Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

АМУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

(ГОУ ВПО «АмГУ»)
Факультет Энергетический

Кафедра энергетики

Специальность 140101-Тепловые Электрические Станции
КУРСОВАЯ РАБОТА
на тему: Расчет годовых показателей и выбор оборудования ТЭЦ

по дисциплине Тепловые и атомные электрические станции
Исполнитель

студент группы                                                                      
Руководитель                                                                               

Нормоконтроль                                                                             

Рецензент                                                                                       
Благовещенск 2010

Федеральное агентство по образованию РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Амурский государственный университет

(ГОУ ВПО «АмГУ»)
Кафедра Энергетики
ЗАДАНИЕ

На курсовую работу по дисциплине

«Тепловые и атомные электрические станции»

Студента группы 645 Чернышовой  Юлии Викторовны.


Тема курсового проекта: Расчет годовых показателей и выбор оборудования ТЭЦ


Исходные данные:

Место сооружения ТЭЦ	Луганск
Расчетная тепловая нагрузка производственно- технологических потребителей в паре Dпр	350т/ч
Давление технологического пара  рп	0,85 МПа
Температура технологического пара tп	215 оС
Доля возврата конденсата технологического пара βок	0,6
Температура конденсата технологического пара tок	95
Годовое число часов использования максимума про­изводственно-технологической нагрузки hптэц	5300ч
Доля сантехнической нагрузки в горячей воде от рас­четной тепловой нагрузки производственно-технологических потребителей γст	0,23
Численность населения жилого района или города присоединенного к ТЭЦ	700 тыс.чел.

Содержание проекта:

         1. выполнить расчет тепловых нагрузок.

2. Выполнить расчет годового отпуска теплоты от ТЭЦ.

3. Выбрать основное оборудование ТЭЦ.

4. Выполнить расчет годовой выработки электроэнергии на ТЭЦ.

5. Выполнить расчет годового расхода топлива на ТЭЦ

Графическая часть оформляется в виде приложений на миллиметровой бумаге формата А3 или А4 (приложение 1 – годовой график производственно-технологического теплопотребления, приложение 2 – график тепловых нагрузок по продолжительности).
Дата выдачи задания: 12.02.2010 г.

Срок сдачи работы: 29.04.2010 г.

Руководитель работы                                                                     Храмцова Н.Н.

РЕФЕРАТ
Курсовая работа содержит 30с., 9 таблиц, 5 источников, 2 приложения.
Отпуск тепла, коммунально-бытовое потребление, тепловая нагрузка, производственная нагрузка, нагрузка вентиляции, горячее водоснабжение, отопление, расход тепла, основное оборудование, турбоагрегат, котлоагрегат, вспомогательное оборудование, расход условного топлива.
Целью данной курсовой работы является проведение расчетов тепловых нагрузок по видам теплопотребления; выбор основного и вспомогательного оборудования; выбор основного топлива; расчет годовой выработки электроэнергии  и расчет по определению расходов условного топлива на выработку электроэнергии, на отпуск тепла и в целом за год. На основании расчетов строятся графики: годовой график производственно-технологического потребления и график отпуска теплоты от ТЭЦ.




СОДЕРЖАНИЕ
Введение                                                                                                           6                                                                                      

1 Расчет производственно-технологической нагрузки                                7

1.1 Расчетнаяпроизводственно-технологическая нагрузка                     7

1.2 Годовой отпуск пара на  производственно – технологические

      нужды                                                                                                       8

1.3 Годовой отпуск теплоты на  производственно – технологические

      нужды                                                                                                       8

2 Расчет тепловых нагрузок                                                                          10

2.1Расчет теплоты на отопление                                                               10

2.2 Расчет теплового потока на вентиляцию                                                 11

2.3 Расчет теплоты на горячее водоснабжение                                         12

2.4 Расчетная сантехническая нагрузка                                                          14

2.5 Расчет годовых расходов теплоты                                                       14

     2.5.1 Годовой расход теплоты на отопление                                       14

     2.5.2 Годовой расход теплоты на вентиляцию                                    15

     2.5.3 Годовой расход теплоты на горячее водоснабжение                 15

     2.5.4 Годовой расход теплоты на коммунально-бытовые нужды     15

     2.5.5 Годовой отпуск теплоты на сантехнические нужды                 15

     2.5.6 Годовой расход теплоты по сетевой воде                                   15

3 Выбор основного оборудования ТЭЦ                                                       18

3.1Выбор турбоагрегатов ТЭЦ                                                                   19

3.2Выбор котлоагрегатов ТЭЦ                                                                   20

3.3Выбор вспомогательного оборудования ТЭЦ                                     21

4 Годовая  выработка  электроэнергии  и  годовой  расход  топлива

             на ТЭЦ                                                                                                        23

4.1Годовая выработка электроэнергии на ТЭЦ                                       23

4.2Годовой расход топлива на ТЭЦ                                                          25

Заключение                                                                                                  28

Библиографический список                                                                         29

Приложение А. Годовой график производственно-технологического

   теплопотребления                                                                                     30

Приложение Б. График тепловых нагрузок по продолжительности      31


ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время преобладает централизованный отпуск тепла теплоэлектроцентралями с паром для технологических процессов в промышленности. Часть этого пара используется для отопления, вентиляции и бытовых нужд предприятий.

Ввиду климатических особенностей нашей страны значительные количества тепла требуются для отопления и вентиляции жилых и общественных зданий и для бытовых нужд населения.

На ТЭЦ с отопительной нагрузкой можно применять турбины с противодавлением или с конденсацией и отбором пара. В целях более равномерной загрузки отопительных отборов теплофикационных турбин пики отопительной нагрузки покрывают пиковыми водогрейными котлами.

Для снижения капитальных затрат в системы отопления с учетом аккумулирующей способности зданий низшую расчетную температуру наружного воздуха для отопительных систем принимают выше фактически возможной низшей температуры воздуха в зимнее время.

Если известны зависимости расхода тепла от температуры наружного воздуха и годовой продолжительности стояния температур наружного воздуха, то можно построить график годовой продолжительности отопительно-вентиляционной и бытовой нагрузки.

Правильный выбор оборудования – важный этап в проектировании электростанции, способствующий надежному и экономичному энергоснабжению потребителей.

Тип и количество основного оборудования должны соответствовать заданной мощности электростанции и предусмотренному режиму ее работы.




1        РАСЧЕТ  ПРОИЗВОДСТВЕННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ
Годовой отпуск теплоты от ТЭЦ определяется отдельно для производственно-технологических и коммунально-бытовых потребителей. Нужды производственно-технологических потребителей покрываются технологическим паром, а коммунально-бытовых потребителей – сетевой (горячей) водой. Для правильного выбора оборудования ТЭЦ необходимо учесть сантехническую нагрузку производственно-технологических потребителей, которая покрывается сетевой водой и добавляется к коммунально-бытовой нагрузке.

1.1 Расчетная производственно-технологическая нагрузка определяется по формуле 
                                        (1)
где:      - энтальпии технологического пара, обратного конденсата и холодной воды зимой (принимаются по известному давлению и температуре, причем для холодной воды зимой температура , давление ), кДж/кг;

 - расчетная тепловая нагрузка производственно-технологических потребителей в паре, (т/ч) (из условия);

- доля возврата конденсата технологического пара, (из условия).

;

;

;
1.2 Годовой отпуск пара на  производственно – технологические нужды
                                                                                       (2)
1.3 Годовой отпуск теплоты на  производственно – технологические нужды
                                                                                 (3)

.

На основе проделанных расчетов построим годовой график производственно-технологического потребления. Для этой цели по осредненным годовым графикам производственно-технологического потребления по отраслям промышленности выбираем осредненный график теплопотребления, соответствующий заданной величине .

Каждая ордината графика подсчитывается по формуле:
                                                                           (4)
где:    - отпуск теплоты за текущий месяц,  ГДж;

   - то же в относительных величинах по осредненному годовому графику [1].

По осредненному годовому графику производственно – технологического теплопотребления по отраслям промышленности выписываем точки, рассчитываем каждую ординату графика и по ним строим подобный график (приложение А).

:

                               

                   

                    

                   

                   

                  

           (5)
По формуле 4 находим :

;;

;;

;;

;;

;;

;.
2 РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК
2.1 Расчет теплоты на отопление

Максимальный тепловой поток на отопление жилых и общественных зданий, Вт:
,                                                                                   (6)
где     – максимальный тепловой поток на отопление жилых зданий на 1 м² общей площади и равен 69(Вт);  – норма жилой площади на одного жителя, м²; m - число жителей; А - общая площадь жилых зданий, м², которую можно определить как ; k₁ - коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий, при отсутствии данных следует принимать 0,25.

В работе ТЭЦ выделяется четыре режима:

1. максимального теплопотребления, что соответствует отпуску теплоты при средней температуре самой холодной пятидневки;

2. режим, соответствующий отпуску теплоты при средней температуре за январь месяц;

3. режим отпуска теплоты при средней температуре за отопительный период;

4. летний режим без нагрузки на отопление;

В трех режимах отпуск теплоты на отопление изменяется:
   , (Вт)                                                                        (7)
где:    - максимальный тепловой поток на отопление, МВт;

  - температура воздуха внутри помещений, (1820) ;

   - температура наружного воздуха соответствующего режима [1], ;

   - расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления, .

Данные по температурам наружного воздуха города Луганск  представим в таблице 1.

Таблица 1 – Температуры наружного воздуха

Наименование города	Средняя наиболее холодной пятидневки	Средняя наиболее холодного месяца	Средняя отопительного периода	Летний режим без нагрузки на отопление
Луганск	–25	–6,6	–1,6	+8

Таким образом, отпуск теплоты на отопление для второго режима (режим, соответствующий отпуску теплоты при средней температуре за январь месяц.):

Для третьего режима (режим отпуска теплоты при средней температуре за отопительный период.):

Для четвертого периода (летний режим без нагрузки на отопление):

          2.2 Расчет теплового потока на вентиляцию

Максимальный тепловой поток на вентиляцию общественных зданий, Вт
,                                                                                      (8)
где:   - коэффициент, учитывающий тепловой поток на вентиляцию общественных зданий; при отсутствии данных следует принимать равным:

- для общественных зданий построенных до 1985 г. – 0,4;

- для общественных зданий построенных после 1985г. – 0,6.

Так как в городе Луганск большинство общественных зданий построены после 1985 года, то принимаем

Тогда по формуле 8:

 

В трех режимах отпуск теплоты на вентиляцию изменяется:
                                                                                   (9)
где:   - температура воздуха внутри помещений, (18-20) ;

   - температура наружного воздуха соответствующего режима [2], ;

   - расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем вентиляции, .

Таким образом, тепловой поток на вентиляцию общественных зданий для второго режима (режим, соответствующий отпуску теплоты при средней температуре за январь месяц.):

 

Для третьего режима (режим отпуска теплоты при средней температуре за отопительный период.):

 

Для четвертого режима (летний период без нагрузки на отопление):
2.3 Расчет теплоты на горячее водоснабжение

Средний тепловой поток на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий, Вт:
 ,                                                               (10)
где:    а – норма потребления горячей воды на одного жителя в сутки в жилых помещениях, л/сут.чел, принимается 80 100;

   - то же в общественных зданиях, принимается 25;

          - температура холодной воды, принимается зимой 5, летом  15 ;

         c– теплоемкость воды, кДж/(кгК);

      

Средний тепловой поток, Вт, на горячее водоснабжение в неотопительный период следует определять по формуле:

Наименование города	Температуры наружного воздуха, °С
Луганск

Показатель	Турбина
	ПТ-50/60-12,8/0,7	Т-185/220-12,8-2
1	2	3
Номинальная электрическая мощность, МВт	50	185

Параметр	Значение
Завод-изготовитель	БКЗ
Температура подогрева воздуха,	286
Температура уходящих газов,	139
Температура питательной воды,	230
КПД (брутто), %	92,7
Тип воздухоподогревателя	Трубчатый воздухоподогреватель
Компоновка котла	П-образная

Годовая выработка электроэнергии на производственном теплопотреблении:
                                                                                      (24)
Слагаемые в формуле (25) представляют собой годовые выработки электроэнергии на производственном теплопотреблении выбранных турбин типа ПТ и Р:
,                                                            (25)
где   - среднегодовая величина удельной выработки электроэнергии на производственном теплопотреблении для турбин типа ПТ или Р, (кВтч)/ГДж (по приложению 11а /5/);

  - отпуск пара из производственных отборов выбранных турбин

  типа ПТ, кг/с;

   - годовой коэффициент теплофикации производственно-

   технологических потребителей, т.е. доля производственных отборов

   турбин в годовом отпуске теплоты на производственные нужды от

   ТЭЦ  ();

   - годовой отпуск теплоты на производственно-технологические   

   нужды;

    - коэффициенты аварийного и ремонтного простоя турбин   

типа ПТ или Р, (по приложению 13 /5/),

где
 

(кВтч);

;

,                                                        (26)

(кВтч);

(кВтч).

Годовая выработка электроэнергии на отопительном потреблении:
                                                                              (27)
Слагаемые в формуле (28) представляют собой годовые выработки электроэнергии на отопительном потреблении выбранных турбин типа Т и ПТ:
                                                            (28)

,                                              (29)
где    - среднегодовая величина удельной выработки электроэнергии на   

          отопительном теплопотреблении для турбин типа Т или ПТ,  (по

         приложению 11б /5/);

  - отпуск теплоты из отопительных отборов выбранных турбин типа  

  Т, МВт;

  - годовой отпуск теплоты по сетевой воде

   - годовой коэффициент теплофикации потребителей по сетевой воде   

  (по приложению 12 /5/);

   - коэффициенты аварийного и ремонтного простоя турбин типа Т

  или ПТ (по приложению 13 /5/).
;

 ;
;
Годовая выработка электроэнергии на ТЭЦ равна сумме выработок на производственном и отопительном теплопотреблении:
.

4.2 Годовой расход топлива на ТЭЦ

Годовой расход топлива на ТЭЦ рассматривается как сумма расходов топлива на выработку электроэнергии и отпуск теплоты. Причем, расход топлива определяется в пересчете на условное топливо с низшей теплотворной способностью  =29300 кДж/кг у.т. (7000 ккал/кг)

Годовой расход условного топлива на выработку электроэнергии:
                                                       (30)
где  - годовая выработка электроэнергии на ТЭЦ турбогенераторами соответствующего типа (Т, ПТ, Р), кВтч;

  - удельный расход условного топлива на выработку электроэнергии

для турбогенераторов соответствующего типа (Т, ПТ, Р), кг у.т./( кВтч).
 

Годовой расход условного топлива на отпуск теплоты:
           (31)
где  - удельный расход условного топлива на отпуск теплоты по технологическому пару от турбин  и РОУ, кг у.т./ГДж (по приложению 16 /5/);

, - удельный расход условного топлива на отпуск теплоты по сетевой воде от турбин и пиковых водогрейных котлов, кг у.т./ГДж  (по приложению 16 /1/).

                                                                                                    (32)

                                                                              (33)

                                                                              (34)

                                                                   (35)

где     - рассматривается как средневзвешенная величина по типам турбин, которые обеспечивают данное теплопотребление, кг у.т./( кВтч).

 кг у.т./( кВтч);

 кг у.т./( кВтч);

 кг у.т./( кВтч);

 кг у.т./( кВтч);

 кг у.т./( кВтч).

Годовой расход условного топлива на отпуск теплоты:
 

Годовой расход условного топлива на ТЭЦ:
                                                                                                   (36)

 кг у.т.

Производим выбор топлива, для этого находим ближайшее месторождение топлива от расчетного города (Луганск). Следовательно, выбираем липовецкий уголь марки Д с низшей рабочей теплотой сгорания

Найдем пересчетный коэффициент :

;

Тогда годовой расход топлива на ТЭЦ:
 кг.




ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной курсовой работе были произведены расчеты тепловых нагрузок по видам теплопотребления. На основании данных расчетов было выбрано основное оборудование с учетом покрытия нагрузок:

- для покрытия производственной нагрузки: 3 турбины ПТ-50/60-12,8/0,7;

- для покрытия теплофикационной нагрузки (с учетом ПТ-50/60-12,8/0,7): 3 турбины Т-185/220-12,8-2;

8 паровых котлов типа Е-420-13,8-560 БТ;

вспомогательное оборудование (пиковая водогрейная котельная) для покрытия пиковых нагрузок (714,48 МВт (2572,1 ГДж/ч)):

два водогрейных котла  (котел водогрейный для сжигания газа и мазута), теплопроизводительностью 116,3 МВт и  теплопроизводительностью 210 МВт.

 Также был произведен расчет годовой выработки электроэнергии  и расчет по определению расходов условного топлива на выработку электроэнергии, на отпуск тепла и в целом за год. На основании расчетов были построены графики: годовой график производственно-технологического потребления, график отпуска теплоты от ТЭЦ. Был произведен пересчет на натуральное топливо для липовецкого угля марки Д.






БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1 Никифорова В.Н., Сушко С.Н. Расчет тепловых схем ТЭЦ: Учебное пособие.- Иркутск: ИрГТУ 2004 – 80 с.

2 СНиП 23-01-99 «Строительная климатология».

3 Тепловые и атомные электростанции: Справочник/ Под общ. ред. чл.-кор. РАН Т 343 А.В. Клименко и проф. В.М. Зорина. – 3-е изд., перераб. и доп. – М: Издательство МЭИ, 2003 – 645 с.

4 Теплофизические свойства воды и водяного пара: С.Л. Ривкин, А.А. Александров. – М: Энергия, 2004 – 424с.

5 Теплоэнергетические установки и теплоснабжение: Методические указания к курсовой работе. – Л: СЗПИ, 1983 – 32 с.
ПРИЛОЖЕНИЕ А

 Годовой график производственно-технологического теплопотребления