Дипломная работа: Модернизация существующей тепловой схемы на Череповецкой государственной районной электрической станции

Рисунок 3.6 - Зависимость охлаждения дt1 силового воздуха в ТО от температуры атмосферного воздуха t'1, С, при F=1101,24 м2 и ц=60%: 1- W2=200 кВт/К; 2- W2=500 кВт/К; 3-W2=1000 кВт/К

Рисунок 3.7 - Зависимость охлаждения дt1 силового воздуха в ТО от температуры атмосферного воздуха t'1, С, при F=1101,24 м2 и ц=100%: 1- W2=200 кВт/К; 2- W2=500 кВт/К; 3-W2=1000 кВт/К

Из рисунка 3.7 следует, что, при увеличении водяного эквивалента с W2=200 кВт/К по W2=500 кВт/К и температуре атмосферного воздуха t'1=25 С с ц=100% охлаждение силового воздуха дt1 увеличилось с 1,31 К до 1,63 К, соответсвенно на 19,63 %. Сопоставляя рисунок 3.6 и рисунок 3.7 можно заметить, что при увеличении относительной влажности с ц=60% по ц=100% с температурой атмосферного воздуха t'1=25 С и W2=500 кВт/К охлаждение силового воздуха дt1 уменьшилось с 5,62 К до 1,63 К, соответсвенно на 71 %.

Исходя из этого можно сделать вывод,что охлаждать силовой воздух следует только до точки росы, дальнейшее охлаждение дает гораздо меньший эффект.

Рисунок 3.8 - Зависимость охлаждения дt1 силового воздуха в ТО от температуры атмосферного воздуха t'1, С, при F=2202,48 м2 и W2=500 кВт/К: 1- ц=60 %; 2- ц=70%; 3- ц=80%; 4- ц=100%

Анализируя рисунок 3.8 можно увидеть, что, при увеличении относительной влажности с ц=60% по ц=100% и увеличении площади ТО до F=2202,48 м2 с температурой атмосферного воздуха t'1=25 С и W2=500 кВт/К охлаждение силового воздуха дt1 уменьшилось с 8,62 К до 2,72 К, соответсвенно на 68,45 %. Исходя из этого можно сделать вывод,что увеличение площади ТО на охлаждение силового воздуха сказалось благоприятно, а увеличение относительной влажности энергетически менее выгодно.

Рассматривая рисунок 3.9 можно увидеть, что при увеличении водяного эквивалента с W2=200 кВт/К по W2=500 кВт/К и температуре атмосферного воздуха t'1=25 С с ц=80% выход общего конденсата Gконд увеличился с 0,28 кг/с до 0,42 кг/с, соответсвенно на 33 %. Исходя из этого можно сделать вывод,что увеличение водяного эквивалента негативно сказывается на величину общего выхода конденсата.

Рисунок 3.9 - Зависимость общего выхода конденсата Gконд, кг/с от температуры атмосферного воздуха t'1, С, при F=1101,24 м2 и ц=80%: 1- W2=200 кВт/К; 2- W2=500 кВт/К; 3-W2=1000 кВт/К

Исходя из рисунка 3.10 можно сделать вывод, что при увеличении водяного эквивалента с W2=200 кВт/К по W2=500 кВт/К и температуре атмосферного воздуха t'1=25 С с ц=70% выход общего конденсата Gконд отсутсвует. Но уже при W2=1000 кВт/К конденсация водяного пара начинается.

Сопоставляя рисунок 3.9 и рисунок 3.11 можно сделать вывод, что при увеличении водяного эквивалента увеличении влажности с ц=80% до с ц=100% и водяным эквивалентом W2=200 кВт/К и температуре атмосферного воздуха t'1=25 С выход общего конденсата Gконд увеличился в разу с 0,28 кг/с по 0,92 кг/с, т.е. в более чем в 3 раза.

Рисунок 3.10- Зависимость общего выхода конденсата Gконд, кг/с от температуры атмосферного воздуха t'1, С, при F=1101,24 м2 и ц=70%: 1- W2=200 кВт/К; 2- W2=500 кВт/К; 3-W2=1000 кВт/К

Рисунок 3.11 - Зависимость общего выхода конденсата Gконд, кг/с от температуры атмосферного воздуха t'1, С, при F=1101,24 м2 и ц=100%: 1- W2=200 кВт/К; 2- W2=500 кВт/К; 3-W2=1000 кВт/К

Из рисунка 3.12 можно увидеть, что увеличение площади F, м2 ТО в два раза, примерно пропорционально увеличивает выход конденсата Gконд. Например, сравним рисунок 3.11 и 3.12, при водяном эквиваленте W2=500 кВт/К и температуре атмосферного воздуха t'1=25 С (рисунок 3.11) выход общего конденсата составит: Gконд=1,15 кг/с, а на рисунке 3.12 с идентичными параметрами Gконд=1,92 кг/с.

Рисунок 3.12 - Зависимость общего выхода конденсата Gконд, кг/с от температуры атмосферного воздуха t'1, С, при F=2202,48 м2 и W2=500 кВт/К: 1- ц=60 %; 2- ц=70%; 3- ц=80%; 4- ц=100%

Результаты расчета охлаждения воздуха при влажности ц=80 % и ц=100 % дополнительно представлены в таблице 3.1 и таблице 3.2:

Рисунок 3.13 - Зависимость температуры теплоносителя на выходе из ТО t”2, С от температуры атмосферного воздуха t'1, С, при F=1101,24 м2: 1- ц=60 % и W2=200 кВт/К; 2- ц=60% и W2=500 кВт/К ; 3- ц=60% и W2=1000 кВт/К 4- ц=100% и W2=200 кВт/К; 5- ц=100% и W2=500 кВт/К; 6- ц=100% и W2=1000 кВт/К

На рисунке 3.13 явно прослеживается, что температура теплоносителя на выходе из ТО t”2,С слабо зависит от влажности наружного воздуха. Например, рассмотрим линию 3 и линию 6, температура теплоносителя на выходе из ТО примерно одинакова. Но очень хорошо прослеживается зависимость t”2, С от водяного эквивалента W2, кВт/К: чем выше водяной эквивалент тем ниже температура теплоносителя на выходе из ТО.

Из рисунка 3.14 можно увидеть, что увеличение влажности наружного воздуха слабо влияет на изменение теплового потока Q, Вт, передаваемого в ТО.

Рисунок 3.14 - Зависимость теплового потока,передаваемогов ТО Q,кВт от температуры атмосферного воздуха t'1, С, при F=1101,24 м2: 1- ц=60 % и W2=200 кВт/К; 2- ц=60% и W2=500 кВт/К ; 3- ц=60% и W2=1000 кВт/К 4- ц=100% и W2=200 кВт/К; 5- ц=100% и W2=500 кВт/К 6- ц=100% и W2=1000 кВт/К

Таблица 3.1-Охлаждение воздуха в поверхностных ТО КВОУ при ц=80 %

Таблица 3.2-Охлаждение воздуха в поверхностных ТО КВОУ при ц=100 %

3.3 Подбор оборудования для СОВ

Рисунок 3.15 - Схема работы абсорбционного цикла охлаждения

Подбор АБХМ

Абсорбционный бромистолитиевый чиллер (АБХМ) ? промышленная абсорбционная холодильная машина, предназначением которой является отвод теплоты от воды. Применение АБХМ возможно лишь при наличии тепловой энергии, например, бросового тепла производственных процессов. АБХМ состоит из четырех основных аппаратов: испаритель, абсорбер, генератор и конденсатор. Вспомогательное оборудование: насос абсорбената (раствор LiBr), и насос хладагента (воды). Для осуществления абсорбционного цикла необходимо отводить теплоту абсорбции и конденсации в окружающую среду с помощью градирни.

Подбор АБХМ выполняется исходя из расчетной холодильной мощности, из выражения (2.31) Qхол =3272,18 кВт. Устанавливаем двухступенчатый высокоэффективный абсорбционный чиллер на паре Lessar LUC-SWH900. Технические характеристики АБХМ приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 - Технические характеристики АБХМ LUC-SWH900

Подбор градирни

Градирня ? теплообменный аппарат для охлаждения воды направленным потоком атмосферного воздуха. Основной принцип работы ? разбрызгивание горячей воды и её смешивание с атмосферным воздухом, с последующим стеканием её тонкой пленкой по специальному наполнителю[16].

По принципу действия различают следующие типы градирен:

-мокрые (испарительные);

-закрытые.

Мокрые градирни пользуются большей популярностью из-за их низкой стоимости. Однако монтаж конструкции требует большой площади для их размещения.

Выполняется подбор градирни из расчетной номинальной холодопроизводительности по выражению:

Qград =Qхол +Qт,

Qград= 3465+ 3465 = 6930 кВт.

Предлагается установить две мокрых открытых градирни Baltimore VXT 750 с внутренними радиальными вентиляторами, технические характеристики которой приведены в таблице 3.4.

Таблица 3.4 - Технические характеристики мокрой градирни VXT 750

3.4 Расчет экономической эффективности

Рассчитывается стоимость оборудования для системы охлаждения воздуха (СОВ) для ПГУ-420 на Череповецкой ГРЭС.

Стоимость АБХМ:

К1 = k1 Qх = 1503465 = 519750 $? 32,2 млн. руб,

где k1 = 150$ /кВт - удельная стоимость отечественной АБХМ на 1 кВт холодопроизводительности;

Qх=3465 кВт - установленная холодопроизводительность АБХМ на Череповецкой ГРЭС.

Стоимость мокрой градирни:

К2 = k2 Qгр = 22,57350 =165375$ ? 10,3 млн. руб,

где k2 = 22,5$/кВт - удельная стоимость мокрой открытой градирни на 1 кВт холодопроизводительности;

Qгр=7350 кВт - установленная холодопроизводительность мокрой градирни на Череповецкой ГРЭС.

Суммарные капиталовложения в систему охлаждения воздуха на Череповецкой ГРЭС, составят:

К = К1 + К2 = 42,5 млн. руб.

Применение системы охлаждения воздуха холодильной мощностью 3465 кВт повышает мощность ПГУ-420 примерно на N = 10000 кВт. Рассчитывается выработка дополнительной электроэнергии за счет работы СОВ на Череповецкой ГРЭС. Предлагается работа СОВ в летние месяцы. Эксплуатационными затратами (затраты электроэнергии на АБХМ и градирню) и затратами на теплоту предлагается пренебречь, так как благодаря работе СОВ повышается КПД ГТУ и АБХМ использует отработавшие газы, пар.

Количество электроэнергии, полученной благодаря работе СОВ за четыре месяца (с середины мая по середину сентября), составит:

Э = n730N = 4720110000 = 28,8 млн. кВтч, (3.20)

где n = 4 - число летних месяцев;

720 - число часов в месяце;

= 1 - коэффициент загрузки СОВ.

При стоимости отпуска электроэнергии с = 2 руб/ кВтч дополнительная прибыль составит:

П = Э с =28,82 = 57,6 млн. руб.

Поскольку прибыль, полученная за счет увеличения выработки электроэнергии (П = 57,6 млн. руб) превышает капитальные вложения в систему охлаждения воздуха (К = 42,5 млн. руб), то срок окупаемости системы охлаждения воздуха на Череповецкой ГРЭС составит менее четырех месяцев. Срок службы АБХМ и градирни составляет не менее 20 лет, то в оставшиеся годы (летние месяцы) система охлаждения воздуха будет приносить чистую прибыль.

Таким образом, предлагаемая система охлаждения воздуха для ПГУ-420 на Череповецкой ГРЭС является экономически эффективной с небольшим сроком окупаемости.

На основе проведенных расчетов можно сделать следующие выводы:

1. При достаточно большом охлаждении t1 температура воздуха может понизиться до температуры точки росы, при которой начнется конденсация водяного пара, содержащегося в воздухе, при этом, за счет выделения теплоты конденсации эффективная теплоемкость воздуха увеличится более, чем в два раза, то есть при охлаждении на 1 К насыщенного влагой воздуха потребуется отводить в два с лишним раза больше теплоты, чем при охлаждении сухого воздуха, что энергетически гораздо менее выгодно. Кроме того, при охлаждении насыщенного воздуха будет выпадать влага в виде капель воды, и чтобы они не уносились из ТО и не попадали в фильтр, на выходе из ТО нужно установить каплеуловитель, который будет создавать дополнительное аэродинамическое сопротивление.