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

Реконструкция промышленно-отопительной котельной по переводу её в режим работы мини-ТЭЦ - student2.ru

 
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    

Реконструкция промышленно-отопительной котельной по переводу её в режим работы мини-ТЭЦ - student2.ru

 
     
 

Реконструкция промышленно-отопительной котельной по переводу её в режим работы мини-ТЭЦ - student2.ru

 
12,22 Гкал/час
       
Среднюю часовую нагрузку по ГВС в отопительный период рассчитываем по формуле

Реконструкция промышленно-отопительной котельной по переводу её в режим работы мини-ТЭЦ - student2.ru

 

Реконструкция промышленно-отопительной котельной по переводу её в режим работы мини-ТЭЦ - student2.ru

 
3,416667 Гкал/час
       
Максимальную часовую нагрузку по ГВС рассчитываем по формуле  

Реконструкция промышленно-отопительной котельной по переводу её в режим работы мини-ТЭЦ - student2.ru

 
Реконструкция промышленно-отопительной котельной по переводу её в режим работы мини-ТЭЦ - student2.ru 8,2 Гкал/час
     
Если учесть потери тепла сетях в количестве 10%, то с учетом потерь  

Реконструкция промышленно-отопительной котельной по переводу её в режим работы мини-ТЭЦ - student2.ru

 
Реконструкция промышленно-отопительной котельной по переводу её в режим работы мини-ТЭЦ - student2.ru 13,4 Гкал/час
     

Реконструкция промышленно-отопительной котельной по переводу её в режим работы мини-ТЭЦ - student2.ru

 
Реконструкция промышленно-отопительной котельной по переводу её в режим работы мини-ТЭЦ - student2.ru 9,02 Гкал/час
     
       
Рассчитаем количество пара, обеспечивающего тепловые нагрузки в конце
 
отопительного сезона.
     
Энтальпия насыщенного пара при 0,1 Мпа   Реконструкция промышленно-отопительной котельной по переводу её в режим работы мини-ТЭЦ - student2.ru кДж/кг
Энтальпия конденсата при 0,1 Мпа   Реконструкция промышленно-отопительной котельной по переводу её в режим работы мини-ТЭЦ - student2.ru 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

Реконструкция промышленно-отопительной котельной по переводу её в режим работы мини-ТЭЦ - student2.ru

 
  Реконструкция промышленно-отопительной котельной по переводу её в режим работы мини-ТЭЦ - student2.ru т/час пара
     
Для обеспечения тепловой нагрузки на ГВС в отопительный период потребуется

Реконструкция промышленно-отопительной котельной по переводу её в режим работы мини-ТЭЦ - student2.ru

 
Реконструкция промышленно-отопительной котельной по переводу её в режим работы мини-ТЭЦ - student2.ru 16,7 т/час пара
Потребление тепла на собственные нужды возьмем как 2,4% от тепловой нагрузки
   
  Реконструкция промышленно-отопительной котельной по переводу её в режим работы мини-ТЭЦ - student2.ru      
  Реконструкция промышленно-отопительной котельной по переводу её в режим работы мини-ТЭЦ - student2.ru 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

Реконструкция промышленно-отопительной котельной по переводу её в режим работы мини-ТЭЦ - student2.ru

 
     
  Реконструкция промышленно-отопительной котельной по переводу её в режим работы мини-ТЭЦ - student2.ru 5,25 Гкал/час
     
β- 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 β = 1,2 -1,5), для предприятий - 1,0;

   
  Реконструкция промышленно-отопительной котельной по переводу её в режим работы мини-ТЭЦ - student2.ru      
  Реконструкция промышленно-отопительной котельной по переводу её в режим работы мини-ТЭЦ - student2.ru 5,77 Гкал/час
     
Для обеспечения тепловой нагрузки на ГВС в неотопительный период потребуется
Реконструкция промышленно-отопительной котельной по переводу её в режим работы мини-ТЭЦ - student2.ru
Потребление тепла на собственные нужды возьмем как 2,4% от номинальной нагрузки
Реконструкция промышленно-отопительной котельной по переводу её в режим работы мини-ТЭЦ - student2.ru 10,71 т/час пара
     
Реконструкция промышленно-отопительной котельной по переводу её в режим работы мини-ТЭЦ - student2.ru        
  Реконструкция промышленно-отопительной котельной по переводу её в режим работы мини-ТЭЦ - student2.ru 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.      
       

Наши рекомендации