Оценка эффективности производства электрической энергии на заводской котельной

4.  Оценка эффективности производства электрической энергии на заводской котельной

4.1 Производство электрической энергии за счет использования энергии избыточного давления промышленного пара

В большинстве случаев требующееся давление производственного пара на месте потребление не превышает 0,2-0,8 МПа. Целесообразно использовать энергию пара в турбине с противодавлением для производства электрической энергии и лишь затем направлять пар потребителю. При малых перепадах давлений (от 1,4 до 0,3…0,15 МПа) такая мощность достигается лишь при очень больших расходах пара. Производительность большинства даже очень крупных котельных такие расходы пара не обеспечивает, поэтому до последних лет пар дросселировался в РОУ [3].

Энергетическая доля себестоимости электрической энергии значительно мала, что обеспечивает окупаемость оборудования мини-ТЭЦ в срок до 1,5 лет. Схема перевода производственной паровой котельной в режим мини-ТЭЦ представлена на рис.16.

Рис.16 Схема работы мини-ТЭЦ на базе паровой котельной: ПК- паровой котел, РОУ- редукционно-охладительная установка, Т- турбина с противодавлением, ТА- технологический агрегат, СП- сетевой подогреватель, КН- конденсатный насос.

4.2 Расчет годовой выработки электроэнергии на заводской мини-ТЭЦ

Построим в диаграмме h-S цикл работы турбины на номинальном режиме (рис.17).

Определим изменение энтальпии с учетом КПД.  при номинальном режиме работы турбины.

 (92)

 (93)

Определим мощность турбины при работе на номинальном режиме.

 (94)

Рис.17 Цикл работы турбины

На основании результатов была выбрана турбина ТГ 8/0,4 Р13/4,0. Определим площадь, полученную при демонтаже двух котлов ПТВМ-50 и вспомогательного оборудования. Ширина освободившейся площади – 18м, длина – 42м и высота – 7м. Размеры турбины ТГ 8/0,4 Р13/4,0 7,018х12,077х6,657м. Как видно по соотношению размеров, данной площади достаточно, чтобы разместить турбоустановку.

Расход теплоты на турбину определяется по формуле:

 (95)

Затраты электроэнергии на выработку 1Гкал определяются по формуле:

 (96)

С учетом размерностей и внутреннего КПД турбины

Проанализируем работу турбины на частичном режиме. Построим цикл работы в h-S диаграмме [2] (рис.17).

Пусть исследуемый частичный режим соответствует .

Тогда,

Используя зависимость , определим давление пара, выходящего из котла и соответствующего D. Т.к.  при h=const, то .

Зная изменение внутреннего КПД в зависимости от расхода пара на турбину, определим  по диаграмме (рис.18).

Рис.18 Зависимость внутреннего КПД турбины от расхода пара, поступающего в турбину

Внутренний КПД турбины на рассматриваемом частичном режиме равен .

Определим изменение энтальпии с учетом КПД по (92) и (93).

Определим мощность турбины при работе на частичном режиме по (94).

Расход теплоты на турбину определяется по формуле (95):

Затраты электроэнергии на выработку 1Гкал определяются по формуле (96):

С учетом размерностей и внутреннего КПД турбины

Построим зависимость затрат электроэнергии от мощности турбины.

Рис.19 Зависимость затрат электроэнергии от мощности турбины

Если отклонять расход пара на турбину от номинального, то сокращается изменение энтальпии . В то же время мощность турбины также меняется, причем, чем ниже расход пара, тем ниже мощность. Чтобы увеличить мощность турбины, расход пара на турбину должен расти опережающим путем. С определенного момента расход увеличивается, а мощность перестает расти из-за увеличения потерь. Иногда это имеет место, когда потребителю необходим большой расход [4].

Минимум затрат электроэнергии можно добиться только на номинальном режиме. При снижении мощности турбины ниже номинальной энергозатраты растут. Номинальный режим является режимом максимальной выработки электрической энергии.

Расход пара, подаваемый на турбину, прямо пропорционально зависит от паропроизводительности котельных агрегатов. В свою очередь паропроизводительность меняется исходя из изменения температуры наружного воздуха [7]. При увеличении этой температуры паропроизводительность котлов уменьшается, т.к. снижается нагрузка отопления.

Суммарную тепловую нагрузку помесячно определяем, учитывая, что:

- температура холодной воды в зимний период – +5^оС, летом – +15^оС;

- отопление отключается при температуре наружного воздуха выше температуры начала-конца отопительного периода, рассчитанной по формуле (4), или выше +8 ºС;

- вентиляция отключается при температуре наружного воздуха выше температуры +8 ºС.

Тепловая нагрузка на отопление при данной температуре наружного воздуха в расчётный период определяется по формуле (6):

где  - температура наружного воздуха в данный период, ºС.

Расчёт тепловой нагрузки на вентиляцию при данной температуре наружного воздуха в расчётный период производится по следующей формуле (14):

Расход пара на подогреватели сетевой воды по формуле (73):

где  - энтальпия редуцированного пара, ;

 - энтальпия конденсата, .

После охладителя конденсата температуру конденсата принимаем -80ºС.

Суммарный расход пара на внешнее потребление по (75):

Расход пара на собственные нужды котельной оценивается как 7% от внешнего потребления (78):

Суммарная паропроизводительность котельной с учетом расхода пара на собственные нужды и потерь, принимаемых равными 3% от суммарной производительности (79):

Внутренний КПД турбины определяем по рис.18 в зависимости от суммарной паропроизводительности котельной.

Определим изменение энтальпии с учетом КПД по h-S диаграмме по формулам (92) и (93).

Определим мощность турбины при работе на частичном режиме определяем по формуле (94).

Таблица 28 Расчет изменения мощности турбины в течение года

Рис.20 Изменение мощности турбины в течение года

Анализируя (рис.20), можно сделать следующие выводы:

Мощность в течение года меняется сильно вследствие того, что нет отопительной нагрузки летом, а также снижается нагрузка горячего водоснабжения.

Изменение мощности турбины в течение года имеет ступенчатый характер. При выработке электрической энергии в месяцы январь и февраль часть пара сконденсирована для номинальной работы турбины.

При построении изменения мощности в месяцы март и апрель, а также в месяцы октябрь, ноябрь и декабрь, были взяты усредненные показатели.

5. Экономическая часть проекта

5.1 Экономическая оценка модернизации системы энергоснабжения за счет использования турбоагрегата для снижения давления пара

5.1.1Структура потребления и производства энергетических ресурсов

Топливо и электрическую энергию ЗАО "Термотрон-завод" покупает, тепловая энергия производится в собственной котельной.

Среднемесячный расход природного газа по котельной составляет 900-1900нм³/ч в отопительный период и 100нм³/ч в летний период. Стоимость топлива 1940 руб/1000нм³ без учета НДС.

Котельная предприятия оборудована 3 паровыми котлами ДКВР-20-13. Максимальная выработка пара составляет 60 т/ч.

Годовая выработка электрической энергии составит 50 млн. кВт ч. Средняя стоимость для предприятия электроэнергии – 0,53 руб/кВт ч.

Похожие работы

Водоснабжение города и промышленных предприятий

Скачать

168639

27

4

... и решением вопросов правильного расположения транспортных путей вблизи бровок, за пределами призмы обрушения.   Глава 11. Экономика. 11.1. Исходные показатели при проектировании водоснабжения города и промышленных предприятий. 1. Суточная производительность системы, 42421 м3/сут. 2. Перечень сооружений, запроектированных для подъема и очистки воды: - водозаборные сооружения ...

Обеспечение устойчивости работы промышленных предприятий в условиях ЧС

Скачать

51553

0

0

... объектах мероприятия по повышению устойчивости их работы целесообразно проводить в процессе реконструкции или выполнения других ремонтно-строительных работ. Основные мероприятия в решении задач повышения устойчивости работы промышленных объектов: ·       защита рабочих и служащих от оружия массового поражения; ·       повышение прочности и устойчивости важнейших элементов объектов и ...

Модернизация Алматинской ТЭЦ-2 путём изменения водно-химического режима системы подготовки подпиточной воды с целью повышения температуры сетевой воды до 140–145 С

Скачать

170237

21

17

... и их результаты рассматриваются в этом разделе. Также в нём приведены расчёт и описание установки на которой производились исследования по повышению температуры сетевой воды в пиковых бойлерах до температуры 140 - 145С, путём изменения водно-химического режима, проведены испытания по нахождению оптимального соотношения между комплексонами ИОМС и СК - 110; результаты расчетного эксперимента, на ...

Организация энергетического хозяйства на предприятии (на примере ОАО "ТАИФ–НК")

Скачать

98651

8

4

... структуры материально-технического снабжения энергохозяйства. - Организация структуры экономической работы в энергохозяйстве. - Организация структуры развития производства энергетики. Эффективность работы энергетического хозяйства предприятия во многом зависит от степени совершенства организационной структуры управления энергослужбой. Качество организационной структуры (оргструктуры) ...