Расчет технико-экономических показателей и принципиальной тепловой схемы энергоустановки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

       

Введение………………………………………………………………………………......4

1. Определение тепловых нагрузок  промышленно- жилого района…………….…....5                                                   1.1.Определение максимального расхода теплоты на отопление

    промышленных предприятий,  жилых и общественных зданий……………..…5 1.2.Определение максимального расхода теплоты на вентиляцию

       промышленных  предприятий, жилых и общественных  зданий………….…....6

   1.3.Определение максимального  расхода теплоты на горячее 

       водоснабжение  промышленных предприятий, жилых  и общественных 

       зданий…………………………………………………………………………...….7

2. Построение годового  графика тепловых нагрузок по  продолжительности….……9

3. Выбор варианта энергоснабжения  промышленно-жилого района…………….….11

   3.1 Вариант комбинированного  энергоснабжения от ТЭЦ…………………….….11

3.1.1.Выбор  основного оборудования……………………………………….…..11

   3.1.2.Определение капитальных  вложений в сооружение ТЭЦ…………….…15        3.1.3.Определение расхода топлива и основных показателей для

            варианта энергоснабжения от  ТЭЦ………………………………………...15

   3.2 Вариант раздельного  энергоснабжения от КЭС и котельной………………….18

3.2.1.Определение  капитальных вложений в сооружение  КЭС и котельной…18

3.2.2.Определение расхода топлива  и основных показателей для  варианта                         энергоснабжения КЭС и котельной……………………………………….19

   3.3. Выбор варианта  энергоснабжения……………………………………………....21

4. Построение процесса  расширения пара в турбине………………………………......22

5. Краткая характеристика  паровой турбины………………………………………..… 23

6. Расчет и выбор сетевой  установки………………………………………………...….26

7. Выводы……………………………………………………………………………...…..29

Список использованных источников…………………………………………….…..….30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Теплоснабжение  является одной из основных подсистем  энергетики. На теплоснабжение народного  хозяйства и населения расходуется  около 1/3 всех используемых в стране первичных топливно-энергетических ресурсов. Основными направлениями  совершенствования этой подсистемы являются концентрация и комбинирование производства теплоты и электрической  энергии (теплофикация) и централизация  теплоснабжения. Централизованное теплоснабжение от теплоэлектроцентралей сочетается с целесообразным применением экономичных  котельных установок и утилизацией  вторичных энергоресурсов промышленных предприятий. Каждый из этих источников теплоснабжения имеет свою область  целесообразного использования.

Развитие  промышленности и широкое жилищно-коммунальное строительство вызывает непрерывный  рост тепловой нагрузки. Одновременно идет процесс концентрации этой нагрузки в крупных городах и промышленных районах, что создает базу для  дальнейшего развития теплофикации и централизованного теплоснабжения. В отдельных районах страны возникают  крупные территориальные формирования с высокой концентрацией тепловой нагрузки, что вызывает необходимость  создания комплексных систем, с использованием различных источников теплоснабжения на отдельных этапах развития этих территориальных формирований.

Ужесточение экологических и планировочных  требований к современным городам  и промышленным районам приводит к размещению ТЭЦ на органическом (особенно твердом), а также на ядерном  топливе, на значительном расстоянии от районов теплового потребления, что усложняет тепловые и гидравлические режимы систем теплоснабжения и выдвигает  повышенные требования к их надежности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Определение тепловых  нагрузок промышленно- жилого района.

 

Необходимость в сооружении ТЭЦ (теплоэлектроцентрали) определяется требованиями покрытия тепловых нагрузок промышленных и коммунально-бытовых  потребителей.

К коммунально-бытовым  потребителям относятся жилые, общественные и производственные здания, в которых  поступающая тепловая энергия затрачивается  на отопление, вентиляцию и горячее  водоснабжение. Расход и параметры  пара на производство определяются технологическими нуждами и указываются в задании  к курсовой работе. Заданными считаются  также: географическое месторасположение  промышленно-жилого района, число жителей, структура производства и другие количественные показатели. На основании  этих данных выполняется расчет расхода  тепла на отопление, вентиляцию и  горячее водоснабжение промышленных, жилых и общественных зданий и  сооружений.

 

 

1.1.Определение максимального  расхода теплоты на

отопление промышленных предприятий, жилых и общественных зданий.

 

Расход  теплоты на отопление промышленных предприятий определяется из выражения:

 

=, кВт,              (1)

 

где - отопительная характеристика здания, представляющая теплопотери 1 м³ здания при разности внутренней и наружной температур 1 ºС, Вт/(м³ ºС);

- общий наружный  объем промышленных зданий, м³;

 - внутренняя температура отапливаемых помещений (для промышленных зданий принимаем равной 16^о С );

 - расчётное значение наружной температуры для отопления, в зависимости от района, выбираем по [1, таб. 6.2].

 

При =0,6 Вт/(м³ ºС); =450000 м³; =16 ^оС; =-29 ^оС, расход теплоты на отопление промышленных предприятий равен:

 

==12150, кВт

 

Расход  теплоты на отопление жилых зданий определяется с помощью выражения:

 

, кВт,              (2)

 

      где q - укрупнённый показатель расхода теплоты на отопление зданий, Вт/м², выбираем по [2, таб. 2.1];

      F - жилая площадь, м², принимаем равным 10 м² на одного человека;

      m - количество людей, чел.

 

При q=172 Вт/м²; F=10 м²; m=130000 чел., расход теплоты на отопление жилых зданий равен:

 

=223600, кВт

 

Расход  теплоты на отопление общественных зданий определяется из выражения:

 

             (3)

 

где - коэффициент, учитывающий расход теплоты на отопление общественных зданий, принимаем равным 0,25.

 

При =0,25; =223600 кВт, расход теплоты на отопление общественных зданий равен:

 

 

 

 

1.2.Определение максимального  расхода теплоты на вентиляцию  промышленных предприятий, жилых

и общественных зданий.

 

Расход  теплоты на вентиляцию промышленных зданий определяется из выражения:

 

=, кВт,              (4)

 

      где - вентиляционная характеристика здания, представляющая расход теплоты на вентиляцию 1 м³ здания при разности внутренней и наружной температур 1 ºС, Вт/(м³∙ºС);

      - расчетная наружная температура для вентиляции, ºС, определяем по [1, таб. 6.2].

 

              ⁽⁵⁾

 

       где - кратность обмена воздуха, 1/с, принимаем равным 1 час^-1= 2,7810^-4 1/с;

      - объемная теплоемкость воздуха, кДж/м³, принимаем равным 1,25 кДж/м³;

       - вентилируемый объем промышленных зданий, м³, принимаем равным

       0,7=315000 м³.

 

При =2,7810^-4 1/с; = 1,25 кДж/м³; = 315000 м³; = 450000 м³, вентиляционная характеристика здания равна:

 

 

 

Подставим полученные данные  выражение (4):

 

=0,24, кВт

 

Расход  теплоты на вентиляцию жилых и  общественных зданий определяется из выражений (6) и (7):

 

              (6)

 

              (7)

 

где - коэффициент, учитывающий расход теплоты на вентиляцию жилых зданий, принимаем равным 0,2;

 - коэффициент, учитывающий расход теплоты на вентиляцию общественных зданий, принимаем равным 0,4.

 

Тогда формулы (6) и (7) равны:

 

 

 

 

 

 

1.3.Определение максимального  расхода теплоты на горячее

водоснабжение промышленных предприятий, жилых и

 общественных зданий.

 

Расход  теплоты на горячее водоснабжение  промышленных зданий определяется из выражения:

 

              (8)

 

      где - количество единиц потребления на промышленных предприятиях, чел., ;

- суточная норма расхода горячей воды, при 60 °С для промышленных зданий на единицу потребления принимается 50 л/чел. по СНиП 2.04.01-85;

- теплоемкость подогреваемой воды, кДж/кг, принимаем равным 4,19 кДж/кг;

- температура горячей воды, подаваемой в систему горячего водоснабжения, , принимаем равным 60 ;

- температура холодной воды, в отопительный период, , принимаем равным 5 ;

- число часов работы системы горячего водоснабжения в течении суток, для промышленных предприятий принимают равным числу часов зарядки баков- аккумуляторов, час., принимаем равным 8 час.

 

При л/чел; с = 4,19 кДж/кг; ; и T = 8 час. расход теплоты на горячее водоснабжение промышленных зданий равен:

 

 

 

Расход  теплоты на горячее водоснабжение  жилых и общественных зданий определяется из выражения:

 

              (9)

 

где a - суточная норма расхода горячей воды, л/чел, при 60 °С для жилых зданий на одного человека принимается 100 л/чел. по СНиП 2.04.01-85.;

       b - то же для общественных зданий, принимаем равным 20 л/сут;

       24 – число часов в сутках, ч;

      - коэффициент часовой неравномерности, ориентировочно принимается 2.

 

При c = 4,19 кДж/кг; m = 130000 чел; a = 100 л/чел; b = 20 л/сут; ; и = 2 расход теплоты на горячее водоснабжение промышленных зданий равен:

 

 

 

Суммарная потребность в тепловой энергии  находим по формуле:

 

              (10)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Построение годового  графика тепловых нагрузок по

продолжительности.

 

    Режим работы любой ТЭЦ зависит  от величины и графика тепловых  нагрузок. Техно- логическое 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 продол- жительности). Строится он следующим образом. По оси абсцисс от начала координат вправо откладывают в произвольном масштабе в часах продолжительность отопительного периода τ_от (для Риги τ_от= 211 сут.= 5064 ч.) [1, таб. 6.2]. Далее, то же по оси абсцисс (от начала координат), для нескольких промежуточных температур наружного воздуха (t₁, t₂,…,t_i,…,+8), в том же масштабе откладывают в часах время (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, таб. 6.4].

    Точка А на графике характеризует начало отопительного периода, которому соответствует температура наружного воздуха + 8 °С, эта температура и ниже ее наблюдается в течение всего отопительного периода, поэтому длительность их стояния равна продолжительности отопительного сезона. Точка B соответствует температуре наружного воздуха t_но. Расчет тепловых нагрузок (Q_T1, Q_T2,…,Q_Ti), соответствующих температурам наружного воздуха (t_н1, t_н2,…,t_нi), производится по формуле:

 

 

              (11)

 

где 16 °С и 18 °С температуры воздуха внутри производственных помещений и жилых зданий. Построенные графики являются расчетными, по которым производится выбор оборудования ТЭЦ.

 

Произведём  расчёт для первого случая, при  t_н1= -30 °С:

 

 

 

 

Аналогичные расчёты проводим для остальных  случаев и данные заносим в таблицу 1.

Таблица 1.

No	t, oC	τ, час	, кВт	Qот, кВт	Qв, кВт	Qгв, кВт
1	-30	40	511219,2	320407,1	91990,7	98821,39
2	-25	160	468083,4	286876,1	82385,84	98821,39
3	-20	436	424947,6	253345,2	72780,97	98821,39
4	-19	544	416320,4	246639	70860	98821,39
5	-15	980	381811,8	219814,3	63176,11	98821,39
6	-10	1780	338676	186283,4	53571,24	98821,39
7	-5	2770	295540,2	152752,5	43966,38	98821,39
8	0	3900	252404,5	119221,6	34361,51	98821,39
9	+8	5060	183387,2	65572,09	18993,73	98821,39