Организация и планирование энергетики

 

      После расчёта тепловых нагрузок можно  определить годовой отпуск тепла  от ТЭЦ:

по технологическому пару 8-13 кгс/см²:

       , т/год (1.20),   

      где     - суммарное годовое потребление пара на технологические нужды (из таблицы 1.5);

                         - КПД паровых сетей   (0,9-0,93);

по теплу  в паре 1,2 кгс/см² 

        т/год 

           (1.21),

      где - суммарный годовой расход тепла в паре 1,2 кгс/см² промышленными потребителями (таблица 1.6), Гкал/год;

           - суммарное годовое потребление тепла на коммунально-бытовые нужды (таблица 1.7),   Гкал/год;

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

        Гкал/год 

      С учётом потерь в паровых и тепловых сетях необходимо скорректировать  и значения часового отпуска тепла  от ТЭЦ:

      по  технологическому пару 

                       (1.22) 

      

      по  теплу в паре 1,2 кгс/см²

            (1.23). 

        

      На  основе полученных результатов можно  рассчитывать часовое количество тепла, отпускаемого из отборов турбин на отопление и горячее водоснабжение

       , Гкал/ч,      (1.24),

      где - часовой коэффициент теплофикации;

                 , - часовые значения тепловых нагрузок соответственно на отопление и горячее водоснабжение,  Гкал/ч. 

       Гкал/ч 

      Величина - это доля покрытия максимума внешней тепловой нагрузки ТЭЦ на отопление и вентиляции. За счёт полного использования теплофикационных отборов турбин. Значение определяет экономичность комбинированной схемы энергоснабжения, так как влияет на электрическую и тепловую мощность ТЭЦ. Экономически обоснованное значение лежит в пределах   0,4-0,7. Для районов, расположенных в зоне средних широт, а также с недостаточно благоприятными условиями топливоснабжения, можно принимать = 0,5 – 0,6.      

      Пиковая (кратковременная) часть отопительной нагрузки

        Гкал/ч,    (1.25). 

       Гкал/ч

2.ВЫБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ТЭЦ

 

      В большинстве случаев промышленно-отопительные ТЭЦ связаны с районными энергосистемами  и работают по тепловому графику  нагрузки. Развиваемая электрическая  мощность ТЭЦ определяется тепловой нагрузкой. Поэтому мощность устанавливаемых турбин выбирается из расчёта необходимого отпуска тепловой энергии и её параметров.

      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. Во втором случае следует воспользоваться некоторыми критериями.

      Приведённые затраты определяются по формуле

                                , млн.руб/год          (2.1),

где    -капиталовложения по i-му варианту, млн.руб;

       - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений   (0.12);

       - ежегодные издержки производства по i-му варианту,   млн.руб/год.

      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.

 

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 (уголь или газ).

      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).

      Нормативно-справочные материалы по ПВК приведены в [2, таблица 15]. Пиковые котлы должны быть однотипными. Их общее число  по условиям надёжности теплоснабжения должно быть не менее двух.

      Т.о., на основании приведенных рекомендаций по выбору оборудования, нормативно-справочных данных и основных показателей, получились следующие варианты: 

 

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. 

      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.

      Значения  величин, содержащихся в формуле  (2.4) берутся из [2, таблицы 16,17,18,19]. 

      1 вариант:

млн руб.

      2 вариант:

млн руб. 

      Ежегодные издержки производства по каждому варианту

       ,  млн.руб./год (2.5),

где - затраты на топливо, млн.руб./год;

     - затраты на амортизацию основных средств,  млн.руб./год;

    - затраты на заработную плату эксплуатационного персонала, млн.руб./год;

    - затраты на ремонт, млн.руб/год;

     - прочие затраты, млн.руб/год.

      1 вариант:

       3699,2 млн руб.

      2 вариант:

       4678,5 млн руб.  

      Годовые затраты на топливо:

           , млн.руб/год      (2.6),

      где - цена 1 тонны условного топлива, руб/ т у.т. (1500 руб/т у.т.)

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

              1 вариант:

       млн руб./год

              2 вариант:

       млн руб./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),