Теплогенерирующие установки автономного энергоснабжения

Твердое Твердое Жидкое Жидкое Газообразное Газообразное Мазут Мазут Искусственные Искусственные газы газы ВУС ВУС Горючие сланцы сланцы Горючие Торф Торф Композитные Композитные топлива топлива Доменный газ газ Доменный Коксовый газ газ Коксовый … … 2 301 Торф - 3 301 Бурый уголь - Б1 Б2    Б1 – при влаге Wt r > 40 %; Б2 – при влаге Wt r = 30–40 %; Б3 – при содержании влаги Wt r < 30 %. Б3 4 301 Каменный уголь Марка угля Обозначение марки угля Длиннопламенный Д Газовый Г Газовый жирный ГЖ Жирный Ж Коксовый К Коксовый жирный КЖ Отощенный спекающийся ОС Слабоспекающийся СС Тощий Т Антрацит А К Д Т А 5 301 Горючие сланцы- 6 301 Смесевое топливо - 7 301 Нефть Мазут - 8 301 ВУС - 9 301 Бурыйй уголь уголь Буры Qвв << 24 24 МДж/кг МДж/кг Q Каменныйй уголь уголь Каменны Qвв >> 24 24 МДж/кг МДж/кг Q Марка Обоз-е WР > 40% WР = 30…40% WР < 30% Длиннопламенный Газовый Газовый жирный Жирный Коксовый жирный Коксовый Отощенный спекающийся Тощий Слабоспекающийся Антрацит Б1 Б2 Б3 Д Г ГЖ Ж КЖ К ОС Т СС А Антрацит Антрацит Qвв >> 24 24 МДж/кг МДж/кг Q Vгг << 9% 9% V Обоз-е Размер, мм Плита Крупный Орех Мелкий Семечко Штыб П К О М С Ш Рядовой Р > 100 50…100 25…50 13…25 6…13 <6 до 200 (шахтн.) до 300 (откр.) Класс Мелкий и семечко со штыбом Семечко со штыбом МСШ < 25 СШ < 13 МАРКА + КЛАСС = АШ, ОСП 10 301 Нефть и твердое топливо содержат серу в виде сложных серосодержащих соединений. При переработке нефти подавляющая часть сернистых соединений (70— 90%) концентрируется в высококипящих фракциях, составляющих основную часть мазута. В процессе сжигания мазута и твердого топлива сера окисляется до SO2 и небольшая часть ее при избытке кислорода в зоне горения образует полный окисел SO3, создающий коррозионную среду для низкотемпературных поверхностей нагрева Количество серы в мазуте (Sr=0,5—3%) находятся на уровне твердого топлива, но коррозионная опасность газовой среды после сжигания мазута в несколько раз выше. Это определяется тем, что твердое топливо содержит в золе компоненты, обладающие способностью нейтрализации кислых сред. 11 301 Летучие Влага W O N Кокс Летучие горючие H Твердые горючие C Органическая масса Горючая масса Сухая масса Аналитическая масса Рабочая масса S Sл Твердые негорючие A Sc Зола 12 301 Турбогенераторные установки характеризуются: •высокой надежностью (период непрерывной работы не менее 5000 ч), •длительным сроком службы (25 лет) и ресурсом (100 000 ч), •значительным межремонтным периодом (не менее 5 лет), •минимальным объемом монтажных и пусконаладочных работ, •малыми эксплуатационными затратами, •простотой обслуживания и нетребовательностью к уровню подготовки обслуживающего персонала, •умеренной ценой при коротком (1,5— 2 года) сроке окупаемости, •наличием системы послепродажного обслуживания. 13 301 Принципиальная схема электростанции с газовыми турбинами: КС — камера сгорания, КП — компрессор, ГТ — газовая турбина, G — генератор, Т — трансформатор, М — пусковой двигатель, сн — собственные нужды, РУ ВН — распределительное устройство высокого напряжения 14 301 Энергетическая диаграмма газопоршневого двигателя 15 301 Дизельны е электрические станции 16 301 Состояние использования энергетических ресурсов [1] Акционерное общество «Системный оператор Единой энергетической системы». http://www.so-ups.ru/ [2] Key World energy statistics / Dr. Fatih Birol // International Energy Agency (IEA). – 2017 . [3] Coal Information: Overview (2017 edition) / Energy Efficiency Indicators Highlights – 2017 17 301 Состояние использования энергетических ресурсов 18 301 Состояние использования энергетических ресурсов 19 301 Схемы энергоснабжения: 20 301 Схемы энергоснабжения: Компания, внедрившая проект Страна Топливо Мощность установки (электрическая), МВт Lowa Electric Light and Power США Уголь, сельскохозяйственные отходы 45 SEPCO США Уголь, древесные отходы 54 Stockholm Energy Швеция Ames Municipal Electric США Saabergwerke AG Герман ия Уголь, бытовые отходы 75 Georgia Power США Уголь, древесные отходы 100 GPU GENCO США Уголь, древесные отходы 130 США Уголь, древесные отходы 150 Дания Уголь, солома 150 Швеция Уголь, древесина 180 Дания Китай Уголь, солома Уголь, солома 250 300 Уголь, торф, древесина 320 Уголь, топливо из отходов 350 Уголь, древесина 350 Уголь, древесные отходы 602 Tennessee Valley Authority Midkraft Energy Vasthamnsvert CHP Elsam Baoji Uppsala Energy AB Швеция Lakeland Electric and Water VEAG EPON США Герман ия Голанди я Уголь, древесина, отходы олив Уголь, топливо из отходов 54 75 1 - бункер топлива; 2 - отсекающий шибер; 3 - питатель сырого топлива; 4 - сушильная шахта; 5 - мельница-вентилятор; 6 инерционный сепаратор пыли; 7 - горелочное устройство (блок со сбросом части пыли после пылеконцентратора); 8 - окно отбора газов для сушки топлива; 9 - смесительная камера; 10 отключающий шибер; 11 - котел; 12 - дутьевой вентилятор; 13 воздухопровод горячего воздуха; 14 - воздухоподогреватель; 15 взрывной клапан; 16 - клапан присадки холодного воздуха; 17 мигалка; 18 - форсунка для впрыска воды; 19 - пыледелитель; 20 – устройство для понижения температуры сушильного агента; 21 - газопровод дымовых газов; 22 – пылеконцентратор. [1] 21 301 Нетрадиционны е автономны е источники энергоснабжения 22 301 Нетрадиционны е автономны е источники энергоснабжения 23 301 Нетрадиционны е автономны е источники энергоснабжения 24 301 Основны е определения Система теплоснабжения – совокупность технических устройств, агрегатов и подсистем, обеспечивающих приготовление теплоносителя, его транспортировку и распределение в соответствии со спросом на теплоту по отдельным потребителям на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и технологическое теплоснабжение. Все системы теплоснабжения можно объединить в группы по следующим признакам: -по степени централизации, -по виду теплоносителя, -по способу подачи воды на горячее водоснабжение, -по количеству трубопроводов тепловой сети. По степени централизации теплоснабжение бывает: - централизованное от тепловых электростанций (ТЭЦ), - централизованное от районных или квартальных котельных, -местное от групповых котельных (применяется для теплоснабжения одного или группы зданий), -автономное от теплогенераторов, предназначенных для теплоснабжения одного здания или сооружения. 25 301 Основны е определения Решение по выбору типа системы теплоснабжения (централизованной или децентрализованной) зависит в основном от величины и структуры населенного пункта, плотности тепловых нагрузок и размещения абонентов, вида топлива. Автономные системы имеют ряд преимуществ: - меньшее, чем при централизованных системах, единовременные капитальные вложения, - возможность поэтапного ввода в работу оборудования, по мере завершения строительных работ, - независимое обеспечение тепловой нагрузки объектов и возможность местного регулирования работы системы, - возможность разработки полностью автономных систем, - установка крышных котельных позволяет освободить территорию населенного пункта. 26 301 Основны е определения По виду теплоносителя системы делятся на паровые и водяные. Водяные системы используются для обеспечения тепловой энергией объектов жилищнокоммунального хозяйства (отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха, горячее водоснабжение), а также с целью снабжения промышленных предприятий горячей водой на технологические нужды, Паровые – в основном для обеспечения технологических нужд. В водяных сетях зачастую в качестве «незамерзающего» теплоносителя используется широкий спектр водных смесей на основе моноэтиленгликоля с комплексными присадками, обеспечивающими стабильность свойств, низкую коррозионную активность, антивспенивание, антиокислительные свойства и безнакипный режим работы системы. Паровые системы теплоснабжения распространены на промышленных предприятиях, где пар используется в качестве энергоносителя в технологических процессах, а также для нужд санитарно-технических систем в пределах этих предприятий. 27 301 Основны е определения По способу подачи воды на горячее водоснабжение водяные системы теплоснабжения подразделяются на закрытые и открытые. 28 301 Особенности проектирования автономного теплоснабжения Котельные по размещению подразделяются на: - отдельно стоящие, - пристроенные к зданиям другого назначения, - встроенные в здания другого назначения независимо от этажа размещения, -крышные. Тепловые нагрузки для расчета и выбора оборудования котельных определяются для трех режимов: максимального - при температуре наружного воздуха в наиболее холодную пятидневку; среднего - при средней температуре наружного воздуха в наиболее холодный месяц; летнего. Указанные расчетные температуры наружного воздуха принимаются в соответствии с климатическими условиями по СП 131.13330.2018 Строительная климатология» «СНиП 23-01-99* 29 301 Особенности проектирования автономного теплоснабжения При отсутствии проектов тепловые нагрузки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение определяют: Максимальный расход теплоты на отопление жилых и общественных зданий, Вт где q0 - укрупненный показатель максимального расхода теплоты на отопление и вентиляцию здания на 1 м2 общей площади, Вт/м2; A - общая площадь здания, м2; k1 - коэффициент, учитывающий долю расхода теплоты на отопление общественных зданий; при отсутствии данных следует принимать равным 0,25; Максимальный расход теплоты на вентиляцию общественных зданий, Вт где k2 - коэффициент, учитывающий долю расхода теплоты на вентиляцию общественных зданий; при отсутствии данных следует принимать равным: для общественных зданий, построенных до 1985 г. - 0,4, после 1985 г. 0,6; Средний расход теплоты на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий, Вт 30 301 Особенности проектирования автономного теплоснабжения Средний расход теплоты на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий, Вт или где 1,2 - коэффициент, учитывающий теплоотдачу в помещения от трубопроводов системы горячего водоснабжения (отопление ванной комнаты, сушка белья); m - количество человек; 18 a - норма расхода воды в л при температуре 55 °С для жилых зданий на одного человека в сутки, которая принимается в соответствии с [6]; b - то же, для общественных зданий; при отсутствии данных принимается равной 25 л в сутки на одного человека; tc - температура холодной (водопроводной) воды в отопительный период (при отсутствии данных принимается равной 5 °С); с - удельная теплоемкость воды, принимаемая равной 4,187 кДж/(кг·°С); qh - укрупненный показатель среднего расхода теплоты на горячее водоснабжение, Вт/ч, на одного человека, принимается по таблице 3.1. 31 301 Особенности проектирования автономного теплоснабжения Максимальный расход теплоты на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий, Вт Средний расход теплоты на отопление, Вт, следует определять по формуле: где ti - средняя температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий, принимаемая для жилых и общественных зданий равной 18 °С, для производственных зданий - 16 °С; tот - средняя температура наружного воздуха за период со среднесуточной температурой воздуха 8 °С и менее (отопительный период), °С; t0 - расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, °С; 32 301 Особенности проектирования автономного теплоснабжения 33 301 Особенности проектирования автономного теплоснабжения Средний расход теплоты на вентиляцию, Вт, при t0 Средняя нагрузка на горячее водоснабжение в летний период для жилых зданий, Вт t t где s - температура холодной (водопроводной) воды в летний период c (при отсутствии данных принимается равной 15 °С); c - температура холодной (водопроводной) воды в отопительный период (при отсутствии данных принимается равной 5 °С); b - коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на горячее водоснабжение в летний период по отношению к отопительному периоду, принимается при отсутствии данных для жилых домов равным 0,8 (для курортных и южных городов b = 1,5), для предприятий - 1,0; 34 301 Особенности проектирования автономного теплоснабжения Годовые расходы теплоты, кДж, жилыми и общественными зданиями на отопление на вентиляцию общественных зданий на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий где n0 - продолжительность отопительного периода в сутках, соответствующая периоду со средней суточной температурой наружного воздуха 8 °С и ниже; nhy - расчетное число суток в году работы системы горячего водоснабжения; при отсутствии данных следует принимать 350 суток; z - усредненное за отопительный период число часов работы системы вентиляции общественных зданий в течение суток (при отсутствии данных принимается равным 16 ч). 35 301