Разработка и внедрение когенерационного источника выработки тепловой и электрической энергии для с. Миасского, Красноармейского района, Челябинской области
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 5
1 ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА МОДУЛЬНОЙ КОГЕНЕРАЦИОННОЙ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ 6
2 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ПЕРЕДОВЫХ ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ 8
2.1 Котлы отечественных и зарубежных производителей 9
2.2 Газопоршневые установки отечественных и зарубежных производителей 10
3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНЫХ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК НА
ОТОПЛЕНИЕ, ГВС И ВЕНТИЛЯЦИЮ 12
3.1 Отопительная тепловая нагрузка 12
3.2 Расчет теплоты на горячее водоснабжение 15
3.3 Расчет годового расхода тепла 16
4 РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУРНОГО ГРАФИКА И РАСХОДОВ СЕТЕВОЙ ВОДЫ 18
4.1 Расчет температурного графика 18
4.2 Расчет расходов сетевой воды 20
5 РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ КОТЕЛЬНОЙ 21
6 ВЫБОР КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА 24
6.1 Выбор числа устанавливаемых котлов 24
6.2 Работа котла 25
7 ВЫБОР КОГЕНЕРАЦИОННОЙ УСТАНОВКИ 26
7.1 Выбор и основные характеристики когенерационной установки 26
7.2 Описание установки 26
7.3 Основной принцип работы оборудования Guascor 26
8 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КОТЛА 29
8.1 Цель расчета 29
8.2 Исходные данные и выбор коэффициента избытка воздуха 29
8.3 Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания 30
8.4 Тепловой баланс котла 32
8.5 Расчет расхода топлива, сжигаемого в котельном агрегате 34
9 РАСЧЕТ КОГЕНЕРАЦИОННОЙ УСТАНОВКИ 35
9.1 Расчет эффективности энергоустановки 35
10 ВЫБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ 37
10.1 Выбор сетевых насосов 37
10.2 Выбор циркуляционных насосов 37
10.3 Выбор насоса подпитки 38
10.4 Выбор насоса водяного контура охлаждения двигателя КГУ 38
11 ХИМВОДООЧИСТКА 40
11.1 Исходные данные 40
11.2 Технологическая часть 41
12 ГАЗОСНАБЖЕНИЕ 43
12.1 Характеристика источника газоснабжения 43
12.2 Сведения о типе и количестве установок, потребляющих топливо 43
12.3 Описание технических решений по обеспечению учета и контроля расхода газа 44
12.4 Перечень сооружений резервного топливного хозяйства 44
13 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 45
14 КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И АВТОМАТИКА 49
14.1 Автоматизация котельной 49
14.2 Автоматизация КГУ 50
14.3 Автоматика газоснабжения 51
14.4 Описание функциональной схемы автоматизации 54
15 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 56
15.1 Расчет концентрации загрязняющего вещества от котельной (NO2) 56
15.2 Расчет высоты дымовой трубы водогрейного котла 58
15.3 Выбросы от газопоршневой установки Guascor SFGLD560 62
15.4 Максимальная концентрация выбросов NO2 63
15.5 Сточные воды 63
16 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 64
16.1 Анализ потенциально опасных и вредных производственных факторов 64
16.2 Безопасность производственных процессов и оборудования 64
16.2.1 Электробезопасность 65
16.2.2 Пожаровзрывобезопасность 68
17 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 74
17.1 Технико-экономический расчет 74
17.2 Расчет срока окупаемости проекта 74
17.2.1 Капитальные затраты на реализацию проекта (1 вариант) 74
17.2.2 Расчет текущих затрат (I Вариант - строительство новой МКЭУ) 76
17.2.3 Расчет текущих затрат (II Вариант - Работа двух существующих водо¬грейных котельных) 77
17.2.4 Расчет срока окупаемости проекта 79
17.3 Качественный анализ вариантов проектных решений 79
17.4 Планирование целей проекта в дереве целей 80
17.5 Оценка успеха реализации проекта 82
17.6 План-график Ганта по реализации целей 83
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 84
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 85
Влияние на климат земли парниковых газов наблюдается в течение продолжительного периода времени. Повышение температуры, нестабильные погодные условия и производные влияния, такие, как повышение уровня моря, таяние горных ледников и ледовых шапок - все это является последствием увеличивающейся концентрации парниковых газов. Концентрация СО2 в атмосфере увеличилась более чем в два раза, вследствие сжигания ископаемого топлива. Это возрастание концентрации продолжает следовать росту мирового потребления ископаемого топлива.
Рассмотрение этих вопросов проводилось Мировой Комиссией и описано в отчете 1987 года. Общая климатическая конвенция ООН/FCCC была заключена в 1992 году. В Киото, в 1997 году, странами мира был заключен Протокол. Киотский Протокол является «краеугольным камнем» глобальных усилий, препятствующих климатическим изменениям. Он содержит соглашения по уменьшению выбросов парниковых газов в каждой из промышленных стран, и так называемых стран приложения I (или приложения В). Соглашения по уменьшению изменяются от страны к стране и их общим результатом к 2008 - 2012 годам должно быть общее уменьшение выбросов более чем на 5% по сравнению с уровнем 1990 г.
При подготовке к Киото страны Европейского Сообщества (ЕС) провели совместное исследование по выбору надежных мероприятий климатической политики. Руководили этим Г олландия и Дания.
Комбинированное производство тепла и электроэнергии (СНР, когенерация) рассматривается, как важнейшее мероприятие климатической политики. Это заключение явилось неожиданностью для многих, хотя опыт 80-х и 90-х годов Дании, Голландии, Великобритании, Финляндии и других европейских стран подтвердил эту точку зрения.
Следовательно, совет министров ЕС принял решение содействовать с удвоением объема производства энергии посредством когенерации с 9% в 1994 году до 18% в 2010 году. Это уменьшит выбросы СО2 примерно на 150 млн. тонн ежегодно или половину всех выбросов Финляндии. Удвоение мощности когенерации будет достигнуто рядом мероприятий, преимущественно проведенных странами ЕС.
Многие из новых мощностей связаны с крупными станциями когенерации или большими промышленными потребителями тепла или электроэнергии. Другие мощности, особенно в Европе, могут быть связаны с сетями централизованного теплоснабжения.
В бакалаврской работе произведен расчет необходимых нагрузок на отопление, горячее водоснабжение и вентиляцию Общая тепловая нагрузка при этом составила 40,047 МВт. Для обеспечения нагрузок выбрано 4 водогрейных котла марки «Duotherm» 4500 фирмы «Wolf». Выполнен расчет температурного графика, расходов сетевой воды и тепловой схемы котельной, произведен выбор вспомогательного оборудования. Выполнен расчет водогрейного котла, КПД составил 93,01%. Также произведен расчет когенерационной установки, эффективный КПД составил 60%. Выбрана схема химводоотчистки.
В работе предусмотрены мероприятия по технике безопасности, охране труда, электро и противопожарной безопасности. Выявлены основные производственные вредные факторы и описаны методы защиты от теплового излучения и от шума.
Кроме того, для обеспечения экологической безопасности проекта выполнен расчет дымовой трубы.
Приведена схема автоматического контроля основных параметров котлов и газопоршневой установки.
В результате внедрения проекта, срок окупаемости которого составляет 3,74 года, стоимость потребляемой тепловой и электрической энергии у жителей с. Миасского, Красноармейского района, г. Челябинска снизиться за счет того, что себестоимость вырабатываемой энергии уменьшится.
