разработка автономного источника тепловой и электрической энергии предприятия «Агростандарт» в городе Пскове.

СОДЕРЖАНИЕ
1. ВВЕДЕНИЕ 7
2. КЛАССИФИКАЦИЯ АВТОНОМНЫХ ИСТОЧНИКОВ ТЕПЛОВОЙ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ МАЛОЙ МОЩНОСТИ 9
3. СРАВНЕНИЕ ГАЗОПОРШНЕВЫХ И ГАЗОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК
3.1. Обзор рынка газопоршневых установок иностранного и российского производства. 12
3.1.1. Иностранное оборудование: особенности и представители
3.1.2. Российское оборудование: нормативные требования и локализация
3.2. Сравнительный анализ технико-экономических показателей
3.2.1. Методика расчёта приведённых затрат
3.2.2. Расчёт и выбор оптимального варианта для объекта
3.3. Выводы по выбору оборудования для предприятия «Агростандарт»
4. СИСТЕМЫ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ НА БАЗЕ ГАЗОПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ 16
5. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ 19
6. РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК 22
7. ИСТОЧНИК ЭНЕРГО СНАБЖЕНИЯ НА БАЗЕ ГПД 25
8. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ЦИКЛА И ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДВИГАТЕЛЕЙ 30
8.1. Двигатель газопоршневой электростанции FG Wilson серии FG51P1 30
8.2. Двигатель газопоршневой электростанции FG Wilson серии FG85P1 34
9. ТЕПЛОВЫЕ БАЛАНСЫ ДВИГАТЕЛЕЙ 37
9.1. Двигатель газопоршневой электростанции FG Wilson серии FG51P1 37
9.2. Двигатель газопоршневой электростанции FG Wilson серии FG85P1 38
10. РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ
ГАЗОПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ FG WILSON СЕРИИ FG51P1 41
10.1. Тепловой расчет жидкостно-жидкостного теплообменного аппарата 41
10.2. Тепловой расчет газожидкостного теплообменного аппарата 44
11. РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ
ГАЗОПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ FG WILSON СЕРИИ FG85P1 46
11.1. Тепловой расчет жидкостно-жидкостного теплообменного аппарата 46
11.2. Тепловой расчет газожидкостного теплообменного аппарата 48
12. ВЫБОР ПИКОВОГО ВОДОГРЕЙНОГО КОТЛА И ЕГО ОПИСАНИЕ 50
13. ВЫБОР НАСОСОВ 52
14. МЕМБРАННЫЕ РАСШИРИТЕЛЬНЫЕ БАКИ 55
15. РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ДЫМОУДАЛЕНИЯ ОТ ПИКОВОГО КОТЛА 58
Разработка автономного источника тепловой и электрической энергии предприятия «Агростандарт» в городе Пскове. Лист
4
Изм. Лист. № документа Подпись Дата

16. РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ДЫМОУДАЛЕНИЯ ОТ ГАЗОПОРШНЕВЫХ ГЕНЕРАТОРОВ 62
16.1. Аэродинамический расчет дымового тракта дымовой трубы газопоршневого двигателя FG Wilson серии FG51P1 62
16.2. Аэродинамический расчет дымового тракта дымовой трубы газопоршневого двигателя FG Wilson серии FG85P1 63
17. КИП И АВТОМАТИЗАЦИЯ 65
18. ИСТОЧНИК ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ НА БАЗЕ МИКРОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК 68
19. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ИСТОЧНИКА ЭНЕРГО СНАБЖЕНИЯ НА БАЗЕ МИКРОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ ELLIOTT TA-100 CHP 72
20. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ ELLIOTT ТА-
100 RCHP 81
21. ВЫБОР НАСОСОВ 83
22. МЕМБРАННЫЕ РАСШИРИТЕЛЬНЫЕ БАКИ 85
23. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 87
23.1. Расчет затрат на тепловую и электрическую энергию при закупки у сторонних поставщиков. 87
23.2. Расчет затрат на выработку тепловой и электрической энергии мини- тэц на базе ГПД Wilson FG51P1 и Wilson FG85P1 88
23.3. Расчет себестоимости вырабатываемой тепловой и электрической энергии мини-тэц на базе двух микротурбинных установок Elliott 91
23.4. Расчет себестоимости вырабатываемой тепловой и электрической энергии мини-тэц на базе одной микротурбинной установки Elliott 93
24 БЕЗОПАСНОСТЬ ОБЪЕКТОВ 97
24.1. Производственная безопасность 97
Рассмотрим воздействие некоторых факторов на уровень безопасности и их оценку. 97
24.1.1. Оценка безопасности воздействия механических нагрузок 97
24.1.2. Оценка безопасности при наличии шума 98
24.1.3. Оценка безопасности при наличии вибраций 99
24.1.4. Оценка безопасности при наличии вредных веществ 100
24.1.5. Оценка безопасности освещения 102
24.1.6. Оценка безопасности микроклимата 103
24.1.7. Оценка электробезопасности 105
24.1.8. Оценка пожарной безопасности 106
Разработка автономного источника тепловой и электрической энергии предприятия «Агростандарт» в городе Пскове. Лист
5
Изм. Лист. № документа Подпись Дата

24.1.9. Оценка безопасности персонала с помощью теплоизоляции агрегатов и трубопроводов 107
24.1.10. Мероприятия, повышающие уровень производственной безопасности 112
24.2. Экологическая безопасность 114
24.2.1. Оценка экологического воздействия газовых выбросов 116
24.3. Безопасность в условиях чрезвычайных ситуаций 117
24.3.1. План мероприятий по защите персонала 117
24.3.2. План мероприятий по снижению ущерба для проектируемого инженерного объекта 119
24.3.3. Гражданская защита 119
25. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 125
26. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 128

Весь текст будет доступен после покупки

1. ВВЕДЕНИЕ
Сфера производства тепловой энергии является крупнейшим потребителем топлива. Однако следует признать, что топливные энергетические ресурсы страны не используются эффективно. На теплоэнергетических предприятиях жилищно-коммунальной экономики (ЖКХ), а также на промышленных предприятиях реальное потребление тепловой и электрической энергии в несколько раз выше, чем в некоторых зарубежных странах.
Это положение объясняется количеством основного оборудования источников энергоснабжения и коммуникаций для транспортировки энергоносителей. Особенно высоки фактические потери тепла в централизованных системах теплоснабжения, которые могут составлять 20- 50% тепловой энергии, вырабатываемой зимой, и от 30 до 70 процентов летом. При этом утечка охлаждающей жидкости превышает нормы, принятые в развитых странах, в десятки раз. К этому следует добавить, что срок службы трубопроводов с плохой деаэрацией сетевой воды не превышает 4-6 лет. Таким образом, в тепловых сетях теряется практически вся экономия, полученная при комбинированном производстве тепла и электроэнергии на TEC.
Система теплоснабжения, сформировавшаяся в стране, характеризуется высокой степенью централизации. В крупных городах расстояние от источников отопления до периферийных потребителей может достигать десятков километров. Активное строительство новых жилых домов и, в частности, проведение, так называемых герметичных зданий, приводит к значительному увеличению тепловых нагрузок на источник теплоснабжения. В некоторых случаях существует возможность увеличения тепловой мощности источника теплоснабжения за счет его расширения, но увеличение пропускной способности подключенных тепловых сетей не всегда возможно. В этом случае требуется пересечение труб всей системы теплоснабжения, а это
Разработка автономного источника тепловой и электрической энергии предприятия «Агростандарт» в городе Пскове. Лист
7
Изм. Лист. № документа Подпись Дата



связано со значительными капитальными затратами и ростом стоимости выделяемой тепловой энергии.
Достаточно эффективным решением для покрытия растущих энергетических нагрузок может быть создание автономных (децентрализованных) источников энергоснабжения. Автономные источники энергоснабжения, на которых можно производить как тепловую, так и электрическую энергию, могут быть максимально приближены к энергоемким объектам, что значительно снижает транспортные коммуникации энергоносителей. Такие источники энергоснабжения могут работать на одного потребителя (штатное здание), при этом транспортные коммуникации могут полностью отсутствовать.
Значительный интерес представляет формирование современных систем теплоснабжения на основе централизованных схем с использованием автономных (локальных) источников энергоснабжения.

Весь текст будет доступен после покупки

2. КЛАССИФИКАЦИЯ АВТОНОМНЫХ
ИСТОЧНИКОВ ТЕПЛОВОЙ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ МАЛОЙ МОЩНОСТИ
Автономные - это источники энергоснабжения, не связанные с централизованными системами теплоснабжения для получения тепловой энергии и Единой энергетической системой страны, для получения электроэнергии.
Автономные источники энергоснабжения можно разделить по назначению на:
? Автономные источники, вырабатывающие только тепловую энергию, это так называемые модульные (локальные) котельные;
? Автономные источники, вырабатывающие как тепловую, так и электрическую энергию. Процесс одновременного производства электроэнергии и теплоты называется когенерацией, а автономные источники энергоснабжения называют мини-ТЭЦ.
Модульная котельная-это транспортабельная котельная контейнерного типа, предназначенная для применения в системах отопления в качестве автономного источника отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и технологии административных, технических, бытовых и промышленных объектов, имеющих определенные ограничения по нагрузке. Модульные котлы поставляются к месту установки в максимальной заводской готовности.
По виду вырабатываемого теплоносителя модульные котельные можно разделить на:
? Паровые модульные котельные, с установкой паровых котлов;
? Водогрейные модульные котельные, с установкой водогрейных котлов. Все типы водогрейных или паровых котлов работают на газообразном, жидком или твердом топливе. Особую группу составляют котлы, работающие
на возобновляемых видах топлива (древесина, древесные отходы).
Разработка автономного источника тепловой и электрической энергии предприятия «Агростандарт» в городе Пскове. Лист
9
Изм. Лист. № документа Подпись Дата



Тепловая мощность модульных котельных составляет:
? Водогрейных на твёрдом топливе до 8,0 МВт (6,88 Гкал/час);
? Водогрейных на газообразном и лёгком жидком топливе (дизельное) до 6,4 МВт (5,5 Гкал/час);
? Паровых на твёрдом топливе до 10 т.пара/час;
? Паровых на газообразном топливе до 10 т.пара/час;
? Паровых на лёгком жидком топливе (дизельное) до 10 т.пара/час;
? Паровых на тяжёлом жидком топливе (мазут) 1-10 т.пара/час.
В настоящее время когенерационные электростанции или мини-ТЭЦ находят широкое применение в системах тепло-и электроснабжения отдельных жилых зданий (групп зданий), а также малых промышленных предприятий, складов, крупных торговых предприятий и других объектов.
В некоторых случаях отсутствие источника электроэнергии или его удаленность делает создание собственной мини-ТЭЦ безальтернативным решением. В других случаях создание независимого источника, выполняющего роль резервного источника электроэнергии, позволяет освободится от зависимости РАО ЕЭС или снизить его влияние.
Когенерационные электростанции (мини-ТЭЦ) классифицируют по типу применяемых электрогенерирующих установок:
? Когенерационные установки на базе паровых турбин (ПТУ);
? Когенерационные установки на базе газовых турбин (ГТУ);
? Когенерационные установки на базе газопоршневых двигателей (ГПД) или дизельных двигателей (ДД).
Когенерационные электростанции (мини-ТЭЦ) оборудуются системой теплообменников для утилизации теплоты, отводимой от электрогенерирующих установок.
Оптимальный выбор типа электрогенерирующей установки зависит от условий, в которых она используется, включая суточное и сезонное неравенство потребления тепла и электроэнергии. Основными критериями
Разработка автономного источника тепловой и электрической энергии предприятия «Агростандарт» в городе Пскове. Лист
10
Изм. Лист. № документа Подпись Дата



выбора являются экономическая целесообразность, надежность, простота обслуживания. При выборе типа электрогенерирующей установки также необходимо учитывать финансовые возможности, ограничения земли под строительство, вопросы экологии, способы доставки топлива и т.д.
Можно выделить два основных режима работы мини-ТЭЦ:
1. Полностью автономный – при котором объект полностью обеспечивается тепловой и электрической энергией от собственного автономного источника энергоснабжения. В этом случае требуется достаточный резерв в случае аварийной остановки основного оборудования;
2. Частично автономный – при котором объект сохраняет связь с внешней тепловой и электрической сетью и свои потребности частично покрывает за счет отборов данных видов энергии из внешних сетей. В этом случае внешняя сеть является ёрезервной на период проведения плановых ремонтов, и установка дополнительных резервных агрегатов может не потребоваться.
Обычно создание автономного источника энергоснабжения дает экономический эффект снижения себестоимости электрической и тепловой энергии с дополнительным эффектом за счет отказа от покупаемой электроэнергии.
Капитальные затраты на строительство мини-ТЭЦ составляют в среднем порядка 800 евро за кВт электрической мощности. Срок окупаемости капитальных затрат от применения мини-ТЭЦ равен примерно 5-7 годам.
В зависимости от установленной мощности мини-ТЭЦ разделяют на:
? Микро-ТЭЦ – мощность от 1 до 250 кВт;
? Мини-ТЭЦ – мощность от 250 до 1000 кВт;
? Малые – мощность от 1 до 60 МВт;
? Средние – мощность от 60 до 300 МВт;
? Большие – мощностью более 300 МВт.
Разработка автономного источника тепловой и электрической энергии предприятия «Агростандарт» в городе Пскове. Лист
11
Изм. Лист. № документа Подпись Дата



3. СРАВНЕНИЕ ГАЗОПОРШНЕВЫХ И ГАЗОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК
Для мощностей до 20-30 МВт·э газопоршневые когенерационные установки показывают себя лучше всех других технологий, представленных на сайте. Причем в диапазоне от 3 кВт·э до 5 МВт·э они просто вне конкуренции. Почему?
Во-первых, высокий электрический КПД.
Наивысший электрический КПД - до 30 процентов у газовой турбины, и около 40 процентов у газопоршневого двигателя достигается при работе под стопроцентной нагрузкой (Рис. 1). При снижении нагрузки до 50 процентов, электрический КПД газовой турбины снижается почти в 3 раза. Для газопоршневого двигателя такое же изменение режима нагрузки практически не влияет как на общий, так и на электрический КПД.

газопоршневой двигатель газовая турбина


Рисунок 1- Графики зависимости КПД от нагрузки


Графики наглядно показывают — газовые двигатели имеют высокий электрический КПД, который практически не изменяется в диапазоне нагрузки 50 — 100 процентов.
Во-вторых, условия размещения.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Турбины тепловых и атомных электрических станций: Учебник для вузов.
— 2-е изд., перераб. и доп. / А.Г. Костюк, В.В. Фролов, А.Е. Булкин, А.Д. Трухний; Под ред. А.Г. Костюка, В.В. Фролова. — М: Издательство МЭИ, 2001. — 488 с. ил.
2. Гусаков С.В. Тепловой расчет рабочих циклов двигателей внутреннего сгорания. Методическое пособие .– М.: Изд–во РУДН, 2004. – 16 с.
3. Гладышев Н.Н., КоротковаТ.Ю., Иванов В.Д., Смородин С.Н., Белоусов В.Н. Справочное пособие теплоэнергетика жилищно – коммунального предприятия/ ГОУВПО СПбГТУРП. СПб., 2006. – 505с.
4. Рыбалко В.В., Часовских А.А. Методика теплового расчета газотурбинных энергетических установок: Учебное пособие/СПбГТУРП. СПб., 2002.120с.:ил.31.
5. СНиП 2.04.01-85 «Внутренний водопровод и канализация зданий»
6. СНиП 11-3-79 «Строительная теплотехника»
7. СНиП 23-01-09 «Строительная климатология»
8. СНиП 11-35-76 «Котельные установки»
9. СНиП 41-101-95 «Тепловые пункты»
10. Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов. Москва Энергоатомиздат. 1989г.
11. http://www.rosteplo.ru
12. http://www.cogeneration.ru/
http://www.russia-energy.ru

Весь текст будет доступен после покупки