Расчёт технико-экономических показателей и принципиальной тепловой схемы энергоустановки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

«Расчёт технико-экономических показателей и принципиальной тепловой схемы энергоустановки»

Введение

Целью данной курсовой работы является закрепление у студентов полученных знаний по курсу «Теплоэнергетические установки и теплоснабжение», а также отработка навыков выполнения теплоэнергетических расчётов.

Задачи курсовой работы включают:

- изучение методов оценки тепловых нагрузок промышленно-жилого района;

- изучение технико-экономических преимуществ комбинированной выработки электроэнергии и отпуска теплоты от котельной;

- изучение методических основ выбора варианта энергоснабжения;

- закрепление навыков работы с таблицами и i-s диаграммой воды и водяного пара при выполнении теплотехнических расчётов;

- изучение методов выбора теплоэнергетического оборудования и расчёта технико-экономических показателей.

1. Определение тепловых нагрузок промышленно-жилого района

1.1 Определение максимального расхода теплоты на отопление промышленных, жилых и общественных зданий

Расход теплоты на отопление промышленных предприятий определяется из выражения:

где

q₀ - отопительная характеристика здания, представляющая теплопотери 1 м³ здания при разности внутренней и наружной температур 1⁰ С:

q₀=0,5 (Вт/м³)

V_пр - общий наружный объём промышленных зданий:

t_в - внутренняя температура отапливаемых помещений (для промышленных зданий ориентированно 18⁰ С);

t_но - расчётная температура наружного воздуха для проектирования отопления:

t_но=-25⁰ С (пр. 1).

Расход теплоты на отопление жилых зданий:

,

где q - укрупнённый показатель расхода теплоты на отопление зданий (Вт/м²), зависит от t_но (пр. 5):

q=165 (Вт/м²)

F_Ж - жилая площадь:

f_Ж - норма жилой площади на одного жителя

f_Ж =12 м²

N_Ж - количество единиц потребления (количество человек):

N_Ж =6 400 (человек)

Получаем:

Расход теплоты на отопление общественных зданий из выражения:

,

где k₁ - коэффициент, учитывающий расход теплоты на отопление общественных зданий, принимаем

k₁=0,25.

.

Суммарный расход теплоты:

теплоснабжение отопление котельная теплота

1.2 Определение максимального расхода теплоты на вентиляцию промышленных и общественных зданий

Расход теплоты на вентиляцию промышленных зданий определяется:

,

где q_в - вентиляционная характеристика здания, представляющая расход теплоты на вентиляцию 1 м³ здания при разности внутренней и наружной температур 1⁰ С;

q_в=0,5 (Вт/м³ 10³);

t_нв - расчётная наружная температура для вентиляции:

t_нв=-10⁰ С (пр. 1).

Приближённо вентиляционную характеристику можно определить так:

Расход теплоты на вентиляцию жилых и общественных зданий определяется из выражений:

где k₂ и k₃ - коэффициенты, учитывающие расход теплоты на вентиляцию жилых и общественных зданий соответственно:

k₂=0,2

k₃=0,4.

Получаем:

Суммарный расход теплоты:

1.3 Определение максимального расхода теплоты на горячее водоснабжение промышленных предприятий, жилых и общественных зданий

Расход теплоты на горячее водоснабжение промышленных зданий:

,

где N_раб - количество единиц потребления на промышленных предприятиях:

N_раб=700 (человек),

а' - суточная норма расхода горячей воды:

а'=45 (л/чел.),

с - теплоёмкость подогреваемой воды:

с=4,19 (кДж/кг ⁰С),

t₂ - температура горячей воды, подаваемой в систему:

t₂=60⁰ С,

t_х3 - температура холодной воды, в отопительный период:

t_х3=5⁰ С,

Т - число часов работы системы горячего водоснабжения в течении суток, для промышленных предприятий принимают равным числу зарядки баков-аккумуляторов (Т=6…8 часов). Примем:

Т=7 (часов).

Расход теплоты на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий:

,

где а - суточная норма расхода горячей воды:

а=100 (л/сут),

b - то же для общественных зданий:

b=20 (л/сут),

Для летнего периода:

где t_х.л. - температура холодной воды в летнее время, равная 15 С⁰.

1.4 Определение годового расхода пара и теплоты по каждой группе потребителей

Потребление пара в летний период составляет 60 - 80% от его потребления зимой (G_п.л.=(0,6 - 0,8) G_п.з.)

G_п.з.=5 кг/c

G_п.л.=3,5 кг/c

Годовое потребление пара:

где

ф_от = 4872 - продолжительность отопительного сезона, час (приложение 1)

ф_л.=8760-ф_от = 3888 - продолжительность летнего периода, час

Годовой отпуск теплоты с паром:

Q_п.з. и Q_п.л. - отпуск теплоты в летнее и зимнее время:

,

где

h_н - энтальпия пара

t_ок - температура возвращаемого конденсата

б_В - доля возврата конденсата

Годовой отпуск теплоты с горячей водой:

Q_о^пр.год - средняя за отопительный сезон нагрузка,

где - средняя за отопительный сезон температура наружного воздуха

(пр. 1), тогда:

Годовой отпуск теплоты с горячей водой на нужды отопления жилых и общественных зданий при условии, что характер производства непрерывный:

Q_о^ж.ср, Q_о^общ.ср - средняя за отопительный сезон нагрузка на отопление жилых и общественных зданий:

Годовой расход теплоты на вентиляцию:

где

n_от - число суток отопительного периода, равное 203;

- число суток с температурой ниже расчетной для вентиляции

z_в - число часов работы вентиляции в течении суток равное 16;

- средний расход теплоты на вентиляцию:

- средняя температура наружного воздуха равная -10С⁰;

тогда

следовательно:

Годовой расход теплоты на горячее водоснабжение определяется по зависимостям:

для промышленности:

для ЖКХ:

следовательно:

2. Построение годового графика тепловых нагрузок по продолжительности

Продолжительность отопительного периода для Минска (приложение 1) принимаем, что ф=203 суток=4872 час.

Расчётные температуры и длительность их стояния за отопительный сезон определяются по (приложение 1):

T₂=-30⁰ C ф₂=4 час

Т₃=-25⁰ С ф₃=19 час

Т₄=-20⁰ С ф₄=71 час

Т₅=-15⁰ С ф₅=232 час

Т₆=-10⁰ С ф₆=635 час

Т₇=-5⁰ С ф₇=1344 час

Т₈=0⁰ С ф₈=2745 час

Т₉=8⁰ С ф₉=4860 час

Построение линии отопления:

где - тепловая нагрузка при расчетной температуре наружного воздуха, МВт (максимальная); t_н.р. - расчетная температура наружного воздуха для отопления.

Построение линии вентиляции:

где - тепловая нагрузка при расчетной температуре наружного воздуха, МВт (максимальная); t_н.р. - расчетная температура наружного воздуха для вентиляции.

Построение линии горячего водоснабжения:

Построение линии суммарной нагрузки:

Составление сводной таблицы тепловых нагрузок

Наименование Группы потребителей	Теплоно ситель и его парамет- ры на выходе котельн.	Еди- ница изме ре ния	Максимальный расход пара и теплоты по режимам	возврат конден сата бВ и его темпе ратура tОК	Годовое потреб ление пара и теплоты ГДж
			I - максималь но - зимний tно=-250С	II - средняя найболее хол месяца tно=-12,10С	III - среднеото Пительный tо=-5,10С	IV - летний
1. Промышленные предприятия с непрерывным техпроцесом	пар	кг/с	5	5	5	3,5	30
		МВт	13,3	13,3	13,3	9,2	70	361864,8
2. Промышленные предприятия. Ото пление и вентил.	Вода 150/70 С0	МВт	1,278	0,232	0,508	-	-	41600,7
3. Промышленные предпиятия. Горя чее водоснаб жение	Вода 150/70 С0	МВт	0,288	0,288	0,288	0,240	-	8097,4
4. Отопление и вентиляция по ЖКХ	Вода 150/70 С0	МВт	15,21	3,02	6,6	-	-	118882,8
5. Горячее водоснабжение по ЖКХ	Вода 150/70 С0	МВт	0,533	0,533	0,533	0,356	-	13861,1
Итог по теплоносителю гор вода	Вода 150/70 С0	МВт	30,609	17,373	21,229	9,796	-	544306,8

Промышленные предприятия отопления и вентиляция:

I:

II:

Ш:

Промышленные предприятия. Горячее водоснабжение.

I:

II:

Ш:

IV:

Годовое потребление:

Отопление и вентиляция по ЖКС:

I:

II:

III:

Годовое потребление:

3. Выбор источника теплоснабжения и его основного оборудования

Выбор типа котлов, устанавливаемых в промышленной пароводогрейной котельной производится в зависимости от соотношения нагрузок по пару и горячей воде на основании техноэкономических расчётов. Определяющим при выборе типа устанавливаемых котлов является также вид топлива.

Паропроизводительность котельной:

где

h_к^/ - энтальпия конденсата греющего пара кДж/кг;

- суммарная нагрузка в горячей воде для максимального зимнего режима МВт;

- расход теплоты на собственные нужды котельной, %;

=1,9% (пр. 6).

По полученной паропроизводительности котельной выбираем марку и количество котлов среднего и низкого давления для сжигания газа:

2 котла БКЗ-75-39ГМА (1 рабочий, 1 резервный).

Расход натурального топлива на котельную:

где

низшая теплота сгорания топлива равная 36,65 МДж/м3 (пр. 6);

к_пт=1,015

- КПД(Брутто) котельной установки,

=92,4%;

тогда:

.

4. Расчёт принципиальной тепловой схемы котельной с паровыми котлами

Возврат конденсата с производства:

Расчёт подогревателей сетевой воды

1. Расчётный расход прямой сетевой воды:

2. Расход подпиточной воды:

3. Количество обратной сетевой воды:

4. Расход пара на подогрев сетевой воды:

где

- отпуск тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, МВт/ч; h_п - энтальпия греющего пара, кДж/кг;

h_кст - энтальпия конденсата сетевых подогревателей;

0,98 - коэффициент, учитывающий потери тепла от наружного охлаждения.

Тогда:

5. Количество конденсата сетевых подогревателей:

6. Паровая нагрузка котельной за вычетом расхода пара на деаэратор, подогрев сырой воды, внутрикотельные потери:

.

Расчёт расширителя непрерывной продувки.

1. Количество продувочной воды, поступающей в расширитель

Р_пр - процент продувки котлов, %;

G паровая нагрузка котельной, кг/с; тогда

2. Количество пара вторичного вскипания.



где

h_расш = 467кДж/кг - энтальпия воды на кривой насыщения при давлении в расширителе, равном 0,15 МПа;

h_кв = 851 кДж/кг - энтальпия котловой воды;

x=0,95 - степень сухости пара;

r - скрытая теплота парообразования, равная 2260 кДж/кг;

- коэффициент, учитывающий потери тепла от наружного охлаждения.

3. Количество воды выбрасываемой из расширителя:

Расход воды на выходе из деаэратора

внутрикотельные потери, равные 0,02G

Выпар из деаэратора.

Количество умягчённой воды, поступающей в деаэратор:



Расход пара на подогрев сырой воды:

где

G_хв - расход сырой воды,

G_хв= G_хов

t_1хв и t_2хв - соответственно температуры сырой воды на входе и выходе из подогревателя равные 5 и 40 С⁰

- энтальпия конденсата подогревателя сырой воды, определяется по кривой насыщения при соответствующем давлении греющего пара.

Количество конденсата подогревателя сырой воды

Суммарный поток воды в деаэратор:

Расход пара на деаэратор:



где

суммарный поток воды в деаэратор, кг/с;

энтальпия воды на выходе из деаэратора, равная 436 кДж/кг;

h - энтальпия греющего пара (при Р=15МПа);

- средняя энтальпия деаэрируемой воды, кДж/кг.

тогда

Полная паровая нагрузка котельной:

Расчётный расход питательной воды:

5. Выбор оборудования

После расчёта баланса потоков пара и воды осуществляем выбор следующего оборудования:

- котлы

- деаэратор

- питательные насосы

- сетевые насосы

- подпиточные насосы.

Тип, марку и количество котлов выбираем по паропроизводительности равной 17,72 кг/с. Исходя из этих данных выбираем марку котла БКЗ-75-39ГМА и их количество 2 (1 основной и 1 резервный).

Деаэратор выбирается по максимальной производительности. Из приложения 10 выбираем наименование деаэратора 50.

Питательные насосы могут быть центробежными и поршневыми с электрическим и паровым приводом и число их должно быть не менее двух с независимым друг от друга приводом, из которых один или более должны быть с паровым приводом. Cуммарная производительность питательных насосов с электрическим приводом должна быть не менее 110%, а с паровым - не менее 50% номинальной мощности всех работающих котлов без учёта резервного. Напор питательного насоса определяем:

где

Р_б - избыточное наибольшее давление в барабане, равное 1,6 МПа;

Р_д - избыточное давление в деаэраторе, равное 0,12 МПа;

Н_с - суммарное сопротивление всасывающего напорного тракта питательной воды с учетом геометрической разности уровней воды в барабане котла и деаэратора, принимаем равным 0,3 МПа.

Тогда:

И из приложения 12 выбираем 3 (2 основных и 1 резервный) поршневых насоса с паровым приводом типа ПДВ-25/50.

Для обеспечения циркуляции воды в тепловых сетях устанавливаются сетевые насосы, выбираемые по расходу сетевой воды G_с.в., количеством не менее двух. По приложению 13 принимаем 4 насоса (3 основных и 1 резервный) типа НКУ - 140.

Таким же образом выбираются 2 подпиточных насоса (1 резервный): НКУ - 90.

6. Расчёт технико-экономических показателей работы котельной

Суммарные капиталовложения в источник теплоснабжения:

где

к - удельные капиталовложения на 1 МВт, равное 23;

- суммарная установленная теплопроизводительность котельной МВт, определяем из выражения:

где

n - число установленных в котельной котлов равное 2;

G_ном - номинальная паропроизводительность котла равная 20,8 кг/с;

h_п =2762,9 кДж/кг;

h_п.в. при t = 104С⁰ равна 436 кДж/кг. Тогда:

Затраты на амортизацию производственных зданий и сооружений равны:

где Р₁ =0,035 - норма амортизации для зданий и сооружений.

Затраты на амортизацию оборудования, определяются как

где

n_об - удельные капитальные вложения в оборудование;

n_монт - удельные капитальные вложения в монтажные работы

(выбираем из таблицы 5.1),

Р₂ - норма отчислений на амортизацию оборудования,

определяем из таб. 5.2

Общие затраты на амортизацию источника теплоснабжения составят:

Затраты на текущие ремонты оборудований и зданий для сравнительных расчётов:

Затраты на заработную плату персонала:

где n - штатный коэффициент, равный 0,3; величина 1,35 соответствует средне годовой зарплате персонала.

Определяем затраты на топливо:

где

С_опт - стоимость топлива;

С_тр - затраты на транспорт от места добычи до места разгрузки вагонов;

С_тр.гор - затраты на транспорт от склада топлива до котельной;

С_скл - затраты на разгрузку и перемещение топлива на склад;

Стоимость попутного газа С_опт =21,6 руб./т. В эту стоимость входят затраты на добычу и транспорт газа к потребителю, поэтому общие затраты на топливо будут определяться только стоимостью С_опт и стоимостью С_скл.

Общие затраты на топливо:

Годовой расход топлива на котельной:

Итоговые затраты на топливо:

Затраты на электроэнергию:

где

Э_уд - удельная установленная электрическая мощность, кВт/МВт, равная 8;

к_эл - коэффициент использования установленной мощности, равный 0,8;

С_эл - стоимость 1 кВт ч равная 2,5 коп/кВт ч.

Затраты на воду:

где G_в = G_хов =6,165 кг/с

Прочие расходы определяют:

Сумма годовых эксплуатационных затрат:

Себестоимость тепловой энергии:

Определение удельного расхода условного топлива:

Литература

1) Методическое пособие к курсовой работе по курсу «Теплоэнергетические установки и теплоснабжение» / Корницкий Н.Б., Ковшик И.И., Сороко К.В. Минск: БПИ, 1987.

2) «Промышленная теплоэнергетика и теплотехника». Справочник. / под ред. Григорьева В.А. и Зорина В.М. Москва: Энергоиздательство, 1983.

3) «Теплофикация и тепловые сети». Учебник для ВТУЗов - 5 издание / Соколов Е.Я. Москва: Энергоиздательство, 1982.

Размещено на Allbest.ru