ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭНЕРГОБЛОКОВ ПГУ-247,5 ЧЕЛЯБИНСКОЙ ГРЭС ЗА СЧЕТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛОНАСОСНОЙ УСТАНОВКИ
|
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 АКТУАЛЬНОСТЬ И ОБОСНОВАНИЕ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭНЕРГОБЛОКОВ ПГУ-247,5 ЧЕЛЯБИНСКОЙ ГРЭС ЗА СЧЕТ
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛОНАСОСНОЙ УСТАНОВКИ 8
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 11
3 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕПЛОВЫХ
НАСОСОВ 13
4 КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
ЧЕЛЯБИНСКОЙ ГРЭС 14
4.1 Г азотурбинная установка 14
4.2 Котел - утилизатор 16
4.3 Паровая турбина 18
4.4 Циркуляционная насосная станция 19
4.5 Градирни 21
5 РАСЧЕТ ТНУ ДЛЯ ЗИМНЕГО ПЕРИОДА 27
5.1 Расчёт схемы одноступенчатого парокомпрессионного теплового насоса в
зимний период года 27
5.2 Расчет и подбор компрессора 36
5.3 Расчет и подбор конденсатора 38
5.4 Расчет и подбор охладителя конденсата 42
5.5 Расчет и подбор испарителя 43
5.6Поверочный расчет пластинчатого теплообменного аппарата установленного на ХВО 46
5.6.1 Тепловой поверочный расчет пластинчатого теплообменного
аппарата для существующей схемы 46
5.6.2 Тепловой поверочный расчет пластинчатого теплообменного
аппарата для предлагаемой схемы 55
6 ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНОГО ИСТОЧНИКА
ТЕПЛОТЫ НА ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ТНУ 63
6.1 Расчёт схемы одноступенчатого парокомпрессионного теплового насоса в
летний период года 63
6.2 Расчёт схемы одноступенчатого парокомпрессионного теплового насоса в
весенне-осенний период 71
6.3 Влияние температуры нижнего источника теплоты на коэффициент
трансформации ТНУ, коэффициент работоспособности тепла ТНУ и коэффициент полезного действия ТНУ 78
7 АВТОМАТИЗАЦИЯ 81
7.1 Назначение и цели АСУ ТП 81
7.2 Структура АСУ ТП 82
8 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 84
9 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 87
ВВЕДЕНИЕ 6
1 АКТУАЛЬНОСТЬ И ОБОСНОВАНИЕ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭНЕРГОБЛОКОВ ПГУ-247,5 ЧЕЛЯБИНСКОЙ ГРЭС ЗА СЧЕТ
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛОНАСОСНОЙ УСТАНОВКИ 8
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 11
3 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕПЛОВЫХ
НАСОСОВ 13
4 КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
ЧЕЛЯБИНСКОЙ ГРЭС 14
4.1 Г азотурбинная установка 14
4.2 Котел - утилизатор 16
4.3 Паровая турбина 18
4.4 Циркуляционная насосная станция 19
4.5 Градирни 21
5 РАСЧЕТ ТНУ ДЛЯ ЗИМНЕГО ПЕРИОДА 27
5.1 Расчёт схемы одноступенчатого парокомпрессионного теплового насоса в
зимний период года 27
5.2 Расчет и подбор компрессора 36
5.3 Расчет и подбор конденсатора 38
5.4 Расчет и подбор охладителя конденсата 42
5.5 Расчет и подбор испарителя 43
5.6Поверочный расчет пластинчатого теплообменного аппарата установленного на ХВО 46
5.6.1 Тепловой поверочный расчет пластинчатого теплообменного
аппарата для существующей схемы 46
5.6.2 Тепловой поверочный расчет пластинчатого теплообменного
аппарата для предлагаемой схемы 55
6 ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНОГО ИСТОЧНИКА
ТЕПЛОТЫ НА ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ТНУ 63
6.1 Расчёт схемы одноступенчатого парокомпрессионного теплового насоса в
летний период года 63
6.2 Расчёт схемы одноступенчатого парокомпрессионного теплового насоса в
весенне-осенний период 71
6.3 Влияние температуры нижнего источника теплоты на коэффициент
трансформации ТНУ, коэффициент работоспособности тепла ТНУ и коэффициент полезного действия ТНУ 78
7 АВТОМАТИЗАЦИЯ 81
7.1 Назначение и цели АСУ ТП 81
7.2 Структура АСУ ТП 82
8 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 84
9 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 87
9.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов 87
9.2 Нормирование факторов рабочее среды и трудового процесса и
организация мероприятий защиты 88
9.2.1 Воздух рабочей зоны 88
9.2.2 Световая среда 89
9.2.3 Вибрация 90
9.2.4 Производственный шум 90
9.2.5 Инфразвук 91
9.2.6 Тяжесть и напряженность трудового процесса 92
9.3 Безопасность производственных процессов и оборудования 92
9.3.1 Электробезопасность 93
9.3.2 Пожаровзрывобезопасность 94
9.4 Эргономика производства, эстетика, культура 95
10 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 97
10.1 Расчет капитальных и текущих затрат 97
10.2 Расчет экономии топлива после введения проекта 98
10.2.1 Расчет экономии топлива в зимний период времени 98
10.2.2 Расчет экономии топлива в летний период времени 100
10.2.3 Расчет экономии топлива в весенне-осенний период времени ... 101
10.2.4 Расчет годовой экономии топлива 101
10.3 Расчет срока окупаемости проекта 102
10.4 STEEP - анализ необходимости разработки проекта повышения
энергоэффективности блоков ПГУ-247,5 МВт Челябинской ГРЭС за счет установки ТНУ 103
10.5 SWOT - анализ для реализации проекта повышения энергоэффективности
Челябинской ГРЭС за счет установки ТНУ 106
10.6 Планирование целей предприятия и проекта 107
10.7 Планирование целей проекта в дереве целей 108
10.8 Планирование мероприятий по реализации проекта(График Ганта) .. 111
ЗАКЛЮЧНИЕ 113
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 114
ВВЕДЕНИЕ 6
1 АКТУАЛЬНОСТЬ И ОБОСНОВАНИЕ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭНЕРГОБЛОКОВ ПГУ-247,5 ЧЕЛЯБИНСКОЙ ГРЭС ЗА СЧЕТ
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛОНАСОСНОЙ УСТАНОВКИ 8
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 11
3 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕПЛОВЫХ
НАСОСОВ 13
4 КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
ЧЕЛЯБИНСКОЙ ГРЭС 14
4.1 Г азотурбинная установка 14
4.2 Котел - утилизатор 16
4.3 Паровая турбина 18
4.4 Циркуляционная насосная станция 19
4.5 Градирни 21
5 РАСЧЕТ ТНУ ДЛЯ ЗИМНЕГО ПЕРИОДА 27
5.1 Расчёт схемы одноступенчатого парокомпрессионного теплового насоса в
зимний период года 27
5.2 Расчет и подбор компрессора 36
5.3 Расчет и подбор конденсатора 38
5.4 Расчет и подбор охладителя конденсата 42
5.5 Расчет и подбор испарителя 43
5.6Поверочный расчет пластинчатого теплообменного аппарата установленного на ХВО 46
5.6.1 Тепловой поверочный расчет пластинчатого теплообменного
аппарата для существующей схемы 46
5.6.2 Тепловой поверочный расчет пластинчатого теплообменного
аппарата для предлагаемой схемы 55
6 ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНОГО ИСТОЧНИКА
ТЕПЛОТЫ НА ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ТНУ 63
6.1 Расчёт схемы одноступенчатого парокомпрессионного теплового насоса в
летний период года 63
6.2 Расчёт схемы одноступенчатого парокомпрессионного теплового насоса в
весенне-осенний период 71
6.3 Влияние температуры нижнего источника теплоты на коэффициент
трансформации ТНУ, коэффициент работоспособности тепла ТНУ и коэффициент полезного действия ТНУ 78
7 АВТОМАТИЗАЦИЯ 81
7.1 Назначение и цели АСУ ТП 81
7.2 Структура АСУ ТП 82
8 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 84
9 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 87
ВВЕДЕНИЕ 6
1 АКТУАЛЬНОСТЬ И ОБОСНОВАНИЕ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭНЕРГОБЛОКОВ ПГУ-247,5 ЧЕЛЯБИНСКОЙ ГРЭС ЗА СЧЕТ
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛОНАСОСНОЙ УСТАНОВКИ 8
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 11
3 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕПЛОВЫХ
НАСОСОВ 13
4 КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
ЧЕЛЯБИНСКОЙ ГРЭС 14
4.1 Г азотурбинная установка 14
4.2 Котел - утилизатор 16
4.3 Паровая турбина 18
4.4 Циркуляционная насосная станция 19
4.5 Градирни 21
5 РАСЧЕТ ТНУ ДЛЯ ЗИМНЕГО ПЕРИОДА 27
5.1 Расчёт схемы одноступенчатого парокомпрессионного теплового насоса в
зимний период года 27
5.2 Расчет и подбор компрессора 36
5.3 Расчет и подбор конденсатора 38
5.4 Расчет и подбор охладителя конденсата 42
5.5 Расчет и подбор испарителя 43
5.6Поверочный расчет пластинчатого теплообменного аппарата установленного на ХВО 46
5.6.1 Тепловой поверочный расчет пластинчатого теплообменного
аппарата для существующей схемы 46
5.6.2 Тепловой поверочный расчет пластинчатого теплообменного
аппарата для предлагаемой схемы 55
6 ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНОГО ИСТОЧНИКА
ТЕПЛОТЫ НА ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ТНУ 63
6.1 Расчёт схемы одноступенчатого парокомпрессионного теплового насоса в
летний период года 63
6.2 Расчёт схемы одноступенчатого парокомпрессионного теплового насоса в
весенне-осенний период 71
6.3 Влияние температуры нижнего источника теплоты на коэффициент
трансформации ТНУ, коэффициент работоспособности тепла ТНУ и коэффициент полезного действия ТНУ 78
7 АВТОМАТИЗАЦИЯ 81
7.1 Назначение и цели АСУ ТП 81
7.2 Структура АСУ ТП 82
8 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 84
9 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 87
9.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов 87
9.2 Нормирование факторов рабочее среды и трудового процесса и
организация мероприятий защиты 88
9.2.1 Воздух рабочей зоны 88
9.2.2 Световая среда 89
9.2.3 Вибрация 90
9.2.4 Производственный шум 90
9.2.5 Инфразвук 91
9.2.6 Тяжесть и напряженность трудового процесса 92
9.3 Безопасность производственных процессов и оборудования 92
9.3.1 Электробезопасность 93
9.3.2 Пожаровзрывобезопасность 94
9.4 Эргономика производства, эстетика, культура 95
10 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 97
10.1 Расчет капитальных и текущих затрат 97
10.2 Расчет экономии топлива после введения проекта 98
10.2.1 Расчет экономии топлива в зимний период времени 98
10.2.2 Расчет экономии топлива в летний период времени 100
10.2.3 Расчет экономии топлива в весенне-осенний период времени ... 101
10.2.4 Расчет годовой экономии топлива 101
10.3 Расчет срока окупаемости проекта 102
10.4 STEEP - анализ необходимости разработки проекта повышения
энергоэффективности блоков ПГУ-247,5 МВт Челябинской ГРЭС за счет установки ТНУ 103
10.5 SWOT - анализ для реализации проекта повышения энергоэффективности
Челябинской ГРЭС за счет установки ТНУ 106
10.6 Планирование целей предприятия и проекта 107
10.7 Планирование целей проекта в дереве целей 108
10.8 Планирование мероприятий по реализации проекта(График Ганта) .. 111
ЗАКЛЮЧНИЕ 113
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 114
Неуклонно растущая потребность в топливно-энергетических ресурсах наряду с их ограниченностью и тенденцией к удорожанию, на внпорождает необходимость их рационального использования. Как итог возникает комплекс задач по поиску и разработке альтернативных источников энергии, способных постепенно заместить ископаемые энергоресурсы. Существенное значение приобретает внедрение рациональных способов экономии органического топлива на крупных промышленных предприятиях.
В энергетической стратегии России на период до 2030 года, утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации от 13 ноября 2009 г. № 1715-р, целью энергетической политики России установлено максимально эффективное использование природных энергетических ресурсов и потенциала энергетического сектора для устойчивого роста экономики, повышения качества жизни населения страны и содействия укреплению ее внешнеэкономических позиций. Также существенное внимание уделено задаче обеспечения экологической безопасности функционирования энергетического сектора России. Последовательное ограничение нагрузки ТЭК на окружающую среду и климат будет достигаться путем снижения выбросов загрязняющих веществ, сброса загрязненных сточных вод, а также эмиссии парниковых газов, сокращения отходов производства и потребления энергии [1].
Стратегическая цель энергосбережения одна и следует из его определения -это повышение энергоэффективности во всех отраслях, во всех поселениях и в стране в целом. И задача - определить, какими мерами и насколько можно осуществить это повышение [2].
Существенная роль в энергетической стратегии России на период до 2030 года отводится развитию использования возобновляемых источников энергии. Их вовлечение в топливно-энергетический баланс позволит сэкономить органическое топливо, сбалансировать энергетический спрос, за счет удовлетворения нужд потребителей, расположенных как вдали от централизованных систем теплоснабжения, так и вблизи от них, а также снизить экологическую нагрузку со стороны предприятий энергетики на окружающую среду.
В федеральном законе № 261-ФЗ от 23 ноября 2009 года «Об
энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» в перечень мероприятий, подлежащих включению в региональные, муниципальные программы в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности, одним из основных пунктов фигурируют мероприятия по увеличению количества случаев использования вторичных энергетических ресурсов и возобновляемых источников энергии [3].
Значительная часть потенциала энергосбережения, приходящаяся на низкотемпературные природные и тепловые вторичные энергетические ресурсы, может быть реализована двумя путями. Первый путь предусматривает трансформацию теплоты от более высокого температурного уровня теплоносителя к более низкому температурному уровню потребителя (реализуется при помощи теплообменников рекуперативного или регенеративного типа). Второй путь предусматривает использование
утреннем рынке РФ,трансформации теплоты к более высокому уровню температур (основывается на применении теплонасосных установок (ТНУ)).
Цель выпускного квалификационного проекта - повышение эффективности энергоблоков ПГУ-247,5 Челябинской ГРЭС за счет использования теплонасосной установки.
В энергетической стратегии России на период до 2030 года, утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации от 13 ноября 2009 г. № 1715-р, целью энергетической политики России установлено максимально эффективное использование природных энергетических ресурсов и потенциала энергетического сектора для устойчивого роста экономики, повышения качества жизни населения страны и содействия укреплению ее внешнеэкономических позиций. Также существенное внимание уделено задаче обеспечения экологической безопасности функционирования энергетического сектора России. Последовательное ограничение нагрузки ТЭК на окружающую среду и климат будет достигаться путем снижения выбросов загрязняющих веществ, сброса загрязненных сточных вод, а также эмиссии парниковых газов, сокращения отходов производства и потребления энергии [1].
Стратегическая цель энергосбережения одна и следует из его определения -это повышение энергоэффективности во всех отраслях, во всех поселениях и в стране в целом. И задача - определить, какими мерами и насколько можно осуществить это повышение [2].
Существенная роль в энергетической стратегии России на период до 2030 года отводится развитию использования возобновляемых источников энергии. Их вовлечение в топливно-энергетический баланс позволит сэкономить органическое топливо, сбалансировать энергетический спрос, за счет удовлетворения нужд потребителей, расположенных как вдали от централизованных систем теплоснабжения, так и вблизи от них, а также снизить экологическую нагрузку со стороны предприятий энергетики на окружающую среду.
В федеральном законе № 261-ФЗ от 23 ноября 2009 года «Об
энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» в перечень мероприятий, подлежащих включению в региональные, муниципальные программы в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности, одним из основных пунктов фигурируют мероприятия по увеличению количества случаев использования вторичных энергетических ресурсов и возобновляемых источников энергии [3].
Значительная часть потенциала энергосбережения, приходящаяся на низкотемпературные природные и тепловые вторичные энергетические ресурсы, может быть реализована двумя путями. Первый путь предусматривает трансформацию теплоты от более высокого температурного уровня теплоносителя к более низкому температурному уровню потребителя (реализуется при помощи теплообменников рекуперативного или регенеративного типа). Второй путь предусматривает использование
утреннем рынке РФ,трансформации теплоты к более высокому уровню температур (основывается на применении теплонасосных установок (ТНУ)).
Цель выпускного квалификационного проекта - повышение эффективности энергоблоков ПГУ-247,5 Челябинской ГРЭС за счет использования теплонасосной установки.
Для повышения эффективности энергоблоков ПГУ-247,5 Челябинской ГРЭС за счет использования теплонасосной установки, в выпускном
квалификационном проекте был выполнен расчёт схемы одноступенчатого парокомпрессионного теплового насоса в зимний, летний и весенне-осенний период. Произведен расчет и подбор компрессора, конденсатора, охладителяконденсата и испарителя. Проведен поверочный расчет пластинчатых теплообменников.
Было проведено сравнение отечественных и зарубежных теплонасосных установок.
В разделе «Автоматизация» рассмотрена система автоматического управления, предназначенная для работы теплонасосной установки. Разработанная система обеспечивает автоматическое управление
технологическим процессом без участия оператора с оптимальными материальными и энергетическими затратами.
В разделе «Вопросы экологии» рассмотрено негативное влияние фреонов на окружающую среду и определены основные мероприятия против утечек фреонов .
В экономико-управленческой части была определена экономическая эффективность установки ТНУ путем определения капитальных затрат, текущих затрат и срока окупаемости, который составил 4,9 года, оценены движущие и сдерживающие силы, составлен график Ганта для реализации проекта.
Раздел БЖД предусматривает все необходимые мероприятия по обеспечению безопасной работы, соблюдению правил техники безопасности, которые должны исключить случаи производственного травматизма при эксплуатации объекта.
квалификационном проекте был выполнен расчёт схемы одноступенчатого парокомпрессионного теплового насоса в зимний, летний и весенне-осенний период. Произведен расчет и подбор компрессора, конденсатора, охладителяконденсата и испарителя. Проведен поверочный расчет пластинчатых теплообменников.
Было проведено сравнение отечественных и зарубежных теплонасосных установок.
В разделе «Автоматизация» рассмотрена система автоматического управления, предназначенная для работы теплонасосной установки. Разработанная система обеспечивает автоматическое управление
технологическим процессом без участия оператора с оптимальными материальными и энергетическими затратами.
В разделе «Вопросы экологии» рассмотрено негативное влияние фреонов на окружающую среду и определены основные мероприятия против утечек фреонов .
В экономико-управленческой части была определена экономическая эффективность установки ТНУ путем определения капитальных затрат, текущих затрат и срока окупаемости, который составил 4,9 года, оценены движущие и сдерживающие силы, составлен график Ганта для реализации проекта.
Раздел БЖД предусматривает все необходимые мероприятия по обеспечению безопасной работы, соблюдению правил техники безопасности, которые должны исключить случаи производственного травматизма при эксплуатации объекта.
