Целью данной работы является обеспечение автономности котельной установки от электрической энергии. Для достижения этой цели решены следующие задачи:
анализ электропотребляющего оборудования котельной установки;
анализ вариантов автономного электроснабжения котельной установки;
выбор автономного электроснабжения котельной установки.
В качестве объекта исследования принята производственно-отопительная котельная с данными:
Тип применяемого теплогенератора – паровой котел ДЕ-25-14;
Количество котлов – 2 шт;
Вид топлива – мазут сернистый М100;
Габариты котельной: 36×18×9 м.
Электропотребляющее оборудование:
№ |
Наименование оборудования |
Количество, шт |
Мощность, кВт |
Суммарная мощность, кВт |
||
1 |
Дутьевой вентилятор ДВН-9 |
2 |
15 |
30 |
||
2 |
Дымосос ДН-13 |
2 |
11 |
22 |
||
3 |
Питательный центробежный насос |
2 (1 резерв) |
45 |
45 |
||
4 |
Подпиточный насос Wilo HWJ20250L1 |
2 (1 резерв) |
2,2 |
2,2 |
||
5 |
Насос сырой воды К8/18 |
2 (1 резерв) |
1,2 |
1,2 |
||
6 |
Центробежный сетевой насос летний НКУ-90 |
2 (1 резерв) |
22 |
22 |
||
7 |
Центробежный сетевой насос зимний НКУ-140 |
2 (1 резерв) |
44 |
44 |
||
8 |
Насос конденсатный |
2 (1 резерв) |
14 |
14 |
||
9 |
Насос мазутопровода КС50-55 |
4 (2 резерв) |
5,5 |
11 |
||
Суммарная нагрузка: |
191,4 |
Запас на собственные нужды котельной принимается как 10% от суммарной нагрузки. (19,14 кВт)
Расчет суммарного электропотребленияНагрузка оборудования 191,4 кВт.
Собственные нужды 19,14 кВт.
Освещение
Цель расчета общего освещения – определить количество светильников и мощность осветительной установки, необходимых для обеспечения в цехе нормированной освещенности.
Ниже рассмотрен расчет общего освещения методом коэффициента использования светового потока.
При расчете по указанному методу необходимый световой поток одной лампы определяется по формуле:
Где световой поток лампы;
– норма освещенности (СНиП 23-05-95));
– освещаемая площадь помещения, м2;
– коэффициент запаса (для люминесцентных ламп = 1,3);
– количество принятых светильников;
– коэффициент использования светового потока;
– число ламп в светильнике ;
– поправочный коэффициент минимальной освещенности (для люминесцентных ламп .
Освещаемая площадь помещения определяется:
Где размеры помещения.
Для определения коэффициента использования светового потока находят индекс помещения:
В зависимости от индекса производственного помещения с незначительными пылевыделениями определяем .
Расчетная высота:
высота помещения, м;
высота свеса светильника (
Расстояние между светильниками:
Число рядов светильников в помещении:
Число светильников в ряду:
Общее число светильников:
Световой поток лампы:
В зависимости от светового потока по таблице ближайшую стандартную лампу выбираем тип светильника ДРЛ-250, имеющего световой поток 11000 лк.
Делаем пересчет на стандартные лампы. Общее число светильников определяется:
Мощность осветительной установки определяется:
Суммарное электропотребление определяется как сумма всех нагрузок котельной:
Анализ вариантов автономного электроснабжения котельной установкиРассмотрены два варианта когенерации (выработки тепловой и электрической энергии) на предприятии:
Поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС), в котором химическая энергия горения топлива превращается в тепловую, а затем в механическую энергию.
Тепло от ДВС можно извлечь по трем контурам, установив соответствующие теплообменники:
Контур охлаждения уходящих газов (выхлоп);
Контур охлаждения масла двигателя;
Контур теплообмена охлаждающей жидкости ДВС.
ДВС классифицируются по виду топлива: газообразное (природный, сжиженный и генераторный газы), жидкое (бензин, керосин, дизельное топливо). Газожидкостные двигатели работают на смеси газообразного и жидкого топлива, причем основным топливом является газообразное, а жидкое используется как запальное в небольшом количестве. Многотопливные двигатели способны длительно работать на разных топливах в диапазоне от сырой нефти до высокооктанового бензина.
Турбина с противодавлением, которая выдает пар на выходе с давлением выше атмосферного. После турбины пар поступает потребителям.
Паровые турбины с противодавлением получили распространение в различных областях промышленности, где требуется получение технологического пара для различных нужд.
Паровые противодавленческие турбины обладают рядом преимуществ: эти турбины можно эффективно использовать уже в существующих котельных, переводя их в режим мини-ТЭЦ. Для этого параллельно редукционному устройству устанавливается комплекс с паровой противодавленческой турбиной. Пар, идущий на технологический процесс или отопление, направляется через турбину, а работа, совершаемая в ней паром, используется для привода электрического генератора, насоса, вентилятора или других устройств. Что снижает затраты электроэнергии на привод устройств и повышает КПД использования пара. Кроме того, движущиеся части паровых турбин работают в менее агрессивной среде, в отличие от газовых турбин и ДВС, а это повышает их надежность и снижает издержки технического обслуживания. Паровой котел, работающий совместно с турбиной, может иметь топку на различных видах топлива: газе, мазуте, угле, древесине и т. д. Это, в свою очередь, позволяет создавать станции, использующие местные виды топлив, что дает дополнительные выгоды от снижения затрат на его транспортировку.
Выбор автономного электроснабжения котельной установкиПо мощности лучше установить двигатель внутреннего сгорания (≈ 300 кВт), но так как в качестве топлива используется мазут, то выбираем турбину противодавления (≈ 600 кВт).
В проекте используется производственно-отопительная котельная, поэтому излишки электроэнергии можно направить на производство.
Выбираем блочный турбогенератор с противодавлением таким образом, чтобы она покрывала нагрузки электропотребления (≈ 300 кВт), а также удовлетворяла условиям:
Давление пара на входе – 1,4 МПа;
Давление пара на выходе – 0,3 МПа.
В этом случае идеальным вариантом становится ТГ-0,6А/0,4 Р12/3,7 мощностью 600 кВт.
Заключение
В результате этой работы разработан вариант электроснабжения котельной установки.
Для автономизации котельной необходим независимый источник электроснабжения. На промышленном предприятии среди рассмотренных вариантов выбираем наиболее подходящий нам – блочный турбогенератор с противодавлением ТГ-0,6А/0,4 Р12/3,7 мощностью 600 кВт.
После включения турбины в тепловую сеть пар, поступающий в гребенку, будет делиться на две части, одна из которых направляется потребителю, а другая – в турбину противодавления.
После турбины пар выходит с давлением 0,3 МПа, поэтому необходимо установить сетевые теплообменники, работающие при соответствующих параметрах. Наиболее подходящим вариантом является горизонтальный подогреватель сетевой воды типа ПГС-1300-3-8-I.
При установлении турбины противодавления на промышленном предприятии мы достигаем автономии котельной от внешнего электроснабжения.
Список используемой литературыСНиП II-35-76 Котельные установки.
СП 52.13330.2011 Естественное и искусственное освещение. Актуализированная редакция СНиП 23-05-95*.
Справочник для проектирования электрического освещения» Под редакцией Г. М. Кнорринга.
Привила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. HTU РД 34.20.501-95UTH (М., АО «Энергосервис», 1996).
Кирюхин В.И. «Паровые турбины малой мощности КТЗ» Кирюхин В.И. и др. М.: Энергоатомиздат. 1987 г.
http://nnhpe.spbstu.ru/wp-content/uploads/2015/02/Obzor-PTU-maloy-moshchnosti.pdf
http://promprivod.by/articles/122-energoistochnik
http://www.турбопар.рф/противодавленческие-паровые-турбины-малой-мощности
http://www.intech-gmbh.ru/condensing_steam_turbines.php