Расчет технико-экономических показателей и принципиальной тепловой схемы энергоустановки

Белорусский национальный технический  университет

Энергетический  факультет

Кафедра ”Тепловые  электрические станции ”

 

 

Курсовая работа по дисциплине

«Теплоэнергетические процессы и  установки»

 

Тема: «Расчет  технико-экономических показателей  и принципиальной

тепловой  схемы энергоустановки»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2013

 

Содержание

 

Введение 4

1 Определение тепловых нагрузок промышленно- жилого района 5

2 Построение годового графика тепловых нагрузок по продолжительности 9

3 Выбор варианта электроснабжения района 12

4 Построение процесса расширения пара в турбине ПТ-135-130/15 23

5 Краткая характеристика турбины ПТ-135-130/15 25

6 Расчет и выбор сетевой установки для турбины ПТ-135-130/15 27

Заключение 31

Список  использованных источников 32

Введение

Целью курсовой работы является закрепление теоретических  знаний и отработка навыков выполнения теплоэнергетических расчетов.

Задачи курсовой работы включают:

- изучение  методов оценки тепловых нагрузок  промышленно-жилого района ;

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

- изучение  методических основ выбора варианта  энергоснабжения

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

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

   

1. Определение тепловых нагрузок промышленно- жилого района

 

Исходные данные:

Город Воронеж

Количество жителей

Количество работающих

(1.1)

 

Электрическая мощность

Промышленная нагрузка

(1.2)

 

Давление пара на технологические  нужды

Общий наружный объем производственных зданий

Топливо каменный уголь

1. Определение максимального  расхода теплоты на отопление  промышленных предприятий, жилых и общественных зданий

Внутренняя температура  в промышленных зданиях

Наружная температура  по справочным данным

Удельная отопительная характеристика промышленного здания

Удельная отопительная характеристика жилого здания по [1, табл. 2.1]

Расход теплоты на отопление  промышленных предприятий 

(1.3)

 

Расход теплоты на отопление  жилых зданий

Удельная жилая площадь  на одного жителя

(1.4)

 

Коэффициент тепловой нагрузки общественных зданий

2. Определение максимального  расхода теплоты на вентиляцию промышленных предприятий, жилых и общественных зданий

(1.5)

 

Определение максимального  расхода теплоты на вентиляцию промышленных  зданий

Расчетная температура на вентиляцию

Удельная кратность воздухообмена

Теплоемкость воздуха

Вентилируемый объем

(1.6)

 

Удельная вентиляционная характеристика

(1.7)

 

Расход тепла на вентиляцию промышленными зданиями

(1.8)

 

Коэффициент тепловой нагрузки вентиляции жилых зданий

Коэффициент тепловой нагрузки вентиляции общественных зданий

Расход тепла на вентиляцию жилыми зданиями

(1.9)

 

Расход тепла  на вентиляцию общественными зданиями

(1.10)

 

Суточная норма расхода  горячей воды на работающего

Теплоемкость воды

Число часов зарядки баков - аккумуляторов

Температура горячей воды

Температура холодной воды

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

(1.11)

 

Суточная норма расхода  горячей воды на одного жителя в  жилых зданиях

Суточная норма расхода  горячей воды в общественных зданиях

коэффициент часовой неравномерности

Расход теплоты на горячее  водоснабжение жилых и общественных зданий

(1.12)

 

Суммарная потребность в  тепловой энергии

(1.13)

 

где

(1.14)

 

(1.15)

 

(1.16)

 

 

2. Построение  годового графика тепловых нагрузок по продолжительности

Режим работы любой ТЭЦ зависит от величины и графика тепловых нагрузок. Технологическое  потребление тепла предприятиями  осуществляется преимущественно в виде пара, определяется  особенностями производства и имеет, как правило, круглогодовой характер, хотя обычно и снижается несколько в летний период. Потребление тепла на отопление и вентиляцию имеет сезонный характер, изменяясь от максимальной величины в зимний период до нуля в летний и определяется температурой наружного воздуха. Потребление же тепла на горячее водоснабжение практически постоянно в течение года. Обычно режимы расходов тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение принято изображать в виде зависимости от наружной температуры и по длительности стояния нагрузок в часах в течение года (годовой график тепловых нагрузок по продолжительности). Строится он следующим образом. По оси абсцисс от начала координат вправо откладывают в произвольном масштабе в часах продолжительность отопительного периода τ_от  , для каждого района она будет своя [1. табл. 6.2]. Далее, то же по оси абсцисс (от начала координат), для нескольких промежуточных температур наружного воздуха ( t_но, t₁, t₂,…, t_i,…, +8) , в том же масштабе откладывают в часах время (0, τ₁, τ₂,…, τ_i,…, τ_от), в течение которого наружный воздух имеет температуру, равную или ниже каждой из заданных промежуточных. Расчетные температуры и длительность их стояния за отопительный сезон определяются по  [1. табл. 6.4].

Расчет тепловых нагрузок (Q_T1, Q_T2,…, Q_Ti,.), соответствующих температурам наружного воздуха (t_Н1, t_Н2,…, t_Нi,.), производится по формуле:

где температура воздуха внутри производственных помещений и жилых зданий. Построенные графики являются расчетными по которым производится выбор оборудования ТЭЦ.

Таблица 2.1-Таблица тепловых нагрузок

Температура наружного воздуха, °С	Время стояния данной температуры, ч	Тепловая  нагрузка на отопление, МВт	Тепловая  нагрузка на вентиляцию, МВт	Тепловая  нагрузка горячего водо-снабжения, МВт	Суммарная тепловая нагрузка, МВт
-25	-	322,94	143,53	135,71	602,18
-20	144	285,35	143,53	135,71	564,59
-15	470	247,76	143,53	135,71	527,00
-10	1020	210,16	125,55	135,71	471,42
-5	1850	172,57	103,08	135,71	411,36
0	3380	134,98	80,60	135,71	351,29
8	4780	74,83	44,64	135,71	255,18

 Продолжительность отопительного периода

Рисунок 2.1-График тепловых нагрузок по продолжительности

По графику определяем

3. Выбор варианта электроснабжения района

 

Целью выбора варианта энергоснабжения  являются получение основных технико-экономических показателей, включающих расчет капиталовложений в генерирующее оборудование, расчет расхода топлива и топливных затрат на обеспечение выработки электрической и тепловой энергии. Исходными данными для анализа являются величины электрической, в структура отпускаемого потенциала теплоты, по которым выбирается основное оборудование.

1. Вариант комбинированного энергоснабжения от ТЭЦ

1. Выбор основного  оборудования ТЭЦ

Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) предназначена для отпуска потребителям двух видов энергии: электрической  и тепловой. В течение года ТЭЦ  вырабатывает электрическую энергию по двум циклам. Зимой при отпуске теплоты из отборов турбин выработка электроэнергии турбоагрегатами ТЭЦ осуществляется по теплофикационному циклу без энергетических потерь в холодном источнике. В летний и переходный осенне-весенний период выработка электроэнергии на ТЭЦ осуществляется по конденсационному циклу. Причем экономичность такой выработки всегда ниже, чем на конденсационной электростанции с оборудованием такого же класса. Последнее обусловлено снижением КПД проточной части турбин вследствие их конструктивных особенностей.

Коэффициент теплофикации принимаем

Тепловая нагрузка теплофикационных отборов

(3.1)

 

Выбираемые турбоагрегаты  должны соответствовать трем условиям:

1) Вырабатывать электрическую 

2) Покрывать технологическую  нагрузку 

и отпускать пар давления

3) Покрывать отопительную  нагрузку 

Для этой цели выбираем по таблице([1], приложение 1) следующие турбоагрегаты.

3 турбоагрегата ПТ-135-130/15

1) Электрическая мощность  одного турбоагрегата ПТ-135-130/15:

 

2)    Тепловая производственная нагрузка отборов одного турбоагрегата ПТ-135-130/15:

(3.2)

 

где мощность производственного  отбора

энтальпия производственного  отбора;

энтальпия обратного конденсата

(3.3)

 

3)    Тепловая отопительная нагрузка отборов одного турбоагрегата ПТ-135-130/15:

(3.4)

 

где мощность  теплофикационного  отбора

энтальпия теплофикационного  отбора;

энтальпия конденсата теплофикационного  отбора

(3.5)

 

Проверка правильности выбора турбоагрегатов:

1.     Электрическая мощность всех турбоагрегатов:

(3.6)

 

 

405>400

Первое условие выполнено.

2.  Тепловая производственная нагрузка отборов всех турбоагрегатов:

(3.7)

 

698373>510000

Второе условие выполнено.

3. Тепловая отопительная нагрузка отборов всех турбоагрегатов:

(3.8)

 

425199>421523

Третье условие выполнено.

Характеристики выбранных  турбоагрегатов приведены в таблице.

Таблица 3.1-Характеристики выбранных турбоагрегатов

2. Выбор котельных  агрегатов

Котельные агрегаты выбираются по номинальной паровой производительности всех установленных турбин

Максимальный расход свежего  пара для одной турбины

Требуемое давление свежего  пара

Температура свежего пара

Давление отработанного  пара

Относительный внутренний к.п.д турбины

Принимаем количество котлоагрегатов

Наименьшая необходимая  производительность котельного агрегата

(3.9)

 

Выбираем котельный агрегат  марки Е-420-140 с производительностью 420 т/ч

Таблица 3.2-Характеристики выбранных котлоагрегатов

3. Выбор пикового водогрейного котла

Выбираем пиковый водогрейный  котел для покрытия пиковой нагрузки

Необходимая нагрузка пикового водогрейного котла

(3.10)

 

К установке принимаем  водогрейный котел типа ПТВМ-180

Тепловая производительность одного котла по таблице приложения

Количество устанавливаемых  котлов ПВК

Таблица 3.3-Характеристики выбранных пиковых водогрейных котлов

4. Капиталовложения  в сооружение ТЭЦ

В зависимости от вида топлива  выбираем удельные капиталовложения