Организация и планирование энергетики

При выборе основного  оборудования ТЭЦ необходимо сравнить не менее двух вариантов, отличающихся количеством и типом турбоагрегатов (ПТ, Т, Р).  Выбор состава оборудования начинается с определения типа, мощности и числа турбин.

При этом должны полностью  покрываться технологическая тепловая нагрузка, отопительная нагрузка (кроме  пиковой её части) и нагрузка горячего водоснабжения. Сравниваемые варианты должны обеспечивать примерно одинаковые расчётные нагрузки потребителей, а также примерно одинаковую степень надёжности энергоснабжения, охраны окружающей среды.

Выбор наилучшего элемента оборудования можно осуществлять как на одно-, так и многокритериальной основе. В первом случае в качестве критерия можно использовать минимум приведённых затрат.

Из числа сравниваемых при однокритериальном подходе  выбирается вариант с минимальными приведёнными затратами. Перед расчётом приведённых затрат по вариантам необходимо выбрать основное оборудование.

 

2.1 Выбор турбинного  оборудования

Основные нормативно-справочные данные по турбинам содержатся в [2, таблица 13]. При выборе турбин необходимо учитывать  следующие положения:

• число агрегатов целесообразно сокращать до минимума за счёт большей единичной мощности;
• при значительной технологической нагрузке следует рассмотреть вопрос об установке турбин с противодавлением для покрытия базовой части нагрузки;
• в случае чисто отопительной ТЭЦ необходимо стремиться к блочной схеме;
• необходимо выделить головные агрегаты.

В том случае, когда  тепло опускается в виде пара и  горячей воды, первым, как правило, устанавливается 

агрегат типа ПТ:

• значения часовых тепловых нагрузок по технологическому пару, а также по отоплению и горячему водоснабжению, берутся из формул  (1.22) и (1.24);
• в каждом варианте все турбины должны быть с одинаковыми начальными параметрами пара.

 

 

Тип турбины	Номинальная мощность, МВт	Начальная температура  пара, °С	Начальное давление, кгс/см²	Максим. расход пара, т/ч	Отпуск пара из регулируемых отборов или противодавления		Кол-во Объектов в вар.
					На пр-во, т/ч	На теплофикацию, т/ч
Т-50/60-130	50	555	130	255	-	90	9
Т-100/120-130	100	540	130	485	-	160	5

 

2.2. Выбор котельного  оборудования

При выборе энергетических котлов необходимо руководствоваться следующими рекомендациями:

• для промышленно-отопительных ТЭЦ с унифицированными начальными параметрами поток отборного пара не должен иметь промежуточный перерыв;
• паропроизводительность и число котлов на ТЭЦ с поперечными связями выбираются по максимальному расходу пара турбинным цехом с учётом расхода пара на собственные нужды и трёхпроцентным запасом;
• в случае выхода из строя одного энергетического котла оставшиеся в работе должны обеспечивать максимально длительный отпуск тепла на производство, отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. При этом для ТЭЦ, входящей в энергосистему, допускается снижение электрической мощности.

Основные справочные данные по котлам приведены в [2, таблица 14].

Суммарная часовая производительность энергетических котлов может быть определена по выражению

                    , т/ч,   (2.2),

где - максимальный часовой расход пара i-той турбиной,  т/ч [2, таблица 13];

       n – число турбин.

Выбранные котлы должны не только соответствовать выбранным ранее турбинам по суммарной паропроизводительности и начальным параметрам пара, но и работать на принятом для проектируемой ТЭЦ виде топлива (газ/мазут).

 

 

Тип котла	Производительность, т/ч	Параметры		Основной вид  топлива	КПД котла, %	Кол-во объектов в вар.
		Давление кгс/см²	Температура, °С
ТГМ-444	500	140	560	Газ,мазут	96,3/96,4	6
ТГМП - 114	950	255	565	Газ,мазут	91,75/94,05	3

 

 

 

Для покрытия пиковой  части графика тепловых нагрузок наиболее целесообразным является использование специальных пиковых водогрейных котлов низкого давления (ПВК). Количество пиковых котлов может быть найдено из соотношения

                       (2.3),

где  - пиковая часть отопительной нагрузки,  Гкал/ч   (формула 1.23);

          -единичная производительность одного ПВК, Гкал/ч

          - КПД тепловых сетей (0,9-0,94).

Пиковые котлы должны быть однотипными. Их общее число по условиям надёжности теплоснабжения должно быть не менее двух.

 

Тип котла	Номинальная мощность, Гкал/ч	Сжигаемое топливо	КПД,брутто *, %	Кол-во в вар.
КВГМ-30	30	Газ, мазут	90/88	9
КВГМ-50	60	Газ, мазут	92/91	5

 

 

2.3. Технико-экономическое сравнение вариантов (однокритериальный подход).

 

Как уже отмечалось, при  подобном подходе в качестве критерия оптимизации чаще всего используется минимум приведённых затрат. По каждому  варианту необходимо определить капитальные  вложения и ежегодные издержки производства.

 

 

Необходимая выработка 750 Гкал/ч

 

Вариант 1

 

 

ТУРБИНА(Т-50/60-130)			КОТЕЛ(ТГМ-444)		ПВК(КВГМ-30)
Мощность, МВт	отпуск пара, Гкал	кол-во	паропроиз-ть, т/ч	кол-во	Мощность, Гкал/ч	кол-во
50	90	9	500	4	30	9

 

 

Рассчитываем необходимое количество турбин:

750/90 ≈9

 

Котлов:

(9*255)/500 ≈ 4

 

Пвк:

=223,405  

223,405/(0,9*30) ≈ 8

 

 

 

Капитальные вложения в ТЭЦ определяются по формуле 

   , млн.руб      (2.4.),

где   - капитальные вложения в головной турбоагрегат, млн. руб.;

        -  капитальные вложения в последующий турбоагрегат, млн.руб.;

        ,  -    капвложения соответственно в головной и последующий котлоагрегаты, млн.руб;

       , - капвложения соответственно в головной и последующий пиковые водогрейные котлы, млн.руб;

       , ,    -общее количество соответственно турбин данного типа, энергетических котлов и пиковых водогрейных котлов;

          - капвложения, зависящие от общей мощности ТЭЦ, млн.руб;

        - коэффициент, учитывающий районные условия сооружения ТЭЦ.

 

  

Ктэц=(320+1200+514+1480+50,54+267,75+214)*1,13=4572,31 , млн. руб.

,  Гкал/ год,   (2.18),

где  - часовая нагрузка пикового источника теплоснабжения (формула 1.25);

       - годовое число часов использования максимальной нагрузки пиковых котлов  (1000 ч/год).

Далее рассчитываем остальные  составляющие ежегодных издержек, входящие в формулу 2.5.

 

223,405*1000=223405, Гкал/ год

 

 

Расход топлива на производство теплоэнергии

      т у.т./год    (2.17),

где  - годовой отпуск тепла из отборов турбин;

      - годовой отпуск тепла от пиковых водогрейных котлов;

      - КПД энергетических котлов (0,93);

      - КПД теплофикационного отделения (0,98);

     - КПД пиковых водогрейных котлов (0,9).

 

 

(90*9*228*24)/7*0,93*0,98+223405/7*0,9=730203,893, т у.т./год   

Общая годовая выработка электроэнергии турбоагрегатом

 

, МВт·ч,   (2.16),

 

- установленная мощность турбоагрегата,  МВт;

  - годовое число часов использования установленной мощности ТЭЦ

50*5472=273600, МВт·ч

Годовая выработка  электроэнергии по конденсационному циклу

 

, МВт·ч      (2.15) , ( из 2.11)

273600-232746,048 =40853,952 , МВт·ч     

 

Годовой отпуск тепла из отборов

(определяется по результатам  распределения тепловой нагрузки (часовой) между отборами турбин )

, Гкал/год  (2.13),

где - годовое число часов использования отбора.

 

90*5472=492480, Гкал/год  

Удельная выработка электроэнергии на тепловом потреблении для теплофикационного и производственного отборов

 

, кВт·ч/ Гкал   (2.12),

где - теплосодержание пара на входе в турбину, ккал/кг;

      - теплосодержание пара в отборе, ккал/кг;

     - КПД, учитывающий электрические потери в генераторе (0,95-0,97);

    - КПЖ, учитывающий механические потери (0,98);

     - теплосодержание возвращаемого на ТЭЦ конденсата, ккал/кг.

Используемые в формуле  значения теплосодержаний приведены  в [2, таблица 21].

 

=(((870-636)*0,95*0,98)/860(636-100))* =472,6, кВт·ч/ Гкал  

 

Выработка электроэнергии по теплофикационному циклу

 

, МВт·ч,   (2.11),

где - годовой отпуск тепла из теплофикационного отбора, Гкал/год;

       - то же, из производственного отбора (для турбин типа ПТ) Гкал/ год;

       - соответственно удельная выработка электроэнергии на тепловом потреблении для теплофикационного и производственного отборов, кВт·ч/Гкал.

 

 

=(472,6*492480+0)*10^-3=232746,048 , МВт·ч

Годовой расход теплоты

Для расчёта годового расхода теплоты необходимо предварительно распределить заданную нагрузку между турбинами, после чего выполнять расчёты путём трансформации часовых энергетических характеристик турбин в годовые. В общем виде уравнение годовой характеристики характеризуется соотношением:

    , Гкал/год,  (2.10),

где  - число часов работы турбины в течение года, (8000-8100 ч/год);

       - годовая выработка электроэнергии по теплофикационному циклу, МВт·ч;

       - то же, по конденсационному циклу, МВт·ч.

Выработка электроэнергии по теплофикационному циклу

 

(19,5*8000)+(0,78*273600)+(2,1*40853,952)= 455201,3, Гкал/год

 

Годовой расход топлива на выработку электроэнергии

 

   т у.т/год,  (2.8)

=455201,3*9=4096811,7 

4096811,7/9*0,93=629310,55, т у.т/год

 

В связи с тем, что топливо  на ТЭЦ расходуется на производство электрической и тепловой энергии, годовой расход топлива можно  представить как сумму соответствующих  составляющих

 

    ,  тыс. т у.т/год,     (2.7),

где - расход топлива на производство электроэнергии, т у.т./год;

    - расход топлива на производство теплоэнергии, т у.т/год.

 

629310,55+730203,893=1359514,4, т. у.т/год

Годовые затраты  на топливо:

    , млн.руб/год      (2.6),

где - цена 1 тонны условного топлива=2000 руб/ т у.т.

    - годовой расход условного топлива, т у.т./год.

 

2000*1359514,4*0,000001=2719,0288, млн.руб/год     

Годовые затраты  на амортизацию основных средств 

   , млн.руб/год    (2.19),

где   - средняя норма амортизации на реновацию

       - суммарные капвложения в сооружение ТЭЦ.

=3,6/100*4572,31 =164,6, млн.руб/год   

 

Годовые затраты  на заработную плату 

 

  ,  млн.руб/год, (2.20),

где  - штатный коэффициент ТЭЦ по эксплуатационному персоналу, чел/МВт

      - среднегодовой фонд заработной платы одного работающего= тыс.руб/год.

        - установленная мощность ТЭЦ, МВт.

0,82*60*12*50*9*10^-3=265,68  ,  млн.руб/год

=0,06*4572,31 =274,34,  млн.руб/год

 

Издержки по прочим расходам

, млн.руб/год   (2.21),

 

28/100*(164,6+265,68+274,34)=197,3, млн.руб/год  

Ежегодные издержки производства

 

,  млн.руб./год (2.5),

 

2719,0288+164,6+265,68+274,34+197,3=3620,95, млн.руб./год

 

 

Вариант 2

 

ТУРБИНА(Т-100/120-130)			КОТЕЛ(ТГМП - 114)		ПВК(КВГМ-50)
мощность	отпуск пара	кол-во	паропроиз-ть	кол-во	мощность	кол-во
100	160	5	950	3	60	5