Технико-экономическое обоснование схемы комбинированного энергоснабжения.

Выбор мощности основного оборудования проектируемой ТЭЦ

Выбор турбин

Выбор турбин производится на осно­вании максимальной производственной, максимальной отопительной и среднегодовой нагрузки горячего водоснабжения. При выборе турбин следует соблюдать требования:

1. Связь проектируемой ТЭЦ с энергетической системой определяется из предположения свободы выбора электрической мощности ТЭЦ.

2. Оборудование должно быть по возможности однотипным и иметь (в пределах стандарта) более высокие и одинаковые начальные параметры свежего пара и бỏльшую мощность.

3. ТЭЦ с агрегатами мощностью 50МВт и выше и параметрами свежего пара 130 атм и выше проектируются по блочной схеме

4. Значение часового коэффициента теплофикации (a_ТЭЦ^час) выбирается с учетом района размещения ТЭЦ: верхний предел a_ТЭЦ^час = 0,6-0,8 - при размещении ТЭЦ в районах с наибольшей продолжительностью отопительного сезона и низкой температурой наружного воздуха (1-ый климатический район); нижний: 0,4-0,5 – для районов с наименьшей продолжительностью отопительного сезона и теплым климатом (3‑ий климатический район); среднее значение: 0,5-0,6 – при размещении ТЭЦ во 2-ом климатическом районе.

5. Максимальная производственная нагрузка ТЭЦ должна по возможности полностью покрываться из отборов турбин с p_отб = 10 атм.

6. Средняя за год часовая нагрузка горячего водоснабжения ТЭЦ полностью покрывается из отборов с p_отб = 1,2 атм.

7. В целях экономии топлива максимальная отопительная нагрузка ТЭЦ покрывается из отборов с p_отб = 1,2 атм частично, в доле выбранного часового коэффициента теплофикации ТЭЦ (a_ТЭЦ^час).

Далее определяется расчетный часовой отпуск тепла из отборов турбин давлением 1,2 атм на отопление и горячее водоснабжение:

Q_{отб 1,2}^час = a_ТЭЦ^час · Q_макс^отоп + Q_г.в.^ср, Гкал/час (1)

где Q_макс^отоп – максимальная (часовая) отопительная нагрузка ТЭЦ, Гкал/час;

Q_г.в.^ср – средняя за год часовая нагрузка горячего водоснаб­жения ТЭЦ, Гкал/час.

, Гкал/час (2)

Где Q_год^г.в. – годовой отпуск тепла на горячее водоснабжение гкал/год.

, Гкал/год (3)

Где - максимальная нагрузка горячего водоснабжения Гкал/час, - число часов использования максимальной нагрузки горячего водоснабжения, час/год.

На основании максимальной производственной нагрузки, расчетного часового отпуска тепла из отборов давлением 1,2 атм и действующих стандартов оборудования выбираются турбины ТЭЦ (табл. 1).

Далее при выбранном оборудовании уточняется значение a_ТЭЦ^час '

a_ТЭЦ^час ' = (4)

где n – количество турбин с отборами давлением 1,2 атм.

Таблица 1

Состав основного оборудования ТЭЦ

Тип турбин	Номинальный отпуск тепла из отборов	Макси-мальный расход пара на турбину	Максимальный расход пара на турбину с учетом ТЭЦ	Тип паро-гене-рато-ра	Производи-тельность парогене-ратора,	Вид топ-лива	К.п.д. брутто парогене-ратора,
10 атм,	1,2 атм,
	т/час	Гкал/час	т/час	т/час		т/час		%
Итого
					Пиковые котлы

Если a_ТЭЦ^час ' находится в диапазоне оптимальных значений для данного района - оборудование на ТЭЦ выбрано правильно, если a_ТЭЦ^час ' выходит за пределы диапазона - турбины следует выбрать заново.

Выбор парогенераторов и пиковых котлов

Требования, соблюдаемые при выборе парогенераторов:

1. крупные ТЭЦ проектируются по блочной схеме с установкой моно- или дубль блоков. Производительность парогенераторов выбирается исходя из максимального расхода пара на турбину и расхода пара на собственные нужды ТЭЦ () и определяется как:

, т/час (5)

2. Параметры свежего пара, вырабатываемого парогенераторами, должны соответствовать параметрам пара перед турбинами, а тип парогенератора – виду топлива, сжигаемому на ТЭЦ. Результаты выбора фиксируются в табл. 3.

Пиковая (кратковременная) часть отопительной нагрузки (Q_пик^час) покрывается из пиковых водогрейных котлов типа КВГМ:

Q_пик^час = (1 – a_ТЭЦ^час ') · Q_макс^отоп,Гкал/час (6)

Планирование режимов работы энергетического оборудования

Определение годовой выработки электроэнергии

Электроэнергия на ТЭЦ производится по теплофикационному (Э_т) и конденсационному (Э_к) режимам.

,кВт · ч/год (7)

,кВт · ч/год (8)

где – удельная выработка электрической энергии на тепловом потреблении: из отборов 10 атм (кВт·ч/т.пара) и из отборов 1,2 атм (кВт·ч/Гкал);

Д_год^{отб 10} – годовой отпуск пара из отборов с p_отб = 10 атм, т пара/год;

Q_год^{отб 1,2} – годовой отпуск тепла из отборов с p_отб = 1,2 атм, Гкал/год;

Годовой отпуск пара из отборов p_отб = 10 атм определяется:

(9),т пара/год (9)

где Д_макс^{отб 10} – максимальный отпуск пара из производственного отбора турбин, т пара/час;

h_т¹⁰ – число часов использования максимальной нагрузки отборов 10 атм, час/год

Максимальный отпуск пара из отборов 10 атм равен номинальному значению отбора, если максимум производственной нагрузки равен или больше величины номинального отбора, т.е. Д_макс^произ ³ Д_ном^{отб 10}; либо равен максимальной производственной нагрузке, если последняя меньше вели­чины номинального отбора турбин, т.е. Д_макс^произ < Д_ном^{отб 10}.

Число часов использования максимальной нагрузки отборов 10 атм принимается равным числу часов использования максимальной производственной нагрузки потребителей.

Максимальная загрузка отборов по пару 1,2 атм соответствует номинальной величине отбора:

(10)

Для упрощения расчетов принимается, что из отборов турбин типа "Т" покрывается только отопительная нагрузка, и тогда для них число часов использования максимальной нагрузки отборов составит;

,час/год (11)

где h_o – число часов использования максимальной отопительной нагрузки, ч/год;

a_ТЭЦ^год – годовой коэффициент теплофикации ТЭЦ, определяемый по номограмме в зависимости от значения a_ТЭЦ^час ´ (рис. 1).

Рис. 1 Номограмма a_ТЭЦ^год = f(a_ТЭЦ^час)

Из отборов давлением 1,2 атм турбин типа "ПТ" покрывается нагрузка отопления и горячего водоснабжения. Число часов использования отборов 1,2 атм турбин "ПТ" составит:

, час/год (12)

где – средневзвешенное число часов использования максимальной нагрузки отопления и горячего водоснабжения, час/год;

a_ТЭЦ^{час (с учетом г.в.)} = – часовой коэффициент теплофикации ТЭЦ, рассчитанный с учетом покрытия из отборов нагрузки горячего водоснабжения и отопления.

Годовой отпуск тепла из отборов всех турбин в паре 1,2 атм определяется как:

(13) (13,Гкал/год (13)

где n – число турбин.

По одной из турбин необходимо свести баланс тепла из отборов 1,2 атм. Для этого из следует вычесть годовой отпуск тепла из отборов 1,2 атм всех турбин, кроме одной, по которой сводится баланс, т.е. и отнести эту разность на отбор той турбины, по которой сводится баланс тепла 1,2 атм, при этом число часов использования максимальной нагрузки отбора этой турбины определяется как:

,час/год (14)

где - максимальный (номинальный) часовой отпуск тепла из отбора 1,2 атм турбины, по которой сводится баланс тепла по пару 1,2 атм, Гкал/час.

Величина удельной выработки электрической энергии на тепловом потреблении рассчитывается по формуле (для каждого отбора турбины):

,кВт · ч/т (15)

,кВт · ч/Гкал (16)

где h_эл – электрический к.п.д. генератора (0,98);

h_м – механический к.п.д. турбины (0,98);

h – теплосодержание пара: перед турбиной h₀, в отборе 10 атм – h_отб¹⁰, в отборе 1,2 атм – h_отб^1,2; возвращаемого конденсата пара – h_возв^1,2, h_возв¹⁰ (табл. 3).

Для турбин с промежуточным перегревом пара и давлением пара перед турбиной 130 атм необходимо учесть дополнительный теплоперепад Dh_пп= 100 ккал/кг.

,кВт · ч/Гкал

Таблица 3

Теплосодержание пара

p, атм					1,2	1,0
h, ккал/кг						hвозвр^10 =70	hвозвр^1^,2 =100

Расчет Э_т по агрегатам и в целом по ТЭЦ удобнее производить в табл. 4.

Годовая выработка электроэнергии ТЭЦ определяется исходя из заданного числа часов использования установленной мощности h_у^ТЭЦ:

, кВт · ч/год (17)

Число часов использования установленной мощности ТЭЦ прини­мается для районов Сибири – 7200; для Европейской части России – 6500 час/год.

Годовая выработка электроэнергии по конденсационному режиму агрегатами ТЭЦ равна разности между годовой выработкой электроэнергии агрегатом и теплофикационной выработкой:

,кВт · ч/год (18)

 

Таблица 4

Определение теплофикационной выработки электроэнергии на ТЭЦ

Турбо-агрегаты ТЭЦ	Дмакс^отб	Qмакс^отб	hm	Дотб^год	Qотб^год		Эгод^m
Турбоагрегаты	Максимальный отпуск тепла из отборов	Число часов исполь-зования максимума тепловых отборов	Годовой отпуск из отборов	Удельная выработка электроэнергии	Годовая теплофика- ционная выработка
пара	тепла
	т/час	Гкал/ час	час/год	10^3 т/год	10^3 Гкал/ год	кВт·ч/т	кВт·ч/Гкал	10^6 кВт·ч/год	10^6 кВт·ч/год
	атм	1,2 атм	атм	1,2 атм	атм	1,2 атм	атм	1,2 атм	атм	1,2 атм
..
Итого по ТЭЦ

Результаты расчета Э_год, Э_год^m, Э_год^к заносятся в табл. 5.