Анализ эффективности мини-ТЭЦ
Изучение проблемы оптимального включения в систему энергоснабжения газопоршневой мини-ТЭЦ на примере энергообеспечения жилого поселка обсерватории, электроснабжение которого осуществляется от электрической сети, а теплоснабжение - от газовой котельной.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 30.01.2017 |
| Размер файла | 13,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Анализ эффективности мини-ТЭЦ
О.С. Попель
С.Е. Фрид
На примере энергообеспечения жилого поселка Специальной астрофизической обсерватории РАН (пос. Н. Архыз, Карачаево-Черкесия), электроснабжение которого осуществляется от электрической сети, а теплоснабжение - от газовой котельной, рассмотрена проблема оптимального включения в систему энергоснабжения газопоршневой мини-ТЭЦ. В поселке построены многоэтажные дома (до 12 этажей), есть офисные помещения, инфраструктура (детский сад, школа и т.д.). Население поселка составляет около 800 жителей. электрический теплоснабжение энергоснабжение
Первая существующая проблема энергообеспечения поселка - основная - это отсутствие резервного источника электроснабжения котельной, что непосредственно влияет на жизнеобеспечение поселка. Ряд объектов обсерватории по системе электроснабжения относятся к объектам первой категории. Сеть, которая к ним проложена, во-первых, тупиковая, во-вторых, маломощная, а в-третьих, регулярно происходят аварии и прекращение электроснабжения. Последнее для котельной поселка критично, поскольку зима относительно холодная и достаточно суток, чтобы заморозить трубы тепловой сети.
Вторая проблема - это достаточно высокая стоимость тепловой и электрической энергии (500 руб./Гкал, 2 руб./кВт*ч) и отсутствие постоянного горячего водоснабжения (ГВС) жителей поселка. С апреля по октябрь система ГВС работает по 2-3 ч. в сутки и только 3-4 раза в неделю. Т.е. каждый раз днем растапливается паровой котел в котельной и подогревается вся система. Поэтому эксплуатационный ресурс котлов резко снижается и растут эксплуатационные затраты.
Для решения этих проблем было предложено использовать мини-ТЭЦ на базе газопоршневого двигателя Ярославского завода ЯМЗ-240. Данный двигатель обеспечивает электрическую мощность 200 кВт (при работе только в электрическом режиме) и максимальную тепловую мощность - 300 кВт.
При выборе схемы мини-ТЭЦ необходимо было учесть следующие моменты:
* потребителю требуется вода определенного качества (с температурой не ниже 50 ОС) по определенному графику;
* тепловой режим работы двигателя довольно жесткий: и по температуре охлаждающей воды рубашки двигателя, и по температуре масляной системы, и по температуре уходящих газов в теплообменнике (продукты сгорания - газ), и по температуре в баке-аккумуляторе (не более 100 ОС, атмосферное давление);
* т.к. предполагается интегрирование мини-ТЭЦ в существующую схему котельной, система регулирования параметров работы оборудования должна быть достаточно проста.
В качестве исходных данных для анализа приняты следующие параметры:
* средняя нагрузка ГВС - 300 кВт;
* собственные нужды котельной - 110 кВт (эл.);
* постоянная нагрузка, существующая в поселке - 160-180 кВт (эл.).
В результате проведенного математического моделирования была выбрана двухконтурная схема, состоящая из контура зарядки бака и контура ночной работы, когда станция работает на минимуме потребления и на тепловые потери.
В качестве инструмента для анализа использовалась среда динамического моделирования TRNSYS, помимо решения оптимизационных задач позволяющая также анализировать различные переходные режимы работы системы и подбирать соответствующие регуляторы, рассчитывать пусковые режимы.
В данной задаче оптимизировался объем бака-аккумулятора, минимально необходимая мощность насоса в контуре зарядки для сокращения потребления электроэнергии, а также анализировалось изменение температуры у потребителя при заданном графике нагрузки ГВС при максимальном коэффициенте использования тепла в утилизационном блоке. Под коэффициентом использования тепла подразумевается отношение тепла, отданное потребителю за сутки, к теплу, которое было выработано теплоутилизационным контуром.
Некоторые результаты моделирования представлены на графиках. Так, на графике суточной нагрузки ГВС следует отметить двойное превышение нагрузки в пиковые часы разбора (утренние и вечерние). При этом около 40% - это потери, связанные с большой протяженностью двухтрубной тепловой сети.
Начиная с 40-50 м3 объем бака соответствует необходимому значению для нормальной работы системы. На рис. 4 представлен аналогичный график только уже при изменении расхода в контуре зарядки.
При тех же условиях, когда меняется объем и расход, меняется температура воды уже у потребителя. При малых объемах бака и при малых расходах в контуре зарядки температура воды у потребителя в пиковые часы опускается ниже 30-40 ОС, что не соответствует требуемому значению.
Правая часть графика соответствует тому, что обычно предлагают производители оборудования, а левая часть графика - то, что можно в итоге получить. Если выбрана неоптимальная схема, неоптимально рассчитана мощность мини-ТЭЦ, неоптимально сделан процесс регулирования, то в результате можно ошибиться в сроке окупаемости почти в 1,5 раза. В нашем случае, при том графике нагрузки, который заложен в основу, коэффициент использования нагрузки получается на уровне 80%, что соответствует сроку окупаемости около одного года. Стоимость такой мини-ТЭЦ на базе двигателя ЯМЗ-240 оценивается примерно в 2 млн руб., а себестоимость электроэнергии составит 0,5 руб./кВт*ч. В результате проведенного анализа для конкретного потребителя - жилого поселка - показано, что мини-ТЭЦ может эффективно заменить котельную в неотопительный сезон, что, помимо снижения себестоимости энергии, позволяет гарантированно обеспечить жителей горячей водой, сократить издержки на содержание котельной и продлить срок эксплуатации ее основного оборудования.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Теплотехнический расчет воздухообмена, мощности систем отопления, калориферов воздушного отопления, систем вентиляции; выбор вентиляторов для приточной вентиляции. Составление и расчет тепловой схемы котельной, расхода теплоты на горячее водоснабжение.
курсовая работа [195,8 K], добавлен 05.10.2010Выбор оптимального варианта конфигурации электрической сети и разработка проекта электроснабжения населённых пунктов от крупного источника электроэнергии. Расчет напряжения сети, подбор трансформаторов, проводов и кабелей. Экономическое обоснование сети.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 20.10.2014Определение тепловых нагрузок для каждого потребителя теплоты. Вычисление годового расхода теплоты для всех потребителей (графическим и расчетным способом). Гидравлический расчет водяной тепловой сети. Выбор оборудования и принципиальной схемы котельной.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 23.08.2014Расчет нагрузок отопления, вентиляции и горячего водоснабжения зданий жилого микрорайона. Гидравлический и тепловой расчет сети, блочно-модульной котельной для теплоснабжения, газоснабжения. Выбор источника теплоснабжения и оборудования ГРУ и ГРПШ.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 12.03.2013Электростанции с комбинированным производством электроэнергии и тепла, экономическая эффективность ее использования и основные преимущества. Средства автоматики мини-ТЭЦ. Микротурбины как крышные котельные. Газопоршневые установки и газовые турбины.
презентация [2,2 M], добавлен 18.12.2013Удельный вес отраслей промышленности ТЭК в структуре промышленного производства в РФ. Экономическая оценка эффективности установки модульной котельной, заменяющей существующую систему теплоснабжения на предприятии. Расчет себестоимости тепловой энергии.
курсовая работа [339,2 K], добавлен 26.06.2013Энергетика как основа развития большинства отраслей промышленности и народного хозяйства. Проблемы, связанные с электроснабжением обособленных потребителей энергопроблемных регионов России. Методы решения проблем энергоснабжения обособленных потребителей.
реферат [20,8 K], добавлен 18.01.2010Теплоснабжение как одно из основных подсистем энергетики. Общая характеристика системы теплоснабжения жилого района. Анализ этапов построения годового графика расхода теплоты. Рассмотрение проблем выбора основного и вспомогательного оборудования.
дипломная работа [855,1 K], добавлен 29.04.2015Описание газовой котельной. Тепловые нагрузки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Расходы сетевой воды. Расчет диаметров дроссельных диафрагм, водоструйных элеваторов. Определение эффективности наладки гидравлического режима теплосети.
дипломная работа [2,3 M], добавлен 20.03.2017Расчет технологической нагрузки теплоэлектроцентрали и годового расхода топлива на ТЭЦ. Расчет конденсационной электростанции и технико-экономических показателей котельной. Сравнение вариантов энергоснабжения по чистому дисконтированному доходу.
курсовая работа [139,5 K], добавлен 09.03.2012Главная цель строительства электростанции. Газопоршневые технологии с утилизацией сбросной теплоты ГПУ. Основные технические характеристики энергоустановки, когенерационной электростанции. Оборудование мини-ТЭЦ, направления в области энергосбережения.
реферат [17,1 K], добавлен 16.09.2010Определение структуры затрат на энергоресурсы и эксплуатацию котельной. Подбор циркуляционных насосов. Расчёт тепловой схемы котельной и определение диаметров трубопроводов. Построение графика отпуска тепловой энергии. Расчёт теплообменного аппарата.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 20.03.2017Проектирование системы теплоснабжения поселка. Подбор оборудования участков тепловой сети и компоновка монтажных схем. Выбор котельного агрегата и топлива. Внедрение автоматического регулирования отпуска тепла для повышения энергоэффективности здания.
дипломная работа [380,8 K], добавлен 15.05.2012Схема и конструктивное исполнение силовой и осветительной сети с выбором электрооборудования и комплектных устройств для жилого дома. Выбор числа и мощности трансформаторов. Конструктивное исполнение сети заземления и расчёт заземляющего устройства.
курсовая работа [290,8 K], добавлен 06.02.2014Этапы и методы проектирования районной электрической сети. Анализ нагрузок, выбор оптимального напряжения сети, типа и мощности силовых трансформаторов. Электрический расчёт варианта сети при максимальных нагрузках. Способы регулирования напряжения.
методичка [271,9 K], добавлен 27.04.2010Краткая характеристика потребителей электричества микрорайона. Определение расчетных нагрузок. Проектирование системы электроосвещения микрорайона. Выбор числа и мощности трансформаторов. Проектирование связи с питающей системой, электрической сети.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 15.04.2014Определение расчетной мощности на вводе в здании газовой котельной. Расчет токов короткого замыкания, электрических нагрузок. Выбор силового трансформатора, площадки для строительства подстанции, проводов по плотности тока и предельным нагрузкам.
курсовая работа [106,7 K], добавлен 08.06.2010Тепловая нагрузка жилого района, график подачи теплоты, годовой запас условного топлива. Выбор вида теплоносителей и их параметров, системы теплоснабжения, метода регулирования. Расход сетевой воды по объектам и в сумме. Выбор необходимого оборудования.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 12.01.2014Определение мощностей подстанции. Расчет первого и второго вариантов электрической сети: параметры, оборудование, баланс. Выбор оптимального варианта сети и расчет режима для него. Регулирование напряжения на подстанции для оптимального варианта.
курсовая работа [3,9 M], добавлен 28.06.2011Расчёт распределения мощности по участкам сети электроснабжения поселка Б. Мурта. Расчет нагрузки трансформатора и потерь энергии в электрических сетях поселка. Выбор сечения проводов и расчет схемы по реконструкции системы электроснабжения посёлка.
курсовая работа [607,1 K], добавлен 24.09.2014
