3.1.3. Тип и оборудование источника теплоснабжения

Многочисленные технико-экономические исследования показывают, что при расчетной тепловой нагрузке потребителей до 200...300 МВт в качестве источника теплоснабжения целесообразно выбирать паровые или пароводогрейные котельные, а при более высоких нагрузках - паротурбинные, газотурбинные или парогазовые ТЭЦ.

В курсовом проекте предполагается в качестве источника паротурбинная ТЭЦ. К основному оборудованию ТЭЦ относят паровые и водогрейные котлы и паровые турбины.

Критерием правильности выбора состава, типа и мощности основного оборудования является достижимость оптимальных значений расчетных коэффициентов теплофикации по пару и сетевой воде при соответствующих величинах технологической и коммунально-бытовой (в сумме с сантехнической) нагрузок. Оптимальные коэффициенты теплофикации определяются на основе технико-экономических расчетов по минимуму приведенных затрат в источник теплоснабжения и зависят от мощностного ряда выпускаемых теплофикационных паровых турбин. Соответствующие технико-экономические исследования показывают, что оптимальные значения расчетных коэффициентов теплофикации по пару и сетевой воде составляют соответственно =0,7...1,0 и=0,4...0,7. Выбор паровых турбин, подлежащих установке на ТЭЦ осуществляется на основе исходных данных, расчетов тепловых нагрузок и характеристик типовых паровых турбин. При этом используются выражения:

[3.20.]

[3.21.]

где ‑ расчетный отпуск пара из производственных отборов и противодавления выбранных турбин типа ПТ и Р, кг/с;

^_ расчетный отпуск теплоты из отопительных отборов и встроенных пучков конденсаторов выбранных турбин типа Т и ПТ, МВт.

Паровые и водогрейные котлы выбираются, исходя из их общей паропроизводительности и тепловой мощности, а также характеристик выпускаемых котлов. При выборе основного оборудования ТЭЦ необходимо стремиться к выполнению следующих условий:

1. Уменьшению числа агрегатов, но не менее двух, за счет увеличения их еди­ничной мощности.

2. Преимущественному выбору однотипного оборудования, обеспечивающего требуемые виды теплопотребления. Рекомендуется начинать выбор с турбин типа ПТ, обеспечивая достижение оптимального значения и проверяя получаемое при этом значение. Если, отличается от оптимального, то для его увеличения необходи­мо добавить турбину(ы) типа Т, а для его снижения - уменьшить количество турбин типа ПТ за счет соответствующей установки турбин типа Р.

Исходя из этого выбираем турбину ПТ-140/165-130/15.

‑условие выполняется

условие не выполняется

Тогда добавим турбину типа Т-110/120-130 в количестве двух единиц.

условие выполняется

3. В СТЗ использованием тепловой нагрузки встроенных пучков конденсаторов можно пренебречь.

4. Пиковые паровые нагрузки технологических потребителей покрываются от паровых котлов через редукционно-охладительные установки (РОУ), а пиковые нагруз­ки потребителей сетевой воды от пиковых водогрейных котлов (ПВК). Избыточная теплопроизводительность однотипных ПВК должна быть минимальной.

Нагрузка пиковых водогрейных котлов составляет от 50 до 30% расчетной теплофикационной нагрузки ТЭЦ.

В исходных данных к проектам обычно не задаётся величина часового коэффициента теплофикации . Для выбора состава основного оборудования ТЭЦ ее нужно принять, ориентируясь на заданные значения расчетной промышленной и теплофикационной нагрузки станции.

В рассматриваемом примере в исходных данных предусматривается проектирование промышленно-отопительной, а не отопительной ТЭЦ, поэтому в дальнейших расчетах принята величина = 0,613.

Найдем расчетную тепловую нагрузку сетевых подогревателей теплофикационных турбин:

МВт; [3.22.]

и пиковых водогрейных котлов:

МВт. [3.23]

Для покрытия пиковых теплофикационных нагрузок предусматриваем установку на ТЭЦ пиковых водогрейных котлов КВ-ГМ-100 тепловой мощностью 116,3 МВт.

= =345/116,3 =2,96 [3.24]

следовательно, нужно установить три пиковых водогрейных котла.

5. Выбор типа и количества паровых котлов производится по сумме максималь­ных расходов свежего пара на все турбины () и РОУ () с коэффициентом 1,02 для компенсации неучтенных потерь в цикле ТЭЦ, кг/с

кг/с [3.25]

кг/с [3.26]

где h₀, h_пв - энтальпии свежего пара за котлами и питательной воды; кДж/кг; η_роу =0,98- КПД РОУ.

Котлы должны быть однотипными и обеспечивать минимальный запас паропроизводительности.

= = 508,8/138,9 = 3,7

Необходимо четыре котла Е-500-140ГМ

Таблица 3.4. Основное оборудование ТЭЦ

Наименование	Тип	Количество, шт
Турбина	ПТ-140/165-130/15	1
Турбина	Т-110/120-130	2
Водогрейный котел	КВ-ГМ-100	3
Паровой котел	Е-500-140ГМ	4

3.2.Регулирование отпуска теплоты

Выбор метода регулирования определяется типом преобладающей нагрузки, схемами присоединения потребителей к тепловым сетям, затратами на топливо в источнике теплоснабжения и т. д. Для учебных целей допустимо рассматривать схему несвязанного регулирования нагрузки отопления и горячего водоснабжения в СТО и схему одноступенчатого параллельного подключения подогревателя горячего водоснабжения к тепловым сетям в СТЗ. В этих случаях применяется центральное качественное регулирование по нагрузке отопления.

Построение соответствующих температурных графиков можно осуществить по рекомендациям СНиП 2.04.07-86 и справочным данным. В приложении приведены данные, необходимые для построения графиков изменения температуры прямой τ₁ и обратной сетевой воды τ₂ в системе (П. 10), а также обратной сетевой воды после подогревателей горячего водоснабжения τ_2Г в зависимости от ее значения в точке излома температурного графика принимаемого в пределах от 25 до 40°С (П.11).

Точка излома отопительного температурного графика определяется минимально допустимой температурой воды в подающем трубопроводе по условиям обеспечения нагрузки горячего водоснабжения, принимаемой 70°С в СТЗ.

Температура сетевой воды после системы вентиляции должна совпадать по значению с температурой после системы отопления в диапазоне температур наружного воздуха от расчетной для отопления до соответствующего излома , а при дальнейшем повышении температуры наружного воздуха доt_н =8°С она снижается по выпуклой кривой до τ_2В=18°С.

В пояснительной записке необходимо дать характеристику принятого метода регулирования отпуска теплоты и привести построение соответствующих температурных графиков [5, 7, 8], приняв за расчетные значения температур сетевой воды =150 °С и=70°С.

Расчетные температуры сетевой воды в подающей магистрали =150 °С в обратной магистрали=70°С, после элеватора₃= 95 ⁰С. Расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления t_нро = -24 ⁰С. Расчетная температура воздуха внутри помещения t_в= 18 ⁰С. Расчетные тепловые потоки принять те же. Температура горячей воды в системах горячего водоснабжения t_гв = 70 ⁰С, температура холодной воды t_с= 5⁰С. Балансовый коэффициент для нагрузки горячего водоснабжения

_б= 1,1.

Система теплоснабжения: закрытая. Регулирование по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения производится по повышенному (скорректированному) графику температур воды.

Расчет и построение отопительно-бытового графика температур с температурой сетевой воды в подающем трубопроводе для точки излома =70 ºС.

Значения температур сетевой воды для систем отопления ₀₁; ₀₂; ₀₃ определим используя расчетные зависимости для температур наружного воздуха t_н= +8; 0; -8; -16; -24⁰С

[3.27.]

[3.28.]

[3.29.]

[3.30]

Для t_н = +8значения₀₁, ₀₂ ,₀₃ соответственно составят:

Аналогично вычисляем для остальных температур t_н=0; -8; -16; -24 ºС.

Таблица 3.5.

tн	01	02	03
8	54,5	34,5	41,4
0	79,6	45,4	56,1
-8	103,7	54,2	69,7
-16	127,1	62,3	82,6
-24	150	70	95

Строим графики температур центрального качественного регулирования. После этого построим отопительно-бытовой график точке излома, которого соответствуют значения температур сетевой воды

70 ºС

41,8ºС

50,7ºС

Температура наружного воздуха 3,3 ºС

Балансовая нагрузка горячего водоснабжения

МВт [3.33]

Определим коэффициент отношения балансовой нагрузки водоснабжение к расчетной нагрузке на отопление

[3.34]

Для ряда температур наружного воздуха t_н= +8 ⁰С; -8 ⁰С; -16 ⁰С; -24, определим относительный расход теплоты на отопление [3.35]

Таблица 3.6.

tн
+8	0,238
-8	0,619
-16	0,809
-24	1

Приняв известные из предыдущей части значения t_c; t_h; ; t определим для каждого значения t_н относительные расходы сетевой воды на отопление. для t_н= 8 ºС

[3.36]

Аналогично выполним расчеты и для других значений t_н.

Таблица 3.7.

tн
+8	0,65
-8	0,913
-16	0,966
-24	1

Температуры сетевой воды в подающем _1п и обратном _2п трубопроводах для t_н.

Таблица 3.8.

tн	1п	2п
+8	59,5	33,8
-8	100,9	53,5
-16	120,6	62
-24	140	70