Анотація
В даній курсовій роботі проведені розрахунки
модернізованої теплової схеми ТЕЦ Соколівського цукрового заводу з
встановленням теплонасосної установки. Потужність теплофікації становить 6,42
МВт.
Зміст
Вступ
1. Показники роботи теплової схеми існуючої ТЕЦ
2. Розрахунок контактного економайзера та визначення потужності утилізації
3. Багатоваріантний аналіз застосування теплового насосу
3.1 Розрахунок теплового насоса на максимальний режим
3.2 Розрахунок теплового насоса на робочий оптимальний режим
4. Розрахунок гпд та визначення потужності утилізації
5. Розрахунок теплової схеми ТЕЦ
5.1 Розрахунок існуючої схеми ТЕЦ (максимальний режим)
5.2 Розрахунок існуючої схеми ТЕЦ (середній режим)
5.3 Розрахунок модернізованої схеми ТЕЦ (максимальний і середній режим)
6. Підбір теплонасосного, когенераційного та допоміжного обладнання
7. Аналіз економічної ефективності тец з ТНУ
Висновки
Перелік посилань
Додаток
Вступ
На сьогоднішній день економія паливно-енергетичних ресурсів і охорона навколишнього середовища набувають все більш пріоритетного значення; задача підвищення ефективності теплотехнологічних систем стає дедалі актуальнішою. Одним із засобів економії органічного палива в таких системах є впровадження теплоносних установок (ТНУ). Останні дозволяють утилізувати низькотемпературну енергію практично будь-яких промислових відходів [1-2].
Енергетичні, екологічні та економічні проблеми у світі зумовили широке використання теплонасосних установок в системах центалізованого постачання міст. У західних країнах вже дійшли висновку, що одним з найбільш ефективних заходів по утилізації теплоти вторинних енергоресурсів є ТНУ.
Завдяки раціональному використанню (перетворенню) енергії в ТНУ досягається економія паливно-енергетичних ресурсів. Тут для отримання низькотемпературної енергії не спалюється органічне паливо, як в котлах, а використовується скидна і електрична енергія.
Відсутність процесів горіння в ТНУ знижує забруднення навколишнього середовища. Крім того, утилізація низькотемпературних відходів, масштаби яких зростають пропорційно енергоспоживанню, являє собою один з найефективніших засобів захисту біосфери від теплових забруднень [1]. На теперішній час ТНУ є практично єдиним засобом для використання скидної низькотемпературної енергії.
Для економічної роботи ТНУ необхідними є наступні умови: сприятливе співвідношення цін на паливо та електроенергію, природні або промислові низькотемпературні джерела теплоти, а також достатньо потужна мережа споживачів, яка б забезпечувала цілорічну роботу ТНУ [3].
Метою курсової роботи є модернізація теплової
схеми котельні, яка полягає в заміні водогрійних котлів теплонасосною
установкою, що використовує низькотемпературну теплоту від утилізатора теплоти
відхідних газів.
Показники роботи теплової схеми існуючої ТЕЦ
показані в таблиці 1.1
Таблиця 1.1 - Теплоенергетичні показники роботи
ТЕЦ
Назва
Розрахункові
режими
Сезонний
Витрата
пари на систему теплофікації Dтф кг/с
2,96
Загальна
витрата пари D0, кг/с
14,84
Теплова
потужність ТЕЦ бруто Qб, МВт
42,9
Витрата
умовного палива на котли Bук, кг/с
1,59
Витрата
робочого палива на котли Bрк, м3/с
1,34
ККД ТЕЦ
брутто ηк
0,92
Потужність
технологічних споживачів Qпс, МВт
6,42
В таблиці 2.1 представлені результати розрахунку
контактного економайзера.
Таблиця 2.1 - Розрахунок контактного економайзера
та визначення потужності утилізації для максимального режиму роботи.
Вихідні
дані
Позначення
Одинці
вимірюван-ня
Формула
Значення
для 1-го сезону
Значення
для 2-го сезону
1
2
3
4
5
6
Витрата
робочого палива на котел
Вр
м3/с
з
розрахунку парово-го котла
1,34
0,59
Коефіцієнт
надлишку повітря
-
Те ж
1,2
1,2
Теоретичний
об’єм димових газів при спалюванні 1м3 робочого палива
V0
м3/м3
Те ж
9,43
9,43
Об’ємна
витрата димових газів
vг
м3/с
Температура
відхідних газів за контактним економайзером
t`вг
задаємось
55
55
Температура
відхідних газів за котлом
tвг
з
розраху-нку паро-вого котла
140
140
Питома
теплоємність газів
Срг
кДж/
(кг Теплота
згорання робочого палива
Qрн
МДж/м3
з
розрахунку парового котла
34,7
34,7
Потужність
утилізатора теплоти відхідних газів з котла
Qут
МВт
Vгcpг×× (tвг-tвг`) Нижча
теплота згорання умовного палива
Qрну
МДж/кг
29,3
29,3
Питомий
об’єм водяної пари
rH2O
м3/м3
з
розрахунку парового котла
2,14
2,14
Потужність
за рахунок конденсації водяних парів
Qк
МВт
rH2O Температура
води на вході в утилізатор
t12
задаємось
35
35
Температура
води на виході з утилізатора
t11
задаємось
50
50
Загальна
потужність утизаторів
∑Qут
Qут
+Qк
12,471
5,574
Масова
витрата води через утилізатор
G1
кг/с
Qут/
(t11 - t12)
198,42
88,70
Потужність
пластинчастого теплообмінника
Qто
МВт
G1 Температура
нагріваної води на вході в пласт. ТА
t21
задаємось
30
30
Температура
нагріваної води на виході з ТА
t22
задаємось
45
45
Таблиця 2.2 - Розрахунок контактного економайзера
та визначення потужності утилізації для оптимального режиму роботи
Вихідні
дані
Позначення
Одинці
вимірювання
Формула
Значення
для 1-го сезону
Значення
для 2-го сезону
1
2
3
4
5
6
Витрата
робочого палива на котел
Вр
м3/с
з
розрахунку парового котла
1,169
0,599
Коефіцієнт
надлишку повітря
-
Те ж
1,2
1,2
Теоретичний
об’єм димових газів при спалюванні 1м3 робочого палива
V0
м3/м3
Те ж
9,43
9,43
Об’ємна
витра-та димових газів
vг
м3/с
Температура
відхідних газів за контактним економайзером
t`вг
задаємось
55
55
Температура
відхідних газів за котлом
tвг
з
розраху-нку паро-вого котла
140
140
Питома
теплоємність газів
Сpг
з
розраху-нку парово-го котла
1,76
1,76
Потужність
утилізатора теплоти від-хідних газів з котла
Qут
МВт
Vгcpг Теплота
згорання робочого палива
Qрн
МДж/м3
з
розрахунку парового котла
34,7
34,7
Нижча
теплота згорання умовного палива
Qрну
МДж/кг
29,3
29,3
Питомий
об’єм водяної пари
rH2O
м3/м3
з
розрахунку парового котла
2,14
2,14
Потужність
за рахунок конденсації водяних парів
Qк
МВт
rH2O Температура
води на вході в утилізатор
t12
задаємось
35
35
Температура
води на виході з утилізатора
t11
задаємось
50
50
Загальна
поту-жність утиза-торів
∑Qут
Qут
+Qк
10,879
5,574
Масова
витр. води через ути-лізатор
G1
кг/с
Qут/
(t11 - t12)
173,1
88,70
Потужність
пластинчастого теплообмінника
Qто
МВт
G1 Температура
нагріваної води на вході в пластинчастий ТА
t21
задаємось
30
30
Температура
нагріваної води на виході з ТА
t22
задаємось
45
45
Потужність
пластинчастого теплообмінника
Qто
МВт
G1 Температура
нагріваної води на вході в пластинчастий ТА
t21
задаємось
30
30
В таблиці 3.1 наведені результати розрахунку
теплового насосу, проведений по методиці з [1-3].
Таблиця 3.1 - Результати розрахунку теплового
насоса в максимальний
режим
Вихідні
дані
Позначення
Одиниці
вимірю-вання
Формула
Періоди
роботи ТНУ
сезон 1
сезон 2
1
2
3
4
5
6
Температура
конденсації холодоагента
tк
75
75
Температура
випаровування холодоагента
tвип
tвип=
h''1 - Өн
25
25
Температура
води на вході в випарник
tвІ
45
45
Температура
води на виході з випарника
tвІІ
30
30
Величина
недогріву
qн
5
5
Величина
перегріву
q
7
7
Теплоємність
води
Cp
кДж/кг
4, 19
4, 19
Температура
t1
t1
= tвип+ Өп
32 Ентальпія
h1
кДж/кг
412
412
Ентальпія
h1І
кДж/кг
419
419
Ентальпія
h2а
кДж/кг
445
445
Ентальпія
h3
кДж/кг
315
315
Ентальпія
h4
кДж/кг
h4=
h'3= =h3 - qпо
307
307
ККД
компресора
ηоікм
0,75
0,75
ККД
теплообмінника
ηто
0,980
0,980
Електромеханічний
ККД
ηем
0,950
0,950
Питома
потужність переохолодника
qпо
кДж/кг
qпо=
h'1 - h1
8
8
Адіабатний
теплоперепад в компресорі
Hа
кДж/кг
Hа=
h2а - h'1
26
26
Робочий
теплоперепад
Hр
кДж/кг
Hр=
Hа /ηоікм
34,67
34,67
Ентальпія
точки 2
h2
кДж/кг
h2=
h2а + Hр
453,67
453,67
Питома
теплота, яка відводиться з конденсатора
qк
кДж/кг
qк=
h2 - h3
138,67
138,67
Питома
теплота, яка підводиться у випарник
qв
кДж/кг
qв=
h1 - h4
104
104
Теплова
потужність ТНУ
Qк
кВт
10878
5575
Витрата
холодоагента
Gха
кг/с
Gха=
Qтну /qк × ×ηто
78,59
40,28
Коефіцієнт
перетворення
Потужність
компресора
Nк
кВт
Nкм=
Gха∙ Hр / /ηем
2867,88
1469,75
Потужність
випарника
Qв
кВт
Qв=
Qтну - Nкм
8010
4105
Витрата
води у випарнику
Gв
кг/с
Gв=
Qв / Ср× × (t’в - t’’в) × ×ηто
130,04
66,65
Питома
витр. ел. енергії на вироб. од. теплової енергії
е
МВт.
год/кДж
69,70
69,70
Питома
витрата електричної ен.
е1
МВт.
год/кДж
291,6
291,6
В таблиці 3.2 представлені результати розрахунку
теплового насоса на теплий і холодний періоди роботи.
Таблиця 3.2 - Результати розрахунку теплового
насоса
Вихідні
дані
Позначення
Одиниці
вимірю-вання
Формула
Періоди
роботи ТНУ
Теплий
Холодний
1
2
3
4
5
6
Температура
конденсації холодоагента
tк
75
75
Температура
випаровування холодоагента
tвип
tвип=
h''1 - Өн
25
25
Температура
води на вході в випарник
tвІ
45
45
Температура
води на виході з випарника
tвІІ
30
30
Величина
недогріву
qн
5
5
Величина
перегріву
q
7
7
Теплоємність
води
Cp
кДж/кг
4, 190
4, 190
Температура
t1
32
32
Ентальпія
h1
кДж/кг
t1
= tвип+ Өп
411
411
Ентальпія
h1І
кДж/кг
419
419
Ентальпія
h2а
кДж/кг
445
445
Ентальпія
h3
кДж/кг
315
315
Ентальпія
h4
кДж/кг
h4=
h'3= =h3 - qпо
307
307
ККД
компресора
ηоікм
0,75
0,75
ККД
теплообмінника
ηто
0,980
0,980
Електромеханічний
ККД
ηем
0,950
0,950
Питома
потужність переохолодника
qпо
кДж/кг
qпо=
h'1 - h1
8
8
Адіабатний
теплоперепад в компресорі
Hа
кДж/кг
Hа=
h2а - h'1
26
26
Робочий
теплоперепад
Hр
кДж/кг
Hр=
Hа /ηоікм
34,67
34,67
Ентальпія
точки 2
h2
кДж/кг
h2=
h2а + Hр
453,33
453,33
Питома
теплота, яка відводиться з конденсатора
qк
кДж/кг
qк=
h2 - h3
138,67
138,67
Питома
теплота, яка підводиться у випарник
qв
кДж/кг
qв=
h1 - h4
104
104
Теплова
потужність ТНУ
Qк
кВт
10878
5575
Витрата
холодоагента
Gха
кг/с
Gха=
Qтну /qк × ×ηто
78,59
40,29
Коефіцієнт
перетворення
Потужність
компресора
Nк
кВт
Nкм=
Gха× ×Hр /ηем
2867,88
1469,75
Потужність
випарника
Qв
кВт
Qв=
Qтну - Nкм
8010
4105
Витрата
води у випарнику
Gв
кг/с
Gв=
Qв / Ср× × (t’в - t’’в) × ×ηто
130,04
66,65
Питома
витр. ел. енергіі на вироб. одиниці теплової енергії
е
МВт.
год/кДж
69,7
69,7
Питома
витрата електричної ен.
е1
МВт.
год/кДж
291,63
291,63
3 Отже, теплова потужність ТНУ становить в
холодний період 10878 кВт та в теплий період 5575 кВт; потужність випарника
становить в холодний період роботи 8010 кВт теплий період 4105 кВт; потужність
компресора становить в холодний період 2867,88 кВт та теплий період 1469,75
кВт.
Результати розрахунку ГПД та потужності
утилізаторів, проведений по методиці з [4, 8], показані в таблиці 4.1.
Таблиця 4.1 - Розрахунок ГПД
Вихідні
дані
Позначення
Одиниці
вимірювання
Формула
Значення
для сезону 1
Значення
для сезону 2
1
2
3
4
5
6
Питома
витрата умовного палива
by
м3/кВт.
год
0,286
0,286
Електромеханічний
ККД
ηем
0,95
0,95
Теоретичний
об’єм повітря для спалювання 1м3 робочого палива
V0
м3/м3
9,52
9,52
Густина
повітря
ρпов
кг/м3
1,165
1,165
Коефіцієнт
надлишку повітря
α
2,1
2,1
Споживана
електрична потужність ГПД
NГПД
МВт
2,868
1,470
Питома
теплоємність газів після ГПД
Срг
кДж/кг∙К
1,125
1,125
ККД
теплообмінника
ηто
0,98
0,98
Теплота
згорання робочого палива
Qнр
МДж/м3
34,7
34,71
Нижча
теплота згорання Умовного палива
Qну
МДж/кг
29,3 Температура
відхідних газів після ГПД
tд
475
475
Температура
відхідних газів після утилізатора
tут
140
140
Температура
води на вході в утилізатор
t2
49
42
Температура
води на виході з утилізатора
t1
110
110
Теплоємність
води
Cp
кДж/кг∙К
4, 19
4, 19
Ефективний
ККД ГПД
ηеф
ηеф=0,123/
by
0,43
0,43
Повний
ККД ГПД і електрогенератора
ηд
ηд=
ηеф∙
ηем
0,409
0,409
Питома
витрата умовного палива на дизельгенератор
вду
кг/с
bуд=
0,123/ηд
0,301
0,301
Теоретична
маса повітря для спалювання 1м3 палива
М0
кг/м3
М0=
Vo∙ ρ
11,091
11,091
Питома
витрата суміші повітря і палива
Мсум
кг/м3
Мсум= 1 + α ∙ М0
24,291
24,291
Витрата
умовного палива на ГПД
Вуд
кг/с
Вуд=
bуд ∙ Nдвз / 3600
0,24
0,123
Витрата
робочого палива на ГПД
Врд
м3/с
Врд=
Вуд ∙Qрну/ Qрн
0, 203
0,104
Витрата
відхідних газів після ГПД
Gвг
кг/с
Gвг=
Врд ∙ Мсум
4,919
2,521
Потужність
утилізатора відхідних газів
Qут
МВт
Qут=
Gвг∙Ср× × (tд - tут)
∙ ηто
3, 193
1,637
Потужність
системи охолодження
Qох
МВт
Qох=0,2∙
Врд× × Qнр∙
ηто
1,377
0,706
Загальна
потужність теплоутилізаційного устаткування ГПД
Qут
МВт
ΣQут=
Qут+ Qох
0,69
0,138
Масова
витрата води через утилізатор
Gут
кг/с
Gут=
Qут / (t2 - t1)
12,75
5,86
Загальна
потужність ТНУ з ГПД
ΣQ
МВт
ΣQ=
Qтну+ Qгпд
11,568
5,713
Отже, витрата робочого палива на ГПД в 1 сезон
становить 0, 203 м3/с та 0,104 м3/с в 2 сезон; потужність
утилізатора відхідних газів в 1сезон становить 3, 193 МВт та 1,637 МВт в 2
сезон; потужність системи охолодження в 1 сезон становить 1,377 МВт та 0,706
МВт в 2 сезон.
Загальна потужність теплоутилізаційного
устаткування ДВЗ в 1 сезон становить 0,69 МВт та 0,138 МВт в 2 сезон.
В модернізованій схемі котельні було поставлено
підігрівник хімочищеної води.
Початкові дані:
Ентальпія пари за котлом Ентальпія пари після РОУ1 Ентальпія пари після РОУ2 Ентальпія котлової води (при Р = 40 бар) Ентальпія зливної води після ПСВ (підігрівник сирої води)
Ентальпія пари на деаератор Ентальпія додаткової води
Ентальпія зворотної мережної води
Ентальпія прямої мережної води
Ентальпія живильної та підживлювальної води
Ентальпія пари після РУ перед ПМВ Ентальпія охолодної води після РОУ2 Витрата мережної води
Потужність теплофікації
Витрата пари на теплофікацію
Витрата води на підживлення мережі
Знаходимо адіабатний перепад ентальпій.
Витрата пари на турбіну
де Ентальпія пари після турбіни
Розрахунок РОУ2 де Витрата пари після РОУ2
Витрата пари на РОУ2
Витрата охолодної води на РОУ2
Витрата охолодної води після РОУ2
Паровидатність котельні
Тепловий баланс ПСВ (підігрівник сирої води)
Ентальпія сирої води після ПСВ
де Тепловий баланс ОВ (охолодник випару)
Температура додаткової води після охолодника випару
Отже, витрата додаткової води
Витрата живильної води на котел
Матеріальний баланс деаератора
Тепловий баланс деаератора
Витрата пари на ПСВ
Витрата пари на РОУ2
Витрата пари після РОУ2
Витрата додаткової води
Витрата сирої води
Витрата живильної води
Паровидатність котельні
Ентальпія сирої води після ПСВ
Витрата охолодної води на РОУ2
Витрата охолодної води після РОУ2
Температура додаткової води після охолодника випару
ов=40+1071/4, 19·14,78=57,3 0С.
Теплова потужність котельні
Витрата умовного палива на котельню
Витрата робочого палива на котельню
Розрахунок проводимо за формулами 5.1 - 5.25
Результати розрахунку зводяться в таблицю 5.1
Таблиця 5.1 - Розрахунок існуючої схеми ТЕЦ
(середній режим)
Вихідні
дані
Позначення
Одиниці
вимірювання
Значення
1
2
3
4
Ентальпія
пари за котлом
h0
кДж/кг
3310
Ентальпія
пари після РОУ1
hРОУ1
кДж/кг
2764
Ентальпія
пари після РОУ2
hРОУ2
кДж/кг
2683
Ентальпія
котлової води
hкв
кДж/кг
1087,5
Ентальпія
зливної води після ПСВ
hпсв
кДж/кг
168,8
Температура
води після ПСВ
tпсв’
ºC
40
Ентальпія
пари на деаератор
hд
кДж/кг
2683
Ентальпія
сирої води
hсв
кДж/кг
20,95
Температура
сирої води
tсв
ºC
5
Температура
додаткової води
tдв
ºC
40
Ентальпія
додаткової води
hдв
кДж/кг
168,8
Ентальпія
зворотної мережної води
hзв
кДж/кг
207
Температура
зворотної мережної води
tзв
ºC
49
Ентальпія
прямої мережної води
hпмв
кДж/кг
295,5
Температура
прямої мережної води
tпмв
ºC
70
Ентальпія
живильної та підживлювальної води
hжв
кДж/кг
440
Ентальпія
пари після РУ перед ПМВ
hрупмв
кДж/кг
2770
Ентальпія
охолодної води після РОУ2
h’роу2
кДж/кг
440
Витрата
мережної води
Gмв
кг/с
26,6
Потужність
теплофікації
Qтф
кВт
2246,91
Витрата
пари на теплофікацію
Gтф
кг/с
0,91
Витрата
води на підживлення мережі
Gпм
кг/с
0,9
Адіабатний
перепад ентальпій
H0
кДж/кг
540
Потужність
турбіни
Qт
кВт
1500
Витрата
пари на турбіну
Dт
кг/с
8, 20
Робочий
перепад ентальпій
Hр
кДж/кг
366
Ентальпія
пари після турбіни
h т’
кДж/кг
2944
Ентальпія
h
кДж/кг
418
Ентальпія
води перед РОУ 2
hроу2
кДж/кг
697
Питома
витрата охолодної води
z
кг/кг
0,28
Витрата
пари на деаератор
Dд
кг/с
0,056
Витрата
пари на ПСВ
Dпсв
кг/с
1,48 Dроу2
кг/с
3,389
Витрата
пари після РОУ2
Dроу2’
кг/с
4,136
Витрата
додаткової води
Gдв
кг/с
14,97
Витрата
сирої води
Gсв
кг/с
17,97
Витрата
живильної води
Gжв
кг/с
16,23
Паровидатність
котельні
Dо
кг/с
11,91
Ентальпія
сирої води після ПСВ
Gсвпсв
кДж/кг
44,05
Витрата
охолодної води на РОУ2
Gроу2
кг/с
0,917
Витрата
охолодної води після РОУ2
Gроу2’’
кг/с
0,183
Температура
додаткової води після охолодника випару
tдв
ºC
57,06
Теплова
потужність котельні
Qк
МВт
34,44
Витрата
умовного палива на котельню
Bу
кг/с
1,27
Витрата
робочого палива на котельню
Bр
м3/с
1,078
Розрахунок проводимо за формулами 5.1 - 5.25
Результати розрахунку зводяться в таблицю 5.2
Таблиця 5.2 - Розрахунок модернізованої схеми ТЕЦ
(максимальний і середній режим)
Вихідні
дані
Позначення
Одиниці
вимірювання
Максимальний
режим
Середній
режим
1
2
3
4
5
Ентальпія
пари за котлом
h0
кДж/кг
3310
3310
Ентальпія
пари після РОУ1
hРОУ1
кДж/кг
2764
2764
Ентальпія
пари після РОУ2
hРОУ2
кДж/кг
2683
2683
Ентальпія
котлової води
hкв
кДж/кг
1087,5
1087,5
Ентальпія
зливної води після ПСВ
hпсв
кДж/кг
168,8
168,8
Температура
води після ПСВ
tпсв’
ºC
40
40
Ентальпія
пари на деаератор
hд
кДж/кг
2683
2683
Ентальпія
сирої води
hсв
кДж/кг
20,95
20,95
Температура
сирої води
tсв
ºC
5
5
Температура
додаткової води
tдв
ºC
55
55
Ентальпія
додаткової води
hдв
кДж/кг
231,7
231,7
Ентальпія
зворотної мережної води
hзв
кДж/кг
307,1
207
Температура
зворотної мережної води
tзв
ºC
70
49
Ентальпія
прямої мережної води
hпмв
кДж/кг
551,4
295,5
Температура
прямої мережної води
tпмв
ºC
130
70
Ентальпія
живильної та підживлювальної води
hжв
кДж/кг
440
440
Ентальпія
пари після РУ перед ПМВ
hрупмв
кДж/кг
2770
2770
Ентальпія
охолодної води після РОУ2
h’роу2
кДж/кг
440
440
Витрата
мережної води
Gмв
кг/с
26,6
26,6
Потужність
теплофікації
Qтф
кВт
6419,7
2246,9
Витрата
пари на теплофікацію
Gтф
кг/с
0
0
Витрата
води на підживлення мережі
Gпм
кг/с
0,9
0,9
Адіабатний
перепад ентальпій
H0
кДж/кг
540
540
Потужність
турбіни
Qт
кВт
1500
1500
Витрата
пари на турбіну
Dт
кг/с
6,01
6,01
Робочий
перепад ентальпій
Hр
кДж/кг
366
366
Ентальпія
пари після турбіни
h т’
кДж/кг
2944
2944
Продовження
табл.5.2
1
2
3
4
5
Ентальпія
h
кДж/кг
418
418
Ентальпія
води перед РОУ 2
hроу2
кДж/кг
697
697
Питома
витрата охолодної води
z
кг/кг
0,28
0,28
Витрата
пари на деаератор
Dд
кг/с
0,03
0,03
Витрата
пари на ПСВ
Dпсв
кг/с
1,48
1,46
Витрата
пари на РОУ2
Dроу2
кг/с
3,368
3,351
Витрата
пари після РОУ2
Dроу2’
кг/с
4,11
4,09
Витрата
додаткової води
Gдв
кг/с
14,97
14,78
Витрата
сирої води
Gсв
кг/с
17,97
17,73
Витрата
живильної води
Gжв
кг/с
13,15
13,12
Паровидатність
ТЕЦ
Dо
кг/с
11,89
11,88
Ентальпія
сирої води після ПСВ
Gсвпсв
кДж/кг
44,059
44,362
Витрата
охолодної води на РОУ2
Gроу2
кг/с
0,912
0,907
Витрата
охолодної води після РОУ2
Gроу2’’
кг/с
0,182
0,181
Температура
додаткової води після охолодника випару
tдв
ºC
57,06
57,29
Теплова
потужність ТЕЦ
Qк
МВт
34,37
34,33
Витрата
умовного палива на ТЕЦ
Bу
кг/с
1,275
1,273
Витрата
робочого палива на ТЕЦ
Bр
м3/с
1,076
1,075
Отже, теплова потужність ТЕЦ для максимального
режиму склала 34,37 МВт, а для середнього - 34,33 МВТ; витрата робочого палива
- для максимального режиму 1,076 м3/с, для середнього режиму 1,075 м3/с.
За результатами розрахунків вибираємо ТНУ, ДВЗ та
утилізаційне обладнання.
Вибираємо 2 газопоршневих двигуна-генератора
марки 17ГД100А з номінальною потужністю електрогенератора 1600 кВт виробництва
ВО "Завод ім. Малишева" (Україна) [1] та марки ГДГ1А500 з номінальною
потужністю електрогенератора 500 кВт виробництва ВО
"Первомайскдизельмаш" (Україна) [2].
Із [3] вибираємо 3
теплових насоса виробництва ЗАТ "Енергія": марки НТ-3000 з
розрахунковою теплопродуктивністю 1800…2800 кВт, марки НТ-1000 з розрахунковою
теплопродуктивністю 900…1350 кВт та марки НТ-500 з розрахунковою
теплопродуктивністю 450…680 кВт.
Встановлюємо
КТАН-утилізатор марки КТАН-4,5УГ; розрахункова теплопродуктивність 0,5-6 МВт
[4].
Витрати води у випарнику 53,13 та 16,43 кг/с.
Встановлюємо три насоси марки CS 80-200 A з подачею 191 м3/год,
напором 48,5 м. вод. ст., ККД 66%, з потужністю електродвигуна 39 кВт [6].
Результати розрахунку економічної ефективності
котельні з ТНУ, проведений за методикою з [13], показані в таблиці 7.1
Таблиця 7.1 - Результати розрахунку економічної
ефективності котельні з ТНУ
Параметр
Позначення
Одиниці
вимірювання
Формула
Значення
1
2
3
4
5
Тривалість
роботи ТЕЦ в рік
τрічне
год/рік
8760
Тривалість
роботи котельні в режимі ГВП
τГВП
год/рік
4200
Тривалість
роботи котельні в макс. зимній період
τmax
год/рік
Тривалість
роботи котельні в сер. оп. період
τсер. оп
год/рік
2400
Витрати
палива в не модернізованій схемі в макс. зимній період
Вpmax
тис∙м3/рік
Витрати
палива в немодернізованій схемі в сер. оп. період
Вpсер.
оп
тис∙м3/рік
1,55
Витрати
палива в немодернізованій схемі в літ. період
Вpліт
тис∙м3/рік
1,2407
Річна
витрата робочого палива в немодернізованій схемі
Вpріч
тис∙м3/рік
Вpріч
= (Вpmax∙τmax+ +Вpсер. оп∙τсер. оп+ +Вpліт∙τліт) ∙3,6
32125,24
Витрати
палива в модернізованій схемі в макс. зимній період
Вpmax
тис∙м3/рік
Продовження табл.7.1
1
2 4
5
Витрати
палива в модернізованій схемі в сер. оп. період
Вpсер.
оп
тис∙м3/рік
1,321
Витрати
палива в модернізованій схемі в літ. період
Вpліт
тис∙м3/рік
1,2
Питома
теплота згорання палива
Qнр
МДж/м3
34,7
Річна
витрата робочого палива в модернізованій схемі
Вpріч
тис∙м3/рік
Вpріч
= (Вpmax∙τmax+ +Вpсер. оп∙τсер. оп+ +Вpліт∙τліт) ∙3,6
29591,7
Умовна
теплота згорання палива
Qнур
кДж/кг
29,3
Річна
витрата умовного палива в немодернізованій схемі
Вуріч
т/рік
Вуріч=
Вpріч ∙ Qнр / /Qнур
38045,9
Річна
витрата умовного палива в модернізованій схемі
Вуріч
т/рік
Вуріч=
Вpріч ∙ Qнр / /Qнур
35045,4
Потужність
опалення
Qсер.
оп
МВт
42,94
Потужність
ГВП
Qгвп
МВт
34,44
Потужність
макс. котельні
Qmax
МВт
Річний
відпуск теплоти
Qріч
ГДж/рік
Qріч=
(Qсер. оп∙τоп+ +Qгвп∙τгвп) ∙3,6
891796,7
Питомі
витрати робочого палива в немодернізованій схемі
bp
м3/с
bp=
Вpріч / Qріч
36,02
Питомі
витрати умовного палива в немодернізованій схемі
bу
кг у.
п. /с
bу=
Вуріч / Qріч
42,66
Питомі
витрати робочого палива в модернізованій схемі
bp
м3/с
bp=
Вpріч / Qріч
33,18
Питомі
витрати умовного палива в модернізованій схемі
bу
кг у.
п. /с
bу=
Вуріч / Qріч
39,29
Капіталовкладення
в ТНУ
Kтну
грн.
K ∙
Qk∙ n
18408375
Капіталовкладення
в ДВЗ
Kдвз
грн.
12737500
Капіталовкладення
в нове обладнання
Кн.
о.
грн.
Кн.
о. = Ктну+ Kдвз
31145875
Капіталовкладення
в нове обладнання з урахуванням витрат на монтаж
К
грн.
45472977
Електрична
потужність в не модернізованій схемі в макс. зимній період
Nmax
кВт
Електрична
потужність в не модернізованій схемі в сер. оп. період
Nсер.
оп
кВт
Електрична
потужність в не модернізованій схемі в літн. період
Nліт
кВт
Втрати
електроенергії в не модернізованій схемі
Nріч
кВт∙год/рік
Nріч=
Nmax∙τmax+ +Nсер. оп∙τсер. оп+ +Nліт∙τліт
0
Ціна
електроенергії
Це
грн/
(кВт∙год)
1,68
Витрати
на електроенергію в не модернізованій схемі
Сел
грн/рік
Сел=
Це ∙ Nріч
0
Електрична
потужність в модернізованій схемі в макс. зимній період
Nmax
кВт
0
Електрична
потужність в модернізованій схемі в сер. оп. період
Nсер.
оп
кВт
37,73
Електрична
потужність в модернізованій схемі в літній період
Nліт
кВт
11,67
Втрати
електроенергії в модернізованій схемі
Nріч
кВт∙год/рік
Nріч=
Nmax∙τmax+ +Nсер. оп∙τсер. оп+ +Nліт∙τліт
Витрати
на електроенергію в модернізованій схемі
Сел
грн/рік
Сел=
Це ∙ Nріч
0
Амортизаційне
відрахування в нове обладнання
Сам
грн/рік
Сам=
Кно ∙ На
3183108,4
Витрати
на поточний ремонт
Спр
грн/рік
Спр=
Сам∙ 0,2
63662,16
Заробітна
плата працівника
Фз.
п.
грн/місяць
2896
Затрати
на заробітну плату
Сз.
п.
грн/рік
Сз.
п= Фз. п. ∙ Nпр
3152875,2
Ціна
палива (газ)
Цпал
грн.
/тис. м3
11400
Витрати
на паливо в не модернізованій схемі
Сп
Сп=
Вріч∙ Цпал
366227762,5
Витрати
на паливо в модернізованій схемі
Смп
Смп=
Вріч∙ Цпал
337345521,7
Витрата
води в макс. зимній період
Gсвmax
кг/с
Витрата
води в сер. оп. період
Gсвсер.
оп
кг/с
Витрата
води в літ. період
Gсвліт
кг/с
Ціна
води
Цв
грн/м3
10
Річна
витрата води до модернізції
Gріч.
в
м3/рік
Gріч.
в= (Gсвmax×
×τmax+Gсвсер. оп× ×τсер. оп+ +Gсвліт∙τліт) ∙3,6/ρв
273091,6
Річна
витрата води в модерн. схемі
Gріч.
в
м3/рік
273091,6
Витрати
на воду до модернізації
Св
грн/рік
Св=
Gріч. в∙ Цв
2730916,6
Витрати
на воду модерн. схемі
Св
грн/рік
2730916,6
Інші
витрати до модернізації
Сінші
грн/рік
Сінші=
0,06× × (Сп+Сел+Св+ +Сзп)
22326693,26
Інші
витрати після модернізації
Сінші
грн/рік
Сінші=
0,06∙ (Сп+ +Сел+Св+Сзп+Сам+Спр)
20788565,
Експлуатаційні
витрати до модернізації
Се
грн/рік
Се=
Сп+ +Сел+Св+ +Сзп+Сінші
394438247,6
Експлуатаційні
витрати після модернізації
Сме
грн/рік
Сме=
Сп+Сел+Св+Сзп+Сам+Спр+Сінші
367264649,2
Зменшення
експлуатаційних витрат
∆Се
грн/рік
∆Се=
Се - Сме
27173598,4
Собівартість
відпущеної теплоти до модернізації
СВнемод.
грн.
/ГДж
СВнемод.
= Се / Qріч
442,3
Собівартість
відпущеної теплоти після модернізації
СВмод.
грн.
/ГДж
СВмод.
= Сме / Qріч
411,9
Економічна
ефективність
Еф
грн/рік
Еф=
(СВнемод. - СВмод.) ∙ Qріч
27173598,4
Термін
окупності капіталовкладень
Т
рік
Т=К / Еф
1,14
Проста
окупність
ПО
рік
Т=К /∆Се
1,14
Отже, собівартість відпуска теплоти до
модернізації склалає 442,29 грн/ГДж, а після модернізації - 411,82грн/ГДж.
Термін окупності капіталовкладень склав 1 рік і 2 місяці.
В даній курсовій роботі розрахована модернізована
теплова схема ТЕЦ Соколівського цукрового заводу з теплонасосною установкою.
ТЕЦ забезпечує технологічного споживача теплоносієм з температурою 130 оС
в максимальний період і 70 оС в середній період.
Розраховано теплову схему ТЕЦ з встановленням
ТНУ, підібрано обладнання, проведено розрахунок техніко-економічних показників
котельні.
Підібрано 3 теплових
насоса виробництва ЗАТ "Енергія": марки НТ-3000 з розрахунковою
теплопродуктивністю 1800…2800 кВт, марки НТ-1000 з розрахунковою
теплопродуктивністю 900…1350 кВт та марки НТ-500 з розрахунковою
теплопродуктивністю 450…680 кВт, за рахунок чого знижено собівартість теплоти
від 442,29 [грн. /ГДж] до 411,82 [грн. /ГДж].
Термін окупності встановлення ТНУ становить 1,14
роки.
теплонасосний теплова схема модернізована
1.
Остапенко О.П. Енергетична, екологічна та економічна ефективність
парокомпресійних теплонасосних установок у порівнянні з альтернативними
джерелами теплопостачання [Електронний ресурс] / О.П. Остапенко, О.М.
Слободянюк // Наукові праці ВНТУ. - 2014. - № 2. - 11 с. - Режим доступу до
ресурсу: http://praci. vntu.edu.ua/article/view/3619/5318
<http://praci.vntu.edu.ua/article/view/3619/5318>.
.
Остапенко О.П. Енергоекологічна ефективність теплонасосних станцій на природних
та промислових джерелах теплоти за умови змінних режимів роботи [Електронний
ресурс] / О.П. Остапенко, І.О. Валігура, А.Д. Коваленко. // Наукові праці ВНТУ.
- 2013. - № 2. - 10 с.
.
Остапенко О.П. Енергетична ефективність теплонасосних станцій з різними
джерелами теплоти за умови змінних режимів роботи [Електронний ресурс]. / О.П.
Остапенко, О.В. Шевченко, О.В. Бакум // Наукові праці ВНТУ. - 2013. - № 4. - 9
с. - Режим доступу до ресурсу: http://praci. vntu.edu.ua/article/
view/3448/5066. <http://praci.vntu.edu.ua/article/%20view/3448/5066.>
.
Газопоршневі двигуни ВО "Первомайскдизельмаш" [Електронний ресурс]. -
Режим доступу до ресурсу: http://dieselmash.com.ua/
. Теплові
насоси ЗАТ НВФ "Тритон ЛТД" [Електронний ресурс]. - Режим доступу до
ресурсу: http://www.energy-exhibition.com/Exhibition/Renewable/heatpump/ triton
/triton_ about. php#product
<http://www.energy-exhibition.com/Exhibition/Renewable/heatpump/triton%20/triton_%20about.%20php>.
.
Контактний утилізатор КТАН-0,05УГ [Електронний ресурс]. - Режим доступу:
<http://www.gosthelp.ru/text/Texnicheskieresheniyapois.html>.
.
Пластинчатий теплообмінник [Електронний ресурс]. - Режим доступу:
http://www.energetyka.com.ua
<http://energetyka.com.ua/>/271-teploobmennik
<http://energetyka.com.ua/slovarterminov/271-teploobmennik>.
. Газопоршневі
двигуни ВО "Завод ім. Малишева" [Електронний ресурс]. - Режим доступу
до ресурсу: <http://www.malyshevplant.com/>.
9. Янтовский Е.И. Парокомпрессионные
теплонасосные установки / Е.И. Янтовский, Ю.В. Пустовалов. - М.: Энергоиздат. -
1982. - 144 с.
. Пустовалов Ю.В. Исследование эффективности
парокомпрессионных теплонасосных станций в системах энергоснабжения городов /
Ю.В. Пустовалов. - М: ВНТИ центр. - 1989. - 179 с.
11. Промышленная теплоенергетика и теплотехника: Справочник /
[А.М. Бакластов, В.М. Бродянский, Б.П. Голубев и др.]; Под общ. ред.В.А.
Григорьева и В.М. Зорина. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 552 с.
Додаток
А
(обов’язковий)
Міністерство освіти і науки України
Вінницький національний технічний університет
Інститут будівництва, теплоенергетики та
газопостачання
Затверджую
_____________________
_____________________
‘’____’’____________2015 р.
ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ
На курсову роботу з теми: Теплонасосна установка
в тепловій схемі ТЕЦ
Область застосування теплової схеми ТЕЦ - промислове
виробництво
Основа для розрахунку - робочий навчальний план
дисципліни СВРЕ
Мета та призначення розрахунку: а) мета
розрахунку - отримання практичних навичок розрахунків; б) призначення
розрахунку - навчальний курсовий проект з дисципліни СВРЕ
Джерела розрахунку - індивідуальне завдання на
курсову роботу з дисципліни СВРЕ, літературні, патентні та інші технічні
матеріали з розрахунку промислових парових котелень
Технічні вимоги
.1 Паровидатність ТЕЦ 23,84 т/год
.2 Тиск пари. 14 МПа
.3 Витрата пари на технологію 9 т/год
.4 Тиск пари на технологічні споживачі 14 МПа
.5 Витрата зворотнього конденсату 5,85 т/год
.6 Температура зворотнього конденсату 75 оС
.7 Витрата пари на теплофікацію 21,29 т/год
5.8 Тиск пари 0,7 МПа
.9 Витрата пари на деаератор 1,52 т/год
.10 Тиск 0,12 МПа
.11 Температурний графік мережної води 130/70 оС
.12 Витрата мережної води 95,96 т/год
Стадії та етапи розрахунку теплової схеми парової
котельні включають елементи технічної пропозиції, ескізного та технічних
проектів.
Крайні терміни виконання КР
’’_____’’________________20 р.
Початок розробки ’’_____’’________________20 р.
Коректування технічного завдання допускається з
дозволу керівника проекту
Розробив студент групи
ТЕ-11________________Тіхоненко Р. О.
2. Розрахунок контактного економайзера
та визначення потужності утилізації
Вр
V015,166,77
К) з розраху-нку парового котла1,761,76
0,0012,2681,014
1,5×
× (2500-2,33××t`вг)
0,00110, 2024,561
МВт
4, 19
(t22 - t21) 12,475,575
Вр
V013,2286,778
(tвг-tвг`)
0,0011,9791,014
1,5×
× (2500-2,33
t`вг) ××0,0018,94,56
МВт
4, 19
(t22 - t21) 10,885,575
4, 19
(t22 - t21) 1,4960,352
3.
Багатоваріантний аналіз застосування теплового насосу
3.1
Розрахунок теплового насоса на максимальний режим
φ
= Qтну /Nкм3,7933,793
3.2
Розрахунок теплового насоса на робочий оптимальний режим
φ
= Qтну /Nкм3,7933,793
4.
Розрахунок гпд та визначення потужності утилізації
5.
Розрахунок теплової схеми ТЕЦ
5.1
Розрахунок існуючої схеми ТЕЦ (максимальний режим)
(
ºC)
. Ентальпія сирої води
(
ºC)
(
ºC)
(
ºC)
(
ºC)
95,96 т/год=26,66 (
).
, [Вт] (5.1)
(МВт).
, [
] (5.2)
(
).
=3,25 (т/год) =0,9 (
).
, [кДж/кг] (5.3)
=3310-2770=540 (кДж/кг).
=
, (5.4)
(3310 - 2730) ·0,86=499 (кДж/кг). (5.5)
, [кДж/кг] (5.6)
(кДж/кг).
418 кДж/кг,
697 кДж/кг,
3310 кДж/кг,
2764 кДж/кг. Питома витрата охолодної води
![]()
, [
] (5.7)
- частка охолодної води, що
перетворюється на пару,
(
).
(
). (5.8)
, [
] (5.9),
(
).
, [
] (5.10)
(
).
, [
] (5.11)
(
).
, [
]
(5.12)
, [
] (5.13)
- витрата сирої води на ХВО.
(
).
(5.14)
, (5.15)ов=40+1071/4, 19·Gдв.
(
). (5.16)
, [
] (5.17)
(
). (5.18)
(5.19)
(5.20)
(5.21)
(5.22)
(
).
(
).
(
).
(
).
(
).
(
).
(
).
(
).
.
.
, [
] (5.23)
(
).
, [
] (5.24)
(
).
, [
] (5.25)
(
).
5.2
Розрахунок існуючої схеми ТЕЦ (середній режим)
5.3
Розрахунок модернізованої схеми ТЕЦ (максимальний і середній режим)
6.
Підбір теплонасосного, когенераційного та допоміжного обладнання
7.
Аналіз економічної ефективності тец з ТНУ
Висновки
Перелік
посилань
Додаток