Расчет турбогенераторов для котельной
Федеральное
агентство по образованию Российской Федерации
Государственное
образовательное учреждение
Новгородский
государственный университет
имени
Ярослава Мудрого
Кафедра
«Промышленная энергетика»
Курсовая
работа по дисциплине
«Энергосбережение»
Руководитель
А.Г.
Муравьёв
Студент
группы 9411
_______С.Л.Бугров
Задание на курсовую работу по дисциплине
“Энергосбережение”.
Студент ________________________ группа
___________вариант_1___
Для отопления жилого района используется
промышленная котельная, с паровыми котлами, производящими насыщенный пар
давления 1,4 МПа. Часть пара используется круглогодично на промышленные нужды,
остальной пар для теплоснабжения и горячего водоснабжения (ГВС) жилого района.
Система отопления закрытая. Вода для ГВС приготавливается в котельной,
баки-аккумуляторы ГВС отсутствуют. Температурный график системы теплоснабжения
95-70 °С.
В котельной предлагается установить
турбогенераторы для дополнительной выработки электрической энергии.
Использование дополнительного количества охлаждающей воды в конденсаторах
турбин не предполагается.
Считается, что турбогенераторы устанавливать
экономически выгодно, если они работают непрерывно как минимум весь
отопительный период. Нужно выбрать оптимальное количество и типы
турбогенераторов (например изготавливаемых Калужским турбинным заводом htt://www.ktz.kaluga.ru)
и рассчитать срок окупаемости проекта. Изменение эксплуатационных затрат не
учитывать.
|
Исходные
данные для курсовой работы
|
|
Расчетная
нагрузка отопления
|
Qo max
|
60
|
Гкал/час
|
|
Суточное
нормативное потребление
|
|
|
|
|
тепла
на ГВС
|
Qh n
|
85
|
Гкал
|
|
Технологический
пар
|
|
|
|
|
расход
|
Dp
|
6
|
т/час
|
|
давление
|
Рп
|
0,2
|
Мпа
|
|
температура
|
tП
|
120
|
°С
|
|
Температурный
график сети
|
|
95
|
-70
|
|
Расчетная
температура наружного воздуха
|
|
|
|
|
для
проектирования отопления
|
t0
|
-27
|
°С
|
|
Температура
внутри зданий
|
ti
|
18
|
°С
|
|
Температура
хол. воды в отопительный период
|
tс
|
5
|
°С
|
|
Температура
хол. воды в неотопительный период
|
tcs
|
15
|
°С
|
|
Температура
наружного воздуха в конце
|
|
|
|
|
отопительного
периода
|
tк
|
8
|
°С
|
|
Продолжительность
отопительного периода
|
No
|
220
|
дней
|
Введение
В данной курсовой работе необходимо выбрать
оптимальное количество и типы турбогенераторов, которые предполагается
установить для дополнительной выработки электроэнергии в котельной с паровыми
котлами, вырабатывающими насыщенный пар давлением 1,4 МПа. Дополнительное
количество охлаждающей воды в конденсаторах турбин не предполагается, поэтому
турбогенераторы должны быть выбраны таким образом, чтобы количество
используемого в них пара не превышало количество пара, необходимого для
обеспечения промышленного потребления, отопления, горячего водоснабжения и
собственных нужд.
.1 Расчет количества и параметров пара,
требуемого для покрытия всех видов нагрузок в конце отопительного периода
Количество и параметры технологического пара
берем из исходных данных.
DP
= 6 т/час
РП = 0,2 МПа
Часовая нагрузка на отопление
Средняя часовая нагрузка на ГВС
Максимальная часовая нагрузка на ГВС
Часовые нагрузки на отопление и ГВС
с учётом потерь в тепловых сетях 10%
|
Рассчитаем
количество пара, обеспечивающего тепловые нагрузки в конце
|
|
отопительного
сезона.
|
|
|
|
Энтальпия
насыщенного пара при 1,4 Мпа
|
|
кДж/кг
|
|
Энтальпия
конденсата при 0,1 Мпа
|
|
кДж/кг
|
|
|
|
|
Тогда
одна тонна пара обеспечит тепловую нагрузку на отопление и ГВС
|
|
k=0.568 Гкал/т
|
|
|
Расход пара на отопление
Расход пара на ГВС
Потребление тепла на собственные
нужды возьмем как 2,4% от тепловой нагрузки. Тогда расход пара на собственные
нужды составит.
Таким образом, для обеспечения
тепловой нагрузки в конце отопительного периода потребуется:
|
Пара
давлением 0,4 Мпа
|
6
|
т/час
|
|
Пара
давлением 0,1 Мпа
|
45,7
|
т/час
|
|
В
том числе для ГВС
|
17,35
|
т/час
|
|
Общее
производство пара
|
51,7
|
т/час
|
.2 Расчет количества и параметров пара,
требуемого для покрытия всех видов нагрузок в неотопительном периоде.
Нагрузка на отопление будет отсутствовать.
Часовая нагрузка на ГВС
β = 0,8 - коэффициент,
учитывающий изменение расхода на горячее водоснабжение в неотопительный период
по отношению к отопительному периоду;
Часовая нагрузка с учётом потерь в
теплосетях 10%
Расход пара на ГВС
Потребление тепла на собственные
нужды примем 2,4% от номинальной нагрузки.
Таким образом, для обеспечения
тепловой нагрузки в неотопительный период потребуется
|
Пара
давлением 0,4 Мпа
|
6
|
т/час
|
|
Пара
давлением 0,1 Мпа
|
12,3
|
т/час
|
|
В
том числе для ГВС
|
11,09
|
т/час
|
|
Общее
производство пара
|
18,3
|
т/час
|
. Выбор турбоагрегатов
Будем рассматривать турбинное оборудование,
выпускаемое Калужским турбинным заводом. По параметрам свежего пара подходит:
ТГ 0,75А/0,4 Р13/2***
Основанием для выбора является количество и параметры
пара, вырабатываемого в неотопительный период, а также количество и параметры
пара для обеспечения тепловых нагрузок. Основным критерием является
максимальное производство электроэнергии.
Технические характеристики турбогенератора ТГ
0,75А/0,4 Р13/2***
Номинальный
расход пара, т/ч
|
Абсолютное
давление свежего пара, МПа (раб.диапазон)
|
Ном.абсолютное
давление пара за турбиной, МПа
|
|
750
|
14,4
|
1,3
(1,0-1,4)
|
0,2
(0,15-0,3)
|
Из вырабатываемых 18,3 т/ч пара с давлением
1,4МПа неотопительной нагрузки, 14,4 т/ч пара направляют в турбогенератор ТГ
0,75А/0,4 Р13/2***, где давление пара снижается до 0,2 МПа, далее 6 т/ч будут
поступать на технологические нужды, а 8,4 т/ч редуцируются в РОУ до давления
0,1 МПа и идут на покрытие нужд ГВС. Оставшаяся нагрузка 3,9 т/ч редуцируется в
РОУ 1 до давления 0,1 МПа, где 1,21 т/ч используются на собственные нужды, а
11,09 т/ч на ГВС.
Схема потоков пара приведена в приложении.
.2 Теперь с учетом выбранного оборудования
попробуем рассмотреть варианты турбогенераторов, работающих в отопительный
период. Критерии выбора остаются прежними
Вариант
Добавляем турбогенератор ТГ 1.5А/10,5 P13/3;
Технические характеристики турбогенератора ТГ
1.5А/10,5 P13/3
|
Номинальная
мощность, кВт
|
Номинальный
расход пара, т/ч
|
Абсолютное
давление свежего пара, МПа (раб.диапазон)
|
Ном.абсолютное
давление пара за турбиной, МПа
|
|
1500
|
34,5
|
1,3
(1,1-1,4)
|
0,3
(0,2-0,4)
|
В случае совместной работы турбогенераторов ТГ
1.5А/10,5 P13/3 и ТГ0,75А/0.4 P13/2***
из вырабатываемых 51,7 т/ч пара с давлением 1,4 МПа, 14,4 т/ч направляются в
ТГ0,75А/0.4 P13/2 работающий
круглогодично, где давление пара снижается до 0,2 МПа, из них 6 т/ч будет
поступать на технологические нужды, а 8,4 т/ч редуцироваться в РОУ-3 до
давления 0,1 МПа и распределятся на собственные нужды и ГВС. 34,5 т/ч
направляются в ТГ 1.5А/10,5 P13/3,
где давление пара снижается до 0.3МПа, затем редуцируется в РОУ2 до 0.1 МПа и
распределяется на отопление и ГВС. Оставшиеся 2,8 т/ч редуцируются в РОУ-1 до
давления 0,1 МПа и направляются на ГВС.
Схема потоков пара приведена в приложении.
Вариант
Заменяем турбогенераторы ТГ 0,5А/0,4 Р13/3.7
Техническая характеристика турбогенератора ТГ
0,75ПА/0,4 Р13/4
|
Номинальная
мощность, кВт
|
Номинальный
расход пара, т/ч
|
Абсолютное
давление свежего пара, МПа (раб.диапазон)
|
Ном.абсолютное
давление пара за турбиной, МПа
|
|
500
|
13,2
|
1,3
(1,0-1,4)
|
0,37
(0,3-0,5)
|
Техническая характеристика турбогенератора ТГ
1,25А/0,4 Р13/2,5
|
Номинальная
мощность, кВт
|
Номинальный
расход пара, т/ч
|
Абсолютное
давление свежего пара, МПа (раб.диапазон)
|
Ном.абсолютное
давление пара за турбиной, МПа
|
|
1250
|
22
|
1,3
(1,2-1,4)
|
0,25
(0,15-0,35)
|
Техническая характеристика турбогенератора ТГ
0,6А/0,4 Р12/3,7
|
Номинальная
мощность, кВтНоминальный расход пара, т/чАбсолютное давление свежего пара,
МПа (раб.диапазон)Ном.абсолютное давление пара за турбиной, МПа
|
|
|
|
|
600
|
16,5
|
1,2
(1,0-1,4)
|
0,37
(0,3-0,5)
|
. Расчёт срока окупаемости
Примем стоимость электроэнергии 1 рубль за 1
кВт·ч. Стоимость оборудования, монтажа и наладки определяем по формуле
, где
- мощность турбогенератора в кВт.
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.
пар турбинный тепло нагрузка
3.1 Расчет срока окупаемости для первого
варианта (совместная работа турбогенераторов ТГ 0,75А/0,4 Р13/2*** и ТГ
1.5А/10,5 P13/3).
Рассчитываем стоимость проекта
Находим количество часов работы в году
турбогенератора, вырабатывающего электроэнергию круглый год
ч.
Находим количество часов работы в году
турбогенератора, вырабатывающего электроэнергию только в отопительный период
ч.
Определяем количество выработанной
электроэнергии за год
Стоимость электроэнергии энергии составит
руб.
Срок окупаемости проекта
.2 Расчет срока окупаемости для второго варианта
(совместная работа трех турбогенераторов ТГ 0,75ПА/0,4 Р13/4)
Рассчитываем стоимость проекта
Определяем количество выработанной электроэнергии
за год
.
Стоимость электроэнергии составит
руб.
Срок окупаемости проекта
Заключение
В данной курсовой работе были предложены два
варианта реконструкции промышленно-отопительной котельной в ТЭЦ малой мощности.
Выбраны следующие типы турбогенераторов, выпускаемых Калужским турбинным заводом:
ТГ 1,25А/0,4 Р13/2,5 (1250 кВт) и ТГ 0,6А/0,4 Р12/3,7 (600 кВт).
В первом варианте предполагалась работа
турбогенераторов ТГ 1.5А/10,5 P13/3
и ТГ 0,75А/0,4 Р13/2***, при совместной работе этих турбоагрегатов срок
окупаемости проекта 
года. Во втором
варианте предполагалась работа трех турбогенераторов ТГ 0,75ПА/0,4 Р13/4, ТГ
1,25А/0,4 Р13/2,5, ТГ 0,6А/0,4 Р12/3,7 , при их совместной работе срок
окупаемости проекта 2,33 года. В данном случае предпочтительнее использовать
первый вариант, т.к. меньше срок окупаемости.
Список использованной литературы и интернет
ресурсов
.
Муравьёв А.Г. Энергосбережение в теплоэнергетике и технологиях. Методическое
пособие. В. Новгород, НовГУ им. Ярослава Мудрого, 2006, 68с
.
Муравьёв А.Г. Методические указания к курсовому проектированию. В.Новгород,
НовГУ им. Ярослава Мудрого, 2006, 22с
.
http://www.ehc-group.ru/