Расчет потребления электроэнергии в городах

Q^{р с 1,05}_быт = Q^гор_быт · 1,05     [ГДж/ч]

Q^{р с 1,05}_тех = Q^р_т · 1,05     [ГДж/ч]

 

 

Расчёты:

Q^{р с 1,05}_быт = Q^гор_быт · 1,05     [ГДж/ч]

Q^{р с 1,05}_быт = 763,39 · 1,05 = 801,55 [ГДж/ч]

Q^{р с 1,05}_тех = 430 · 1,05 = 451,5  [ГДж/ч]

 

Основным оборудованием  ТЭЦ являются паровые турбины  и энергетические котлы. Тепловая мощность ТЭЦ рассчитывается исходя из предположения, что технологическая нагрузка промышленных предприятий достаточно равномерная и в течение года полностью покрывается из отборов турбин. Большая часть бытовых нагрузок носит сезонный характер, так как связана с отоплением и вентиляцией зданий. В связи с этим экономически нецелесообразно рассчитывать теплопроизводительность отборов турбин на максимальную бытовую нагрузку, так как большую часть года эти отборы будут недогружены. В результате значительно увеличится годовая выработка электроэнергии по невыгодному конденсационному режиму

Для более полного использования  преимуществ комбинированной выработки  электрической и тепловой энергии  на ТЭЦ важное значение приобретает  обоснованный выбор часового коэффициента теплофикации - a_ТЭЦ. Этот коэффициент характеризует долю максимальной тепловой нагрузки отопления,   вентиляции   и   горячего   водоснабжения,   покрываемой   из теплофикационных отборов турбин.

Величина часового коэффициента теплофикации a_ТЭЦ колеблется в широких пределах и зависит от ряда факторов: расчетной температуры наружного воздуха и продолжительности стояния наружных температур, вида и качества топлива, мощности и энергетических характеристик установленных на ТЭЦ турбин, соотношения тепловых нагрузок отопительно-вентиляционной и горячего водоснабжения.

В целях экономии топлива  и повышения эффективности работы оборудования ТЭЦ целесообразно  покрывать из теплофикационных отборов  турбин примерно половину бытовой нагрузки с учетом потерь тепловой энергии в сетях. В расчетах курсового проекта величину a_ТЭЦ следует принимать в пределах 0,5¸0,7.

Недостающая бытовая  нагрузка в варианте схемы теплоснабжения с ТЭЦ будет покрываться пиковыми водогрейными котлами и редуцированным паром производственного отбора турбин (РОУ).

 

Вариант №1 (ТЭЦ  на твёрдом топливе)

 

1. Выбор оборудования:

а) паровые  турбины:

 

Паровые турбины выбираются на основе тепловых нагрузок потребителей и в  соответствии с графиком отпуска  тепловой энергии в зависимости  от стояния температур наружного воздуха. Учитывая, что в городе имеются два вида тепловых нагрузок - технологическая и бытовая, первоначально выбираются турбины с двумя регулируемыми отборами пара (турбины типа "ПТ"). Выбор этих турбин осуществляется с таким расчетом, чтобы теплопроизводительностъ производственных отборов пара "П" давлением 0,8¸1,3 МПа полностью соответствовала технологической нагрузке потребителей с учетом покрытия тепловых потерь в сетях.

Одновременно из другого  отбора "Т" выбранных турбин паром  давлением 0,12¸0,25 МПа будет покрываться бытовая нагрузка городских потребителей. При этом следует определить фактическую величину часового коэффициента теплофикации:

 

a_ТЭЦ = (SQ^т_отб)/(SQ^быт_мах)

где SQ^т_отб — суммарная номинальная теплопроизводительность отборов турбин "Т"

давлением пара 0,12¸0,25МПа, ГДж/ч;

SQ^быт_мах — максимальная бытовая нагрузка потребителей с учетом тепловых потерь в сетях,

ГДж/ч (из графика отпуска  теплоты на бытовые нужды в  течение года).

 

Если при выбранных  турбинах "ПТ" фактическое значение коэффициента a_ТЭЦ окажется меньше 0,5, то следует дополнительно предусмотреть на ТЭЦ ещё турбины с одним регулируемым отбором пара (турбины типа "Т") с таким расчетом, чтобы величина часового коэффициента теплофикации a_ТЭЦ была экономически целесообразной, т.е. в пределах 0,5¸0,7.

Основные характеристики паровых турбин, устанавливаемых  на ТЭЦ, приведены в табл. 7.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчёты:

Q^{р с 1,05}_быт = 801,55 [ГДж/ч]

Q^{р с 1,05}_тех = 451,5 [ГДж/ч]

 

Выбираем турбины для  полного покрытия технологической  нагрузки потребителей с учётом покрытия потерь в сетях:

 

Тип турбин		Номинальная теплопроизводительность отборов, ГДж/ч
		"П" р=0,8-1,3 МПа		"Т" р=0,12-0,25 МПа
ПТ-50-90		385,5		243,0
ПТ-12-90		96,4		62,8
ИТОГО:	481,9		305,8

Суммарная величина отбора «П» обеспечивает покрытие технологической нагрузки полностью.

Суммарная величина отбора «Т» не обеспечивает покрытия хотя бы половины бытовой нагрузки с учётом потерь в сетях.

 

Расчёты:

a_ТЭЦ = (SQ^т_отб)/(SQ^быт_мах)

a_ТЭЦ = 305,8/801,55= 0,38

 

Поэтому необходимо предусмотреть на ТЭЦ ещё одну турбину типа «Т», чтобы повысить долю покрытия бытовой нагрузки до уровня 0,5.

 

Тип турбин		Номинальная теплопроизводительность отборов, ГДж/ч
		"П" р=0,8-1,3 МПа		"Т" р=0,12-0,25 МПа
ПТ-50-90		385,5		243,0
ПТ-12-90		96,4		62,8
Т-25-90		-		217,9
ИТОГО:	481,9		523,7

Расчёты:

a_ТЭЦ = (SQ^т_отб)/(SQ^быт_мах)

a_ТЭЦ = 523,7/801,55 = 0,65

 

б) пиковые  котлы (водогрейные на газе):

 

Величина бытовой нагрузки, приходящейся на пиковые котлы, определяется по формуле:

 

Q_пик = SQ^быт_max - (SQ^т_отб + (SQ^п_отб - SQ^т_max))     [ГДж/ч]

где SQ^быт_max, SQ^т_max — соответственно максимальная бытовая и технологическая нагрузка

городских потребителей с  учетом тепловых потерь в сетях, ГДж/ч;

SQ^т_отб, SQ^п_отб — соответственно суммарная теплопроизводительность отборов турбин

'Т" и "П", ГДж/ч;

 

Мощность пиковых котлов должна быть равной или несколько  превышать приходящуюся на них бытовую  нагрузку Q_пик.

 

Расчёты:

Q_пик = SQ^быт_max - (SQ^т_отб + (SQ^п_отб - SQ^т_max))     [ГДж/ч]

Q_пик = 801,55 - (523,7 + (481,9- 451,5)) = 247,45 [ГДж/ч]

 

Q_{пик.кот.} = 377,1/3 = 125,7  [ГДж/ч] → 2 х ПТВМ-30

 

в)энергокотлы:

 

После выбора паровых турбин и пиковых  водогрейных котлов на годовом графике  отпуска тепловой энергии для  бытовых нужд городских потребителей указывается загрузка отдельных  турбоагрегатов. С этой целью на графике от начала оси ординат последовательно откладывается теплопроизводительность отбора турбин "Т" давлением пара 0,12¸0,25 МПа и проводятся прямые, параллельные оси абсцисс. Оставшаяся пиковая часть годового графика покрывается водогрейными котлами.

В соответствии с характеристиками паровых турбин для ТЭЦ выбираются энергетические котлы. Количество этих котлов n_к рассчитывается по формуле:

 

n_к = (SД_т × 1,05)/ Д_к     [ГДж/ч]

где SД_т — суммарный расход пара турбинами при номинальной нагрузке, т/ч; 

Д_к — единичная теплопроизводительностъ одного котла, т/ч;

1,05 — коэффициент, учитывающий расход пара на собственные нужды котельного цеха.

 

Тип и единичная непроизводительность энергетических котлов выбираются в  зависимости от параметров и расхода пара, поступающего в турбины. Для выбора энергетических котлов можно пользоваться данными, приведенными в таблице 8.

В курсовом проекте при  выборе оборудования энергетических установок  следует исходить, из того, что ТЭЦ  и замещаемая КЭС работают на твердом топливе, а котельные установки - на газе. Для городов, расположенных в районах Сибири, допускается использование твердого топлива и в котельных установках.

Расчёты:

Рассмотрим выбранные турбины:

 

Тип турбин	Электрическая мощность, МВт	Номинальная теплопроизводительность отборов, ГДж/ч		Параметры поступающего пара		Расход  пара турбиной при номинальной нагрузке, т/ч
		"П" р=0,8-1,3 МПа	"Т" р=0,12-0,25 МПа	давление, МПа	температура, °С
ПТ-50-90	50	385,5	243,0	9	535	338
ПТ-12-90	12	96,4	62,8	9	535	83
Т-25-90	25	-	217,9	9	535	130

 

n_к = (SД_т × 1,05)/ Д_к     [ГДж/ч]

n_к = ((338 + +83+130) × 1,05)/ Д_к = 578,55/610 = 2х ТП-220, 1х ТП-170

 

Вариант №2 (тепловая энергия отпускается  от районной отопительной и промышленных котельных установок)

 

При расчете мощности котельных установок следует исходить из предпосылок, что покрывается от районной отопительной котельной, а технологическая нагрузка — от промышленных котельных установок. Основным оборудованием отопительной котельной являются водогрейные котлы. Суммарная расчетная теплопроизводительность этих котлов должна соответствовать требуемой мощности районной отопительной котельной установки, т.е. быть равной или несколько превышать ее.

Промышленные котельные установки  оборудуются паровыми котлами, а  их суммарная теплопроизводительность также должна соответствовать требуемой мощности промышленных котельных установок. Характеристики наиболее распространенных паровых и водогрейных котлов приведены в таблице 6.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Выбор оборудования:

а) водогрейные  котлы:

 

Расчёты:

Q^{р с 1,05}_быт = 801,55 [ГДж/ч]

 

Исходя из приведённых данных, выберем  следующие водогрейные котлы:

Тип котла	Количество котлов в котельной	Номинальная теплопроизводительность котельной, ГДж/ч		Удельные  капиталовложения в строительство  котельной, тыс.руб./(ГДж/ч)		Штатный коэффициент по эксплуатационному  персоналу, чел./(ГДж/ч)
		на  твердом топливе	на  газе	на  твердом топливе	на  газе	на  твердом топливе	на  газе
Водогрейные
ПТВМ-50	3	-	628,5	-	20,3	-	0,08

ΣQ^факт_быт = 838  [ГДж/ч] → 4 х ПТВМ-50

 

б) паровые  котлы:

 

Расчёты:

Q^{р с 1,05}_тех = 451,5  [ГДж/ч]

 

Исходя из приведённых данных, выберем  следующие паровые котлы:

 

Тип котла	Количество котлов в котельной	Номинальная теплопроизводительность котельной, ГДж/ч		Удельные  капиталовложения в строительство котельной, тыс.руб./(ГДж/ч)		Штатный коэффициент по эксплуатационному  персоналу, чел./(ГДж/ч)
		на  твердом топливе	на  газе	на  твердом топливе	на  газе	на  твердом топливе	на  газе
Паровые
Е-З5-ГМ-14	3	-	264,0	-	31,5	-	0,13
ГМ-50-14	3	-	377,1	-	33,6	-	0,10