Выбор оборудования и расчет показателей работы теплоэлектроцентрали

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Национальный исследовательский

Иркутский государственный технический университет

Кафедра электроэнергетики

Пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине "Энергоснабжение"

Разработал студент

группы ЭПзу-10-2

Носков Д.А.

Нормоконтроль Лукина Г.В.

Иркутск 2013 г.



Задание

Характеристика	Условное обозначение	Источник	Исходные данные по шифру
1	2	3	4
1. Расчетная нагрузка по промпару, кг/с		Зад. на курсовую работу	45
2. Параметры промпара
2.1 Давление, МПа	РП	Зад. на курсовую работу	1,3
2.2 Температура, С0	tП	Зад. на курсовую работу	220
2.3 Энтальпия, кДж/кг	hП	[9]	2859,4
3. Обратный конденсат
3.1 Доля возврата	?к	Зад. на курсовую работу	0,95
3.2 Температура, С0	tК	Зад. на курсовую работу	95
3.3 Энтальпия, кДж/кг	hK	[9]	398,6
4.Годовое время использования максимума технологической нагрузки		Зад. на курсовую работу	4300
5. Расчетная нагрузка по горячей воде, МВт
5.1 Отопление и вентиляция промпредприятия		Зад. на курсовую работу	65
5.2 ГВС промпредприятия		Зад. на курсовую работу	11
6. Климатические условия города
6.1 Расчетная температура наружного воздуха, С0		Приложение Е, табл. 5	-41/-26
6.2 Средняя температура за отопительный период, С0	t0	Приложение Е, табл. 5	-9,9
6.3 Расчетный тепловой поток на отопление, Вт/м2	q0	Приложение С, табл. 3	95
5.4 Средний тепловой поток на ГВС, Вт/чел	qг	Приложение D, табл. 4	376
6.5 Продолжительность отопительного периода, ч	h0	Приложение Е, табл. 5	7176
7. Численность населения, чел	m	Зад. на курсовую работу	125000
8. Система теплоснабжения		Зад. на курсовую работу	СТЗ
9. Топливо		Зад. на курсовую работу	ГМ



Содержание

Введение

1. Тепловые нагрузки потребителей

1.1 Производственно-технологические потребители (пар)

1.2 Коммунально-бытовые и производственные потребители (горячая вода)

1.2.1 Расчетные тепловые нагрузки

1.2.2 Средние тепловые нагрузки

1.2.3 Годовой расход теплоты

1.3 Отпуск теплоты по сетевой воде

2. Выбор основного оборудования ТЭЦ

2.1 Выбор паровых турбин

2.2 Выбор пиковых водогрейных котлов (ПВК)

2.3 Выбор паровых котлов



Введение

Система централизованного теплоснабжение включает источник тепла, тепловую сеть и теплопотребляющие установки, присоединяемые к сети через тепловые пункты.

Источниками тепла при централизованном теплоснабжении могут быть теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), осуществляющие комбинированную выработку электрической и тепловой энергии; котельные установки большой мощности, вырабатывающие только тепловую энергию; устройства для утилизации тепловых отходов промышленности; установки для использования тепла геотермальных источников. В системах местного теплоснабжение источниками тепла служат печи, водогрейные котлы, водонагреватели (в том числе солнечные) и т.п.

Теплоносителями в системах централизованного теплоснабжение обычно являются вода с температурой до 150°С и пар под давлением 0,7-1,6 Мн/м² (7--16 ат). Вода служит в основном для покрытия коммунально-бытовых, а пар - технологических нагрузок. Выбор температуры и давления в системах теплоснабжение определяется требованиями потребителей и экономическими соображениями.

С увеличением дальности транспортирования тепла возрастает экономически оправданное повышение параметров теплоносителя. Расстояние, на которое транспортируется тепло в современных системах централизованного теплоснабжение, достигает нескольких десятков км.

Затраты условного топлива на единицу отпущенного потребителю тепла определяются в основном кпд источника теплоснабжение. Развитие систем теплоснабжение характеризуется повышением мощности источника тепла и единичных мощностей установленного оборудования. Тепловые мощности современных ТЭЦ достигают 2-4 Ткал/ч, районных котельных 300-500 Гкал/ч. В некоторых системах теплоснабжение осуществляется совместная работа нескольких источников тепла на общие тепловые сети, что повышает надёжность, манёвренность и экономичность теплоснабжения. По схемам присоединения установок отопления различают зависимые и независимые системы теплоснабжение.

В зависимых системах теплоноситель из тепловой сети поступает непосредственно в отопительные установки потребителей, в независимых - в промежуточный теплообменник, установленный в тепловом пункте, где он нагревает вторичный теплоноситель, циркулирующий в местной установке потребителя. В независимых системах установки потребителей гидравлически изолированы от тепловой сети. Такие системы применяются преимущественно в крупных городах -- в целях повышения надёжности теплоснабжение, а также в тех случаях, когда режим давления в тепловой сети недопустим для тепло-потребляющих установок по условиям их прочности или же когда статическое давление, создаваемое последними, неприемлемо для тепловой сети (таковы, например, системы отопления высотных зданий).



1. Тепловые нагрузки потребителей

1.1 Производственно-технологические потребители (пар)

Расчетная технологическая нагрузка с учетом потерь в тепловых сетях определяется по формуле, кВт (МВт) и ГДж/ч.

(1)

где hп, hк, hx - энтальпии технологического пара, обратного конденсата и холодной воды зимой (температура и давление холодной воды зимой соответственно 5С и 0,4 МПа), кДж/кг;

- доля тепловых потерь в паровых сетях (принимаем равное 0,2).

- коэффициент, характеризующий энтальпию (принимаем равным 0,95)

Мои данные: hп - 2859,4 hк - 398,6, hx - 21,4, тогда,

Годовой отпуск теплоты технологическим потребителям, ГДж

(2)

Годовой график технологических нагрузок строится в виде ступенчатой линии или столбчатой диаграммы, а высота каждой ступеньки или столбца соответствует средней нагрузке за рассматриваемый месяц i, определяемой по формуле



где - относительная величина средней технологической нагрузки месяца i;

- сумма относительных величин средних технологических нагрузок по месяцам за год.

ГДж (январь)

ГДж

Средние технологические нагрузки за остальные месяца находим аналогично.

Результаты расчетов приведены в таблице 1.

Таблица 1

	ki
январь	1	2072462,4	233912,23
февраль	0,92	1906665,4	215199,26
март	0,81	1678694,5	189468,91
апрель	0,65	1347100,6	152042,95
май	0,59	1222752,82	138008,22
июнь	0,57	1181303,57	133329,97
июль	0,55	1139854,32	128651,73
август	0,56	1160578,94	130990,85
сентябрь	0,63	1305651,31	147364,71
октябрь	0,75	1554346,8	175434,18
ноябрь	0,88	1823766,91	205842,77
декабрь	0,95	1968839,28	222216,62
		18362016,9



Рис. 1. Годовой график технологических нагрузок.

1.2 Коммунально-бытовые и производственные потребители (горячая вода)

1.2.1 Расчетные тепловые нагрузки

Расчетная нагрузка отопления, Вт (МВт) и ГДж/ч.

(4)

Где - укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 м² общей площади, Вт/м²;

- общая площадь жилых зданий, м²;

- норма общей площади в жилых зданиях на 1 чел (может приниматься равной 18 м²/чел.);

= 0,25 - коэффициент, учитывающий долю теплового потока на отопление общественных зданий.

Расчетная нагрузка вентиляции, Вт(МВт) и ГДж/ч.



(5)

где q0 - для вентиляции принимаем 81;

- коэффициент, учитывающий долю теплового потока на вентиляцию общественных зданий (= 0,6).

Расчетная нагрузка горячего водоснабжения, Вт(МВт) и ГДж/ч.

(6)

где - укрупненный показатель среднего теплового потока на горячее водоснабжение на 1 чел, Вт/чел.

Расчетная нагрузка коммунально-бытовых потребителей, Вт(МВт) и ГДж/ч.

(7)

1.2.2 Средние тепловые нагрузки

1. Средняя нагрузка отопления, Вт(МВт) и ГДж/ч.

(8)

Где - средняя температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий (=18 - для жилых и общественных зданий);

- расчетная для отопления и средняя за отопительный период температуры наружного воздуха

2. Средняя нагрузка вентиляции, Вт(Вт) и ГДж/ч.

(9)

3. Средняя за отопительный период нагрузка горячего водоснабжения, Вт(МВт) и ГДж/ч.

(10)

4. Средняя за неотапливаемый период нагрузка горячего водоснабжения, Вт(МВт) и ГДж/ч.

(11)

где: =5 и =15 - соответственно температуры холодной (водопроводной) воды в отопительный и неотопительный период;

- коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на горячее водоснабжение в неотопительный период по отношению к отопительному (принимаем равное 0,8).

5. Средняя за отопительный период нагрузка коммунально-бытовых потребителей, Вт(МВт) и ГДж/ч.

(12)



1.2.3 Годовой расход теплоты

1. Годовой расход теплоты на отопление, ГДж

(13)

где - длительность отопительного периода, ч.

2. Годовой расход теплоты на вентиляцию, ГДж.

(14)

где z =16 ч - время работы за сутки систем вентиляции общественных зданий.

3. Годовой расход теплоты на горячее водоснабжение, ГДж.

(15)

Годовой расход теплоты на коммунально-бытовые нужды, ГДж.

(16)

1.3 Отпуск теплоты по сетевой воде

Сантехническая нагрузка промышленного предприятия покрывается сетевой водой и суммируется с коммунально-бытовой нагрузкой.

Расчетная сантехническая нагрузка, МВт и ГДж.



(17)

Средние нагрузки () и годовые расходы теплоты

() на отопление, вентиляцию и ГВС промпредприятия рассчитывают по приведённым выше формулам для коммунально-бытовых потребителей:

Средняя нагрузка отопления и вентиляции предприятия, Вт(МВт) и ГДж/ч.

теплоснабжение турбина паровой котёл

где - средняя температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий

(=16 - для производственных зданий);

Средняя за отопительный период нагрузка горячего водоснабжения предприятия, Вт(МВт) и ГДж/ч.

Годовой расход теплоты на отопление и вентиляцию предприятия, ГДж.

Средняя за неотапливаемый период нагрузка горячего водоснабжения, ГДж/ч.



где: =5 и =15 - соответственно температуры холодной (водопроводной) воды в отопительный и неотопительный период;

- коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на горячее водоснабжение в неотопительный период по отношению к отопительному для предприятия (принимаем равное 1).

Годовой расход теплоты на горячее водоснабжение, ГДж.

Годовой расход теплоты на сантехнические нужды промышленного предприятия, ГДж.

(18)

Расчетная нагрузка потребителей сетевой воды (учетом тепловых потерь в сетях), МВт и ГДж/ч.

(19)

Годовой отпуск теплоты по сетевой воде, Гдж.



(20)

где - доля тепловых потерь в тепловых сетях (принимается в пределах от 0,04 до 0,06 при надземной прокладке и от 0,02 до 0,04 при подземной прокладке, если прокладываемые трубопроводы изолированы пенополиуретаном (ППУ) и имеют гидроизоляционную оболочку (ГО) из полиэтилена).

Результаты расчета тепловых нагрузок сводим в таблицу 2. По результатам расчета нагрузок потребителей сетевой воды строим график тепловых нагрузок по продолжительности.

Таблица 2.

Характеристика	Усл. обозн.	Формула или источник	Расчет
1	2	3	4
1. Потребители технологического пара
1.1 Расчетная нагрузка, МВт			204,025
1.2 Годовой отпуск теплоты, млн. ГДж			3,562
1.3 То же как сумма среднемесячных нагрузок		Значения среднемесячных относительных нагрузок по Приложению В, табл. 2	33,414
1.4 Отпуск теплоты по месяцам, млн. ГДж
Январь			0,379
Февраль		и т.п.	0,360
Март		и т.п.	0,337
Апрель		и т.п.	0,288
Май		и т.п.	0,254
Июнь		и т.п.	0,231
Июль		и т.п.	0,224
Август		и т.п.	0,231
Сентябрь		и т.п.	0,254
Октябрь		и т.п.	0,296
Ноябрь		и т.п.	0,337
Декабрь		и т.п.	0,364
2. Потребители сетевой воды
2.1. Коммунально-бытовые
2.1.1 Расчетная нагрузка, МВт
Отопления			342,563
Вентиляции			34,493
ГВС			65,8
Суммарная			442,856
2.1.2 Средняя нагрузка, МВт
Отопления			163,669
Вентиляции			23,923
ГВС зимняя			65,8
1	2	3	4
ГВС летняя			42,112
2.1.3 Годовой отпуск теплоты, млн. ГДж
На отопление		3,6*10-6	3,026
На вентиляцию			0,294
На ГВС			1,711
Итого			5,032
2.2 Санитарно-технические
2.2.1 Годовой отпуск теплоты, млн. ГДж
На отопление и вентиляцию			0,754
На ГВС			0,557
Итого			1,312
2.3 Суммарное теплопотребление по сетевой воде
2.3.1 Расчетная нагрузка с потерями в тепловых сетях, МВт			773,998
2.3.2 Годовой отпуск теплоты, млн. ГДж			6,344
2.3.3 То же с потерями в тепловых сетях, млн. ГДж			8,882



2. Выбор основного оборудования ТЭЦ

2.1 Выбор паровых турбин

Осуществляем по расчетным тепловым нагрузкам, характеристикам выбираемых паровых турбин и расчетным значениям коэффициентов теплофикации по пару и сетевой воде, которые должны меняться в пределах соответственно

Выбираем паровые турбины типа ПТ-50/69-12,8/0,7 - 2 шт. и типа

Т-185/220-12,8 - 1шт.

Проверяем выбранные турбины по:

где - расчетный отпуск пара из производственных отборов и противодавления выбранных турбин типа ПТ, кг/с;

- расчетный отпуск теплоты из отопительных отборов и встроенных пучков конденсаторов выбранных турбин типа Т и ПТ, МВт.

2.2 Выбор пиковых водогрейных котлов (ПВК)

Паровые (ПК) и водогрейные котлы (ПВК) выбираются, исходя из требуемой паро- и теплопроизводительности по соответствующим характеристикам выпускаемых котлов (Приложение K, L; табл. 7,8)

(23)



Выбираем (ПВК) типа КВ-ГМ-30 5шт.

2.3 Выбор паровых котлов

Выбор типа и количества паровых котлов производится по сумме максимальных расходов свежего пара на все турбины и РОУ с коэффициентом 1,02 для компенсации неучтенных потерь в цикле ТЭЦ, кг/с.

(24)

где h0 и hПВ - энтальпии свежего пара и питательной воды паровых котлов, кДж/кг;

= 0,98 - к.п.д. РОУ.

отсюда:

Выбираем паровые котлы типа E-500-13,8 ГМН (3 шт.).

Таблица 3. Выбор основного оборудования ТЭЦ

Характеристика	Усл. обозн.	Формула или источник	Расчет
1	2	3	4
1. Паровые турбины (ПТ)
1.1. Турбины типа ПТ и Р
1.1.1. Типоразмер турбин
1.1.1.1. Типа ПТ		Приложение F, табл. 6	ПТ50/60-12,8/0,7
1.1.1.2. Типа Р			-
1.1.2. Количество турбин, шт
1.1.2.1. Типа ПТ	nПТ	Принято	2
1.1.2.2. Типа Р	nР	Принято	-
1.1.3. Расчетная нагрузка П-отбора и противодавления, кг/с			65,6
1.1.4. Расчетный коэффициент теплофикации по пару			0,93
1.1.5. Расчетная нагрузка Т-отбора и ВП, МВт		Приложение F, табл. 6	93
1.1.6. Максимальный расход пара на ПТ, кг/с		Приложение F, табл. 6	166,6
1.1.7. Установленная электрическая мощность, МВт	NПТ.Р	NПТ + NP	100
1	2	3	4
1.2. ПТ типа Т
1.2.1. Типоразмер турбин		Приложение F, табл. 6	Т-185/220-12,8
1.2.2. Количество турбин, шт	nР	Принято	1
1.2.3. Расчетная нагрузка Т-отбора и ВП, МВт		Приложение F, табл. 6	325
1.2.4. Расчетный коэффициент теплофикации по с.в.			0,54
1.2.5. Максимальный расход пара на ПТ, кг/с		Приложение F, табл. 6	225
1.2.6. Установленная электрическая мощность, МВт	NТ	nТNТ	185
1.3. Установленная электрическая мощность ТЭЦ, МВт	NТЭЦ	NПТ.Р + NТ	285
2. Паровые котлы (ПК) и РОУ
2.1. Параметры свежего пара и питательной воды
2.1.1. Давление пара, МПа	p0	Приложение К, табл. 7	13,8
2.1.2. Температура пара, 0С	t0	Приложение К, табл. 7	560
2.1.3. Энтальпия пара, кДж/кг		[19]	3487
2.1.4. Температура питательной воды, 0С	tПВ	Приложение К, табл. 7	230
2.1.5. Энтальпия воды, кДж/кг		[19]	993
2.2. Расход свежего пара на РОУ, кг/с			3,3
2.3. Требуемая паропроизводительность ПК, кг/с			402,798
2.4. Тип устанавливаемых ПК		Приложение К, табл. 7	Е-500-13,8 ГМН
2.5. Количество ПК, шт	nПК	Принимаем	3
2.6. Номинальная паропроизводительность котла, кг/с		Приложение К, табл. 7	139
2.7. Установленная паропроизводительность ПК, кг/с			417
3. Пиковые водогрейные котлы (ПВК)
3.1. Расчетная нагрузка, МВт			355,998
3.2. Тип устанавливаемых ПВК		Приложение L, табл. 8	КВ-ГМ-30
3.3. Количество, шт	nПВК	Принимаем	5
3.4. Номинальная теплопроизводительность котла, МВт		Приложение L, табл. 8	34,9

Размещено на Allbest.ru

...