На даний момент дуже важливе значення для паливно-енергетичного потенціалу країни має забезпечення нормального, безаварійного та економічного функціонування систем теплопостачання як громадянських так І промислових об’єктів

k .a.i

^k .a.i ^Qk .a.i

m
)  ^i1  max
^Qk .a.i i1
, (4.2)

где {Q_k.a.i} = {Q_k.a.1 , Q_k.a.2 , … , Q_k.a.m} - вектор производительности всех m
агрегатов, Вт;
η_k.a.i(G_k.a._i ) - КПД i-го агрегата (независимо от используемого топлива), %;
Q_k.a.i – полная теплопроизводительность i-го агрегата, Вт.
Теплопроизводительность в (4.2) определяется на основе количества производимого теплоносителя следующим соотношением [68]

^Qpol.i
G c (t ⁿ

• 
  t ⁰ ) G
  

(I ⁿ

• 
  I ^o )
  

_{Q  } k .a.i v v v _ k .a.i v v

k .a.i
^k .a.i
^k .a.i
^k .a.i
, (4.3)

где G_k.a.i – водопроизводительность каждого i-го агрегата, кг/с;



I

и

I
n 0
_{v v} – энтальпии нагретой воды и питательной воды, Дж/кг.

Энтальпии нагретой и питательной воды определяются по таблицам теплофизических свойств воды и водяного пара в зависимости от давления и температуры воды. Последние определяются по тепловому расчету и для обеспечения на выходе заданных параметров теплоносителя в процессе работы котлоагрегатов поддерживаются на необходимом уровне.

При определении рационального состава котлоагрегатов необходимо учитывать их текущее состояние (в работе, в «горячем» резерве, потушен), поскольку вывод котлов в рабочее состояние сопровождается дополнительными материальными затратами на розжиг топки, а также временными затратами на выход из «горячего резерва» и розжиг. Таким образом, вводятся дополнительные ограничения по минимуму расхода условного топлива

В^usl (Q


k .a.i
) 


m

i 1
_В usl _Q



 
k .a.i


m

i 1
E  В Q


k .a.i
  min,

(4.4)

i

i
где В_i^usl (Q_k.a.i) – расход условного топлива, необходимый для выхода на требуемую производительность i-го котлоагрегата, кг/с;
В_i (Q_k.a.i) – суммарный расход натурального топлива (жидкого на розжиг и твердого топлива), кг/с;
Е – топливный эквивалент, показывает, какому количеству условного топлива равноценна единица массы (или объема) того или иного вида натурального топлива.

n
Топливный эквивалент в выражении (4.4) находится как отношение низшей теплоты сгорания Q ^р данного топлива к теплоте сгорания условного топлива

 
По временным затратам:
_Q р
E  ⁿ .
29,3

^ pp.i
 


ust
dop pogr
 2ч   ^dop .

(4.5)

pogr

 .
Физический смысл ограничения по времени заключается в том, что время переходного процесса Δτ_pp каждого i-го котлоагрегата, от исходного состояния котла (в работе, в «горячем» резерве, отключен) до момента, когда будет достигнуто условие (4.1), должно соответствовать времени Δτ_ust (по технологическим причинам принимаем Δτ_ust = 2 ч), когда фактический тепловой

спрос достигнет значения, определенного в задании c учетом погрешности
dop pogr

При постановке задачи учтем ограничения на суммарную производительность котлоагрегатов

m
^{ (Q}k.a.i^k.a.i ^{)  Q .}

i1
ust
(4.6)

и диапазоны рабочей производительности для каждого котла

Q
min
k.a.i
^{ Q}k.a.i
 Q ^max , i  1...m.

(4.7)

k.a.i
Таким образом, сформулированная задача рационализации режимов работы котлоагрегатов по критерию (4.2) при совокупности ограничений (4.4) - (4.7). В процессе определения рационального режима работы котельной установки необходимо определить (m-1) переменных: Q_k.a.i, где i=1,..,(m-1).
Значения Q_k.a.m , определяются из следующего соотношения

^Qk .a.m
^{ Q}ust
m1

• 
  ^{ Q}k .a.i ^.
  

i1

(4.8)

Проиллюстрируем графически задачу поиска рационального состава котлоагегатов с НТКС по критерию (4.2).
На рисунке 4.1 представлена зона рациональной работы совокупности котлоагрегатов с НТКС. Как видно на графике зависимости КПД котлоагрегата η_k.a. = f(Q_pol.i., m) от его производительности и количества работающих агрегатов существует зона рациональной работы котлоагрегатов при КПД не ниже, чем обозначенный нижний уровень


η_k.a. ≥ η_min. (4.9)

КПД


Производительность
Рисунок 4.1 – Обобщенная зависимость КПД группы котельных агрегатов от полезной производительности η_k.a. = f(Q_pol.i., m)

Согласно [79] в качестве нижней границы значений КПД целесообразно принять 70%. При построении зависимостей принято максимальное количество работающих котлоагрегатов m = 4, для упрощения предполагалось, что котлоагрегаты однотипные и находятся в одинаковом техническом состоянии, что приводит к идентичному виду зависимостей Q_pol = f(η_k.a.) для всех, и на момент поиска решения все котлы находятся во включенном состоянии.

Как видим, необходимую производительность Q_ust можно получить при работе как трех, так и четырех котлоагрегатов. На рабочих характеристиках режимов общей работы котлоагрегатов это точки А и В, соответственно.
Поскольку данным точкам соответствует различные КПД работы топок, то более рациональным следует считать режим В одновременной работы четырех котлоагрегатов, поскольку КПД установок при этом выше η_А < η_В, как следует из
графика. При этом необходимо заметить, что топки в режиме В будут работать с меньшей производительностью каждая Q_В, чем работали бы при работе трех котлоагрегатов Q_В < Q_A.
Поскольку котлоагрегаты на практике обычно имеют разный вид характеристики зависимостей производительности от КПД, то данных кривых на графике может быть m^m, которые будут описывать все комбинации совместной работы котлоагрегатов.

k.a. pol
Из-за различного вида характеристик η = f(Q ) также осложняется задача
поиска производительности каждой топки, ведь в данном случае рациональный КПД и рациональная производительность каждой топки не будут совпадать.
Эта проблема решается путем разработки метода определения рациональной производительности совокупности котлоагрегатов с НТКС.
Для каждого котлогарегата зависимость η_k.a. = f(Q_pol) не является стационарной и меняется в определенном диапазоне в зависимости от комбинации значений технологических параметров: температуры НТКС, расхода твердого топлива, скорости дутьевого воздуха, степени погружения погружных поверхностей нагрева.

2.