Выбор основного оборудования и определение показателей тепловой экономичности ТЭЦ

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»

 

 

 

 

 

Кафедра теплотехники и теплоэнергетики

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА ПО ТЕМЕ:

"Выбор  основного оборудования и определение 

показателей тепловой экономичности ТЭЦ"

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент  

Шифр:

Факультет:

Курс:

Дисциплина: энергоснабжение

Преподаватель:

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

 

2014 г.

 

Содержание

1. Исходные данные для выполнения курсовой работы         3
2. Введение                4
3. Расчет производственно-технологического теплопотребления                 5
4. Расчет коммунально-бытового теплопотребления                                     9
5. Выбор основного оборудования                                                               14
6. Показатели тепловой экономичности ТЭЦ                                               16
7. Принципиальная схема системы теплоснабжения                                    19

Приложения                                                                                                         26

Литература                                                                                                           32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

 

Основной задачей курсовой работы является выбор основного оборудования и определение технико-экономических показателей ТЭЦ, а также углубление знаний по составу оборудования, характеристикам и назначению промышленно-отопительных ТЭЦ, тепловых сетей и потребителей; совершенствование навыков в использовании справочной и специальной литературы.

 

Исходные данные для выполнения курсовой работы.

Таблица 1

 

Характеристика	Обозначение	Значение	Размерность
Расчетный отпуск технологического пара	DPП	350	кг/с
Давление технологического пара	РПТ	0,95	МПа
Давление технологического пара	РПТ	9,69	ат
Температура технологического пара	tПТ	220	грд С
Доля возврата конденсата технологического пара	βОК	0,80
Температура конденсата                            технологического пара	tОК	95	грд С
Годовое число часов использования максимума производственно-технологической нагрузки по пару	hПТЭЦ	5700	час/год
Доля сантехнической нагрузки по горячей воде от расчетного отпуска технологического пара	γСН	0,13
Топливо		Газ
Низшая теплота сгорания  топлива	QРН	48,65	МДж/кг
Численность населения, потребляющего горячую воду	m	100	тыс. чел.
Город	Архангельск
Шифр зачетной книжки	№

 

 

2. Введение.

 

Теплофикацией называют централизованное теплоснабжение нам базе комбинированного производства тепловой и электрической энергии. Электрические станции, где осуществляется совместная выработка и отпуск в соответствующие сети тепловой и электрической энергии, называются теплоэлектроцентралями (ТЭЦ).

Комбинирование выработки теплоты и электроэнергии заключается в том, что в тепловую сеть отдаётся главным образом теплота отработанного в турбинах пара (или газа). Это приводит к значительному уменьшению тепловых выбросов в системе энергоснабжения и снижению расхода топлива на 25-30% по сравнению с раздельной выработкой электрической энергии на конденсационных электрических станциях (КЭС) и теплоты в районных котельных (РК).

Эффективность работы ТЭЦ можно значительно повысить, если устранить имеющиеся недостатки в её осуществлении. Главными из них являются:

• несоответствие фактического теплопотребления расчётным нагрузкам, заложенным в проектах ТЭЦ, из-за отставания строительства магистральных и распределительных тепловых сетей;
• отсутствие или недостаток пиковой тепловой мощности, в том числе из-за несоответствия мощности пиковых водогрейных котлов номинальной при их работе  на  мазуте;
• завышение температуры обратной сетевой воды и увеличение утечки теплоносителя.

Указанные недостатки теплофикации приводят к тому, что в ряде случаев её технико-экономические показатели, например средний удельный расход топлива на отпущенный киловатт-час и другие, становятся хуже, чем при раздельной выработке энергии на КЭС и в РК.

Значительно увеличить экономию топлива от теплофикации можно осуществлением ряда мероприятий по загрузке отборов действующих турбин ТЭЦ, демонтажем физически и морально изношенного оборудования, модернизацией и реконструкцией с переводом в теплофикационный режим устаревших конденсационных турбин. С этой целью на ТЭЦ должны устанавливаться более современные и мощные турбины. Например, установка турбины Т-250/300-240 вместо двух турбин Т-100/120-130 позволяет сократить удельный расход металла на 17% и экономить топливо в количестве 32 тысяч тонн условного топлива в год. А установка одной турбины с противодавлением типа Р-100-130/15 по сравнению с установкой двух турбин типа Р-50-130/15, экономит около 4 тысяч условного топлива в год.

Значительную экономию обеспечивает также переход на новые, более мощные котлы. Так, например, серийные турбины типа ПТ-135/165-130/15, Р-100-130/15и Т-175/210-130 унифицированы по цилиндрам высокого давления с одинаковым расходом острого пара (210 кг/с), с установкой двух котлов по 116 кг/с (420 т/ /час)к каждой турбине. Замена их новым котлом паропроизводительностью 222 кг /с (800 т/час) экономит капиталовложений до 22,5 млн. рублей на блок.

В заключение необходимо отметить основные направления развития ТЭЦ на длительную перспективу:

• повышение эффективности использования действующих ТЭЦ путём их модернизации;
• расширение централизованного теплоснабжения на базе строительства ТЭЦ и РК на органическом топливе;
• расширение использования ТЭЦ в качестве маневренных электростанций;
• освоение для нужд теплоснабжения нетрадиционных возобновляемых источников энергии (ветра, солнца, термальных источников);
• повышение технического уровня и надёжности тепловых сетей путём совершенствования их конструкций и защитой их от коррозии.

3. Расчёт производственно-технологического  теплопотребления

 

3.1. Под  расчетной производственно-технологической нагрузкой понимается мощность, которую необходимо затрачивать для получения максимального расхода производственно-технологического пара с требуемыми энергетическими параметрами. Как известно, мощность измеряется в МВт (кВт, Вт). Однако в теплоэнергетике более распространённой является другая единица – ГДж/ч (кДж/ч, кДж/с, Дж/с). Указанные единицы связаны соотношениями:    1 МВт = 3,6 ГДж/ч;   1 МВт = 3 600 МДж/ч;  1 МВт = 1 МДж/с;          1 кВт = 1 кДж/с;  1 Вт = 1 Дж/с.

Производственно-технологический пар подаётся от ТЭЦ на близлежащий промышленный объект. В процессе использования пара часть его отбирается в технологический процесс предприятия, а оставшаяся часть в виде конденсата возвращается на ТЭЦ. Для того чтобы технологические процессы предприятия и ТЭЦ были непрерывными, потеря отобранного пара компенсируется добавлением в пароводяную систему энергетических котлов ТЭЦ эквивалентного количества холодной (подпиточной) воды.

Расчетная нагрузка на нагрев воды обратного конденсата определяется по формуле:

 кДж/с = 2396,45 ГДж/ч                                                                                     (1)

Расчетная нагрузка на нагрев подпиточной (холодной) воды определяется по формуле:

кДж/с = 694,07 ГДж/ч

(2)

Суммарная расчетная производственно-технологическая нагрузка с учётом тепловых потерь в паропроводах равна:

 

ГДж/ч

(3)

Здесь в формулах (1-3):

hП – энтальпия технологического (производственного) пара, кДж/кг;

hОК  – энтальпия воды обратного конденсата, кДж/кг;

hХВ  – энтальпия холодной воды, кДж/кг;

qП – доля тепловых потерь в паропроводах технологического пара (принимается самостоятельно в пределах 0,06 ÷ 0,10).

Численное значение энтальпии технологического пара определяется по h-s -диаграмме водяного пара или по таблицам для воды и водяного пара при заданных в таблице 1 значениях давления РПТ и температуры  tПТ.

Энтальпия (теплосодержание) воды hВ, нагретой до заданной температуры, определяется количеством теплоты Q (кДж, ккал), которое нужно затратить для нагрева 1 кг воды от 0ºС до вышеуказанной заданной температуры. Следовательно, при нагревании воды от 0ºС вплоть до начала кипения её энтальпия изменяется пропорционально температуре:

(4)  

 

Отметим, что исторически первоначально в качестве  единицы количества теплоты была принята калория (килокалория), имеющая вполне очевидный физический смысл, – это количество теплоты, которое необходимо для нагрева 1 г воды на 1ºС. В дальнейшем мир перешёл на международную систему СИ, в которой единицей энергии, а теплота представляет собой одну из форм энергии, является джоуль (Дж, кДж). Указанные единицы связаны соотношением: 1 кал (ккал) = 4,19 Дж (кДж).

В формуле (4) множитель сВ называется "удельной теплоемкостью воды". Так как эта характеристика слабо зависит от температуры, то с достаточной для практических расчетов точностью её принимают постоянной и в соответствии с положениями предыдущего абзаца равной сВ = 4,19 кДж/(кг·грд) или 1 ккал/(кг·грд).

Таким образом, энтальпия обратного конденсата будет равна 

 , а энтальпия холодной воды (кДж/кг).

Температура подпиточной (холодной) воды изменяется в зависимости от сезона. В наших расчётах используем её минимальное (зимнее) значение, равное 5С.

Итоговые результаты расчета производственно-технологической нагрузки сведем в таблицу 2.

Расчет производственно-технологической нагрузки

Таблица 2

Характеристика	Обозначение	Значение	Размерность	Значение	Размер-ность
Нагрузка на нагрев воды обратного конденсата	QРП ОК	2396,45	ГДж/час	665,68	МВт
Нагрузка на нагрев подпиточной (холодной) воды	QРП ХВ	694,07	ГДж/час	192,79	МВт
Итоговая нагрузка без учета потерь	QР П	3090,53	ГДж/час	858,48	МВт
Итоговая нагрузка с учетом потерь (qП = 0,08)	QРП	3337,77	ГДж/час	927,16	МВт