        .                             (1.14)

         Ауаның құрамында көлемі бойынша жуықтап алғанда 21% оттегі бар, сондықтан оның құрамындағы барлық оттегі реакцияға қатысады деп қабылдаса, 1 кг отынды жағуға қажет теориялық ауаның көлемі келесідей анықталады

                                 (1.15)

 

немесе ықшамдалғаннан кейін

                   3.                           (1.16)

         Газдық отындардың құрамына кіретін жанғыш қосылыстардың жану реакцияларын қарастыру негізінде 1 м3 газды толық жағуға қажет ауа көлемін анықтауға болады

           , м3/ м3.         (1.17)

          Әсерлесетін отын бөлшектерінің жануы баяуламауы үшін қазан қондырғысында ауа мөлшері жеткілікті болуы тиіс. Ошаққа таза оттегі  емес оттегімен азот қоспасынан тұратын ауа жіберілетіндіктен жану реакциялары толық жүрмеуі ықтимал.  Сонымен қатар отынның  жанатын элементтері  мен ауадағы оттегі  толық  араласпауы мүмкін. Осы жағдайларды ескерсе, ауаны ошаққа шамалы артығымен беру қажет екені анықталады. Берілген ауаның нақты көлемінің оның теориялық қажетті көлеміне қатынасы ауаның артықтық еселеуіші деп аталады және келесі түрде анықталады  . Ауаның артықтық еселеуіші көптеген факторларға тәуелді. Оның мәні отынның түріне, сипаттамаларына, оны жағу тәсіліне, қазан қондырғысының құрылымына байланысты анықталады.

          Артықтық еселеуішінің берілген мәнінде , отынды жағуға қажет нақты ауа көлемін анықтау үшін  кейіптемесін қолданады.

        

           1.11 Жану өнімдерінің көлемі

 

           Қазан қондырғысының материалдық теңестігінің негізін жағылатын отынның бірлік мөлшеріне сәйкес қышқылдатқыш пен жану өнімдерінің мөлшері құрайды. Көміртегінің толық жану өнімі болып СО2, ал толымсыз жану өнімі болып СО – көмір оксиді саналады. Сутегі өте екпінді элемент, сондықтан ол толығымен жанып, су буы Н2О құрайды. Егер жану өнімдерінде оттегі жеткіліксіз болса, сутегі еркін күйде Н2 – түрінде немесе СН4 және басқа ауыр көмірсутектер қосылысына кіруі мүмкін. Күкірт те оттегімен өте жылдам әсерлеседі, сондықтан жану өнімдерінің құрамындағы тотықтардың біреуін күкірт газы SО2  құрайды.

Қазан қондырғысында қышқылдатқыш ретінде ауа қолданылатынын және ауаның ошаққа артығымен берілетінін ескерсе, жану өнімдерінің көлемін анықтау үшін

 (1.18)

формуласын қолданады.

            Барлық қазан қондырғыларына отынның химиялық энергиясын толығымен жылуға түрлендіру талабы қойылады. Сондықтан өнеркәсіптік және энергетикалық қазан қондырғыларында жану процесін толық өткізу шаралары іске асырылады.

            болған жағдайда және отынның жануы толық іске асырылса жану өнімдерінде оттегі болмайды, оның құрамына СО2, Н2, SO2 және Н2О кіреді.  Мұндай жағдайда анықталған жану өнімдерінің көлемін теориялық деп атайды. 

          Жану өнімдерін талдау кезінде үш атомды газдар СО2, SO2  мөлшері бірге анықталады, сондықтан олардың қосынды көлемі де бірге анықталады

                                         .                                                    (1.19)

         1 кг көміртегі жанғанда 1,866 м3 СО2, ал 1 кг күкірт жанғанда 0,7 м3 SO2  түзіледі. Яғни сұйық және қатты отындар үшін үш атомды газдар көлемі

                                                                             (1.20)

формуласымен анықталады.

           Жанғыш тақтатасты жағуды қарастырған кезде осы көлемге  - көбейтіндісін қосу крек. Мұнда - карбонаттардың ыдырау көрсеткіші. Егер тақтастар камералық тәсілмен жағылса , оны қабаттар тәсілімен жақса тең болады. Ал  - шамасы отындағы карбонаттық көмір қышқылы мөлшерін көрсетеді.

          Жану өнімдеріндегі азоттың теориялық көлемі отынды жағуға қажет теориялық ауа көлеміндегі азоттан және отынның құрамындағы азот көлемінің қосындысынан тұрады

                                       .                                          (1.21)

        Жану өнімдеріндегі су буының теориялық көлемі жалпы жағдайда келесі теңдеуден анықталады

                        ,                 (1.22)

мұнда 0,111 - отынның құрамындағы сутегі жануынан пайда  болған бу мөлшері;

           0,124- отынның құрамындағы ылғалдың булануынан пайда болған су буының көлемі;

           0,0161 - ошаққа ылғалды ауамен енген су буы көлемі;

           1,24- су буымен жұмыс жасайтын мазут форсункасын қолдану жағдайында ғана ескерілетін бу көлемі.

         Газдық отынды жағу кезінде ұшпа заттар мөлшері басқа арнайы формулалар арқылы анықталады.

          Құрғақ газдардың теориялық көлемі үш атомды газдар мен азот көлемінен тұрады

                                     .                                                       (1.23)

          Жану өнімдерінің жалпы қосынды теориялық көлемі

                               .                                                         (1.24)

           Қазан қондырғысының нақты жұмыс жағдайында α =1 болғанда, қондырғының жетілу кемсіздігінен отынның толық жануын іске асыру мүмкін емес. Ауаны артық беру жану өнімдерінің құрамындағы азотпен су буы көлемдерінің үлкеюіне әкеп соғады. Сонымен қатар артық оттегі де пайда болады. Айтылғанды ескере отырып осы газдардың нақты көлемдерін анықтауға болады

                            ,                                                     (1.25)     

                         ,                                                  (1.26)

                         .                                                                   (1.27)

 

 2  Тарау.  Қазандық қондырғылар мен бу генераторлары

 

            2.1   Қазандық қондырғылар. Бу өндірудің тәсілдемелік сыбалары

 

           Қазандық қондырғы – бу немесе ыстық су өндіру үшін қажет құрылғылардың жиынтығы. Қазандық қондырғыны жылу электр стансасының жеке бір құрылымы ретінде қарастыруға болады. Сонымен қатар ол жеке қызметтер (жылыту және ыстық сумен қамдау, технологиялық бумен және ыстық сумен қамдау) атқара алады.

          Міндетіне сай қазандық қондырғы бу немесе су ысытушы қазанннан және оның жұмысына қажет қосалқы жабдықтардан тұрады. Қазандық қондырғының тізбектей байланысқан элементтері бірнеше жолдарды (тракт) құрайды.

          Отын жолы – отынды жағуға дайындайтын және оны ошаққа тасымалдайтын қондырғылардың жиынтығы. Қатты отынды қолданған кезде

отын жолында шанақтар, ленталық конвейерлер, ылғалды өңделмеген көмір мен көмір ұнтағын жеткізгіштер, көмірді ұнтақтаушы диірмендер, диірмен желдеткіштері, ажыратқыштар, көмір тозаңы құбырлары және т.б. орналасады.

          Мазутты жағушы отын жолында газ және мазут құбырлары, шығын өлшегіштер, тығындаушы және реттеуші арматуралар орналасады.

         Бу/су жолы деп – қондырғылардың бір-бірімен тізбектей байланысқан элементтер (қазанның қызатын беттері, құбырлар, дағыра  ажыратқыш, қазанның құрамына кіретін бу салқындатқыштар, жылуалмастырғыштар, тығындаушы және реттеуші арматуралар) жүйесін айтады. Аталған элементтер арқылы қыздырылатын жылутасығыш қозғалады.

          Газ/ауа жолы  бірнеше тізбектей байланысқан ауа және газ жолдарынан құралады. Ауа жолының құрамына  атмосферадан ауаны сорып алып, қыздыратын және ошаққа жіберетін қондырғылар жиынтығы  (үрлегіш вентиляторлар, ауа қораптары, ауа қыздырғыштар және оттық құрылғылары) кіреді. Газ жолының құрамына қазандық қондырғының жану өнімдерінің қозғалысын қамтамасыз етуші элементтер (ошақ, және ошақтың басқа газ жолдары, түтін газдарын тазалаушы құрылғылар, түтін сорғыштар) жиынтығы кіреді.

         Бу (су ысытушы) қазан – органикалық отын жанғанда бөлінетін жылуды қолданып, тағайындалған параметрлері бар буды (немесе ыстық суды) өндіруші құрылғы. Негізгі элементтері - ошақ және жылу алмастырғыш беттер.

          Егер қазан ошағында тікелей органикалық отынды қолданбай басқа техникалық құрылғылардың (газ турбиналық қондырғының ГТҚ, технологиялық қондырғылардың) газдарын пайдаланса, мұндай қазанды пайдалагғыш /утилизатор/ қазан деп атайды. Кейбір жағдайларда пайдаланғыш қазанның ошағы және ауа қыздырғышы болмайды, оның негізгі элементтерін – қызатын беттері құрайды.

      Қазан және оның жұмысын қамтамасыз ететін көмекші жабдықтар: отын дайындау құрылғылары, қазанға қоректік су беретін қорек сорғылары, жағу үшін ауа беретін үрлегіштер, жану өнімдерін мұржа арқылы әуеге (атмосфераға) шығаратын түтін сорғыш, күлұстағыш, күлқожшығару құрылғылары және т.б. қазандық қондырғысын құрайды. Қазандық қондырғы жұмысы толығымен механикаландырылған және автоматтандырылған.

       Қатты отынды тозаң түрінде жағатын дағыралы бу қазаны бар бу турбиналық электр стансаның бу өндіру тәсілдемелік (технологиялық) сызбасы  2.2-суретте көрсетілген.

       

 

1 - отын тиелген вагон;  2- отын түсірілетін шанақ; 3 - отынды ұсақтау буыны; 4- қазандықтың өңделмеген  отын шанағы; 5- отынды ұнтақтаушы диірмен; 6- эксгаустер;7- қазан дағырасы; 8 - бу қыздырғыш; 9- экономайзер; 10- ауа қыздырғыш; 11- вентилятор; 12- деаэратор; 13- қоректік су сорғысы; 14- күл ұстағыш; 15- түтін сорғыш; 16 - түтін бағаны; 17- таспалы тасығыш; 18 -көмір үйіндісі; 19- күл шығару жүйесінің багерлық сорғылары. а- қоректік су; б- аса қызған бу; в - жану өнімдері; г қож бен күл.

2.2  суретДағыралы қазанда бу өндірудің тәсілдемелік сызбасы

 

      Қатты отын стансаға темір жол ашық вагондарымен әкелінеді. Вагонаударғыш  көмегімен көмір түсіріледі. Таспалы тасығыш 17 көмегімен көмір үйіндісіне 18 не  ұсақтау буынына 3 жіберіледі. Одан ұсақтама (дробленка) қазандық шанағына 4 келіп түседі. Ұсақталған көмір бөлшектерінің өлшемі 25 мм-ден аспайды. Ұсақтама көмір ұнтақтайтын 5 диірменге келеді, онда ұнтақталады және кептіріледі. Әрі қарай көмір тозаңы бірінші ауа көмегімен оттық (горелка) арқылы ошақ құтысына (камерасына) беріледі. Екінші ауа оттық арқылы ошаққа тікелей беріледі.

      Отандық энергетикада ең көп тараған бу қазандарының кескіні (профилі) П-тәрізді, ол жоғарғы жағы жатық (горизонталь) газжолымен (газоход) қосылған екі тік призмалық шахталар. Бірінші шахта-өлшемдері бойынша үлкені-ошақ құтысы (ошақ). Оның көлемі 1000-нан 30000 м3-ке дейін және одан да үлкен болады. Ошақ құтысының бүкіл периметрі және қабырғаларының биіктігі бойынша құбырлық жазық жүйелер – ошақ қалқандары (экрандары) орналасқан. Олар жылуды тікелей алау (факел) сәулелерінен алады, қыздырудың сәулелік беттері болады.

     Екінші тік шахта және оны ошақ құтысымен қосатын жатық газжолы жылуды ағындық тәсілмен алатын қыздыру беттерін орналастыруға арналған, сондықтан олар ағындық (конвективная) шахта және ағындық газжолдары деп аталады. Ағындық газжолында орналасқан қыздыру беттерін ағындық деп атайды.

 

          2.2  Қазандарды жіктеу

 

          Өндіретін жылутасығыш түріне байланысты қазандық қондырғылар булық және су ысытушы болып екі түрге бөлінеді. Міндетіне сәйкес қазандық қондырғылар энергетикалық, өндірістік, өндірістік-жылытушы және жылытушы болып жіктеледі.

         Энергетикалық қазандық қондырғылар  жылу электр стансаларының турбиналары үшін бу өндіреді. Мұндай қондырғыларға  жоғары парметрлердегі буды дайындайтын үлкен және орташа қуатты қазан агрегаттары кіреді.

          Өндірістік және өндірістік-жылытушы қазандық қондырғылар қысымы мен температурасы  (шамамен 4 МПа дейін және  450 0C) қаныққан немесе нашар қызған бу өндіреді. Буды әртүрлі салаларда (кептіру, пісіру. ректификация, ертінділерді қоюландыру) технологиялық процестерде, сонымен қатар жылыту, ыстық сумен қамдау, ауаны баптау  жүйелерін жылумен қамдау үшін пайдаланады.

         Жылытушы қазандық қондырғылар (негізінен су ысытушы болып келеді, булық түрлері де бар) өндірістік және қоғамдық ғимараттардың  жылыту, ыстық сумен қамдау, ауаны баптау  жүйелерін жылумен қамдау үшін пайдаланады.

         Судың, су аралас будың және будың қозғалыс сипатына қарасты бу қазандары дағыралы өзіндік айналымы бар, дағыралы бірнеше рет еріксіз айналымы бар және тура ағынды болып жіктеледі (4.1 суретті қара).

          Өзіндік айналымы бар дағыралы қазандарда бу аралас су қоспасының 6 құбырмен жоғары қарай қозғалуы  және 4 қызатын құбыр бойымен  судың төмен қарай еркін қозғалу себебі -  олардың тығыздықтарының әртүрлі болуында. Судың тығыздығын , су аралас будың тығыздығын белгілеп, өзіндік айналымға жеткілікті тегеурінді анықтауға болады

                                               .                                   (2.1)

         Бірнеше рет еріксіз айналымы бар қазанда су мен су аралас будың қозғалысы айналымдық сорғының көмегімен іске асады. Тура ағынды қазанда айналымдық тізбек  жоқ, су бірнеше рет айналым жасамайды, алдымен қоректік су 1 сорғы арқылы бір-бірімен тізбектей жалғанған су үнемдегіштен, қызатын беттерден, бу қыздырғыштан өтеді де , буға айналып қолданушыға барады.

          

 

а -   дағыралы өзіндік айналымы бар; б дағыралы бірнеше рет еріксіз айналымы бар ; в –тура ағынды.

1- қоректік су сорғысы; 2- су үнемдегіш; 3- дағыра;  4 – төмендетуші құбырлар; 5 – коллектор; 6 – бу пайда болатын  құбырлар; 7- бу қыздырғыш; 8- айналымдық сорғы.

2.1 сурет – Қазандағы судың, бу аралас судың, будың қозғалыстары

 

          Жану өнімдерінің және судың қозғалыстарына байланысты (құбырлары ыстыққа төзімді және түтіні жанғыш)  газ құбырлы және (су мен су аралас бу құбырдың ішімен қозғалатын)су құбырлы болып жіктеледі.

          Құрылымдық ерекшеліктеріне байланысты қазандар цилиндр пішіндес, горизонтал - су құбырлы, вертикал-су құбырлы болып жіктеледі.

          Бу өндірулігіне байланысты қазандар  аз (шамамен 20 т/сағ. дейін), орташа ( 35-50 т/сағатан 160-220 т/сағ.дейін) және көп (220-250 т/сағ және одан жоғары) өндірулікті болып жіктеледі.

       Аса қызған будың қысым деңгейіне сәйкес қазандар төменгі (4 МПа-дан төмен), орташа (4 МПа –дан 11 МПа дейін), жоғары (11 МПа-дан астам) және аса критикалық (25 МПа –дан жоғары ) қысымды болып жіктеледі.

      Газ жолындағы қысым деңгейіне байланысты қазандар өзіндік, теңестірілген және артық қысымды тартуы бар деп жіктеледі.

      Сондай-ақ қазандар жағылатын отын түріне, қазаннан шлакты аластау тәсіліне байланысты  және т.б. себептермен жіктелуі  мүмкін.

 

           2.3  Бу қазандарының сипаттамалары

 

          Бу өндірулік , т/сағ (немесе кг/с) деп уақыт бірлігінде бу қазанының өндіретін бу мөлшерін айтады. Қазанды есептеу номиналдық (көрсетілген) өндірулік  мәнінде жүргізіледі. Көрсетілген (номиналдық) өндірулік дегеніміз есептік отынмен жұмыс істегенде бу мен қоректік су көрсеткіштерінің көрсетілген мәндерінде ұзақ уақыт орын алатын қазанның ең үлкен жүктемесі.           

         МЕМҮЛ (ГОСТ) бойынша булық қазандар түрлерінің мынандай белгілері алынған: П-тура ағынды қазан (прямоточный котел); Е- өзіндік айналымы бар (естественная циркуляция); Пр-айналмасы мәжбүрлі (принудительная циркуляция); Пп-тура ағынды  кайта аса қыздыруы бар (прямоточный котел с вторичным перегревом пара); Еп- өзіндік айналмасы бар және екінші рет аса қыздыруы бар; бірінші сан – бу өндірулік, т/сағ; екінші сан - бу қысымы, кгс/см2 (1 кгс/см2 » 0,1 МПа).

          Мысалы: Пп-950-255 болса: тура ағынды қазан буды аралық аса қыздыруы бар, бу өндірулігі 950 т/сағ, аса қызған будың қысымы 25,5 МПа (255 кгс/см2), қатты отын үшін, ошақтан қож қатты күйде шығарылады. Отынның басқа түрлері жағылса қосымша белгілер кіргізіледі: Г - газ отыны; М - мазут, Гм - газмазут; Ж-сұйыққожшығару (жидкое шлакоудаление). Е-420-140 ГМ - қазанның табиғи айналмасы бар, газ және мазут жағады, қысымы 140 атм 420 т/сағ бу өндіреді.

           Е-420-140Ж  - қатты отын жағу үшін қожшығару сұйық күйде, ал қалған көрсеткіштері жоғарғыдай. Зауыттық белгілер де болады. Онда басында шығарушы зауыт жазылады: Т-Тагонрог қазан зауыты, П-Подольск машина жасау зауыты, БКЗ - Барнаул қазан зауыты.

 

  2.4 Өзіндік айналымы бар дағыралы қазанның жұмыс тәртібі

 

          Жалпы алынған  жағдайда дағыралы қазанда бу өндіру келесі жұмыс тәртібіне негізделген (2.2 суретті қара).

     Отын оттық құрылымдары 3 арқылы  ошаққа 1енгізіледі және ошақта жанады. Жануға қажетті ауаны ошаққа үрлегіш вентилятор үрлейді немесе өзіндік тартуы бар қазандарда ошақтың төменгі бөлігінде орналасқан колосникті  тордың тесіктері  арқылы сорылады.

     Отынды жағуды үдету үшін және қазанның жұмыс тиімділігін арттыру үшін ошаққа берілетін ауаны, алдын ала  ауа қыздырғышта11, жану өнімдерінің ыстықтығын пайдалану негізінде,  қыздырады.

     Отынның жануынан пайда болған түтін газдары, өз ыстықтығының бір бөлігін ошақта орналасқан радиациялық қызатын беттерге 2 және 6 таратып, әріқарай 7,8,9,10,11 ағындық (конвекциялық) беттерге өтеді, ақырында әбден салқындағанда түтін сорғыш арқылы түтін бағанына және атмосфераға кетеді.

      Құбырдан алынған шикі су катиониттік фильтрден (сүзгілерден) өтіп, жұмсарады және әрі қарай деаэраторға беріледі, мұнда коррозияға белсенді (O2 және CO2) газдардан арылып, деаэрирленген су багында жинақталады.

          Бактан қоректік суды сорғылармен тартып алып, бу қазанының 9 су үнемдегішіне (экономайзер) береді. Су үнемдегіш ағынды шахтадан өтетін, түтін газдарының жылуын қабылдайды. Сол себептен үнемдегіштегі қоректік су қызып, енді қазанның 5 дағырасына құйылады. Дағырадан қоректік су 4 түсіруші құбырлармен 2  радиациялық беттерге барады да, қайтадан дағыраға көтеріледі. 4.2 суреттегі қазанның сызбасында радиациялық беттер ошақтық экрандар деп аталған. Іс жүзінде бұл беттер құбырлар жиынтығынан тұратын тақтаны елестеді. Тақта,  алаудан шашыраған сәулер түскенде, экран тәрізді  жарқырап тұрады. Радиациялық беттер бойымен қозғалу кезінде судың бір бөлігі буға айналады. Дағырада буды судан  сепаратор ажыратады. Бу қазанның төбесінде орналасқан 6 радиациялық беттен өткесін, 7 ағынды бу қыздырғышқа барады. Бұл жерде қаныққан бу белгілі жоғары температураға дейін қызады және  аса қызған буға айналады. Аса қызған бу бу коллекторында жиналып, қолданушыға беріледі.

          Аса қызған будың температурасын реттеу үшін беттік бу салқындатқыштарды қолданады, немесе буға су тамшыларын бүркиді, не болмаса жану өнімдерінің біраз бөлігін ағынды бу қыздырғыштан тыс жерден өткізіп, ошаққа қарай кері айналымға түсіреді, сондай-ақ ошақта от алауының аэродинамикасын, химиялық структурасын түзетіп, алаудың сәуле шашырату қабілетін өзгертеді.

 

1- жану камерасы(ошақ); 2- ошақтық экрандар; 3- оттықтар; 4- түсіруші құбырлар; 5- дағыра; 6 - радиациялық бу қыздырғыш; 7- ағынды бу қыздырғыш; 8 - аралық бу қыздырғыш; 9 - су үнемдегіш.

2.2 сурет - Өзіндік айналымы бар дағыралы қазанның сызбасы

 

               2.5  Қазандық қондырғының жылулық теңестігі

            

          Ошақ құрылымында отынды тиімді пайдалану екі негізгі факторға байланысты: отынның толық жануына және жану өнімдерінің мүмкіндігінше ыстықтығын төмендетуіне. Отын жанғанда ошақ құрылымында бөлінетін жылу сол отынның төменгі жану жылуы, себебі оның құрамындағы су буы жану өнімдерінде шыққа айналып үлгермей ошақтан бу түрінде шығады. Оны келесі мәлімет анықтайды. Жану өнімдеріндегі су буының парциал қысымы шамамен антрациттер мен тас көмірлер үшін 0,005 МПа, тақтатас  пен шым тезек үшін 0,02 МПа, мұндай қысымға 30.....600С –қа тең шықтану температурасы сәйкес келеді. Жану өнімдерін мұндай температураларға дейін суынуын іске асыру техникалық тұрғыдан өте ауыр мәселе және экономикалық тұрғыдан тиімсіз.

          Қазан қондырғысының жылулық теңестігі қондырғыға кіретін жылудың бар өлшемдері мен қондырғыдағы қолданылған және қондырғыдан сырт кететін жылу шығындар мөлшерлерінің теңестігін сипаттайды. Жалпы түрде жылулық теңестік келесі түрде беріледі

                                                .                                                      (2.2)

         Ошақ құрылымында отынның жануы кезінде оның химиялық энергиясы ыстық жану өнімдерінің физикалық жылуына айналады. Әрі қарай осы жылуды қондырғының міндетіне сәйкес әртүрлі бағыттарда қолдануға болады. Егер қондырғы жылу генераторы міндетін атқаратын болса, жылуды технологиялық мақсатта (материалдарды кептіру үшін) қолдануға болады. Бұл жерде жылу ошақ үшін пайдалы қолданылған болып саналады.

          Егер ошақ бу қазанына қызмет атқарса, онда ошақтағы пайдалы жылу аса қызған немесе қаныққан бу алу үшін жұмсалады. Жану өнімдері газ жолдарымен қозғалғанда, қызу беттерін шарпып өтеді. Осыдан қызу беттері жылуды қабылдап, олардың ішінде қозғалған су қайнау температурасына дейін жетіп, буланады және аса қызған буға айналады. Бұл жерде де жылу пайдалы қолданылған болып табылады.

          Қондырғыда бөлінген жылудың 10-20% -ы сонда да пайдаға аспайды. Кез келген қазандық қондырғының жұмысы әртүрлі жылу шығындарымен байланыста болады. Қазан қондырғысына енгізілген жылудың пайдалы және жылу шығындарына жіктелуі қондырғының жылулық теңестігінен көрінеді.

          Кез келген қондырғының жылулық теңестігін 1 кг қатты немесе сұйық не болмаса 1 м3 газдық отын үшін және қалыпты жағдайға (температура 00С-қа, ал қысым 101 кПа-ға тең) сәйкес құрастырылады.

           Жылулық баланстың кіріс бөлігінде 1 кг қатты немесе сұйық отынды жаққанда бөлінетін бар жылу     көрсетіледі 

                                        ,                                (2.3)

мұнда     - қатты немесе сұйық отынның жұмыс массасының  төменгі меншікті жану жылуы, кДж/кг;

           -  ошақтан тыс жерде қыздырылған ауаның ошаққа әкелген меншікті жылуы, кДж/кг;

            - отынның физикалық меншікті жылуы, кДж/кг;

            - мазутты шашыратуға арналған ыстық бумен келетін                           

жылу, кДж/кг;

            - тақтасты жағу кезінде оның құрамындағы 

карбонаттардың ыдырауына жұмсалатын жылу, кДж/кг.

             Әртүрлі отындарды қолданған кезде жану процесін үдету үшін, қондырғыда  жануға  қажет ауаны қыздыру   қажет. Осы мақсатпен ауаны қондырғының ауа қыздырғыштарында қыздырады. Қондырғыға осындай ыстық ауамен әкелінген жылуды келесі формула анықтайды

                                                      ,                                              (2.4)

     мұнда β  -  қондырғыға кірген ауа мөлшерінің қондырғыға теориялық 

     қажеті ауа мөлшеріне қатынасы;

                 - қондырғыға кіретін ыстық ауа мен салқын ауа қажырлары.

             Жылулық теңестіктің оң жағы пайдалы қолданылған  жылу Q1 мен жылу шығындарының қосындысынан Q2, Q3, Q4 ,Q5 ,Q6   тұрады:

                               ,                                (2.5)

мұнда Q1 – қазанда пайдалы (нақты бу өндіруге немесе су ысытуға) қолданылған  жылу;

             Q2 – шығар газдардың қазаннан әкететін жылуы немесе жылу ысырабы ;           

             Q3 - отынның химиялық тұрғыдан толық  жанбауынан туындайтын жылу шығыны немесе ысырабы (химиялық жану рекциялары аяқталмай, оның нәтижесінде аралық жану өнімдері пайда болады);

              Q4 – отынның механикалық тұрғыдан толық жанбау ысырабы  немесе біршама отын мөлшерінің жанбай тұрып, ошақтағы газдармен ілесіп ошақтан шығып кетуі, немесе ошақтың түбіріне түсіп қалуы;

              Q5 – қазанның сыртқы қапталы арқылы өтетін жылу шығыны;

              Q6 – қождың әкететін физикалық жылуы.

           Жылулық теңестік теңдеуінің (2.2) оң жағын да, сол жағын да          

бөліп және 100% көбейтсе, ол келесі  түрде бейнеленеді:

                                   .                                   (2.6)

Осыдан қазан қондырғысының пайдалы әсер коээфициенті:

                               .                                (2.7)

 

 

          2.6  Қазандық қондырғының пайдалы әсер коэффициенттері (брутто және нетто). Қазандық қондырғының пайдалы әсер коэффициентін кері теңестіктен анықтау

 

          Қазан қондырғысында пайдалы қолданылған жылудың ошақтан берілген барлық жылу мөлшеріне қатынасы қондырғының жылулық тиімділігін анықтайды және оның пайдалы әсер коэффициенті /еселеуіші/ деп аталады.

          Қондырғының брутто және нетто пайдалы әсер коэффициенттерін анықтауға болады. Брутто пайдалы әсер коэффициенті қазан қондырғысының өз мұқтаждарына кеткен энергия шығындарын ескермейді (қоректік су сорғысының, үрлегіш – түтін сорғыштың, отынды ұсатуға, қызу беттерін үрлеуге және т.б.), сондықтан келесі түрде анықталады

                                                                                        (2.8)

мұнда  - отын шығыны, кг/с.

          Электр энергиясы мен жылулық қондырғының өз  мұқтаждарына қажет шығындарын ескеретін пайдалы әсер коэффициенті нетто ПӘК-і деп аталады            

                           

                                                     (2.9)

 

мұнда  qc.н. -  қазандық қондырғының өз басына кететін энергия шығындары қосындысының барлық жылуға қатынасы, %.

          Қазан қондырғысы пайдалы әсер коэффициенті тікелей (4.4-ші теңдеу) және кері теңестіктен анықтауға болады

                            .                     (2.10)
            - брутто пәк-ті тікелей теңестіктен анықтау ошаққа әкелінген бар жылуды   және пайдалы қолданылған жылуды  сипаттайтын шамаларды тікелей өлшеуді қажет етеді. Мұның өзі көп қиындықтарды және қателіктерді туғызады. Ал жылу шығындары өте үлкен дәлдікпен анықтауға болады, сондықтан қазан агрегатының пайдалы әсер коэффициентін анықтаудың ең дәлме-дәл әдісі болып оны кері  теңестіктен анықтау табылады.

(2.8) - ші теңдеуден  қазан қондырғысында жағылатын сағаттық отын шығынын да анықтауға болады

                                                   .                                       (2.11)

           Механикалық кем жану салдарынан қондырғыға берілген отынның барлығы толығымен жанып кетеді деп айтуға болмайды. Сондықтан бір сағат бойы отын жанғанда бөлінетін газдар көлемі толық жанумен салыстырғанда біраз кем болады. Жану өнімдері көлемі мен қажырын отынның 1 кг(1 м3) үшін есептегендіктен, механикалық кем жануды ескеру үшін ошаққа берілген отын мөлшері сәл азырақ деп саналады және жылулық есептеулерде сағаттық есептелген отын шығынын қолданады

                                          .                                                    (2.12)    

 

           2.7  Органикалық отынды жағу тәсілдері

 

 2.7.1 Қатты отынның қабатта жануы. Жану өнімдерінің отын қабатында таралу заңдылықтары, отынды қабатта тиімді жағуға арналған шаралар

 

Өнеркәсіптік қазандарда қатты отын қозғалмайтын немесе кайнаулы қабаттарда немесе қалықтап жанады. Отын қабаттары ошақ құрылымында орналасады.

Қабатты ошақ деп көлденең өлшемі 100 мм-ге жуық  қатты отын кесектерін, қалыңдығы 300 мм-ге жуық колосникті торда орналасқан   қабатта жағатын құрылғыны айтады. Отын колосникті торға әр түрлі тәсілдермен жеткізіледі. Жануға қажет ауа тордың тесіктері (тесіктердің қосынды ауданы 5-15% құрайды ) арқылы төменнен жоғарыға жіберіледі. Отынның негізгі массасы қабатта кокс түрінде жанады, бөлінген жанғыш газдар да қабатта немесе қабаттан шамалы жоғарылау маңайда жанып үлгереді. Ошақта бөлінген жылу

                                      ,                                            (2.13)

 - қабатта және - камерада бөлінген жылулардың қосындысына тең және отынның қабатта жану белсенділігін келесі екі көрсеткіш анықтайды:

1) жану айнасының көрінулік жылулық кернеуі -  ();

2) ошақ көлемінің көрінулік жылулық кернеуі - ().

Мұнда - жану айнасының ауданы, жанған отын қабатынан сәулелер шашырағанда, жану беті айнаға ұқсайды; - ошақ кеңістігінің көлемі.

Сонымен шағын және орташа қуатты қазандарда (бу өндірулігі 50-75 т/сағ) отынды қабаттап жағу негізгі тәсіл болып табылады. Мұндай тәсілді газдар мен ауа ағындары және отын мен шлак ағындары өзара қарама-қарсы, параллель, көлденең, аралас қозғалатын  ошақ құрылымдарында жүзеге асыруға болады:

Қатты отынның қабатта жануы келесі кезеңдерден тұрады:

қабаттың қызуы; отынның қабатта кебуі; ұшпа заттардың бөлінуі және кокстың қалыптасуы; ұшпа заттар мен кокстың жануы және шлактың күйуі.

Қатты отын колосниктік торға жоғарыдан түсірілгеннен кейін ол торда қозғалыссыз жатады. Оның жануы келесі түрде өтеді:

Ең жоғарғы қабатта таза отын (1) орналасады, ол қызып және кебе бастайды. Оның астында жанып жатқан кокс қабаты (2) орналасады, ал одан төмен колосниктік тордың бетінде шлак  қабаты (3) орналасады (2.3 суретті қара). Осы қабаттардың бір-бірінен ажырайтын анық беттері болмайды, әдетте  олар бірімн-бірі араласып кетеді. Бірақ қатты отын әбден жанып біткенше, осы аймақтардың бәрінен өтеді.

 

2.3  сурет - Отынның қабатта жану көрінісі

 

         Қабаттың биіктігі бойынша температураның өзгерісі 2.4 суретте көрсетілген. Максимал температуралар кокстың жану аймағында орналасады. Осы аймақтан ең көп жылу бөлінеді. Егер шлактығ балқу ыстықтығы төмендеу болса, жану барысында пайда болған шлак қып-қызыл кокс шоқтарынан тамшы күйінде ағып шығады  немесе ыстық күл түрінде қалады. Шлак тамшылары төмен аққанда, колосник тордың астынан берілетін, жоғары бағытталған ауа ағынымен әсерлесіп суынады және қатаяды, тордың бетіне жиналады. Колосниктік тордың бетінде жиналған шлак қабаты торды өте жоғары температуралардан қорғайды. Шлак қабатынан өткен ауа қызып, қабаттарда бір қалыпты таралады.

          Ауаның артық еселеуішінің тиімді мәні қабаттың төменгі бөлігіне сәйкес, ал ошақтағы  ең жоғары температура кокс қабатының үстінде байқалады (2.4 суретті қара).

 

 

2.4 сурет - Жану қабаттарындағы ауа мөлшерінің және температураның өзгерісі

 

Жану процесін осылай ұйымдастырғанда отынның тұтануы қабаттың астынан басталады, басқаша айтқанда отынның тұтануы және жануы үшін қолайлы мүмкіндіктер туады. Қабаттап жағу әдісінде газ және ауа ағындары мен отын легі қарама-қарсы бағытта қозғалады. Жеке қабаттағы газ ауа ағынының жылдамдығы қабаттың орнықтылығын бұзбайтындай мәнде болуы керек. Яғни отын қабатының массасы газ ауа ағыны туғызатын динамикалық тегеуріннен жоғары болуы тиіс.

Басқаша айтқанда қабаттап жағудың аэродинамикалық сипаттамасы болып келесі теңсіздік саналады

                                                                                              (2.14)

мұнда - отын бөлшегінің массасы,кг;

     - Рейнольдс шарттамасымен анықталатын кедергі еселеуіші;                                            

         - отын бөлшегі қимасының ауданы, м2;

         - жеке қабаттан өтетін газ ағыны тығыздығы, кг/м3.                   

Отын мен қышқылдатқыш арасындағы химиялық реакциялар шоқтанған кокс айналасында жүреді. Химиялық реакцияларға байланысты барлық жану процесін екі аймаққа бөлуге болады: оттектік  (К), немесе тотығу және қалыптасу (В) аймақтары. Тотығу аймағында бір уақытта екі көміртегі оксидтері – СО2 және СО пайда болады. Тотығу аймағының шетінде О2 концентрациясы төмендейді (1-2% дейін), ал СО2 концентрациясы мен температура жоғарылайды. 4.5 суретте антрациттің ұсақ түйіршіктерін, қалыңдығы 25 мм қабатта ауаны үрлеу жылдамдығы 0,5 м/с болғанда, жағу барысында газдардың пайда болу сипаты бейнеленген.

 

2.5 сурет

 

Қалыптасу аймағында көміртегі көмір қышқылымен әсерлеседі

                                 СО2 + С = 2СО –Q.                                               (2.15)

Реакция нәтижесінде қалыптасу аймағының барлық биіктігінде СО –ның үлесі артып, көмірқышқылының үлесі кемиді. Реакция жылуды жұта жүргендіктен қалыптасу аймағында температура төмендейді.

Егер жану өнімдерінде отынның ылғалынан пайда болатын су буы бар болса, онда қалыптасу аймағында су буы ыдырайтын эндотермиялық реакция орындалады

                                     Н2О + С = CО + Н2 – Q.                                    (2.16)

 

Отын қабатында тотығу және қалыптасу аймақтарының болуы тек қана көміртегі бөлшегі жанғанда орын алмайды, басқа да табиғи отындарға тән құбылыс. Табиғи отындар үшін жеке қабаттың қалыңдығы отын реакцияға түсу қабілетімен анықталады, отынның күлділігі азайса қабаттың қалыңдығы да  кемиді.

Жану процесін ұйымдастыру тәсіліне байланысты жану қабатынан инерттік не болмаса жанғыш газдарды алуға болады. Егер отынның жану жылуын жану өнімдерінің физикалық жылуына түрлендіру көзделсе, онда процесті жұқа қабатта және қышқылдатқышты мол қоспалау арқылы жүзеге асыру қажет. Егер жағу барысында жанғыш газдарды алу көзделсе, онда жағуды өте қалың қабатта және қышқылдатқыштың жеткіліксіз жағдайында ұйымдастыру керек.

Бірінші жағдайда отын жағылады, екінші жағдайда газдандыралады.

          Отын қабатының қалыңдығы оның кесектерінің өлшемдеріне және ылғалдығына байланысты. Мысалы қоңыр және тас көмірдің өлшемі 20 мм ұсақ бөлшектерін жаққанда қабат қалыңдығы 50 мм, ал бөлшектердің өлшемі 50 мм –ге жеткенде отын қабаты қалыңдығы 200 мм- ге дейін үлкеюі   тиіс.

           Неғұрлым отын ылғалды болса, соғұрлым отын қабаты қалың болуы тиіс, үйткені қосымша кептіру аймағы пайда болады. Сонда отынды жағуға дайындау шамалы ұзап, оның тұтануы да, жануы да орнықты жүреді.

 

         2.7.2 Камералық жағу тәсілі

 

        Камералық жағу деп отынды қалықтаған күйде ерекше камераларда немесе камералық ошақта жағу тәсілін атайды. Отын ауадағы оттегінің біртекті немесе  жұқа әртекті қоспасында жанады және жану кезінде бөлінген жылу әсіресе радиация әсерінен және ағындық (конвекция) әсерінен ошақты қоршаған қызатын беттерге өтеді. Жылу алмасу түрлерінің (радиация, конвекция) өзара қатынасы ошақтың құрылымына байланысты 15 пайыздан 50 пайызға дейін өзгеруі мүмкін.

        Камералық ошақта (2.6 суретті қара) газдық, сұйық және барлық қатты отын /ағаштан басқа/ түрлері жанады. Мұнда 1 ошаққа оттық арқылы 2 отын және 3 ауа жіберіледі. Жанудың белсенді аймағында I отынның негізгі массасы (80-95%) жанып үлгереді. Ең жоғары жану температурасы  5 алаудың есептелген ұзындығына сәйкес келеді, ал отынның қалған массасы салқындау және жану жалғасатын II аймақта жанып бітеді және мұнда бөлінген жылу 4 буландырғыш беттерге  таралады. Газдық жану өнімдері ұшқыр күлмен және жанбаған отынмен бірге қазанның 6 газ жолына шығады.

Егер отынның минералдық бөлігі бар болса, оны шлакты аластаушы жүйе 7

ошақтан алып шығады.

          Камералық ошақтардың құрылымы әртүрлі болуы мүмкін. Жағылатын отындарға келесі талаптар қойылады:

-          газдық отынды жағу үшін ошаққа ауамен араласу дәрежесі әртүрлі, бірақ  біртекті(гомогенді) қоспаға жақын болуы керек;

-         сұйық отын жағылу үшін оны ошаққа өте майда  тамшылар түрінде шашырату арқылы кіргізіп, ауамен араластырылған қоспа ретінде  қолданады;

-         қатты отынды жағу үшін ошаққа  өте майда көмір ұнтағы мен қыздырылған ауаның  қоспағы енгізіледі.

          Практикада  көмір ұнтағын жағудың көмірдің шлагының балқу температурасына байланысты екі түрлі тәсілі қолданылады (шлакты қатты және сұйық күйде аластайтын).

          Камералық жағудың тұрақтылығында оттық құрылғылары маңызды роль атқарады.

          Газдық және сүйық  отынды жағу үшін  ауаны аса қыздырмай, оның артықтық еселеуіші  болатын етіп, газдың  ауамен жақсы араласу жағдайын жасайтын оттықтарды қолданады Негізінде оттықтардың екі түрі қолданылады  - ауыздығының алдында ағыншалары бар бұрылмалы дөңгелек оттық, және тура ағынды ауыздығынан алдында тура ағыншалар бар оттық.

Сұйық отын форсункадан майда тамшыларға ретінде шығады.

Қатты отын үшін ауаны орташа немесе аса қыздырып, оның артықтық еселеуіші қоспада   болатындай  етіп беретін оттықтарды қолданады.

 

 

2.6 сурет- Камералық ошақта отынды жағуды ұйымдастыру

 

      

          3 Тарау. Бу турбиналық қондырғылар

 

          3.1 Бу турбиналары

               

          Бу турбинасы будың потенциалдық энергиясын кинетикалыққа түрленіп, әрі қарай кинетикалық  энергия білікті айналдыратын механикалық энергияға түрлендіретін  жылу қозғалтқышының бір түрі. ЖЭС жағдайында жұмыс машинасы болып электр генераторы саналады. Жылу электр стансаларында бу турбинасынан қоректік су сорғылары, түтін сорғыштар және желдеткіштер қозғау алады.

           Кез келген турбина қозғалмайтын және  қозғалатын бөліктерінен, атап айтқанда статор мен ротордан құралады. Потенциалдық энергияның кинетикалыққа түрленуі қозғалмайтын саптамалық бағыттаушы  торда іске асады. Мұнда будың көлемі белгілі бір алғашқы мәнінен бастап ұлғаяды. Ұлғаю процесінде будың жылдамдығы артады, және бу ағыншасы турбинаның роторына бекітілген, жұмыс қалақшаларға бағытталады. Диафрагмаға орнатылған қозғалмайтын саптамалар жиынтығы саптамалар торын құрайды. Роторға бірнеше дисктер кигізіледі. Әрбір дискінің  шетінде бірнеше қалақшалар бекітілген. Жеке дискі мен қалақшалар жұмыс дүңгіршегі деп аталады.  Екі көршілес қалақшаның арасынан саптамадан бу шығып тұрады. Жеке қозғалмайтын саптамалар торы мен айналып қозғалатын қалақшалар торы (жұмыстық тор) турбина сатысын құрайды (3.1 суретті қара). Ең алғаш рет буды өткізетін саптамалар торын қысымды реттеуші саты деп атайды, ал басқа сатыларды аралық сатылар деп қарастырады. Әдетте турбина бірнеше сатыдан тұрады, сатылар турбинаның ағынды бөлігін құрайды ( 3.1 б суретін қара).

          Әрбір саптамалы тордан өткенде, әсіресе оның арнайы қималары бар каналдарынан өткенде бу ағыны шапшаңдап, белгілі бір бағытқа ие болады. Осы бағыт бу ағынына, көршілес екі қалақшаның арасынан, соқтығыссыз өтуге мүмкіндік береді. Бу ағыны  қалақшаларды итеріп, дискіні және онымен байланысқан білікті айналдырады.

         

       1- білік; 2- жұмыс дүңгіршегі; 3-жұмыс қалақшалыры; 4-саптама.

3.1 а  сурет - Турбинаның сатысының элементтері

 

Описание: C:\Documents and Settings\Ербол\Мои документы\Мои рисунки\Изображение\Изображение 158.jpg

3.1 б  сурет Бу турбинасының құрылысы (I) және турбина білігіне қатысты бағыттаушы (а) және жұмыс (б) қалақшалардың орналасуы (II)

 

          Будың көлемі тек қана саптамалы тордан өтерде ұлғаятын болса және будың жылдамдығы оның салдарынан жоғарыласа, ал жұмыстық торда тек қана бу ағыншасының кинетикалық энергиясы білікті айналдырушы механикалық энергияға түрленетін болса және осы энергияның түрлену процесі кезінде  бу ағыншасының көлемі қоса ұлғаймаса, онда турбина активтік деп аталады. Егер бу ағыншасының жылдамдығы саптамалық торда да және жұмыс торында да жоғарылайтын болса және будың жылулық тегеурінің құламасы екеуінде бірдей болса, турбина реактивті деп аталады.

         3.2 суреттің сол жағында активті турбинада бу ағыншасының қысымы p саптамадан өтерде төмендеуі, ал жылдамдығының  C жоғарылауы бейнеленген. Екі көршілес қалақшалар арасындағы каналдан өткенде жылдамдық C ( C2 - ден   C1 - гедейін) керісінше төмендейді, будың  қысымы тұрақтанады (p1=p2). 3.2 суреттің оң жағында реактивті турбина жұмыс жасағанда бу ағыншасының параметрлерінің өзгерістері бейнеленген.

Описание: C:\Documents and Settings\Ербол\Local Settings\Temporary Internet Files\Content.Word\Изображение 160.jpgОписание: C:\Documents and Settings\Ербол\Local Settings\Temporary Internet Files\Content.Word\Изображение 159.jpg

 

3.2  сурет Активті және реактивті турбинаның жұмыс сызбасы

 

           3.2 Бу турбинасының түрлері

 

          Жеке құрылымына, бойында өтетін жылулық процестің сипатына, балғын (таза)  будың және жұмыс жасап шыққан будың параметрлеріне және өнеркәсіпте пайдалануына қатысты турбиналар бірнеше түрлерге бөлінеді.

          1. Бір сатылы және көп сатылы турбиналар. Бір сатылы турбина кіші-гірім сорғыны немесе желдеткішті қозғалту үшін қолданылады. Көп сатылы турбиналар (3.3 суретті қара) энергетикада және өнеркәсіптің басқа салаларында қолданылады.

1- тұрқы; 2,4,6 - саптамалар; 3,5,7- жұмыс қалақшалары;8- буды турбинадан шығарушы құбырша; 9,10- тығыздаулар;11- диафрагма.

3.3 сурет - Үш сатылы активті турбинаның ішкі кескін сызбасы

 

           2. Бу ағынының бағытына қарасты турбиналар өсті және радиалды болып екіге бөлінеді. Өсті турбинада бу ағыны біліктің айналу бағытымен қозғалады.

Энергетикада қолданылатын турбиналардың басым бөлігі өстіге жатады. Радиалды турбинада бу ағыны біліктің айналу бағытына перпендикуляр бағытта  қозғалады.

           3. Корпусының немесе цилиндрлерінің санына қарасты турбиналар бір немесе көп цилиндрлі болып жіктеледі. Бір цилиндрлі турбинаның қуаты шамалы болады. Көп цилиндрлі турбинаның бір білігі немесе бірнеше білігі болуы мүмкін. Соңғы жағдайда әрбір біліктің өз генераторы болады. Екі білікті турбинаның мысалы ретінде 1968 жылы құрастырылып, пайдаланымға берілген К-800-240-1 ЛМЗ агрегатын атауға болады. Оның параллель орналасқан екі білігі және екі электр генераторы бар.

          4. Буды үлестіру ережесіне байланысты турбиналалар дросселдік, саптамалық және айналма бу үлестріуі бар түрлерге жіктеледі. Дросселдік бу үйлестіруде турбинаға берілген таза бу, бір немесе бірнеше  бір мезгілде ашылған клапандар арқылы дросселденіп, бірінші сатының барлық саптамалар торына беріледі. Турбина жүктемесі осы кезде толық немесе төмендеген болуы мүмкін.  Кеңес одағы кезінде құрастырылған  К-1200-240-1 ЛМЗ  турбинасында таза буды үлестіру - дросселдік.

 

 

Описание: C:\Documents and Settings\Ербол\Local Settings\Temporary Internet Files\Content.Word\Изображение 162.jpg

а- дросселдік үлестіру; б- саптамалық үлестіру; в- айналма үлестіру;

1- реттегіш клапан;2- саптамалар қорабы; 3- айналма клапан.

3.4 сурет - Турбинаға  буды үлестіріп берудің қағидалық сызбасы

 

          Саптамалы үлестіруде таза бу бірінші сатыға бірінен кейін бірі тізбектей ашылатын реттегіш клапандар арқылы беріледі. Әрбір реттегіш клапан буды өзінің сегментінде орналасқан саптамалы торға береді. Мұндай бу үлестіру тәсілі турбинаның жұмысын үнемді етіп, төменгі жүктемелерде турбинаға кірген барлық будың дросселденіп кетуіне жол бермейді. Кеңес одағында құрастырылған турбиналардың бәрінде делік осындай дросселдік бу үлестіру көзделген. Буды турбина ішінде үлестірудің тағы да бір тәсілі іштей және сырттай айналма үлестіру. Сырттай үлестіруде бу тек қана бірінші сатының саптамаларына беріліп қоймай, сонымен қатар аралық бір немесе бірнеше сатыларға және  беріледі. Іштей үлестіруде бу реттеуші сатының камерасынан  бірінші сатының саптамаларын  жанай өтіп, аралық сатыларға беріледі.

           5. Жылулық процестің сипатына сәйкес турбиналар  а) конденсациялық; б) қарсы қысымды; в) нашар вакуумдалған және т.б. түрлерге жіктеледі.

           а) Конденсациялық және жаңғыртушы бу алымдары бар турбинада жұмыс жасаған бу атмосфералық қысымнан төмен қысымда шықтану үшін конденсаторға барады. Мұндай турбиналарда конденсаторда бу шықтанғанда бөлінетін  барлық жасырын булану жылуы ысырап болады. Ысырапталатын жылу мөлшерін азайту үшін турбинаның аралық бу алымдарынан будың біраз бөлігін шығарып алып, оны қазанға қоректік суды қыздыру үшін (яғни жаңғырту) пайдаланады. Мұндай бу алымдарында будың қысымын реттеу мүмкін емес, олардың саны 1-ден 8-9 ға дейін кездеседі.

           б) Турбинаның аралық бу алымдарынан алынған будың қысымы

реттелетін болса, оны өнеркәсіптік не  болмаса жылытуға қажет жылу мұқтаждарын өтей алатын турбина деп аталады. Бұл жағдайда турбинаның ең соңғы сатыларына бу аз мөлшерде барып, оларды тек қана салқындату қызметін атқарады. Мұндай режимді буды соңғы сатыларды желдету үшін үлестіру деп атайды.

           в) Қарсы қысымды турбинада бу шықтанбайды, конденсаторы жоқ. Яғни турбинада жұмыс жасаған барлық бу өндірістік немесе жылыту мақсатымен қолданушыларға беріледі. Мұндай турбинаның да жаңғыртушы және реттеулі қысымы бар бу алымдары болады.

           6. Таза будың параметрлеріне қатысты турбиналар келесі түрлерге жіктеледі:

а) орташа қысымдағы, қысымы 3,5 МПа және температурасы 4350С таза бумен жұмыс жасайды;

б) жоғарылаған қысымдағы, қысымы 9,0 МПа және температурасы 5350С таза бумен жұмыс жасайды;

в) б) жоғары қысымдағы, қысымды 13,0 МПа және температурасы 5400С таза бумен жұмыс жасайды және аралық бу қыздырғышта 5400С дейін қыздырылған бумен де жұмыс жасайды;

г) аса критикалық параметрлердегі, қысымы 24,0 МПа және температурасы 5400С  бумен жұмыс жасайтын және аралық бу қыздырғышта 5400С дейін қыздырылған бумен де жұмыс жасайтын турбиналар.

            Қазақстан республикасында мұндай турбиналар түрлі электр стансаларында орнатылған.

          7. Өнеркәсіпте қолдану сипатына қатысты турбиналар келесі түрлерге жіктеледі:

          а) стационарлық, айналым саны тұрақты турбиналар. Олар электр генераторын іске қосу үшін жылу электр стансаларында қолданылады;

          б) стационарлық, айналым саны тұрақсыз турбиналар. Олар ауа үрлегіштерді, желдеткіштерді, сорғыларды іске қосу үшін қажет. Қазақстанның ЖЭС-да  мұндай турбиналар қуаты 300,500 МВт энергоблоктың қоректік су сорғысын іске қосады.

 

           3.3 Бу турбинасының маркалары, белгілері

 

          Бу турбинасының сипаттамсында келтірілген белгілер кеңес үкіметі дәуірінде енгізілген және қазіргі уақытқа дейін өзгерген жоқ. Сипаттамадағы бірінші әріп турбинаның түрін білдіреді:

          К - конденсациялық;

          Т конденсациялық, жылуландыруға беретін бу алымы бар;

          П - конденсациялық, өндірістік қолдануға  беретін бу алымы бар;

          ПТ - конденсациялық, жылуландыруға және өндірістік қолдануға

                   беретін бу алымы бар;

           Р қарсы қысымды;

           ТР қарсы қысымды және жылуландыруға беретін бу алымы бар;

           ПТР қарсы қысымды, өндірістік қолдануға  және жылуландыруға

                       беретін бу алымы бар.

          Осы әріптерден кейін келтірілген сан – турбинаның МВт берілген номиналдық қуатын білдіреді (сандар бөлшек түрінде берілсе, бірінші сан номиналдық қуатты, екінші сан максималдық қуатты анықтайды).

          Келесі сандар – таза будың стопорлық клапан алдындағы қысымын білдіреді.

          Ертерек уақытта қысымды кгс/см2 көрсетсе, қазір МПа – мен анықтайды.

          Мысалы ПТ-80/100-130 маркалы турбина - конденсациялық, жылуландыруға және өндірістік қолдануға беретін бу алымы бар; номиналдық қуаты – 80МВт;

Максималдық қуаты – 100 МВт; таза буының қысымы – 130 кгс/ см2.                                                                              

 

          3.4 Турбинаның пайдалы әсер коэффициенті, бу шығыны

 

          3.4.1 Бу көлемінің ұлғаюуын  h-s диаграммада бейнелеу

 

          Турбинаға енген будың қысымы төмендеп, көлемі ұлғаяды. Яғни бу адиабаталық процесте жұмыс жасап, жоғарыда айтылған энергияның түрленуі салдарынан будың жылулық энергиясы  біліктің айналуының механикалық энергиясына айналады. Идеалдық жағдайда будың көлемі адиабаталық процесте ұлғаяды. Бұл процесті  «ПТ» турбинасы үшін h-s диаграммада көрсетуге болады. Процесті бейнелеу үшін келесі келесі будың параметрлерін білу қажет:

-                  өткір таза будың қысымы және температурасы, Ро, to;

-                  будың конденсатордағы қысымы, Pк;

-                  турбинаның бу алымдарындағы будың қысымы , Рi;

-                  турбинаның ішкі салыстырмалы пәгі, hoi.

          Турбинаның ішіне буды реттеп жіберуші клапандарда будың дросселденуін 8 %,ал өндірістік және жылуландырушы бу алымдарында будың дросселденуін 5 % деп қабылдаса, қысымның өзгерісі

                                                                                                    (3.1)

Процестің басталу нүктесі  0,  Ро изобара мен to изотерманың қиылысу нүктесінде орналасады. Қысымның дросселдік өзгеруін (3.1) есерсе, процесті 0’ нүктесінен бастау керек. 0’ нүктесінен Рп изобарасына дейін адиабата тұрғызады.

 

3.5 сурет – ПТ турбинасында будың ұлғаю процесін Н-s диаграммада бейнелеу

 

   Турбинаның өндірістік бу алымындағы будың адиабаталық қажырын hпад анықтап алып, (3.2) кейіптемеден П нүктесіндегі будың қажырын hп есептейді. Будың ұлғаюуы нақты процесте адиабата бойымен емес, оған көлбеу сызық 0’- П политропа бойымен жүреді. П-П’ кесіндісі будың өндірістік бу алымының диафрагмаларында будың бұрылып қозғалуы кезінде дросселденуін анықтайды. Әрі қарай тура осы жолмен будың жылуландырушы бу алымының қысымына Рт дейін адиабаттық ұлғаю процесін қарастырады. (3.2) кейіптемеден Т нүктесіне сәйкес будың hт қажыры анықталады және сондай-ақ будың ең соңғы аралықта Т-К ұлғайуы қарастырылады.

 

                                                                                         (3.2)

 

 Бу қажырының басқа мәндері 0-0-П-П-Т-Т-K политропалардың бу алымдарындағы будың қысымына сәйкес изобаралармен қиылысуынан анықталады. Турбинаның бу алымдарындағы будың қысымдарын арнайы анықтамалардан табуға болады.

        h-s диаграммада Hадиабаталық процесте көлемі ұлғайып, жұмыс жасаған бу жылуының құламасы; Hд – будың нақты процестегі жылуының құламасы.

 

          3.4.2 Турбинаның пайдалы әсер коэффициенті

 

          Турбинаның ішкі жылу шығындарын оның салыстырмалы ішкі пәгі арқылы сипаттайды. Ішкі пәк пайдалы қолданылған жылу құламасының турбинада бар қол жетерлік жылу құламасына қатынасымен анықталады

                                                                                      (3.3)

 

Мұнда h0 будың бастапқы параметрлеріндегі қажыры, кДж/кг;

            hка будың бастапқы парметрлерінен соңғы параметрлеріне дейін адиабаттық ұлғаюы кезеңінде алған қажыры, кДж/кг;

            hк  - будың соңғы параметрлеріндегі қажыры, кДж/кг.

            Бу турбинасының салыстырмалы ішкі пәгінің мәндері 0,7...0,88 аралығында болады.

            Турбинаның подшипниктері үйкелісіне және қосалқы механизмдерінің қозғалысынаысырапталған жылу шығындары(механикалық жылу шығындары) оның механикалық пәгімен   сипатталады. Механикалық пәк турбинаның тиімді қуатының ішкі қуатына қатынасымен анықталады

                                                                                                        (3.4)

           Бу турбинасы үшін механикалық пәктің мәндері 0,97...0,99 аралығында болады.

           Турбинаның ішінде ысырапталған жылу мен механикалық жылу шығындары турбинаның салыстырмалы тиімді пәгімен бағаланады, оның өзі турбинаның салыстырмалы ішкі пәгінің  механикалық пәкке  көбейтін-дісімен анықталады

                                                                                                           (3.5)

           Турбинаның салыстырмалы тиімді пәгінің мәндері 0,68....0,87 аралығында болады.

          Егер турбина электр генераторына тікелей жалғанған болса, оның электрлік қуаты аса тиімді болмайды. Себебі электр генераторында,  оның пәгімен   сипатталатын, жылу шығындары бар.

Электр генаторының пәгі турбинаның электр қуатының    тиімді қуатына  қатынасымен анықталады

                                                                                                                                                          (3.6)

           Генератор  пәгінің мәндері 0,96....0,99  аралығында болады.

          Турбогенератордың салыстырмалы электрлік пәгі келесі кейіптемеден анықталады

                                                                                    (3.7)

 

           3.4.3 Турбинадағы бу шығыны

 

           Турбинаның жұмыс тиімділігі оның пәгімен ғана емес, меншікті бу шығынымен де анықталады.

           Меншікті тиімді бу шығыны [кг/кВт*сағ] жалпы сағаттық бу шығынының  D    турбинаның тиімді қуатына Ne  қатынасымен анықталады

                                                                                                        (3.8)

            Аса қуатты конденсациялық турбиналардың толық жүктемесіндегі меншікті тиімді бу шығыны 3.....4  (кг/кВт*сағ ) құрайды.

            Бу алымдары бар турбинаның жалпы бу шығыны (кг/с) келесі кейіптемеден анықталады

                                                                                                                  (3.9)

Мұнда Dп   - турбинаның өндірістік бу алымынан берілген бу шығыны,кг/с;

             h0      - будың бастапқы параметрлеріндегі қажыры, кДж/кг;

             hп  -  өндірістік бу алымынан берілген будың қажыры, кДж/кг;

             hк    -  конденсаторға кірген будың қажыры, кДж/кг.

 

            4 Тарау.  Жылуды қолдану

 

            4.1 Жылуды қолданушылар және жылулық жүктемелер

 

           Жылумен қамдау жүйесінен берілген жылуды қолданушыларға жылыту, желдету және ауаны баптау, ыстық сумен қамдау (ЫСҚ) жүйелері, жылулық және күштік технологиялық агрегаттар жатады.

           1. Жылыту, желдету және ауаны баптау, ыстық сумен қамдау (ЫСҚ) жүйелерінің міндеті -  ғимараттың ішіндегі ауаның санитарлық-гигиеналық нормалар талап ететін параметрлерін (метеоролгиялық жағдайларын) қалыптастыру.

           Тұрғын және қоғамдық үйлердің жылыту жүйелерінде негізгі жылутасығыш ретінде, жылытқыш приборға кірердегі ең жоғары температурасы  tг = 105÷95 С,  ыстық су қолданылады. Бала бақшалары мен ауруханалар үшін ыстық судың температурасы tг = 85 С. Өндірістік ғимараттардың басым бөлігі мен баспалдақ алаңдары үшін tг = 150 С.

Тұрғын және қоғамдық үйлер үшін ыстық су температурасын tг = 105÷95 С аралығында  шектеу органикалық тозаңның (температура  65÷70 С болғанда , әсіресе  tг ≥ 80 С өте екпінді) ыдырауы  және қатты күйінен газға айналуы себеп болады Санитарлық нормалар бойынша жылытқыш прибор бетінің температурасы  95 С  (tо.п ≤ 95 С) жоғары болмауы қажет.

  Егер жылумен қамдау жүйесінде жылутасығыш ретінде буды қолданса (мысалы, өндірістік бөлмелерді жылыту үшін), оның температурасы 130 С жоғары болмауы қажет.

Егер жылыту жүйелерінің жылытушы элементтері немесе тік құбыры (сәуле шашыратушы тақталармен жылыту) ғимараттың құрылымына кірістірілген болса, тұрғын үйдің  жылынатын едендік бетінің орташа температурасы – 24 С, өндірістік ғимараттың едені үшін   – 26 С, бөлменің биіктігі 2,5÷2,8 м болса, төбе бетінің орташа температурасы – 28 С аспауы керек. Ыстық сумен қамдау жүйесіндегі судың температурасы 60÷70 С  аралығында болуы тиіс. Жүйелік судың тура беруші құбырдағы t1 температурасын 130 С немесе 150 С қабылдайды . 

Ауаны баптауды келесі мәселелерді шешу үшін қолданады:

1) ауаны желдету жүйесі метеоролгиялық жағдайлар мен бөлмедегі ауаның тазалығы тағайындайтын нормаларға жауап бере алмаса;   

2) технологиялық талаптарға  сәйкес метео жағдайды туғызу және  сақтау.

2. Жылулық технологиялық аппараттар мен құрылғыларға жататындар:

газдық, сұйық және қатты заттарды қыздырғыштар; қайнатып-буландырушы және ректификациялық аппараттар; әртүрлі материалдарды кептіргіштер; химиялық процесстерді іске асырушы реакторлар және т.б.

Бу мен суды жылутасығыш ретінде немесе өнімді жасауға қажет құрама ретінде қолданады. Технологиялық процестер үшін де, жылыту жүйесі үшін де бірыңғай жылутасығышты қолданған тиімді. Технологиялық процестер үшін қысымы 0,3÷0,8 МПа қаныққан немесе нашар қызған буды немесе темпретаруасы 150 С суды қолданады.

3. Күштік технологиялық аппараттардағы  қозғалтқыштарға жататындар - бу машиналарын немесе турбиналарын қолданатын құрылғылар; бу балғалары және престер, соққылаушы машиналар, бу сорғылар, газды сығатын турбокомпрессорлар жатады. Жылутасығыш және бір жағынан жұмыс денесі ретінде бұл агрегаттарда су буы пайдаланылады. Бу машиналары үшін температурасы 200÷250 С және қысымы 0,8÷1 МПа қаныққан немесе аса қызған буды, ал бу турбинасы үшін параметрлері өте биік аса қызған буды қолданады.

Жылулық жүктемелер маусымдық және жыл бойлық жүктемелерге бөлінеді.

Маусымдық жылулық жүктемеге жылыту, желдету, ауаны баптау үшін қажет жүктемелер жатады. Жылыту мен желдету – қысқы жылулық жүктемелер. Ауаны баптау жазғы кезеңде оны салқындатуды көздейді.

Бұл жүктемелердің барлығы климаттық жағдайларға, сыртқы ауаның температурасы мен ылғалдығына, желдің жылдамдығы мен бағытына, күн сәулелерінің  шашырау белсенділігіне тәуелді.

        Жыл бойлық жүктемеге технологиялық және ыстық сумен қамдау жүктемелері кіреді. Жыл бойлық жылулық жүктеме сыртқы орта температурасына аса тәуелді емес және оның тәулік бойғы графигі күрт айнымалы (әсіресе бір және екі ауысымы бар кәсіпорындар үшін), ал жыл бойғы графигі сәл айнымалы болып келеді.

          Орталық жылумен қамдау қондырғыларын жобалаған кезде жылу шығындары жылуды қолданушы әрбір қондырғының жобасы негізінде, егер ондай мәліметтер болмаса іріленген көрсеткіштер бойынша қабылданады.          

           

          4.2  Бөлмелерде комфорттық  жағдай туғызу

          Жылыту, желдету, ауаны баптау жүйелері бөлмелерде санитарлық-гигиеналық нормалар талап ететін метеорологиялық жағдайлар туғызуы қажет. Сондықтан тұтас жылды екі периодқа, салқын және жылы бөледі.

          Салқын периодта тұрғын үй бөлмесінің ішінде температура tв = 18÷22 С  (20÷22 С), ауаның салыстырмалы ылғалдығы  = 65%  (45÷30 %) және ауаның қозғалыс жылдамдығы 0,3 м/с (0,1÷0,15 м/с)   аспауы қажет, жақшада оның тиімді, рұқсат етілген мәндері көрсетілген.

         Жылы периодта бөлменің ішіндегі температураны сыртқы ауаның есептелген температурасынан( күндіз  сағат 13-те  ең ыстық айдың орташа температурасы)  тек қана  3 С  жоғары болатын етіп, ауаның салыстырмалы ылғалдығы  = 65% аспауын, қозғалыс жылдамдығы 0,5 м/с аспауын қадағалап отырады. Өндірістік бөлмелерде комфорттық жағдай шарттары осы айтылған шарттарға жуық.

  Жылыту.

  Бөлмеге жылыту жүйесінен жылуды жіберудің мақсаты оның сыртқы қоршауларының жылу беруі және инфильтрациясы арқылы жоғалатын жылудың орнын толтыру болып табылады. Жылыту маусымы күз айларында орташа тәуліктік температура +80 тең немесе одан кем болған жағдайда басталады және көктемде орташа тәуліктік температура +80 тең немесе одан үлкен болған жағдайда аяқталады. Бөлменің ішінде приборлардан, адамдардан, күн түсуінен, ал өндірістік ғимараттарда технологиялық қондырғылардан жылу бөлінеді. Мұның өзі жылыту маусымының ұзақтығын азайтады. Осы факторларды ескере отырып, тұрғын және қоғамдық ғимараттың жылынатын бөлмелеріндегі ішкі ауаның температурасы + 18 С деп қабылданады, ал жылыту жүйелерін жобалау үшін соңғы 50 – жылдық периодтың сегіз қыстарында кездескен ең суық бес күндер бойынша алынған орташа температураны есептік температура tнр  деп ұйғарады.

   Желдету.

   Желдету арқылы бөлмеден жылы ауа (зиянды қоспаларға толы) шығарылады, ал оның орнына сыртқы ортадан таза жылытылған ауа беріледі. Сонда сыртқы ауаны, бөлменің есептелген ішкі tв темпер-атурасына дейін қыздыруға шығындалатын  Qв жылуды желдету жылуы деп атайды. Максималдық желдету жүктемесін есептеу үшін жылыту маусымының жалпы ұзақтығының 15 % құрайтын сыртқы температуралардың орташа мәнін қабылдайды. Желдетудің есептік сыртқы температурасы tн.в   деп белгіленеді. Ерекше жағдайларда, өндірістік цехта зиянды ластанған ауа мөлшері басым болса, желдету жүктемесін есептерде tн.в = tн.р деп қабылдайды.

 

    4.3 Жылуды қолдану. Негізгі есептеуші кейіптемелер

 

   Жылумен жабдықтау жүйелерінде жылуды қолданушылар болып саналады:

    1) Жылыту, желдету және ауаны баптау, ыстық сумен қамдау жүйелері;

            2)  Жылулық өнеркәсіптік аппараттар және құрылғылар (газдық, сұйық және қатты заттарды қыздырғыштар, буландырушы және ректификациялаушы аппараттар, кептіргіштер, химиялық өндіріс реакторлары). олар үшін технологиялық процесстерде нашар қызған буды (p = 0,3÷0,8 МПа және одан жоғары)  немесе қаныққан буды немесе ыстық суды (t = 150 С) қолданады;

           3) Қозғауды турбинадан немесе бу машинасынан алатын күштік технологиялық аппараттар( бу балғалары және престері, бу сорғылары, газ сығымдаушы компрессорлар және т.б.) жылу тасығыш ретінде қаныққан немесе аса қызған буды қолданады (= 250÷280 C;  р = 0,8÷1,2 МПа). 

 

   4.3.1 Маусымдық жылулық жүктеме

 

   Жылулық жүктемелердің есептік кейіптемелері.

   1) Жылыту.

   Жылыту үшін жылулық жүктеме Qо  келесі кейіптемеден анықталады:

Qо = Qт + Qи – Qтв ,                                            (4.1)

мұнда         Qт – бөлменің сыртқы қоршауларының жылуды жоғалтуы;

           Qи  инфильтрация салдарынан жылудың жоғалуы;

            Qтв – ішкі жылу бөлінулер.

а) жылу өту салдарынан жылуды жоғалту

Qт = ,                                    (4.2)

мұнда   К – қоршаудан жылуөту еселеуіші, Вт/(м2∙К);

      F – қоршаудың ауданы, м2;

 – есептелген температуралар құламасына түзету енгізуші еселеуіш (ғимараттың жоғарғы және төменгі қабатының қоршаулары үшін енгізілген);

tв,  tн5 – ішкі және сыртқы температураның есептелген мәндері.

Ғимараттың төбесі үшін  0,75÷0,9, жертөлесі үшін  0,5÷0,7.

Жуық есептеулерүшін (іріленген көрсеткіштер бойынша) келесі кейіптемеден қолданады:

Qт = q0 V (tв – tн),                                         (4.3)

мұнда         q0 – ғимараттың меншікті жылулық сипаттамасы (ғимараттың меншікті жылу жоғалтуы), Вт/(м3·С);

V – ғимараттың сыртқы өлшемдері арқылы анықталған көлемі, м3.

q0 – жуықталған кейіптеме бойынша есептейді не болмаса анықтамалық мәліметтерден алады.

         1958 жылға дейін және одан кейін салынған тұрғын немесе қоғамдық үйлер көлемі V > 3000 м3 болса, температуралар құламасы Δt = tв – tнр = 48 ºС, болса

q0 = а/,                                                (4.4)

мұнда  а = 1,85 Вт/(м3·С);  n = 6;  а = 1,52 Вт/(м3·С),  n = 8.

          Сыртқы қоршауларының жақсы жылулық қорғанысы бар, 2000 жылдан кейін салынған үйлер үшін q(6.5) кейіптемеден анықталады.

Егер   ≠ 48 С  (tнр ≠ − 30 С) болса,   q0  есептеу үшін β еселеуішін енгізеді: βt = 1,2 егер  tнр ≥ – 10 С; βt = 1,1 егер tнр = – 20 С; βt = 0,9 егер   tнр < – 40 С.

 βt  еселеуішін келесі кейіптемеден анықтайды   βt = 0,54 – 22/(tв – tн).

Сонда

q0t = q0βt = q0 (0,54 – 22/(tв – tн)).

Жалпы жағдайда q0 Н. С. Ермолаевтың жуықталған кейіптемесі бойынша анықтайды

,              (4.5)

мұнда    – әйнектермен қамту еселеуіші;

      S – ғимараттың жоспарынан анықталған аудан, м2;

      – ғимараттың биіктігі, м;

      Р – ғимараттың жобасынан сыртқы өлшемдері бойынша анықталған  периметрі.

Мұнда  q0∆t0 = [18 – (–30 С)] = 48 С – үшін есептелген.

б) инфильтрация салдарынан жылудың жоғалуы;

                                  Qи = 0,28k*,                               (4.6)

мұнда  Gi –  инфильтрация салдарынан  i - інші қоршау арқылы өткен ауа мөлшері, кг/сағ;

      − ауаның меншікті массалық жылу сыйымдылығы;       

      = 1 кДж/(кг∙С);

      N  қоршаулар саны;

      k* – қоршау арқылы өтерде ауаның жылынуын ескеруші еселеуіш;

      k* = 0,7 – үш түпті панельдер мен терезелердің түйісетін тұстарын ескеруші еселеуіш;

      k* = 0,8 – әр түпті панельдер мен терезелердің түйісетін тұстарын ескеруші еселеуіш;

Есептеулерді ықшамдау үшін инфильтрация еселеуішін   енгізеді

,          (4.7)

мұнда  b – инфильтрация тұрақтысы, с/м, (тәжірибеден анықтаған);

 – ғимараттың биіктігі;

= 0,035+0,04 – өнеркәсіптік ғимараттар;  b = 0,008÷0,01 – екі түпті әйнектелген тұрғын және қоғамдық ғимараттар үшін;

– еркін түсу үдеуі, м/с2ТнТв – сыртқы және ішкі ауаның  абсолюттік температурасы,  К  – желдің жылдамдығы, м/с.

    Сонымен сыртқы қоршаулар мен инфильтрация салдарынан  жылуды жоғалту

 qот (tв – tнр).                             (4.8)

           Сыртқы орта температурасының ілездік мәні үшін  tн

Qот = (1+q0 (tв – tн).                                (4.9)

            Екі теңдеуді (4.8) және (4.9) салыстырудан, жылытуға кететін нақты жылу мөлшері ∆t = (tв – tн) температуралар құламасына тура пропорционал болатыны көрінеді

Qот = (tв – tн)/(tв – tн5).                              (4.10)

    в) Ішкі жылу бөлінулер.

           Жалпы жағдайда

Qтв = Qлюд + Qоборуд + Qэлектр + Qмат + Qсолн.рад. + Qтехн.проц.

            Тұрғын пәтерлерде тұрмыстық жылу бөлінулерді  Qбыт, Вт, келесі кейіптемеден анықтайды:

 = Qбыт = 21 Fпл.                                   (4.11)

   2) Желдету

   Желдетуге шығындалатын жылу мөлшерін жергілікті желдету жүйесінің жобасынан немесе ғимараттың типтік жобасынан қабылдайды, ал нақты жұмыс жасайтын қондырғылар үшін олардың пайдаланымдық мәліметтерінен қабылдайды.

   Желдетуге шығындалған жылу мөлшері Qв, Вт, тең

Qв = m Vв св (tв.г – tн),                                   (4.12)

мұнда  m – ауаны алмастыру саны, 1/с немесе 1/ч;

     Vв – желденетін ғимарат көлемі, м3;

     св – ауаның көлемдік жылу сыйымдылығ,  св = 1260 Дж/(м3∙К);

     tв.г – бөлмеге жылытылып берілген ауаның температурасы, С;

     tн – сыртқы ортаның температурасыС.

     Ыңғайлы болу үшін  (4.12) кейіптемесін келесідей түрлендіреді

                                         (4.13)

мұнда   qв – меншікті желдетулік жылу шығыны , Вт/м3С;

  Vв.н – желденетін ғимараттың сыртқы көлемі, м3.

          Қоғамдық үйлерді желдетуге шығындалған жылу туралы мәліметтер болмаған жағдайда оны келесі кейіптемеден анықтайды

Qв = ,                                        (4.14)

мұнда   Кв – қоғамдық ғимараттарды желдетуге шығындалған жылуды ескеруші еселеуіш.  Кв = 0,4;

Кобщ – қоғамдық ғимараттарды жылытуға шығындалған жылуды ескеруші еселеуіш.  Кобщ  0,25;

 – 1 мтұрғын ауданды жылытуға қажет максималдық жылу мөлшерін анықтайтын іріленген көрсеткіш, Вт/м2;

 – тұрғын аймақтың ауданы , м2.

Жылыту жүйесін жобалау үшін алынған сыртқы орта температурасына байланысты   келесі мәндерін  (3.1 кестені қара) қабылдайды.

 

     6.1 Кесте - Қоғамдық ғимараттар үшін   мәндері

tн.р, С

– 10

– 20

– 30

– 40

, Вт/м2

128

151

174

186

 

 

4.3.2  Жыл бойлық  жылулық  жүктеме

 

Ыстық сумен қамдау (ГВС-горячее водоснабжение)

а) Апта бойынша  орташа жылу шығыны , Вт.  Жеке қоғамдық, тұрғын немесе өнеркәсіптік ғимаратты тұрмыстық ыстық сумен қамдау жылуы   келесідей анықталады

а М c (tг – tх)/ nс,                                       (4.15)

мұнда  а – ыстық судың нормалық шығыны (апта бойынша 1 адамның орта есепппен ыстық суды шығындауы ; кг/(тәул. адам.);

М – суды шығындайтын адамдар саны (тұрғындар саны, адам.);

tг – ыстық судың температурасы, С;

tх – салқын судың температурасы, С  (= 5 С; = 15 С);

c – судың жылу сыйымдылығы,  = 4187 Дж/(кг∙К);

nс – ыстық сумен қамдау  уақытының ұзақтығы, с/тәул.

Егер: c = 4,19 кДж/(кг∙○ С); nс = 24 сағ/тәул. қабылдаса, онда   кДж/сағ өлшенеді.

   Тұрғын үйлер, жатаханалар, пансионаттар, демалыс үйлері, ауруханалар және т.б. үшін nс = 24 ч/сут. немесе  nс = 86400  с/тәул.

  Тұрғын және қоғамдық ғимараттардың саны мен сипаты туралы мәліметтер жоқ болса, орташа сағаттық жылу шығынын, nс = 24 болғанда келесі кейіптемеден анықтайды:

 = М (а вс ( – )/ nc,                       (4.16)

мұнда  М – тұрғындар саны;  а – ыстық судың tг = 60 С болғанда, тұрғын ғимаратта жеке адамға шығындалу нормасы, л/сут;  – ыстық судың tг = 60 С болғанда, жеке адамға қоғамдық ғимаратта  шығындалу нормасы, л/сут.

           Егер  М = 1 болса, а = 110 л/сут, b = 20 л/сут, (tг – tх) = 55 С:   = 346,5 Дж/c.

  б) Тұрмыстық ыстық сумен қамдау үшін тәулік бойы келесі жылу шығыны орын алады

 = ,                                      (4.17)

мұнда    – жылуды апта бойы бір қалыпсыз шығындау еселеуіші.   = 1,2 – тұрғын және қоғамдық ғимараттар үшін; 

 = 1,0 – өнеркәсіптік ғимараттар үшін.

  в)  Ғимаратты тұрмыстық ыстық сумен қамдау үшін шығындалған есептелген  (максималдық сағаттық) жылу мөлшері:

.                                    (4.18)

Мұнда   – ыстық суды ең көп қолданған тәуліктің жылуды бір қалыпсыз шығындау еселеуіші.

Қалалар мен қоныстанған аймақтар үшін = 1,7÷2,0; өндірістік кәсіпорындар үшін   = 1,0.

Жаз маусымында ыстық сумен қамдауға шығындалған орташа сағаттық жылу мөлшері  (кДж/ч при  nс = 24 ч) мына кейіптемеден анықталады

,

мұнда   = 0,8 – жаз кезінде ыстық суды қолданудың орташа сағаттық шығынының кемуін ескеретін коэффициент. (курорттық және оңтүстік аймақтар үшін ).

 Сонымен ыстық сумен қамдауға арналған үш түрлі жылу шығынын ажыратады: 1) орташа апталық;  2) орташа тәуліктік;  3) максималдық сағаттық  (есептелген), оның мәні бойынша ыстық сумен қамдау жүйелерін жобалайды.

Барлық жылу шығындарын қыс және жаз мезгілдері үшін есептеуге болады.

 

            4.4  Жылдық жылу шығыны

 

           Қондырғының отын шығынын анықтау үшін, жұмыс тәртібін және оны жөндеу уақыттарын тағайындау үшін  жыл бойғы  жылумен қамдауға қажет  жылуды және оның  жыл маусымдары мен айлары бойынша өзгеруін білген жөн.

          Жеке ауданды жылумен қамдауға шығындалған жылу келесі түрде анықталады

,                                   (4.19)

мұнда   және   – жылытуға, желдетуге, ыстық сумен қамдауға және технологиялық мұқтаждарға қажет жылдық жылу шығындары.

1) Жылыту.

   а) Тұрғын және қоғамдық үйлер үшін  келесі кейіптемеден анықтайды

                                                    (4.20)

мұнда  nот – жылыту маусымының ұзақтығы, сағ/жыл (с/жыл);

   – жылыту маусымында жылытуға жұмсалған орташа жылу шығыны (ішкі жылу бөлінулері ескерілмеген), Дж/сағ.

 q0(tв – tн.р).          (4.21)

  Мұнда  tв,  tн.рtн.ср.от. – ішкі ауаның, сыртқы ауаның есептелген және жылыту маусымының орташа сыртқы  сәйкес температурасы,С.

б) Өнеркәсіптік ғимараттар үшін ішкі Qтв  жылу бөлінулер бар болса

.                      (4.22)

Мұнда  – кезекші жылыту жүйесінің жұмыс ұзақтығы, сағ/жыл,     tв.д = 5 C – кезекші жылыту жүйесі жұмыс жасаған кездегі ішкі ауа температурасы.  (6.22) кейіптеме ғимаратта ішкі жылу бөлінулер бар болған кезде негізгі жылыту жүйесінің жұмыс ұзақтығы nот азаятынын көрсетеді.

Жылыту маусымының кез келген аралығында сыртқы ауаның орташа температурасы былай анықталады

tн.ср.от. = (n1 tн1.срn2 tн2.ср+…+ nm tнm.ср)/ (n1n2 +…+ nm).       (4.23)

2) Желдету.

Желдетуге жіберілген жылдық жылу шығыны

,              (4.24)

мұнда   – желдетуге қажет есептелген жылу шығыны, Дж/сағ  (tн = tн.в болғанда  анықтау үшін  (6.12) кейіптемесін қолданады).

3) Ыстық сумен қамдау. Ыстық сумен қамдауға жұмсалған жылдық жылу шығыны

,                  (4.25)

мұнда   – ыстық сумен қамдауға жұмсалған орташа апталық жылу шығыны, Дж/с (кДж/сағ);

       nгnот – ыстық сумен қамдау жүйесінің жұмыс ұзақтығы және және жылыту маусымы ұзаұтығы, с/жыл (сағ/жыл);

       = 0,8 – жазғы маусымда ыстық судың сағаттық шығынының кемуі;

       tгtх.зtх.л – ыстық судың және құбырлық салқын судың қыстағы және жаздағы температурасы, С. Келесі температуралар қабылданған tг = 60С; tх.з = 5 С;  tх.п = 15 С.

4) Технологиялық мұқтаждарға қажет жылдық жылу шығынын арнайы қондырғының қуаты бойынша анықтайды.

 

        4.5  Жылумен жабдықтау жүйелерінің жылулық  жүктемелер графигі

 

1) Жылыту және желдету жылулық жүктемелері сыртқы ортаның температурасына тәуелді. Сондықтан олар тәулік бойы шамалы өзгереді де,  жыл бойы қатты өзгерістерге ұшырайды.

2) Ыстық сумен қамдау жүктемесінің графигінің тәулік бойғы сипаты бір қалыпсыз болғанымен, жыл бойлық сипаты  бір қалыпты.

3) Технологиялық жүктеменің жыл бойлық сипаты  бір қалыпты, ал тәулік бойғы сипаты бір қалыпсыз.

Жылыту жүктемесінің сыртқы орта температурасына тәуелділігі 6.1 суретте бейнеленген. Графиктен ғимараттың жылыту жүйелері жобаланатын сыртқы орта температурасының есептелген мәніне tнр ең үлкен жылулық жүктеме сәйкес келетіні , ал сыртқы ортаның  tв =200C температурасында жылулық жүктеме нолге теңелетіні көрінеді.

4.1 сурет - Жылыту жүктемесінің сыртқы орта температурасына тәуелділігі

 

  4.2 суретте ғимаратты желдету жүктемесінің сыртқы орта температурасына тәуелділігі бейнеленген. Графиктен ең үлкен желдету жүктемесі сыртқы ортаның tн = tн.в температурасына сәйкес келетіні байқалады. Осы температура үшін желдету жүйесі есептеліп және жобаланады. Егер өнеркәсіптік ғимаратта технологияға байланысты ластанған ауа өте көп болып, бөлмедегі ауаны жиі-жиі алмастыру қажет болса, желдету жүктемесі артады және оның мәні жылыту жүктемесінің есептелген мәніне жетеді. Ол жүктеме сыртқы ортаның tнр температурасына сәйкес келеді.

    4.3 суретттің сол жағында тұрғын ауданды ыстық сумен қамдауға шығындалған жылудың өзгерістерінің тәуліктік графигі, ал оң жағында жеке тұрғын үйдің ыстық сумен қамдау үшін шығындалған жылу өзгерістерінің графигі  көрсетілген. Графиктен  жеке тұрғын үй үшін жылу өзгерістері өте басым және айрықша болатыны көрінеді. Бірнеше қолданушылардың ыстық суды қолдану бірге қарастыру арқылы графикті біршама тегістеуге болады. Тұрғын ауданның суды қолдану графигінен оның екі шыңы барлығы көрінеді(таңертең және кешке жақын). Апта ағымында суды шығындау бір келкі емес. Демалыс күндері(сенбі, жексенбі) су шығыны үлкееді.

 

 

Подпись: 4.3 сурет -  Тұрғын ауданды  ЫСҚ тәуліктік графигі

   Жазғы ыстық сумен қамдау жылулық жүктемесі оның қыстық мәнінің 70÷85 % құрайды.

 

4.6  Қосынды жылулық жүктемелер ұзақтығының  графигі

 

           Қондырғының тиімді жұмыс тәртібін тағайындау үшін және өндірілген жылу мөлшерін анықтау үшін жылулық жүктеменің ұзақтық графигін пайдаланады. Бұл графикте қосынды жылу шығынының жыл маусымдары бойынша жыл ұзақтығына n = 8760сағ/жыл (31,536 млн. с/жыл) тәуелділігі бейнеленеді.

        Жылулық жүктеменің ұзақтық графигін тұрғызу үшін алдымен қосынды жылулық жүктеменің сыртқы орта температурасына тәуелділігін білу қажет. Содан кейін сыртқы ауаның tн температурасы қанша сағат белгілі мәнде тұрғанын анықтайтын мәліметтерді пайдаланып, қосынды жылулық жүктеменің уақыт ұзақтығына тәуелділігін тұрғызады (4.4 суретті қара).

        Қосынды жылулық жүктеменің  tн температураға Q = (tн) тәуелділік  графигін тұрғызу үшін жылулық жүктеменің әр түрін QотQвQгв  сыртқы ауаның  төрт түрлі  арнайы тем пературалары үшін есептеп tн = tн.лtн = tн.к = +8 С;  tн = tн.в и  tн = tн.р  алады.

1) Жылыту.

Сыртқы ауаның кез келген tн температурасында жылулық жүктеме келесі кейіптемеден  анықталады

,                                             (4.26)

мұнда    – жылулық жүктеменің есептелген мәні.

  q0 V (tв.р – tн.р) – Qтв.                     (4.27)

Мұнда  q0 сыртқы ауа температурасы   tн = tнр  болғанда есептеледі.

  = (tн) тәуелділігі сызықты, сондықтан оны сыртқы температураның екі мәні үшін анықтау жеткілікті. Оның бірі   tн = tн.к = 8 C, екіншісі   tн = tнр  (ал  tн > tн.к,  болғанда  = 0, себебі жылыту жүйесінің жұмысы тоқтатылады).

2) Жылыту.

Желдету жүктемесі кез келген tн температурада келесі кейіптемеден  анықталады

Qв=                                         (4.28)

мұнда  nсут – желдету жүйесінің тәуліктік жұмыс ұзақтығы, сағ;   –желдетуге қажет есептелген жылу шығыны (6.12) кейіптемеден   tн = tн.в  жағдайда анықталады .

  tн ≤ tн.в болған жағдайда  tн = tн.в және  Qв =  қабылдайды.  Яғни

( tн ≤ tн.в болғанда)    Qв = (tн) графигі горизонтал сызықпен бейнеленеді.

3) Ыстық сумен қамдау.

Ыстық сумен қамдау жүктемесі келесі кейіптемеден анықталады

Qгв = М (а в) с (tг – tх)/ nс.                 (4.29)

Жеке адамға су шығыны  а = 110 л/сут қабылданадыв = 20 л/сут;  nс = 86400 с/сут.;  с = 4187 Дж/(кг∙С);  Qгв -  өлшем бірлігі Вт (Дж/c) болады.

Шаруашылық мұқтаждарына кеткен қосынды жылу шығыны (коммуналдық тұрмыстық қолданушылар) келесі түрде анықталады

Q = +Qв+Qгв = (tн).

Q = f (tн) тәуелділігі негізінде жылулық жүктеме ұзақтығы графигі тұрғызылады. Оны тұрғызу үшін келесі тәртіпті қолданады.

1)  tн.к= + 8 ○С үшін абсцисса осінде берілген қала үшін жалпы жылыту маусымының ұзақтығын, яғни  tн.к  орын алатын сағаттар мәнін белгілейді (5230 сағ).

2) Осы нүктеден  перпендикулярын тұрғызып, оны  горизонталмен қиылысқанша созады.

3) tн = 0 С температурасы үшін оның осы мәні сақталатын уақыт ұзақтығы анықталып, абсцисса осінде белгіленеді (3800 сағ).

4) Перпендикуляр тұрғызып, оның    горизонталымен қиылысу нүктесі   анықталады.

5) Осындай тәсілмен басқа сыртқы орта температуралары (tн = – 10 С;  tн = tн5tн = – 30 C)  үшін  нүктелері анықталады.

 6)     нүктелері бірігіп, жылулық жүктемелер ұзақтығы графигін береді (6.4 суреттің оң жағында көрсетілген график).

Төртбұрыш  ауданы ыстық сумен қамдауға жазда шығындалған жылуға тең.   фигурасының ауданы қысқы маусымда жылытуға, желдетуге және ыстық сумен қамдауға жұмсалған жылу шығындары.


                  Жылулық жүктеменің ұзақтығы               Казань қаласы  tнр = – 30;  tнв = – 18 С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


          5 Тарау. Жылумен жабдықтау жүйелері

 

         5.1 Жылумен жабдықтау жүйелерінің топтары

 

 

 

         Жылумен жабдықтау жүйесі  жылу көзінен, жылуды тасымалдаушы – жылу желілерінен және жылуды қолданушылардан құралады.

         Жылу көзінің жылуды қолданушыларға қарасты орналасу жағдайына байланысты жылумен қамдау жүйелері екі түрге бөлінеді:

1)     орталықтанған;

2)     орталықтанбаған.

1)     Орталықтанған жылумен қамдау жүйесінің үдерісінде келесі  үш амал

жүзеге асады:  жылутасығышты дайындау, тасымалдау және пайдалану.

          Жылутасығышты дайындау  ЖЭО-ның арнайы жылуды даярлаушы қондырғыларында, сонымен қатар қалалық, аудандық, кварталдық немесе өнеркәсіптік қазандықтарда іске асырылады. Жылутасығышты жылу желілері тасымалдайды, ал  қолданушылардың жылуды қабылдағыш аспаптары  оны пайдаланады.

        Орталықтанған жылумен қамдау жүйелерінде жылу көзі мен қолданушылардың жылуды қабылдағыштары бөлек-бөлек, көптеген жағдайда бір-бірінен өте қашық орналасады, сондықтан жылуды өндіру көзінен жылуды қолданушыға жылу желілері тасымалдайды.

        Орталықтанған жылумен қамдау жүйелерін орталықтану дәрежесіне байланысты келесі төрт түрлі топқа бөледі:

– топтық – бір топ ғимаратты жылумен қамдайды;

– аудандық – (ауданның) бірнеше топ ғимаратын жылумен қамдайды;

– қалалық – бірнеше ауданды жылумен қамдайды;

– қала аралық – бірнеше қаланы жылумен қамдайды.

Жылутасығыш түріне сәйкес жылумен қамдау жүйелері сулық және булық болып бөлінеді. Суды маусымдық жүктемелерді және ыстық сумен қамдау жүктемесін (ЫСҚ); буды - өнеркәсіптік технологиялық жүктемелерді қанағатандыру үшін қолданады.

2)           Орталықтанбаған жылумен қамдау жүйелерінде жылу көзі мен қолданушылардың жылу қабылдағыштары бір агрегатқа біріктірілген, не болмаса бір-біріне жақын орналасқан, сондықтан жылуды қолданушыға жеткізу үшін аралық буын – жылу желінің қажеті жоқ.

          Орталықтанбаған жылумен қамдау жүйелері жекеше және жергілікті болып екіге бөлінеді.

          Жекеше жүйелерде әрбір бөлмені(цех алаңын, пәтерді,комнатаны) жылумен қамдау жеке жылу көзінен қамтамасыз етіледі. Мұндай жүйелерге пештен жылыту және жеке пәтерді жылыту жатады. Жергілікті жүйелерде әрбір ғимаратты жылумен қамдау жеке жылу көзінен, әдетте жергілікті қазандықтан жүзеге асады.

 

          5.2  Жылу көздері

 

          5.2.1 ЖЭО-ның жылулық сызбасы

 

           Қазақстан республикасының орталықтанған жылумен қамдау жүйелерінің жылулық жүктемесінің басым бөлігін ЖЭО-да орнатылған жылуландырушы турбоагрегаттар қамтамасыз етеді. Турбоагрегаттар электр энергиясын қиыстыра өндіреді, басқаша айтқанда электр энергиясы мен жылу бір уақытта бір агрегатта өндіріледі.

          Қазіргі замандық , органикалық отынмен жұмыс жасайтын, ЖЭО-да бірлік қуаты (50÷250 МВт) жоғары және аса критикалық (9,0÷13 МПа және 24 МПа; 555 С және 540 С) бастапқы параметрлері бар жылуландырушы турбиналардың екі түрі орнатылған:

         1) Т типті, бу алымдарында қысым (0.07÷0,24 МПа) және ПТ типті, бу алымдарында қысым (0,8÷1,6 МПа) болатын шықтанулық турбина;

         2) бу алымдарында қысым (0,4÷4,0 МПа) болатын қарсы қысымды Р типті турбина. Атомдық ЖЭО -да электрлік қуаты 500 МВт-қа дейін жететін, бу алымдарында қысым (6÷6,5 МПа) болатын шықтанушы турбиналарды қолданады.

    ПТ турбинасы орнатылған ЖЭО - ның жылулық сызбасы

           1.1 суретте бастапқы параметрлері 13 МПа, 555 С, бу алымдары бар шықтанулық турбинамен жабдықталған, органикалық отынмен жұмыс жасайтын ЖЭО-ның түпкілікті сызбалары көрсетілген.

         ЖЭО –да ПТ типті шықтанулық турбиналар орнатылған (1.1 а суретті қара). ЖЭО-ның жылуды даярлаушы қондырғысының құрамына осы турбина 2 кіреді. Турбинаның білігіне электрогенератор 3 кигізілген. Турбинада  жұмыс жасаған буды орталықтанған жылумен қамдау үшін екі бағытта қолданады.

Жоғары қысымдағы (шамамен 0,8÷1,6 МПа), турбинада жұмыс жасаған, бу турбинаның өндірістік бу алымынан шығарылады. Осы бу 19 коллектор арқылы бу желіне қолданушыларға жіберіледі және негізінен технологиялық мақсаттар үшін қолданылады. Турбина істен шығып, тоқтап қалған жағдайда резерв ретінде реттегіш салқындатушы қондырғы РСҚ 27 пайдаланылады. Ол буды  1 бу қазанынан 19 коллектор арқылы қолданушыларға береді. РСҚ өтерде будың көлемі ұлғайып (дросселдену құбылысы), қысымы мен температурасы төмендейді. Қолданушылар қайтарған будың шығы ЖЭО-ға 18 коллектор арқылы беріледі. Шықтың сапасын бақылау үшін оны 26 жинақтағыш бакта жинайды, кейіннен шықты 21 конденсаттық сорғы   22 төменгі қысымды жаңғыртушы қыздырғыштар (ТҚҚ) арқылы айдап 23 стансалық деаэраторға өткізеді.

  Төменгі қысымды (шамамен 0,05÷0,25 Мпа) турбинада жұмыс жасаған бу турбинаның жылуландырушы бу алымдарынан шығарылады. Оны ЖЭО-да кейіннен жылу желінде айналымда болатын жүйелік суды қыздыру үшін қолданады.

   Қыс мезгілінде ЖЭО-да жүйелік суды даярлау екі немесе үш тізбектей қосылған қыздыру сатыларында жүргізіледі. 5.1 а суреттегі сызбада жүйелік суды қыздыру және деаэрациялау (суда еріген О2 , СОгаздарын аластау) үшін атмосфералық деаэратордың қосымша суын қолданған. Мұндай сызбаны әдетте, жүйелік судың мөлшерін толықтыруды аса қажет етпейтін, жабық жылумен қамдау жүйесінде қолданады.

   Жылу желінен стансаға қайтарылған, салқындаған суды 8 бустерлік сорғы кері коллектор 15 арқылы конденсатордың 17 құбыршалар топтамасына беріледі. Турбинадан жұмыс жасаған, 4 конденсаторға кіретін будың жылуы қыс кезінде желіде салқындаған, жүйелік суды алдын-ала қыздыру үшін пайдаланылады.

Описание: Рисунки1

1 – бу қазаны; 2 – турбина; 3 – электрогенератор; 4 – конденсатор; 5; 6 – жүйелік су қыздырғыштар;   7 – су ысытушы қазан;   8, 9, 12, 14, 20, 21, 24 – сорғылар;  10 –химиялық су тазалау;  11 – деаэратор; 13 – қосымша су реттегіші;  15, 16, 18, 19 –коллекторлар;    17 – құбырлар топтамасы;    22 – ТҚҚ;     23 – деаэратор;     25 –ЖҚҚ; 26 – шық жинақтағыш бак;  27 – РСҚ.

5.1а сурет – Органикалық отынмен жұмыс жасаушы, ПТ типті

турбинасы бар  ЖЭО-ның жылуды даярлаушы қондырғыларының түпкілікті сызбасы

           Құбыршалар топтамасынан жүйелік су әрі қарай екі тізбектей қосылған 5 және 6 жүйелік су қыздырғыштарға беріледі. Қыздырғыштар, турбинаның жоғарғы және төменгі жылуландырушы бу алымдарынан келетін, булармен қоректенеді. Осыдан кейін жүйелік су 9 жүйелік сорғыға барып, оның көмегімен 16 коллектор арқылы тікелей жылу желінің  тура магистралдық құбырына беріледі. Қыс кезінде жүйелік су, магистралдық құбырға өтпес бұрын, 7 шың су ысытушы  қазанына беріліп, тағы да бір қыздыру сатысынан өтеді. Жаз айларында жүйелік су тек қана қолданушыларды ыстық сумен қамдау үшін қолданылады. Сондықтан турбинаның екінші жылуландырушы бу алымынан келген (қысымы 0,5÷1,5 кгс/см2) бумен қыздырылады.

          Турбинадан 4 конденсаторға берілген будың шығын 20 конденсаттық сорғы тартып алып, 22 ТҚҚ (төменгі қысымды су қыздырғыштар) жүйесіне және 23 деаэраторға береді. Деаэрирленген су қоректік су сорғысы 24 арқылы 25 ЖҚҚ (жоғары қысымды су қыздырғыштар) жүйесіне өтіп, 1 бу қазанның су үнемдегішіне барады.

          Сулық жылу желілері ысырапталған суды  химиялық тазартылған, деаэрирленген сумен (қосымша сумен) толықтырады. Осы мақсатта салқын суды су құбырынан 10 химиялық  тазартуға жібереді, одан кейін су 11 атмосфералық деаэраторға беріледі және деаэраторда турбинада жұмыс жасаған бумен қыздырылады. Деаэратордан су 12 қосымша су сорғысына беріледі және оның көмегімен 13 реттегіш клапан арқылы 13 бустерлік сорғының сорушы құбырына жіберіледі. Қосымша су реттегішінің жұмысына, жылу желінің айналымдық тізбегінің қандай да болсын бір нүктесінен алынған қысым (импульс)  мұрындық болады.

           Реттегіш үшін импульсті 9 жүйелік су сорғысының қысымдаушы және сорушы клапандарын байланыстыратын ұстатқыштағы кез келген бір нүктеден алған дұрыс. Ысырапталған су шығыны желіге берілген қосымша су мөлшерінен артып кетсе, импульстік нүктедегі қысым азаяды. Сонда 13 реттегіш клапан ашылып, желіге баратын қосымша су мөлшері көбейеді. Егер ысырапталған су шығыны желіге берілген қосымша су мөлшерінен кем болса, импульстік нүктедегі су қысымы артады және 13 клапан сәл жабылып, желіге берілетін қосымша су мөлшері азаяды.

 

   Т турбинасы орнатылған ЖЭО - ның жылулық сызбасы

   ЖЭО-ның 1.1 б - суретінде көрсетілген сызбасында жылуды даярлаушы қондырғылар қосымша судың вакуумдық деаэраторларымен жабдықталған. Мұндай қондырғылар әдетте қосымша суды көп шығындайтын ашық жылумен қамдау жүйесінде қолданылады.

           Шикі салқын құбырдан алынған және желіге қосылатын суды алдын-ала дайындайды. Алдымен  осы суды Ккнденсаторға берілген бумен 17 құбыршалар топтамасында  30 ÷ 35 °С-қа дейін қыздырады. Кейіннен су химиялық тазалаудан өткесін 14 сорғының көмегімен 11 вакуумдық деаэраторға жіберіледі. Деаэраторда бул суды басқа, температурасы жоғары

  су қыздырады. Қыздырушы суды, 9 жүйелік сорғыдан кейін орналасқан, тегеуріндік құбырдан алады. Деаэраторда тазартылған суды 12 қосымша су сорғысы оның 11 багынан тартып алып, ыстық су аккумуляторына береді немесе қосымша су реттегіші арқылы 8 бустерлік сорғының сорушы құбырына береді.

 

Описание: Рисунки2

1 – бу қазаны; 2 – турбина; 3 – электрогенератор; 4 – конденсатор; 5; 6 – жүйелік су қыздырғыштар;   7 – су ысытушы қазан;   8, 9, 12, 14, 20, 21, 24 – сорғылар;  10 –химиялық су тазалау;  11 – деаэратор; 13 – қосымша су реттегіші;  15, 16, 18, 19 –коллекторлар;    17 – құбырлар топтамасы;    22 – ТҚҚ;     23 – деаэратор;     25 –ЖҚҚ.

5.1 б сурет – Органикалық отынмен жұмыс жасаушы, Т типті

турбинасы бар  ЖЭО-ның жылуды даярлаушы қондырғыларының түпкілікті сызбасы

 

            5.3  Су ысытушы қазандықтың жылулық сызбасы

 

           Егер жаңа құрылған ауданда ірі кәсіпорындарды пайдалануға қосу графигі ЖЭО-ны және магистралды жылу желін іске қосу графигінен озық болса, су ысытушы қазандықты орнатады (5.2 суретті қара). ЖЭО мен магистралдық  жылу желілері іске қосылған уақыттан бастап бұл қазандық резервтік не болмаса шың жылу көзі ретінде қала береді.

Подпись: 1 – жүйелік сорғы; 2 – су ысытушы қазандар; 3 – кері айналым сорғысы; 4 – химиялық тазартылған судың қыздырғышы; 5 – шикі су қыздырғышы; 6 – вакуумдық  дэаэратор; 7 – қосымша су сорғылары; 8 – шикі су сорғысы;  9 – химиялық су тазалау;  10 – шықтанбаған бу салқындатқышы; 11 – су ағынды ілестіргіш; 12 – эжектордың шығындағыш багы; 13 – эжекторлық сорғы.
5.2 сурет - Су ысытушы қазандықтың түпкілікті сызбасы

 

  6 Тарау. Жылу желілері

 

  6.1 Жылу желілерінің сызбасы

 

  Жылу желі жылуды жылу көзінен  қолданушыға тасымалдайтын орган. Жылу желі жылу көзінен аудандық жылу қолданушыларға тартылған магистралдық құбырлардан басталады. Магистралдық құбырдан  көптеген  таратушы құбырлар басталады. Таратушы құбыр магистралдық құбырмен секцияға бөлуші камера (СК) арқылы байланысады. Егер магистралдық құбырдың диаметрі  D ≤ 700 мм болса, онда жылу желі тұйықталған болып саналады. Мұнда секцияға бөлуші камера магистралдық құбырдың әрбір 2÷4 км аралығында орналасады.

            Тұйықталған жылу желінің басты ерекшелігі - сенімді және үнемді.

            Апаттық жағдайда жылу беруді  оның есептелген қосынды шығынының (оған жылытудың және желдетудің максималдық сағаттық жылу шығыны және ыстық сумен қамдаудың орташа сағаттық жылу шығыны кіреді) 70 %  пайызына дейін кемітуге болады.

            Егер кәсіпорындар үшін жылу беруді тоқтату мүмкін болмаса, онда сақиналы немесе қосалқы жылу желілерін қарастыру қажет. Жер астында орналасқан диаметрі  D ≤ 700 құбырлардың ақауын жою уақыты 24 сағаттан аспайды.

 

      Бір бағытта өткізгіш жылу желі

      6.1 суретте өзінің жылулық қуаты 2000 МДж/с және жылуды  бір бағытта өткізгіш екі құбырлы сулық жылу желінің сызбасы берілген. Ол жылуды қуаты  электрлік 500 МВт ЖЭО -дан тасымалдайды [9].

       Жылу желінің радиусы 15 км. Жүйелік су екі құбырлы ұзындығы 10 км транзиттік магистралмен беріледі (сызбада әрбір магистраль жеке түзу сызықпен бейнеленген). ЖЭО-дан шығарда магистралдың диаметрі 1200 мм. Жол-жөнекей суды тармақтарға үлестіруге байланысты магистралдық құбырдың диаметрі кішірейеді. Жылуды қолданушы соңғы ауданға  жүйелік су диаметрі D = 500 мм төрт магистралдық құбырмен беріледі. Магистралдар арасында буындық байланыстар және резервтік сорғылар подстанциясы орнатылған.Буындық байланыстардың өткізу қабілетін асыру үшін олар тек диаметрі D ≥ 800 мм магистралдық құбырларды қамтиды.

          Магистралдық құбырларда секцияға бөлуші ысырмалар 2 км сайын орнатылған. Буындық байланыстар мен секцияға бөлуші ысырмалардың орналасу ерекшелігі сондай, егер диаметрі  D ≥ 800 мм магистралдың кез келген бөлігінде ақау шығып қалса, жылу желіне қосылған барлық абоненттер еш уақытта жылусыз қалмайды. Егер ақау  D = 700 мм және одан кіші құбырда шығып қалса, онда қолданушылар жылусыз қалады.

        

 

        Сақиналы жылу желі

Ірі қалаларды ЖЭО-дан жылумен қамдау үшін жылу электр орталықтарын өзара буындық байланыстары бар магистралдармен біріктіреді. Мұндай жағдайда біріккен бірнеше жылу көзі бар сақианалық жылу желі пайда болады (6.2 суретті қара).

 

                 

  Сақинаға ірі аудандық немесе өнеркәсіптік қазандықтар да қосыла алады. Магистралдық желілерді біріктіру - жылумен жабдықтауды резервтеумен қатар, ЖЭО-ның қазандар санын азайтады және жылу көздерінің жүктемесін тиімді үлестіру негізінде қондырғылардың тиімділігін арттыруға мүмкіндік береді. Буындық байланыстардың ыстық суды өткізу қабілетін жоғарылату үшін сорғылар подстанциясы орнатылады.

 

            Радиалды жылу желі 

   Жылу көзінен шығатын магистралдың диаметрі 700 мм немесе одан кіші болған жағдайда, диаметрі станциядан алыстаған сайын кішірейе беретін радиалдық (сәулелік) жылу желінің сызбасын ұсынады (6.3 суретті қара).     

 Мұндай желіні алғаш рет орнату құны арзан және пайдалануы қарапайым болады. Бірақ магистралдан ақау шықса, ол жерден тыс орналасқан қолданушылар жылусыз қалады.  Мұндай желіде ақауды жою үшін  24 сағаттан  кем уақыт қажеттігін ескерсе, желіні қолдану тиімді деуге болады. Радиалды жылу желі үш негізгі магистралдық өткізгіштерден I, II, III

құралған.  I – магистралдық өткізгіштің бойында а нүктесінде буындық ысырмалар орнатылған.   Осы нүктеде апат болған жағдайда    бұл ысырмалар

магистралдық өткізгіштің  1-2 аралығында су қозғалысын доғаруға мүмкіндік береді.  Су 1-2 аралығына көлденең орналасқан буындар арқылы  айналымға түсіп шеткі қолданушыларға жетеді.

 

6.3 сурет- Радиалды жылу желі

 

 

 

 

 

            6.2  Жылу желін гидравликалық есептеу негіздері

 

           6.2.1 Жылу желін гидравликалық есептеу әдістемесі

 

           Жылутасығыш құбырларды гидравликалық есептеу үшін жылутасығыштың шығыны және қысымның қосынды құламасының мәндері берілуі тиіс. Есептеудің мақсаты - құбырдың диаметрін анықтау.

       Есептеуді келесі тәртіппен жүргізеді:

       1) Қысымның жергілікті кедергілерде құлау үлесін анықтайтын α еселеуішін келесі кейіптемеден анықтайды (жылутасығыш - су үшін)

                            (6.1)

мұнда  ∆р – жүедегі бар қысым;  (= 3,34).

2) Құбырдың бойында орын алатын қысымның меншікті сызықты құламасын анықтайды

Rл = ∆р/ [ (1 + α)].                                         (6.2)

3)  Құбырдың белгілі бір бөлігіндегі жылутасығыштың орташа тығыздығын анықтайды

ρср = 0,5 (ρнач + ρкон).                                        (6.3)

Индекстер «нач» и «кон» тығыздықтың құбыр бөлігінің басындағы және соңындағы мәндері. Егер жылутасығыш сұйық зат болса, тығыздықты ρнач = ρкон = ρср деп қабылдайды.

4)  Құбырдың диаметрін сұйықтың қозғалысы квадраттық аймақта өтеді деген болжаммен келесі кейіптемеден анықтайды

 

                                                  ( 6.4)

5) Есептеуден анықталған диаметрдің мәнін диаметрдің стандарттық мәніне дейін жуықтайды.

6)  шарттамасының мәнін анықтап, кейін  оны Рейнольстің шекті    пр = 568 dКэ мәнімен салыстырады. Құбыр жұмыс жасайтын Рейнольстің есептелген аймағын  анықтайды.

7)  Қысымның сызықты меншікті құламасын, құбыр жұмыс жасайтын квадраттық аймақ үшін арнайы кейіптемеден  анықтайды. Мысалы су үшін

/d 5,25.                                   (6.5)

8)  Жергілікті кедергілердің эквиваленттік ұзындығын есептейді

lэ = Аl ∑d 1,25.                                         (6.6)

9) Қысымның қосынды құламасын анықтайды ∆рс

∆рс = Rл (l + lэ).                                         (6.7)

Оның есептелген мәні ∆рс , қысымның берілген мәнімен ∆р  салыстырылады. Егер ауытқу нормативтік талаптарға сәйкес мәннен аспаса, гидравликалық есептеуді аяқтауға болады.

           Егер құбыр ауыспалы аймаққа тән тәртіппен жұмыс жасайтын болса, Блазиус немесе Альтшуль кейіптемесі арқылы гидравликалық үйкеліс еселеуішін  анықтаған соң, қысымның меншікті сызықты құламасын табады

                                          Rл =                                (6.8)

 

осыдан кейін жергілікті кедергілердің эквиваленттік ұзындығын есептейді

lэ = ∑                                             (6.9)

және құбыр бөлігіндегі қысымның қосынды құламасын анықтайды

∆р = Rл (lэ).                                        (6.10)

    Құбырдың  жұмыс атқару аймағын сипаттайтын тәуелділікті анықтауды тек қана жылулық жүктемесі шағын құбырдың бөліктері (жылутасығыш шығыны өте аз абоненттік тармақтар) үшін қарастырған орынды. Магистралдық құбырлар мен оның негізгі тармақтарын есептеген кезде сұйықтың құбырда қозғалу тәртібін тексермесе де болады, себебі магистралдық құбырлар квадраттық аймақта жұмыс жасайды.

   10) Бу құбырларын есептеген кезде бу тығыздығының ρср орташа оның мәнін алдын-ала қабылдаған мәнімен салыстырады. Егер олар бір-бірінен аса ауытқып тұрса, тығыздықтың алғашқы мәнін қайтадан қабылдап, тексеру есебін басынан бастап шығарады.

Гидравликалық есептеу номограммаларды қолданған кезде жеңілденеді.

 

         6.2.2  Пьезометрлік график

 

          Жылу желілерін жобалау және пайдалану кезінде ауданның геодезиялық пішінінің (профилі), желіге қосылған абоненттердің биіктігінің және және желіде бар тегеуріндердің бір-біріне өзара ықпалын білу үшін пьезометрлік графикті қолданады. Графиктен жылумен жабдықтау жүйесінің динамикалық және статикалық күйлері үшін желінің кез келген нүктесіндегі және абоненттік жүйедегі тегеурінді (қысымды) және бар тегеурінді (қысымдар айырмасын) анықтауға болады. Пьезометрлік графикті тұрғызу үшін келесі тәуелділіктерді қабылдайды: тегеурін және қысым, қысымның құламасы және тегеуріннің құламасы бір-біріне тәуелді, яғни Н = р/γ, м (Па/м); δН = δр/ γ, м (Па/м); , мұнда Н және δН – тегеурін және тегеуріннің құламасы, м (Па/м); р және  δр – қысым және қысымның құламасы, кгс/м2 (Па); γ – жылутасығыштың массалық тығыздығы, кг/м3.      

          Жылу желі үшін 6.4 суретте тегеуріндер немесе пьезометрлік  график бейнеленген. Санақты трассаның минималдық  белгісіне сәйкес жазықтықтан бастайды, оның рельефі графикте бейнеленген. Осы нөлінші белгіден бастап тура құбырдағы тегеуріндер және кері құбырдағы тегеуріндер МN, сондай-ақ статикалық (гидростатикалық) тегеурін SS (пунктир сызықпен)  белгіленген. Төменде жылу желінің негізгі жұмыс жағдайлары қарастырылған.

 

6.4 сурет жылу желінің пьезометрлік графигі

1) Пьезометрлік тегеурін деп, құбырдың осінен бастап саналатын тегеурінді айтады, оны табу үшін  толық тегеуріннен құбырдың геометриялық белгісін(координатасын) шегеріп тастайды (Z шамасын алып тастайды).

2) Жылу желінің кез келген нүктесінде бар тегеурін – тура және кері өткізгіштердегі тегеуріндердің айырмасына тең. Желідегі бар тегеурін жылудың ғимаратқа кіру нүктесінде элеватордың қанағатты жұмысы үшін су бағаны бойынша 10÷15 метрден кем болмауы тиіс.

3) Гидростатикалық тегеурін деңгейі жылытушы прибордың немесе радиатордың ішкі рұқсат етілген қысымының мәні бойынша тағайындалады ( 0,6 МПа-дан  жоғары емес). Жылу желінде су қозғалысы тоқтаған кезде желіде статикалық қысым пайда болады, оны қоректендіруші су сорғысы туғызады. Егер желіге қосылған ғимараттың ең жоғарғы геометриялық нүктесінің белгісі жылу желіндегі статикалық тегеурін деңгейінен асып түссе, онда бұл ғимаратты жылумен жабдықтау жүйесі желіге тәуелсіз сызба бойынша қосылуы қажет.

4) Кері өткізгіштегі пьезометрлік тегеурін, абоненттерді желіге тәуелсіз сызба арқылы қосу мүмкіндігі болу үшін, су бағаны бойынша  60 метрден аспауы қажет және қысымсыздықты болдырмау үшін су бағаны бойынша 5 метрден кем мәнде болмауы қажет. Сонымен қатар тура өткізгіштегі тегеуріннің мәні су қайнап кетпейтін деңгейде болғаны жөн. Бұл шарттың орындалуы үшін тура өткізгіштің пьзометрлік сызығы статикалық тегеурін сызығынан жоғары орналасуы қажет. Тура және кері өткізгіштердегі пьезометрлік сызықтардың көлбеулігі, немесе меншікті сызықты қысымның құламасы Rл техника-экономикалық есептеулер негізінде алынады.

5) Жылу желінің құны өткізгіштердің диаметрі кішірейген сайын арзандайды, ал суды айдауға жұмсалатын энергия шығыны тегеуріннің (қысымның) азаюына байланысты ұлғаяды.

Төмендегі 4.4 суретте екі құбырлы жылу желінің пьезометрлік графигі және жылу көзінде ыстық суды дайындаушы қондырғының түпкілікті сызбасы келтірілген. Тегеуріндерді санау I-I деңгейде орналасқан горизонталдық белгісі 0-ге тең, горизонтал жазықтықтан басталады

П1÷П4 – желінің тура өткізгіштерінің тегеуріндер графигі;  О1÷О4 – желінің кері өткізгіштерінің тегеуріндер графигі ;  НО1 – жылу көзінің кері коллекторындағы толық тегеурін;  НН – жүйелік су сорғысы I тудыратын тегеурін;  Нст – қоректендіруші су сорғысы тудыратын толық тегеурін  ( желідегі толық статикалық тегеурін);  НК – I жүйелік сорғының  сығымдаушы ауыздығының К нүктесіндегі толық тегеурін;  δНт –   III жылу көзінде орын алатын тегеуріннің құламасы;  НП1 – жылу көзінің тура коллекторындағы толық тегеурін;  НП1 = НК – δНТ.

          ЖЭО коллекторындағы жүйелік судың бар тегеуріні  Н1 = НП1 – НО1. Жылу желінің кез келген нүктесіндегі, мысалы 3 – ші нүктедегі тегеурін келесідей белгіленедіНП3 – осы нүктеге қатысты тура өткізгіштегі толық тегеурінНО3 – осы нүктеге қатысты кері өткізгіштегі толық тегеурін.

 

 

          Егер осы нүктеде  құбыр осінің санақ жазықтығынан геодезиялық биіктігі  Z3 болса, онда осы нүктеге қатысты тура өткізгіштегі толық тегеурін  НП3 – Z3  тең, ал кері өткізгіштегі толық тегеурін  НО3 – Z3.

3-ші нүктедегі бар тегеурін жылу желінің тура және кері құбырларындағы пьезометрлік толық тегеуріндері айырмасына тең  Н3 =НП3 – НО3

         D  абонентін желіге қосу нүктесіндегі тегеуріннің құламасы(бар тегеурін):  δН4 = НП4 – НО4, мұнда  НП4 және  НО4 – жылу желінің тура және кері өткізгіштерінің  4-ші нүктедегі толық тегеуріндері. Жылу көзінің тура өткізгіші бойында тура коллектор мен абонент аралығында тегеуріннің құлауы  δ. Осы аралық үшін кері өткізгіштегі тегеурін құламасы -  δ.

       Жүйелік су сорғысы I жұмыс жасап тұрған сәтте қоректендіруші су сорғысы II тудыратын статикалық тегеурін Нст  қысым реттегіш IV арқылы дросселденіп, НО1 шамаға дейін азаяды.

         Бу желілері үшін бу құбырларының пішінін ескермесе де болады, себебі будың тығыздығы өте аз. Кез келген мүмкін болатын жұмыс жағдайында жылумен қамдау жүйесінің кез келген нүктесіндегі тегеурін оның рұқсат етілген мәнінен аспауы қажет.

 

           6.3 Сулық жылу желілерінің қысымдар тәртібіне қойылатын талаптар

 

  Жылумен жабдықтау жүйесі сенімді жұмыс атқаруы үшін келесі үш шарттың орындалуы маңызды:

  1) Жылу көзінің қондырғыларында, жылу желінің құбырлары мен абоненттік қондырғыларда рұқсат етілген қысымдар мәндерінің жоғарыламауы.

  Бұл шарттан барлық жүйеде толық статикалық тегеурінді бір мәнде ұстап тұру мүмкіндігін тексеру қажеттігі шығады: а)  тәуелсіз қосу сызбасында абоненттер жылумен қамдау жүйесінен гидравликалық ажыратылады, оларды қысымның жоғарылауынан туындайтын жағдайлардан қорғау қажет емес;

  б) қондырғыларды жылу желіне тәуелді қосу сызбасында ең жоғарыда орналасқан жылытушы қондырғыларда 0,05 МПа-дан  кем болмайтын артық қысым туғызу қажет, бірақ мұның өзі төмен геодезиялық деңгейде орналасқан үйлердің жылыту жүйесінде аса жоғары қысымның туындауына әкеп соғуы мүмкін. Мұндай қайшылықты болдырмау үшін келесі тәсілдерді қолданады:

    а) мұндай абоненттерді тәуелсіз сызба арқылы қосады;

    б) мұндай жылыту жүйелерін бөлек-бөлек статикалық аймақтарға бөліп, оның әрқайсысында автоматтық клапандар мен қоректік су сорғылары арқылы жылумен жабдықтау жүйесінде су айналымы доғарылған кезде  статикалық тегеуріннің берілген мәнін ұстап тұрады.

    2) Жылумен жабдықтау жүйесінің барлық элементтерінде артық қысым туғызу арқылы (жүйелік, қоректендіруші, араластырушы) сорғылардың кавитацияға кіруін алдын-ала ескеру және жылумен қамдау жүйесін ауаны сорудан қорғау. Сондықтан жүйедегі судың нақты температурасына ( t = 70 С ) сәйкес   судың  қаныққан буының қысымына яғни 0,05 МПа тең артық қысым үнемі жүйеде бар болуы қажет .

   3) Жылумен жабдықтау жүйесінің гидродинамикалық жұмыс тәртібінде, яғни жүйеде қысым 0,1 МПа мен температура  tнас = 100 С болған жағдайда су айналымы кезінде оны қайнап кетуіне жол бермеу.

  Жүйеде судың қайнауына жол бермеу үшін оның температурасы 100 С -тан жоғары болатын құбырдың арнайы бөліктерінде қысымды жоғарылату қажет. Статикалық жағдайда (су айналымы болмаған кезде) бұл шартты орындау үшін станцияда жүйелік суды қыздыруды доғарып, судың температурасын 100 С –қа тең немесе одан төмен етіп ұстайды.

  Пьезометрлік графикте негізгі есептік магистраль мен оның айрықша тармақтары  үшін жүйенің гидродинамикалық және статикалық жұмыс тәртібінде тегеуріндер сызығы көрсетіледі. Егер жыл бойында немесе жылыту маусымында жылумен қамдау жүйесінің гидродинамикалық жұмыс тәртібі қатты өзгеріп тұрса, онда пьезометрлік графикте тегеуріндер сызығы оның айрықша жұмыс тәртібі үшін көрсетіледі. Мысалы ашық жылумен жабдықтау жүйесі үшін тегеуріндер сызығын тұрғызады, егер :

1) құбырдан суды шығындау болмаған кезде;

2) тура құбырда су шығыны максимал болған жағдайда;

3) кері құбырда су шығыны максимал болған жағдайда.

Бірнеше қыюласып жұмыс жасайтын жылу көздерінен қоректенетін  аса ірі жылумен жабдықтау жүйелері үшін пьезометрлік графикте тегеуріндер сызығы апаттық жағдайлар үшін тұрғызылады. Апаттық жағдайда негізгі магистралдың жеке бөліктері тығындалып, жұмысқа ол бөліктерден су айналып өтетін ысырмалы  буындар іске қосылады.

 

   6.4 Сорғының жұмыс параметрлерін анықтау

 

   1. Жүйелік сорғылар. Тексеруші гидравликалық есептеу шешетін мәселенің бірі сорғылардың жұмыстық параметрлерін анықтау. Тұйық су желіде жүйелік сорғылардың жұмыстық тегеуріні келесі кейіптемеден анықталады

Н = δНкот + δНп + δНо + ∆Наб,                        (6.11)

мұнда  δНкот – станцияның қыздырушы қондырғысында (бойлерде), шың қазандықта және станция тізбегінде жоғалған тегеурін (әдетте ол 20÷25 м су бағанын құрайды);  

             δНп δНо – желінің тура және кері өткізгіштерінде жоғалған тегеуріндер, олар гидравликалық есептеу нәтижесінде анықталады;

            ∆Наб – желінің соңғы нүктесі орналасқан абоненттік қосу үшін (жергілікті жылу пункті ЖТП немесе топтық жылу подстанциясы ТЖП)  қажет бар тегеурін.

∆Наб  мәні жылуды қолданушы жергілікті қондырғыға және оның жылу желіне қосылу сызбасына тәуелді. ЖТП үшін ∆Наб келесі мәндері тағайындалған:

 а)  6÷10 м су бағанын құрайды, егер жылытушы және желдетуші қондырғылар элеваторсыз желіге тәуелді сызба бойынша немесе беттік су қыздырғыш арқылы тәуелсіз  қосылған болса; 

б) 15÷20 м су бағанын құрайды, егер жылытушы қондырғылар элеватор арқылы желіге тәуелді сызба бойынша қосылған болса; 

в) 20÷25 м су бағанын құрайды, егер ыстық сумен қамдаушы су-сулы қыздырғыштар және элеватор түйінінің қыздырғыштары желіге тізбектей қосылған болса;

г) тәуелді сызбада  ∆Наб мәніне жүйелік су құбырында ЖТП мен абоненттік қондырғы арасындағы  тегеуріннің жоғалған шамасын қосады.

2) δНп  және  δНо. Жылу желінің бір топ абоненттік қондырғылары ЖТП арқылы қосылғанда δНп  және  δНо мәндері тегеуріннің тура және кері өткізгіште жылу көзі мен ЖТП аралығында орын алатын құламаларына тең.

 Станцияда орналасқан жұмыстық жүйелік сорғылардың жобаланған берісі желідегі максимал су шығынына тең болуы қажет. Орнатылған жүйелік сорғылардың саны екеуден аз болмауы қажет, оның біреуі резервтік міндет атқарады. Параллель жұмыс жасайтын сорғылардың саны үшеуден көп болса, резервтік сорғы орнатылмайды.

 2. Жаз айларында ыстық сумен қамдау жүйесінің жүктемесін жабу үшін жабық жүйеде станцияда қосымша бір арнайы шамалы қуатты сорғыны орнатады.

 3. Қоректендіруші су сорғылары. Ашық жылумен жабдықтау жүйесінде жылу желінен алынған судың және су ысыраптарының орынын толтыру үшін қажет қоректендіруші су сорғыларының саны жүйенің жазғы жұмыс тәртібемен анықталады

                                              Н = Нст + δНл – Z,                                         (6.12)

мұнда  Нст – жылу желіндегі статикалық тегеурін (әдетте 60 м су бағ.тең);     

            δНл – жылу желінің қоректік өткізгішінде жүйенің жазғы жұмыс тәртібінде жоғалатын тегеуріндер;

            Z – жүйені қоректендіруші бак орналасқан нүктенің геодезиялық белгісі.

4. Шықты тасымалдаушы сорғылар. Буды қолданушы абоненттер үшін орнатылған сорғылар будың шығын станцияға кері қайтарады және олардың тегеуріні келесі кейіптемеден анықталады

                                                    Н = δНкон + Z,                                                (6.13)

мұнда  δНкон  шамасы – шық құбырының жинақтағыш бак пен станцияның шықты қабылдағыш бак арасындағы бөлігінде тегеуріннің жоғалуын көрсетеді;

            Z – станциядағы қабылдағыш бак пен абоненттің багы орналасқан нүктелердің геодезиялық белгілерінің айырмасы.

          Егер станция багы абоненттік бактан төмен орналасса, онда  Z шамасы минус таңбасымен қабылданады. Шықты станцияға қайтару бір қалыпсыз сипатта өтеді. Сондықтан шықты тасымалдаушы сорғылардың берісін бір жарым сағаттық максималдық  шық шығынына тең деп қабылдайды.

 

   6.5 Есептелген су шығындарын анықтау

 

  Гидравликалық  есептеу  үшін негізгі алғашқы  берілген   мәлімет болып

есептелген су шығыны саналады, оны анықтаған кезде қазіргі бар жүктемені және болашақта мүмкін болатын жүктемелерді ескереді. Жылытуға қажет ыстық су шығыны тұрақты мәнде болады. Ыстық сумен қамдауға ЫСҚ шығындалатын су  мөлшері ЫСҚ жүктемесінің графигіне тәуелді ( ЫСҚ және жылыту жүйелері параллель немесе аралас байланысқан абоненттік қосулар).

Жылу желінде есептелген қосынды су шығыны абоненттердің максимал су шығындарының арифметикалық  қосындысына тең болмайды, себебі олардың су шығындарының максимумы бір-біріне сәйкес келмейді.

 

           Жылумен қамдаушы ашық жүйелер.

           1. ЫСҚ қажет су шығыны. ЫСҚ қажет судың есептелген  шығыны желінің жеке элементтерінде шығындардың арифметикалық қосындысына арнайы түзетуші еселеуіш  φ  енгізу арқылы анықталады. Бір уақытта әсер ету еселеуіші есептеуде  жеке абоненттің максимум  су шығынына түсу ықтималдығын анықтайды. Еселеуіштің мәндері келесідей: магистралдар үшін

– 0,7÷0,75; тармақтар үшін – 0,8÷0,9; квартал ішіндегі тармақтар мен абоненттік қосулар үшін – 1.

 

   2. Жылытуға, желдетуге және ЫСҚ қажет қосынды су шығыны.

Ашық жылумен қамдаужүйесінде есептелген су шығындарының мәндері тура және кері өткізгіштерде  әртүрлі болып шығады (жылыту жүйесінің алдында шығын реттегіші бар байланыссыз реттеуді қолданатын абоненттік пункттерде). Ал тура және кері өткізгіштер бірдей диаметрде орындалған. Судың есептелген шығыны бұл жағдайда  келесі шарттың орындалуын көздейді. Тура өткізгіштегі су шығыны (Go + Gв + Gгв) және кері өткізгіште (Go + Gв) болған жағдайда тегеуріннің қосынды құламасы

тура өткізгіш пен кері өткізгіште су шығыны бірдей G болған жағдайдағы тегеуріннің қосынды құламасына тең деп қабылданады.

           Ашық жылумен қамдаушы  жүйені қолданғанда құбырдың диаметрін анықтайтын су шығыны келесі кейіптемеден анықталады

G = (,                              (6.14)

мұнда  Gов – жылыту мен желдетуге  қажет жүйелік су шығыны;  Gов = Go + GвGг – ЫСҚ қажет тура құбырдан алынатын су шығыны.

 

   3. Қоректендіру.  а) Жылумен қамдаушы жабық жүйелер.

   Қоректік судың есептелген сағаттық шығыны ысыраптарды жабу үшін жылу желінің құбырларындағы және оған қосылған абоненттердегі су көлемінің 0,5% тең деп қабылданады. Таратушы желілердегі және оның тармақтарындағы судың көлемі туралы мәліметтер жоқ болған кезде қоректік судың шығыны қосынды жылулық жүктеменің әрбір 1 МВт – на сәйкес су көлемі 13÷16 м3 құрайды деп қабылданады, ал жергілікті жылыту-желдету жүйелерінде тұрғын және қоғамдық үйлер үшін26 м3, өндірістік үйлер үшін - 13 м3 құрайды.

  Жуықталған есептеулер үшін қоректік судың есептелген сағаттық шығыны жабық жылумен жабдықтау кезінде жүйелік су шығынының 1,5 % тең деп қабылданады.

 

 

   б) Жылумен қамдаушы ашық жүйелер.

   Судың есептелген шығынын оның жылулық жүктемелеріне Q сәйкес анықтайды.

   Жылулық жүктемелерді келесі кейіптемелерден анықтайды.

  Жабық жылумен қамдау жүйесі үшін

Q = Gс (t1 − t2).                                     (6.15)

 Ашық жылумен қамдау жүйесі үшін

Q = G1с (t1 − tх) − G2с (t2 − tх).                      (6.16)

   Булық жылумен қамдау жүйесі үшін

Qпар = Gп (iпар − с tх) − Gк (tк − tх).                   (6.17)

мұнда  GG1G2 – су шығындары жабық жүйенің тура құбырына, ашық жүйенің тура және кері құбырларына сәйкес; 

             с – судың жылу сыйымдылығы;

             t1t2tх – жылумен жабдықтау жүйесінің тура және кері құбырларындағы судың және салқын су құбырындағы судың температуралары;

            GпGк – будың және шықтың сәйкес шығындары; 

             iпар – будың қажырыа; 

              tк – шықтың температурасы.

 

           7  Тарау.  Сулық жылумен қамдау жүйелерінің құрылысы

 

           7.1 Сулық жылумен қамдау жүйелерін жіктеу

 

           Сулық жылумен қамдау жүйесі  екі түрге жіктеледі: жабық(тұйық) және ашық тұйықталмаған. Жабық жүйеде желілік су, тек қана жылутасығыш ретінде пайдаланылады, бірақ оны желіден ешқашан тартып алмайды. Ашық жүйеде желілік су жартылай немесе толығымен ыстық сумен қамдау үшін алынады.

           Қолданушыларды жылумен қамдау үшін қолданылатын құбырлар санына байланысты сулық жүйелер бір, екі немесе көп құбырлы болып жіктеледі. Ашық жылумен қамдау жүйесі үшін ең аз құбырлар саны бірге тең, ал жабық жүйе үшін екіге тең.

   а) Бір құбырлы суды кері  қайтармайтын жылумен қамдау жүйесі қарапайым және перспективті деп саналады. Оны жылыту-желдету жүктемесіне қажет желілік су шығыны  ыстық сумен қамдау жүктемесіне қажет су шығынына тең болған жағдайда қолданады. Алдымен желілік су жылытқыш приборларға жіберіледі, кейіннен желілік су ашық ыстық сумен қамдау жүйесіне барады.

   б) Жылуды коммуналдық-тұрмыстық мақсаттарға қолданушыларға желілік су екі құбырлы (тура және кері) жүйемен беріледі. Тура құбырмен ыстық су стансадан абоненттерге (қолданушыларға) беріледі, кері құбырмен салқындаған су стансаға қайтып келеді.

   в) Жоғары қайратты технологиялық жүктемесі бар өнеркәсіптік ауданды жылумен қамдау үшін үш құбырлы жүйені де қолдануға болады. Бірінші құбыр ыстық суды жылыту және желдетуге, екінші құбыр технолгиялық жүктемені жабу үшін және ыстық сумен қамдау үшін, ал үшінші құбыр салқындаған суды стансаға қайтару үшін керек болады. Мұндай шешімді қабылдаған кезде ЖЭО-дан берілген жылуды реттеу әдістері  ықшамдалады.

   Жабық жылумен жабдықтау жүйесінде параллель өткізгіштердің саны екеуден кем болмауы тиіс. Ыстық суды тура құбырмен абоненттік қондырғыларға жеткізсе, кері құбырмен салқындаған су стансаға қайтарылады. Жабық жылумен жабдықтау жүйесі – ол жылыту(абоненттерді тәуелді немесе тәуелсіз қосу) және ыстық сумен қамдау ЫСҚ – (абоненттер тек қана жылуалмастырғыш арқылы қосылған).

 Абоненттерді жылу желіне қосудың екі түрлі сызбасы қолданылады: тәуелді және тәуелсіз. Тәуелді сызба бойынша жылу желінен келген ыстық су абоненттік қондырғының приборларына тікелей беріледі, ал тәуелсіз сызбада – ыстық су жылуалмастырғыштан өтеді де, екінші жылутасығышты қыздырады, ал екінші жылутасығышты тікелей абоненттік қондырғыда қолданады. Тәуелді қосу сызбасында  абоненттік қондырғыдағы судың қысымы жылу желіндегі су қысымына тәуелді, ал тәуелсіз сызбада – қысымның мұндай тәуелдігі жоқ. Тәуелді сызбада абоненттік қосудың қондырғылары, тәуелсіз сыбамен салыстырғанда, қарапайым және арзан және абоненнтік қондырғыда желілік судың өте үлкен температуралар тегеурінін алуға болады.

  Тәуелді сызбаның кемшілігі жылу желі абоненттік қондырғының жылытушы приборларымен өте қатаң гидравликалық байланыста болады, мұның өзі жүйенің жұмыс мүмкіндіктерін  шектеп, оның сенімділігін азайтады және пайдалануды күрделендіреді.

  Мысалы, жылыту техникасында өте кең қолданылатын шойын радиатордың жұмыстық қысымы 0,6 МПа аспауы керек. Қысымның осы шектік мәннен асып түсуі жылытушы қондырғының апатына әкеп соғады. Егер абоненттік қондырғыда рұқсат етілген қысым мен желіде есептелген қысымның айырмасы өте аз болса да, жылу желінде қысымның сәл жоғарылауы абоненттік қондырғыда орнатылған приборлардың жарылып кетуіне себеп болады. Ал қысымның жылу желінде жоғарылауына подстанцияда орнатылған  сорғыны апаттық сөндіру немесе желідегі клапанды мәжбүрлі жабу себеп болады. Сондықтан абонентті жылу желіне тәуелсіз қосу сызбасы сенімділігі жағынан қолайлы.

 

          7.2  Сулық жылумен қамдау жүйесінің жабық түрлері

                 Жылыту жүйесін қосудың әртүрлі сызбалары

 

           1) Жылытушы қондырғыны тәуелді  қосудың әртүрлі сызбалары 7.1 а,б,в суретінде бейнеленген. Жылу желінің тура құбырымен ыстық су 4 шығын реттегіш клапан арқылы ғимаратты жылыту жүйесіне беріледі. Жүйеде ыстық су жылытушы приборларды 10 аралап шығып, өзінің жылуын сол приборлар арқылы қоршаған ортаға береді. Салқындаған су жылу желінің кері өткізуші құбырына барады. Мұндай сызбаларды өнеркәсіптік ғимараттардың жылыту жүйесінде қолданады. Егер жылу желінің  тура өткізуші құбырындағы судың температурасы 95 С  асып кетпесе (ал бір құбырлы жүйеде 105 С  аспаса) мұндай сызбаны тұрғын және қоғамдық ғимараттарда да қолдануға болады.

  2) Тұрғын және қоғамдық ғимараттардың жылыту жүйелері жылу желіне араластырушы құрылғы көмегімен тәуелді сызбаға сәйкес жалғанады (7.1 б,в суреттері). Тұрғын үй, жатахана, мектеп, емхана, музей ғимараттарында жылутасығыштың максималдық температурасы 105 С, ал жылу желінің тура құбырында  ыстық судың температурасы 150 С деп қабылданады, кейбір  ірі жылумен жабдықтау жүйесінде ыстық желілік судың температурасын 170÷190 ○С дейін жоғарылату экономиакалық тұрғыдан тиімді болып саналады.

  Араластырушы құрылғы абоненті желіге қосу нүктесінде орналасады. Ол тура құбырмен жіберілген ыстық суға кері құбырда сәл салқындап қалған суды қосып, араластырады. Оның нәтижесінде температурасы тура құбырдағы судың температурасынан недәуір төмен араластырылған су пайда болады. Абоненттік қосуда араластырушы құрылғы ретінде ағынды немесе ортадан тепкіш су сорғыларын пайдаланады.

7.1 суретте ағынды сорғысы (элеваторы) бар тәуелді қосу сызбасы келтірілген. Жылу желінің тура өткізуші құбырында орналасқан шығын реттегіштен 4 кейін су элеваторға 6  барады. Элеваторы бар сызбаның кешілігі болып жергілікті жылыту қондырғысында өзіндік жергілікті  су айналымының (жылу желіне тәуелсіз) жоқтығы саналады. Желілік су элеватордың саптамсына берілмесе(мысалы желіде апаттық жағдай туындаса), мұндай жүйе жұмысын доғарады, жылытушы қондырғыда су айналымы тоқтап, жылыту жүйесіндегі су мұзданып, қатып қалуы мүмкін.

 

 

  3)  Ортадан тепкіш су сорғысы бар қосу сызбасы мұндай кемшіліктерден арылған (7.1 в суретті қара). Қалыпты жағдайларда 8 су сорғысы кері құбырдан салқындаған суды тартып алып, 4 реттегіш клапан арқылы желіден келген ыстық сумен араластырады. Жылу желінде апат болған жағдайда 8 су сорғысы жылытушы қондырғыда су айналымын біршама уақытқа дейін (8÷12 сағат) тоқтатпай, жалғастыра береді де, жүйеде судың мұзданып-қатып қалуын болдырмайды.

  4) Көп қабатты 12 этажды немесе одан жоғары ғимараттарда жылыту жүйелері жылу желіне жылуалмастырғыш арқылы, яғни тәуелсіз сызба бойынша қосылған (7.1 г суретті қара).

 

           7.3  Жабық жылумен қамдаушы сулық жүйелер.  Ыстық  сумен  қамдау  жүйелерін  қосу сызбалары

   Жабық ыстық сумен қамдау жүйесінің қондырғылары жылу желіне су-сулық жылуалмастырғыштар арқылы жалғанады (7.2 а,б суретті қара).

  Жылу желінің тура өткізуші құбырынан желілік су температура реттегіш 3 арқылы су-сулық 4 қыздырғышқа барады. Мұнда ол суық су құбырынан жіберілген суды, құбыр қабырғасы арқылы қыздырады. Салқындаған желілік су енді кері өткізуші құбыр арқылы қайтадан жылу желіне қайтарылады. Температура реттегіш 3 жұмысына импульс беруші- қыздырғыштан кейінгі суық су құбырынан келген су.

   Салқын су өз құбырынан «өзінен кейін» қысымды реттегіш арқылы келіп, 4 қыздырғышқа барады. Бұл жерде салқын су ысып, кейіннен жергілікті ыстық сумен қамдау жүйесіне барады. «Өзінен кейін» қысымды реттегіштің (ӨКҚР) міндеті - салқын су құбырынан келген судың қысымын абоненнтік қосуда тұрақтандыру.

  Ыстық суды көп мөлшерде шығындаушы және ыстық сумен қамдау жүктемелері бір қалыпсыз абоненттер(моншалар, кір жуу орындары, өндірістік мекемелер) үшін, әдетте ыстық су аккумуляторын орнатады.

          Аккумулятордың міндеті жылулық жүктемелер графигін түзету, сондай-ақ жылу желінде кенеттен жылу беру доғарылған жағдайда қолданушыда ыстық су қорын жасау.

           7.2 а суретте ыстық су аккумуляторы 1 қондырғының ең жоғарғы нүктесінде, ал 7.2 б суретте көрсетілген сызбада төменгі нүктесінде орналасқан. Аккумулятор жоғарыда орналасса, оны ыстық сумен толтыру үшін су құбырында жеткілікті тегеурін болуы тиіс, ал керісінше оны ыстық судан босату үшін аккумулятордың өзіндік статикалық тегеуріні жеткілікті. Жергілікті ыстық сумен қамдау жүйесінде су айналымы 5 сорғы арқылы іске асады.

           Аккумулятор төменде орналасса, оны ыстық сумен толтыру (зарядтау) үшін 5 сорғы жұмыс жасайды. Керісінше оны ыстық судан босату үшін салқын су құбырының тегеуріні қажет.

 

   Бұл сызбада 5 сорғы үнемі жұмыс жасап тұрады. Ыстық сумен қамдауға су аз шығындалған жағдайда, 5 су сорғысының әсерінен су аккумулятор 1 және жергілікті ыстық сумен жабдықтау жүйесінің тұйық тізбегі арқылы өтіп, үнемі айналымда болады. Су көп шығындалған жағдайда, аккумулятор арқылы өтетін су қозғалысының бағыты өзгереді.

 

           7.4  Жабық жылумен қамдаушы сулық жүйелер. 

     Жылыту және ыстық сумен қамдау жүйелерін қосу сызбалары

           Екі түрлі жылулық жүктемені қиюластыру – жылыту және ыстық сумен қамдау жүйелері бар қазіргі замандық тұрғын үйлерге тән

   1)  Жылыту және ыстық сумен қамдау жүйелерін жеке абоненттік  пунктте паралель қосылады (7.3 а суретті қара). Мұндай жағдайда абоненнтік пункттегі су шығыны жылыту мен ыстық сумен қамдауға кететін су шығындарының қосындысына тең. Желілік судың жылытуға кететін шығыны тұрақты шама және оның есептік мөлшерің 6 шығын реттегіш тұрақты етіп ұстайды. Ыстық сумен қамдауға қажет су шығыны тұрақсыз шама. Оны 7 температура реттегіш жүктемеге сәйкес мәнде тұрақты етіп ұстайды.

 

 

           Ыстық су аккумуляторы тұрғын үйлерде орнатылмайды. Ол жүйені күрделендіріп, оның габариттік өлшемдерін асырып жібереді. Жылыту және ыстық сумен қамдау приборларын параллель қосылған абоненнтік пунктте желілік су тиімді қолданылмайды. Жылу желіне жылыту жүйесінен кері қайтарылатын судың температурасы to = 50÷70 оС, оны температурасы  tх = 5÷15 оС қалалық құбырдан келген салқын суды қыздыру үшін қолданбайды.

  2)  Жылыту және ыстық сумен қамдау қондырғылары екі сатылы,  аралас қосылған сызбада (7.3 б суретті қара) жалпы  су шығыны біршама азаяды.

Төменгі қыздыру сатысында 1*   (7.3 суретті қара)  салқын су алдын-ала абоненттік қондырғыдан қайтарылған желілік су арқылы қызады. Мұның өзі  жоғарғы сатының 1 қыздырғышының жұмыс өндірулігін азайтып, оған баратын желілік су шығынын кемітеді. Жылыту жүйесімен төменгі сатының қыздырғышы  1* желілік су арқылы тізбектей, ал жоғарғы саты қыздырғышы 1 параллель жалғанған. Мұндай жағдайда ЫСҚ жүктемесі аккумуляторды орнатуды қажет етпей, жылытуға берілген ыстық су шығынының төмендеу есебінен жабылады

( түн мезгілінде ыстық суды қолдану азаяды, керісінше жылытуға көп жылу мөлшері қажет). Бұл сызбаны қолданғанда, жылулық жүктеме тұрақты болып қалғанда,  ЖЭО-ға  қайтарылған желілік судың температурасы төмендейді (себебі абоненттік пунктте оның шығыны азайды). Яғни температурасы төмен желілік суды қыздыруға төменгі қысымды буды қолданады, оның өзі жылулық бу алымының электр энергиясын көп өндіруіне  мүмкіндік береді.

   3) Жылыту және желдету. Қоғамдық ғимараттарды жылумен жабдықтауда ыстық суды қолдану жүктемесінің үлесі шамалы, бірақ желдету жүктемесі басым. Сондықтан калориферлерді екі сатыда қосу арқылы желілік су шығынын азайтуға болады (7.3 в суретті қара).

   Жабық жылумен қамдау жүйелерінің артықшылықтары:

   1) Ыстық сумен қамдау жүйесінің қондырғыларына баратын құбырдың салқын суы, жылу желінде айналымда болатын судан гидравликалық оқшауланған.

   2) Ыстық сумен қамдау жүйесіне салқын су құбырынан келген судың да, желілік судың да сапалары тұрақты.

   3) Ыстық сумен қамдау жүйесіне салқын су құбырынан келген суға санитарлық бақылау жасау оңай, себебі ол ғимаратқа кірген бетте су таратушы ысырмаларға дейін аз ғана жол жүреді.

  4) Жүйенің герметикалығын бақылау да оңай, себебі оны қосымша судың шығыны бойынша анықтайды. 

  Жабық жылумен қамдау жүйелерінің кемшіліктері:

  1) Су-сулық қыздырғыш орнатқандықтан ЫСҚ абоненнтік пункттің қондырғылары күрделеніп, оны пайдалану қиындайды.

  2) Қалалық құбырдан келген салқын суды пайдаланғанда су-сулық қыздырғыш және жергілікті  ЫСҚ құбырлары қақтанады, ол жылу алмасу процесінің тиімділігін төмендетеді.

  3) Деаэрирленбеген қалалық салқын суды пайдаланғанда су-сулық қыздырғыш коррозияға ұшырайды. Коррозия процесі, бойында  О2 және CO2 газдары көп мөлшерде еріген, яғни қанығу индексі теріс және құрамында хлоридтер мен сульфидтер үлесі басым жұмсақ суларды қолданғанда үдейді.

 

            7.5 Ашық жылумен жабдықтау жүйелері.
            Ыстық сумен қамдау жүйелерін қосу сызбалары

 

    Ашық жылумен жабдықтау жүйелерінің негізгі түрі – екі құбырлы жүйе (7.5 суретті қара). Ыстық су абоненттерге 1 өткізуші құбыр арқылы келеді. Кері қайтарылған су II  өткізуші құбырмен қозғалады. Жылыту жүйесінің қондырғылары жылу желіне жабық жүйедегі сызбалар бойынша қосылады.

  Ашық жүйеде абоненттерді ыстық сумен қамдау тікелей жылу желінен іске асырылады (7.5 а,б суретін қара). Жылу желінің тура құбырынан ыстық су температура ретттегіш 5 арқылы 4 араластырғышқа беріледі. Осы араластырғышқа кері құбырдан 7  клапан арқылы салқындаған су да беріледі.

 

 


                

 

Араластырғыштан су тұрақты температурада (шамамен 600 С)  жергілікті ыстық сумен қамдау жүйесіне барады. Кері клапан 7 ыстық судың тура құбырдан кері құбырға ағып кетуіне жол бермейді. ЫСҚ жүктемесінің графигін түзету үшін 1 ыстық су аккумуляторы орнатылған. Жоғарғы аккумуляторды зарядтау (сумен толтыру) жылу желіндегі судың тегеуріні есебінен жүреді, ал керісінше разрядтау (судан босату) – жылу желінің статикалық тегеуріні есебінен жүреді.

Аккумуляторды төменде орналастыруға да болады (7.4 б суретті қара). Төменгі аккумуляторды зарядтау 6 шығын реттегіш клапаны арқылы іске асады. Клапанға импульс беруші 9 дросселдік шайбада су қысымының төмендеуі.

Дросселдік шайба  жергілікті ыстық сумен қамдау жүйесінің негізгі тұрағында орналасқан. Су шығыны төмендегенде, шығын реттегіштің клапаны ашылып, негізгі стояктан судың біраз бөлігі аккумуляторға беріледі, яғни ол зарядталады. Су шығыны көп болған жағдайда, қондырғы аккумялатор разрядталатын жағдайға ауысады. Бұл кезде реттегіш толығымен клапаны жабылады.  Өзін іске қосушы құрылғы арқылы 3 сорғы қосылып, суды аккумулятордан ыстық суды қолдану жүйесіне жібереді.

 

 

Әдебиеттер тізімі 

1.     Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. – М.: МЭИ, 2001.- 472 с.

2.     Дукенбаев К.Д. Нурекен Е. Энергетика Казахстана (технический аспект). - Алматы, 2001.- 312 с.

3.     Дүкенбаев К. Қазақстан энергетикасы. Нарықтық қатынастар.- Алматы: Ғылым.1988.- 584 с.

4.     Тютебаева Г.М. Энергетические установки электростанций.  – Алматы: АИЭС, 2004. – 22 с.

5.     Дукенбаев К.Д. Энергетика Казахстана. Условия и механизмы ее устойчивого развития. - Алматы:, 2004.- 604 с.

6.     Усенбеков С. Жылуландыру және жылулық жүйелері. - Алматы, 2003.

7.     Темірбаев Д.Ж.  Жылу электр станцаларының жұмысы. - Алматы, 2001.

8.     Сериков Э.А., Абильдинова С.К. Жылуэнергетиканың теориялық негіздері. Дәрістер конспектісі. - А., 2005.

9.     Сибикин Ю.Д. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха.-М.: «Академия», 2004, 2008, 2009.

10.  Отын жануының арнаулы сұрақтары. Дәрістер  жинағы. С.Абильдинова.- А., АЭЖБИ, 2008 .

11.  Немцев З.Ф., Арсеньев Т.В. Теплоэнергетические установки и теплоснабжение. - М.: Энергоиздат, 1982. - 400 с.

12. Белинский С.Я., Липов Ю.М. Энергетические установки электростанций. - М.: Энергия, 1978. -301 с.

13.  Хазен М.М:, Матвеев Г.А., Грицевский М.Е. Теплотехника. -М.: Высшая школа. 1984. -479 с.

14.  Рыжкин В.Я. Тепловые электрические станции. М.: Энергоатомиздат, 1987.- 328 с.

15.  Тепловые и атомные электрические станции: Справочник/Под общ. Ред. В.А. Григорьева, В.М. Зорина. - 2-е изд., перераб. - М.:  Энергоатомиздат. 1989.- 608 с.

16.  Волков Э.П. и др. Энергетические установки электростанций. – М.: Энергоатомиздат. 1983. – 280 с.

17.  Ривкин С.Л., Александров А.А. Термодинамические свойства воды и водяного пара.- М.: Энергия.  1975. 

 

Мазмұны

Кіріспе                                                                                                                       3

1 Тарау                                                                                                                

Қазақстан энергетикасына    жалпы шолу                                                             4

1.1 Энергетика туралы түсініктер                                                                           4

1.2 Энергетикалық ресурстар                                                                                  5

1.3 ЖЭС және өндірістік кәсіпорындардың отын балансы, оның құрылымы   5

1.4 Органикалық отын түрлері                                                                               7

1.5 Органикалық отынның құрама бөліктері                                                        8

1.6 Қатты отынның жылутехникалық сипаттамалары                                        10                                

1.7 Көмiрлердi өнеркәсiптiк жiктеу (классификация)                                         13

1.8 Сұйық  отын және оның негізгі сипаттамалары.

Сұйық отынды жіктеу                                                                                           14          

1.9  Отынның жану жылуы және келтiрiлген сипаттамалары                            17

1.10   Жануға қажетті ауаның көлемі                                                                      17

1.11   Жану өнімдерінің көлемі                                                                               19

2 Тарау.  Қазандық қондырғылары мен бу генераторлары                               20                               

2.1   Қазандық қондырғылар. Бу өндірудің тәсілдемелік сыбалары                 20

2.2  Қазандарды жіктеу                                                                                           23

2.3  Бу қазандарының сипаттамалары                                                                   24

2.4 Өзіндік айналымы бар дағыралы қазанның жұмыс тәртібі                          25

2.5  Қазандық қондырғының жылулық теңестігі                                                 27

2.6  Қазандық қондырғының пайдалы әсер коэффициенттері (брутто және нетто). Қазандық қондырғының пайдалы әсер коэффициентін кері теңестіктен анықтау.                                                                                                                    29

2.7 Органикалық отынды жағу тәсілдері                                                              30

2.7.1 Қатты отынның қабатта жануы. Жану өнімдерінің отын қабатында таралу заңдылықтары, отынды қабатта тиімді жағуға арналған шаралар.       30

2.7.2 Камералық жағу тәсілі                                                                                   34

3 Тарау. Бу турбиналық қондырғылар                                                                  35

3.1 Бу турбиналары                                                                                                 35

3.2 Бу турбинасының түрлері                                                                                 37

3.3 Бу турбинасының маркалары, белгілері                                                         41

3.4 Турбинаның пайдалы әсер коэффициенті, бу шығыны                                41

3.4.1 Бу көлемінің ұлғаюын h-s диаграммада бейнелеу                                     41

3.4.2 Турбинаның пәгі                                                                                            43

4 Тарау.  Жылуды қолдану                                                                                     45

4.1  Жылуды қолданушылар және жылулық жүктемелер                                  45

4.2  Бөлмелерде комфорттық  жағдай туғызу                                                      46

4.3  Жылуды қолдану. Негізгі есептеуші кейіптемелер                                      47

4.3.1  Маусымдық жылулық жүктеме                                                                   48

4.3.2  Жыл бойлық жылулық жүктеме                                                                  51

4.4  Жылдық жылу шығыны                                                                                  52

4.5. Жылумен жабдықтау жүйелерінің жылулық жүктемелер графигі             53

4.6  Қосынды жылулық жүктемелер ұзақтығының  графигі                              56

5 Тарау. Жылумен жабдықтау жүйелері                                                               58

5.1 Жылумен жабдықтау жүйелерінің топтары                                                   58

5.2 ЖЭО-ның жылулық сызбасы                                                                           59

5.3 Су ысытушы қазандықтың жылулық сызбасы                                      63

6 Тарау. Жылу желілері

6.1 Жылу желілерінің сызбасы                                                                              63

6.2 Жылу желін гидравликалық есептеу негіздері                                              67

6.2.1 Жылу желін гидравликалық есептеу әдістемесі                                         71

6.2.2 Пьезометрлік график                                                                                     72

6.3 Сулық жылу желілерінің қысымдар тәртібіне қойылатын талаптар           73

6.4 Сорғының жұмыс параметрлерін анықтау                                                     74

7 Тарау. Сулық жылумен қамдау жүйелерінің құрылысы                                  76

7.1 Сулық жылумен қамдау жүйелерін жіктеу                                                    76

7.2 Сулық жылумен қамдау жүйесінің жабық түрлері.                                     

Жылыту жүйесін қосудың әртүрлі сызбалары                                                     78

7.3 Жабық жылумен қамдаушы сулық жүйелер.                                                 

Ыстық сумен қамдау жүйелерін қосу сызбалары                                                80

7.4  Жабық жылумен қамдаушы сулық жүйелер. 

Жылыту және ыстық сумен қамдау жүйелерін қосу сызбалары                        81

7.5  Ашық жылумен жабдықтау жүйелері.
Ыстық сумен қамдау жүйелерін қосу сызбалары                                                83

Әдебиеттер тізімі                                                                                                    85