Введение 4
1 Обоснование базовой технологии проекта 6
1.1 Блок ССКП 6
1.2 Традиционный энергоблок с CCS 11
1.3 ПГУ-ВЦГ 12
2 Технико-экономические показатели 15
2.1 Экономическое обоснование состава основного оборудования 15
2.2 Капитальные вложения 18
2.3 Определение ежегодных издержек, связанных с эксплуатацией 18
2.4 Экономическое сравнение 20
3 Расчетная часть 23
3.1 Расчет газификации угля 23
3.1.1 Расчет уноса органической части топлива 24
3.1.2 Расчет условий надежного шлакоистечения 25
3.2 Расчет компонентного состава синтез-газа 26
3.3. Расчет температуры за газогенератором 31
3.4. Тепловой расчет ГТУ 34
3.4.1 Определение параметров процесса сжигания воздуха в компрессоре 34
3.4.2 Определение параметров газа после камеры сгорания 37
3.4.3 Определение параметров процесса расширения газа в турбине 41
3.4.4 Учет охлаждения турбины ГТУ 44
3.5 Расчет одноконтурной комбинированной установки 46
3.5.1 Тепловой расчет котла-утилизатора 47
3.5.2 Конструкторский расчет котла-утилизатора 51
3.6 Расчет паровой турбины 60
3.6.1 Расчет установки по подогреву сетевой воды 61
3.6.2 Построение процесса расширения пара на h-s диаграмме 62
3.7 Определение мощности и КПД ПГУ 67
4 Общая часть 69
4.1 Генеральный план 69
4.2 Компоновка главного корпуса 69
5 Охрана окружающей среды 71
5.1 Расчет выбросов вредных веществ 71
6 Экономическая часть 75
6.1 Расчёт себестоимости единицы тепловой и электрической энергии 75
6.2 Оценка экономической эффективности капитальных вложений 76
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 79
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 80
Статус энергетических технологии, уровень их реализации и перспективы на среднесрочный и долгосрочный периоды анализируются Международным энергетическим агентством IEA. И угольные технологии в течение как минимум последних 5 лет оцениваются как демонстрирующие низкий уровень прогресса с точки зрения реализации сценария повышения температуры атмосферы до допустимого уровня (+2 °C, этому значению соответствует сценарий потребления угля до 2050 г. 2DS)[1]. Это связано с тем, что большое количество ТЭС, работающих на паре докритических параметров, находится в эксплуатации и продолжается строительство новых ТЭС. Поэтому в качестве перспективных твердотопливных технологий предлагаются ТЭС, способные обеспечить не только Россию, но и весь мир решением таких приоритетных проблем развития энергетики как повышение эффективности и экологической безопасности с обеспечением в перспективе близких к нулю выбросов вредных веществ. Эти же решения по повышению теплового ресурса и одновременного обеспечения экологической устойчивости однозначно актуальны для города Красноярска.
Доля централизованного теплоснабжения Красноярска растёт, тенденция к увеличению централизации выработки тепла объясняется тем, что застройщики жилья, объектов соцкультбыта, торговли и прочие стараются подключиться к уже существующим теплоисточникам. Увеличивается тепловая нагрузка в основном на энергоисточники с комбинированной выработкой тепла и электрической энергии (ТЭЦ). В тоже время снижается доля отпускаемого тепла от существующих котельных за счет закрытия части угольных котельных и снижения использования тепловой мощности электрокотельных как менее экономичных теплоисточников. Тепловая нагрузка закрываемых угольных котельных и электрокотельных переключается на Красноярские ТЭЦ. Кроме того, до 2024 года планируется вывести из эксплуатации 28 малых котельных, а их потребителей распределить среди городских ТЭЦ.
Все нижеперечисленные данные приведены согласно проекту «Схема теплоснабжения города Красноярска до 2033 года» [2].
За период 2020-2033 гг. тепловая нагрузка при вводе новых строений и переключения потребителя с котельных на ТЭЦ увеличится на 675,56 Гкал/ч (в среднем на 56,2 Гкал/ч в год).
В соответствии с этим был разработан ряд реконструкций и расширений ТЭЦ города, направленных в основном на снятие ограничений тепловой мощности по Красноярским ТЭЦ. Некоторые из таких мероприятий коснулись непосредственно Красноярской ТЭЦ-2, согласно одному из них на этой станции планируется монтаж дополнительного водогрейного котла с установленной тепловой мощностью 100 Гкал/ч, что повлечет за собой рост и без того огромных выбросов вредных веществ и увеличение и так немалых штрафов за превышение нормы загрязнения атмосферы. К тому же Красноярская ТЭЦ-2 к 2028 году планирует расширение радиуса эффективного теплоснабжения теплоисточников до 18,828 км.
Красноярская ТЭЦ-2 отапливает и снабжает горячей водой Свердловский, Центральный, Железнодорожный и Октябрьский районы Красноярска и поставляет пар предприятиям южного промышленного узла (ХМЗ, «Кульбытстрой», «Волна», цементный завод, кондитерская фабрика «Краской»),
От перераспределения между зонами действия ТЭЦ-2 к 2033 году потеряет в нагрузке порядка 230 Гкал/ч, ее возьмет на себя ТЭЦ-1, но при этом от переключения котельных на источники с комбинированной выработкой тепловой и электрической энергии нагрузка ТЭЦ-2 возрастет на 330,6 Гкал/ч, то есть к 2033 году в перспективе тепловая нагрузка ТЭЦ-2 увеличится на 100,6 Гкал/ч.
На сегодняшний день перед энергетикой Красноярска очень остро стоят такие задачи как: покрытие ежегодно растущей тепловой и электрической нагрузки в связи с массовой застройкой города, снижение вредных выбросов в атмосферу от ТЭЦ, решение проблемы износа основного оборудования ТЭЦ, реконструкция или демонтаж котельных для переключения потребителей на прямое обслуживание от ТЭЦ и т.д.
Учитывая все вышесказанное, будет выбрана основная технология для рас-ширения Красноярской ТЭЦ-2.
Для вновь вводимых ТЭС предлагаются:
• технологии на сверхкритических (СКП) и суперсверхкритических (ССКП) параметрах пара;
• ПГУ с внутрицикловой газификацией;
• оснащение системами улавливания и хранения СО2 (carbon capture and storage — CCS)всех ТЭС;
• разработка и внедрение установок на возобновляемых источниках энергии.
Для сравнения будут рассматриваться варианты:
- Блок ССКП
- Традиционный энергоблок с CCS
- ПГУ-ВЦГ
Данные технологии рассматриваются потому что они отвечают требованиям «Энергетической стратегии России на период до 2035 года», которая предлагает модернизацию ТЭС с введением современных технологий производства тепловой и электрической энергии, а также переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике.
Целью бакалаврской работы являлось разработать эффективную энергетическую установку для получения дешевой электрической и тепловой энергии, с низкими выбросами вредных веществ в окружающую среду и высокой экономичностью, которые будут установлены на Красноярской ТЭЦ-2 для покрытия возрастающих нагрузок станции.
Для этого было выбрано строительство блока ПГУ-ТЭЦ с ВЦГ, установлен энергоблок мощность до 115 МВт, один энергоблок состоит из следующего оборудования: турбина Т-25/34-3,4/0,12, два котла-утилизатора Пр-75-4,0-440Д и две газовые турбины LM6000 PD Sprint и два газогенератора.
В качестве топлива используется синтез-газ, получаемый в газогенераторе из угля Бородинского месторождения.
Данный проект включает в себя следующие расчеты:
- расчет газификации угля Бородинского месторождения, определения компонентного состава синтез-газа и его теплотворную способность;
- тепловой расчет газотурбинной установки, где были определена температура уходящих газов из ГТУ и их расход, мощность компрессора и газовой турбины, КПД ГТУ;
- тепловой и конструкторский расчеты котла-утилизатора, в результате которого был найден расход пара, температуры газов и пара по тракту котла, а также площади поверхностей теплообмена;
- укрупненный расчет паровой турбины, в результате которого были определены параметры пара отбора паровой турбины, а также его расход на подогрев сетевой воды;
- расчет технико-экономических показателей работы станции, в результате которого были определены удельный расход условного топлива на выработку тепла и удельный расход условного топлива на выработку электроэнергии.
В данном дипломном проекте также был рассмотрен вопрос о природоохранных мероприятиях на проектируемой станции. Были рассчитаны выбросы вредных веществ в атмосферу.
Экономическая часть проекта содержит расчет себестоимости единиц энергии проектируемой ТЭЦ. Исходя из экономических расчетов по народно-хозяйственному методу и метода хозяйственного расчета сделано обоснование техническим решениям проекта.
Произведён расчет срока окупаемости предлагаемого проекта, который составляет 9 лет
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
