Реконструкция промышленно-отопительной котельной по переводу её в режим работы мини-ТЭЦ

 

 

Методическое пособие по выполнению курсовой работы по энергосбережению
Исходные данные
	Вариант	N
Расчетная нагрузка отопления	Qo max		Гкал/час
Суточное нормативное потребление
тепла на ГВС	Qh n		Гкал
Технологический пар
расход			т/час
давление	Рп	0,6	Мпа
температура	tП		°С
Температурный график сети			-70
Расчетная температура наружного воздуха
для проектирования отопления	t0	-27	°С
Температура внутри зданий	ti		°С
Температура хол. воды в отопительный период	tс		°С
Температура хол. воды в неотопительный период	tcs		°С
Температура наружного воздуха в конце
отопительного периода	tк		°С
Продолжительность отопительного периода	No		дней
Так как использование дополнительного количества охлаждающей воды в конденсаторах
турбин не предполагается,то турбогенераторы нужно выбирать таким образом, чтобы
количество используемого в них пара не превышало количества пара,
необходимого для обеспечения промышленного потребления, отопления и ГВС в
расчетный период.
Поскольку, по условию, минимальный период эксплуатации турбогенераторов составляет
отопительный период, то необходимо рассчитать количество и параметры пара, для
покрытия всех видов нагрузок в конце отопительного периода и в неотапливаемый период.
Расчет количества и параметров пара, требуемого для покрытия всех видов нагрузок в
конце отопительного периода.
Количество и параметры технологтческого пара берем из исходных данных.
Dp	= 8 т/ч
Рп	= 0,6 МПа
Часовую нагрузку отопления рассчитываем по формуле
		12,22	Гкал/час
Среднюю часовую нагрузку по ГВС в отопительный период рассчитываем по формуле
		3,416667	Гкал/час
Максимальную часовую нагрузку по ГВС рассчитываем по формуле
		8,2	Гкал/час
Если учесть потери тепла сетях в количестве 10%, то с учетом потерь
		13,4	Гкал/час
		9,02	Гкал/час
Рассчитаем количество пара, обеспечивающего тепловые нагрузки в конце
отопительного сезона.
Энтальпия насыщенного пара при 0,1 Мпа			кДж/кг
Энтальпия конденсата при 0,1 Мпа			кДж/кг
Тогда одна тонна пара обеспечит тепловую нагрузку на отопление и ГВС
	k=	0,539	Гкал/т
Для обеспечения тепловой нагрузки на отопление в конце отопительного периода потребуется
			т/час пара
Для обеспечения тепловой нагрузки на ГВС в отопительный период потребуется
		16,7	т/час пара
Потребление тепла на собственные нужды возьмем как 2,4% от тепловой нагрузки
		1,19	т/час пара
Таким образом, для обеспечения тепловой нагрузки в конце отопительного периода
потребуется
Пара давлением 0,6 Мпа			т/час
Пара давлением 0,1 Мпа		42,9	т/час
В том числе для ГВС		16,7	т/час
Общее производство пара		50,9	т/час
Расчет количества и параметров пара, требуемого для покрытия всех видов нагрузок в
неотопительном периоде.
Нагрузка на отопление будет отсутствовать.
Тепловая нагрузка на ГВС в неотопительный период находится по формуле
		5,25	Гкал/час
- коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на горячее водоснабжение в
неотопительный период по отношению к отопительному периоду, принимаемый при
отсутствии данных для жилищно-коммунального сектора равным 0,8
Если учесть потери тепла сетях в количестве 10%, то с учетом потерь (для курортов = 1,2 -1,5), для предприятий - 1,0;
		5,77	Гкал/час
Для обеспечения тепловой нагрузки на ГВС в неотопительный период потребуется
Потребление тепла на собственные нужды возьмем как 2,4% от номинальной нагрузки		10,71	т/час пара
		1,192	т/час пара
Таким образом, для обеспечения тепловой нагрузки в неотопительный период
потребуется
Пара давлением 0,6 Мпа			т/час
Пара давлением 0,1 Мпа		11,90	т/час
В том числе для ГВС		10,71	т/час
Общее производство пара		19,90	т/час
Выбор турбоагрегатов.
Будем рассматривать турбинное оборудование, выпускаемое Калужским турбинным заводом
По параметрам свежего пара подходят
ПР-2,5-1,3/0,6/0,1
ПР 0,6/0,4-1,3/0,65/0,04
ТГ 0,6/0,4-К1,3
ТГ 0,5А/0,4 Р13/3,7
ТГ 0,6А/0,4 Р12/3,7
ТГ 0,75А/0,4 Р13/2
ТГ 1,25А/0,4 Р13/2,5
ТГ 1,5А/10,5 Р13/3
ТГ 0,5ПА/0,4 Р11/6
ТГ 0,6ПА/0,4 Р13/6
ТГ 0,75ПА/0,4 Р13/4
ТГ 1,7/0,4 Р5/1,0
ТГ 3,5АЛ/10,5 Р12/1,2
ТГ 4АС/10,5 Р14/1,2
Сначала попробуем выбрать турбоагрегаты, которые могли бы работать круглый год.
Основанием для выбора является количество и параметры пара, вырабатываемого в неотопитель-
ный период, а также количество и параметры пара для обеспечения тепловых нагрузок.
Основным критерием является максимальное производство электроэнергии.
Можно выбрать два варианта использования турбоагрегатов
1 вариант
1 турбогенератор ПР 0,6/0,4-1,3/0,65/0,04
Номинальная электрическая мощность, кВт
Номинальные параметры сухого свежего пара (рабочий диапазон)
абсолютное давление,Мпа	1,3	(1,2-1,4)
Расход свежего пара, т/ч
Номинальные параметры пара в отборе (рабочий диапазон)
абсолютное давление,МПа	0,65
расход (рабочий диапазон), т/ч		(0-9,0)
Номинальное абсолютное давление пара
за турбиной,кПа
Данный турбогенератор предусматривает подогрев сетевой воды в конденсаторе.
Хотя за турбиной давление ниже атмосферного, но вполне достаточно, чтобы при конденсации
пара обеспечивать нагрев холодной воды до температуры 55°С, что позволит использовать ее
для целей ГВС.
Таким образом, в данный турбогенератор будет направляться 12т/ч пара из которых 1,29 т/ч будет
поступать из отбора, например, на технологические нужды, а остальные 10,71 т/ч за турбиной
будут использованы для нагрева воды для ГВС.
2 вариант
1 турбогенератор ТГ 0,6/0,4-К1,3
Номинальная электрическая мощность, кВт
Номинальные параметры сухого свежего пара (рабочий диапазон)
абсолютное давление,Мпа	1,3	(0,8-1,5)
Расход свежего пара, т/ч
Номинальное абсолютное давление пара
за турбиной,кПа
Данный турбогенератор также предусматривает подогрев сетевой воды в конденсаторе.
У него нет промежуточного отбора и весь пар за турбиной идет для обеспечения ГВС.
Теперь с учетом выбранного оборудования попробуем рассмотреть варианты турбогенераторов,
работающих только в отопительный период. Критерии выбора остаются прежними.
1 вариант
1 турбина с противодавлением и отбором ПР-2,5-1,3/0,6/0,1
Номинальная электрическая мощность, кВт
Номинальные параметры сухого свежего пара (рабочий диапазон)
абсолютное давление,Мпа	1,3	(1,2-1,35)
Расход свежего пара, т/ч
в режиме с отбором	49,6
в режиме без отбора	29,5
Номинальные параметры пара в отборе (рабочий диапазон)
абсолютное давление,МПа	0,6	(0,5-0,7)
расход (рабочий диапазон), т/ч		(0-35)
Номинальное абсолютное давление пара
за турбиной,МПа	0,12	(0,08-0,18)
В режиме без отбора данная турбина может работать в номинальном режиме с любым из
выбранных ранее турбоагрегатов.
Например, из вырабатываемых 50,9 т/ч пара давлением 1,4 Мпа 29,5т/ч направляется в турбину
ПР-2,5-1,3/0,6/0,1 , работающую без отбора, и после турбины 24,8 т/ч используется для
приготовления воды в системе отопления и СН, а 4,7 т/ч в системе ГВС.
10 т/ч направляется в турбогенератор ТГ 0,6/0,4-К1,3. Тепло, выделяющееся в конденсаторе
этого турбогенератора, используется для приготовления воды в системе ГВС.
Оставшиеся 9,2 т/ч редуцируются. 8 т/ч направляются на промпотребление, а 1,2 т/ч на
приготовление воды в системе ГВС.
2 вариант
Добавляется второй турбогенератор ПР 0,6/0,4-1,3/0,65/0,04 и еще один турбогенератор
ТГ 1,25А/0,4 Р13/2,5 со следующими характеристиками.
Номинальная электрическая мощность, кВт
Номинальные параметры сухого свежего пара (рабочий диапазон)
абсолютное давление,Мпа	1,3	(1,2-1,4)
Расход свежего пара, т/ч
Номинальное абсолютное давление пара
за турбиной,МПа	0,25	(0,15-0,35)
Данный вариант обладает тем преимуществом, что имеются два одинаковых турбогенератора.
Это повышает надежность работы системы.
Из вырабатываемых 48,7т/ч пара давлением 1,4 Мпа 24т/ч направляется в два турбогенератора
ТГ 1,25А/0,4 Р13/2,5, из отборов которых 8 т/ч направляются на промпотребление, 0,1 т/ч на
приготовления воды в системе отопления. Тепло 15,9 т/ч пара используется в конденсаторах
для приготовление воды в системе ГВС.
22 т/ч пара направляются в турбогенератор ТГ 1,25А/0,4 Р13/2,5, после которого направляются
на приготовления воды в системе отопления.
Оставшаяся 2,7 т/ч редуцируется и направляются на приготовления воды в системе отопления и СН.
Расчет срока окупаемости проекта.
Поскольку стоимость турбогенераторов зависит от их мощности и, кроме того, чем более мощный
турбогенератор, тем дешевле обходится единица устанавливаемой мощности.
Так как стоимость оборудования и электроэнергии постоянно меняется, то период окупаемости
будем оценивать следующим образом.
Стоимость электроэнергии примем 1 рубль за 1 кВт*ч.
Стоимость оборудования,монтажа и наладки будем находить по формуле.
С=15000N(1-(N-600)/10000), руб. Здесь N- мощность турбогенератора в кВт
Изменение эксплуатационных затрат в расчетах	учитывать не будем.
Поскольку, как правило, летом система ГВС на определенный период отключается на
профилактику, в это же время предполагается проведение профилактики для турбин,
работающих круглогодично. Поэтому их время работы в году будет составлять 350 суток.
Первый вариант.
Рассчитаем стоимость проекта
С=15000*2500(1-(2500-600)/10000)+15000*600(1-(600-600)/10000)	С=39375000руб
Рассчитаем количество часов работы в году для каждого турбогенератора Z.
Если он работает круглый год, то Zг=350*24=8400 ч.
Если он работает только в отопительный период, то Zо=220*24=5280 ч.
За год будет выработано Y кВт*ч электроэнергии
Y=2500*Zo+600*Zг=18240000 кВт*ч
Ее стоимость составит Сэ=Y руб.
Тогда срок окупаемости проекта Т=С/Сэ=2,2 года
Второй вариант рассчитывается аналогично.
С=2*15000*600+15000*1250(1-(1250-600)/10000)		С=35531250руб
Y=600*Zг+(600+1250)*Zo=14808000 кВт*ч
Тогда срок окупаемости проекта Т=С/Сэ=2,4 года
Если основным критерием выбора проекта является срок окупаемости,
то следует выбрать первый проект.