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 | |||||
| |||||
| 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 | ||
| |||||
 | |||||
 | 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 | |||
| 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 | |||||
(для курортов β = 1,2 -1,5), для предприятий - 1,0; | |||||
 | |||||
 | 5,77 | Гкал/час | |||
| Для обеспечения тепловой нагрузки на ГВС в неотопительный период потребуется | |||||
|  | 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. | |||||
