Модернизации котельной путем установки ГТУ

Плата за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу в размерах, не превышающих установленные ПДВ:

тыс.руб./год (6.9)

где С_ni - ставка экологического налога за выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух

Согласно приложению 6 Кодекса Республики Беларусь от 29.12.2009г. № 71-З «Налоговый кодекс Республики Беларусь (Особенная часть)» ставка налога на 01.01.2011г. на вещества 2 класса опасности (азота диоксид) составляет 1766,032 тыс.руб. на тонну загрязняющих веществ, а на вещества 4 класса опасности (углерода оксид) - 290,099 тыс.руб. на тонну загрязняющих веществ.

Тогда плата за выбросы составит:

7. Электроснабжение

Наибольший ток нормального режима в цепи генератора принимается при загрузке генератора до номинальной мощности, при номинальном напряжении:

(7.1)

По формуле 7.1 определим значение номинального тока:

газовый турбина котел утилизатор

для Т-20-2:

для Т-45-2:

Наибольший ток послеаварийного или ремонтного режима в цепи генератора определяется при условии работы генератора при снижении напряжения на 5%:

(7.2)

По формуле 7.2 определим значение максимального тока

для Т-20-2:

для Т-45-2:

Реактивное сопротивление генератора, выраженное в относительных единицах, определяется по формуле:

(7.3)

Реактивное сопротивление, в относительных единицах

для Т-20-2:

для Т-45-2:

Значение ЭДС определяется по выражению:

(7.4)

для Т-20-2:

для Т-45-2:

Рассчитаем токи короткого от генераторов. Для этого сначала необходимо по формуле 8.5 найти значение периодической составляющей тока КЗ в относительных единицах:

(7.5)

для Т-20-2:

для Т-45-2:

Определим базисный ток:

(7.6)

для Т-20-2:

для Т-45-2:

Определим периодическую составляющую тока КЗ в именованных единицах:

(7.7)

для Т-20-2:

для Т-45-2:

Значение ударного тока КЗ рассчитаем по формуле 8.8:

(7.8)

для Т-20-2:

для Т-45-2:

Рассчитаем ток короткого замыкания:

(8.9)

где I_н - номинальный ток токопровода, u_к - предельная кратность тока короткого замыкания.

7.4 Выбор токопроводов

Электрическое соединение генераторов с распределительными устройствами и силовыми трансформаторами может быть выполнено жёсткими, гибкими и комплектными токопроводами. Жёсткие и гибкие токопроводы применяются для генераторов до 60-100 МВт. Трассы токопроводов выбирают таким образом, чтобы они проходили через зоны размещения основных нагрузок данного предприятия. В настоящее время рекомендуется использовать открытые симметричные гибкие и жесткие токопроводы следующих конструктивных исполнений: жесткий подвесной с трубчатыми шинами и подвесными изоляторами или гибкий с расщепленными проводами.

Жесткие токопроводы следует применять при наличии агрессивной среды, так как на жесткие проводники легче нанести антикоррозийное покрытие. Токопроводы требуют меньшей полосы, свободной от застройки и подземных коммуникаций (отчуждение территории под жесткий токопровод составляет 10 м).

Гибкие токопроводы выполняются из нескольких оголенных проводов, закрепленных равномерно по периметру кольца и подвешенных к опоре на подвесных изоляторах. Серьезный недостаток гибких токопроводов -- большие габаритные размеры (отчуждение территории под гибкий токопровод составляет 18 м) и недостаточная стойкость к воздействию химически активной среды. Гибкие токопроводы рекомендуется использовать, если одновременно имеет место нестесненная планировка предприятия, позволяющая не учитывать стоимость отчуждаемой под гибкий токопровод территории, и минимальное число (до двух-трех на 1 км) поворотов трассы.

Токопроводы более надежны, они имеют более высокую перегрузочную способность, но характеризуются большим индуктивным сопротивлением по сравнению с линиями, выполненными из большого числа параллельно проложенных кабелей,

Применение комплектных токопроводов (КТП) имеет следующие основные преимущества по сравнению с другими способами соединения элементов электротехнических устройств:

- обеспечивается более высокая степень эксплуатационной надежности и безопасности обслуживания электроустановки;

- достигается внедрение индустриальных методов сооружения и монтажа электроустановок;

- становится возможной унификация проектных решений за счет применения типовых элементов КТП. Сокращаются объемы и сроки проектирования;

- увеличивается комплектность заводской поставки и упрощаются вопросы комплектации и снабжения;

- уменьшаются потери электроэнергии;

- исключается возникновение междуфазных коротких замыканий, особенно опасных для турбогенераторов большой мощности (при пофазно-экранированном исполнении КТП).

Для обоих участков выбираем токопровод ТЭНЕ-10-3150-128 УХЛ1.

Проверим выбранный токопровод по следующим критериям:

1) по напряжению:

2) по току:

3) по динамической стойкости:

Для участка от генераторов ГТГ-8-2РУХЛЗ до блочных трансформаторов в качестве токоведущих частей применяем токопровод марки ТЭКНЕ-11-3150-250У1,Т1.

Проверим выбранный токопровод по следующим критериям:

1) по напряжению:

2) по току:

3) по динамической стойкости:

7.5 Выбор выключателей и разъединителей

Высоковольтные выключатели выбираются по следующим условиям:

1) по напряжению установки: ; (7.10)

2) по длительному току: ; (7.11)

3) по условию электродинамической стойкости:; (7.12)

Выбор разъединителей производится по напряжению установки, длительному току, динамической стойкости по аналогии с выключателями. Для наглядности выбор выключателей и разъединителей представим в виде таблиц 7.2 и 7.3.

Таблица 7.2 - Выключатели и разъединители в цепи генератора Т-20-2

Таблица 7.3 - Выключатели и разъединители в цепи генератора Т-45-2

8. Автоматическое регулирование тепловой нагрузки парогенератора

Для обеспечения возможности непрерывного наблюдения и оперативного контроля за работой водогрейных котлов в котельной установлено необходимое количество указывающих и регистрирующих приборов. В эксплуатационных условиях обязательному контролю подлежат:

- давление и температура воды до и после котлов,

- расход воды через котел,

- давление воздуха, газа или мазута перед горелками,

- разрежение или давление в топке и за котлом,

- температура газов за котлом.

Кроме того, котельная снабжена показывающим и самопишущим прибором для определения содержания свободного кислорода в дымовых газах. Оперативный контроль неавтоматизированной отопительной котельной осуществляется при помощи как показывающих, так и регистрирующих приборов.

Для контроля работы отопительной котельной измеряют также некоторые электрические величины: ток, напряжение, частоту и др., характеризующие работу моторов вентиляторов, дымососов, циркуляционных сетевых насосов и прочего оборудования. Контрольно-измерительные приборы размещаются на щите управления. Щит управления выполнен с пультом. На верхних панелях размещаются приборы контроля и табло световой сигнализации, а на пульте -- переключатели к приборам и аппараты управления регулирующими и запорными органами. При выборе типа прибора показывающего или регистрирующего руководствуются следующими соображениями: параметры, наблюдение за которыми необходимы для правильного и экономичного ведения технологического процесса котла, контролируются показывающими приборами, установленными на щите котла; к таким приборам относятся манометры, указывающие давление воды, мазута, газа, приборы, измеряющие температуру газов, и т. п. Параметры, контроль за которыми необходимо вести для хозяйственных расчетов и анализа работы оборудования, регистрируются самопишущими приборами, установленными на щите котла; к таким параметрам в водогрейных котельных относятся расходы воды по котлам и суммарный по котельной, температуры сетевой воды до и после котла, температура уходящих газов, содержание свободного кислорода в дымовых газах, давление сетевой воды в обратной линии перед котельной. Параметры, отклонение которых от нормы может привести к аварийному выходу водогрейного котла из строя, контролируются сигнализирующими приборами установленных на щите устройств светозвуковой сигнализации. Сигнализация разделена на предупредительную и аварийную. Предупредительная сигнализация предназначена для автоматического извещения персонала о возникших изменениях режима работы оборудования, например: об изменениях давления воды в прямой и обратной линиях, о предельной температуре дымовых газов перед дымососом и т. п. Аварийная сигнализация служит для автоматического извещения персонала о происшедшем аварийном отключении оборудования. Так, например, при аварийном останове циркуляционных сетевых насосов автоматически отключается подача топлива (газа или мазута). Предупредительная и аварийная сигнализация выполнены световой и звуковой.

Водогрейные котлы, работающие на газе, снабжаются также дистанционными электрическими растопочными устройствами соответствующих конструкций. При работе водогрейных котлов на мазуте применяют эти устройства; для этого в котельной у каждого котла установлен баллон с горючим газом (ацетилен, пропан-бутан и др.), снабженный редуктором, и от него газ подается на зажигающие устройства.

Управление крупными водогрейными котлами и вспомогательным оборудованием отопительной котельной производится с помощью различных устройств, основным назначением которых являются централизация и механизация оперативного управления, т. е. автоматизация котельной. Автоматизация котельной повышает надежность и экономичность ее работы, создает возможность уменьшить численность обслуживающего персонала и облегчить его работу. Схема автоматизации следующая. Главный электронный регулятор типа ЭКП-2с, выпускаемый Московским заводом тепловой автоматики, устанавливается общим на группу котлов. Этот регулятор получает импульсы от термометров сопротивления по температуре наружного воздуха и температуре прямой сетевой воды котельной. При помощи задатчика этому прибору устанавливается соответствующий наклон кривой отопительного графика. Главный регулятор воздействует на регуляторы топлива каждого котла и через электронный дифференцирующий прибор подает исчезающий импульс на регулятор воздуха. Главный регулятор является общим для группы автоматизированных котлов и поставлен с первым котлом котельной.

В настоящее время эти регуляторы серийно не выпускаются и их собирают при монтаже из двух регуляторов: электронного регулятора соотношения температур типа ЭР-2С-59 и электронного корректирующего прибора типа ЭКП-Т-И/Ч.

Регулятор топлива котла типа ЭР-Ш-59 получает импульс по температуре воды за котлом от термометра сопротивления, схема подключения которого к электронному регулирующему прибору с помощью двух добавочных сопротивлений, и от главного регулятора -- через переключатель режимов. При необходимости перевода котла с регулирующего на базовый режим с помощью переключателя режимов к регулятору подключается задатчик ручного управления ЭРУ, которым и задается соответствующая нагрузка котла. Регулятор топлива при помощи переключателя топлива подключается к соответствующей колонке дистанционного управления, регулируемого перехода с автоматического режима на дистанционное управление со щита котла, а также местное управление при помощи штурвала КДУ. Для правильной работы автоматического регулирования котла в котельной запроектирована установка регуляторов давления и температуры мазута, а также газорегуляторной станции, обеспечивающей постоянство давления газа на входе в котел. Установки дифференциального регулятора, поддерживающего постоянный перепад на клапане регулятора мазута, не требуется, так как водогрейный котел, работающий в отопительном режиме, не имеет резко переменной нагрузки. В котельной предусмотрено регулирование температуры воды на входе в котел. За счет рециркуляции эта температура поддерживается не ниже 60--70° С с целью предотвращения коррозии поверхностей нагрева, при сжигании природного газа. Кроме того, в отопительных котельных на больших водоподготовительных установках предусматривается автоматизация: регулирования производительности в зависимости от потребления химически очищенной воды; поддержания постоянной температуры обрабатываемой воды;восстановления рабочей способности фильтров; дозировки реагентов в обрабатываемую воду.

Рисунок 8.1 - Принципиальная схема блокировки механизмов котла

Д - дымосос; ДВ - дутьевой вентилятор (Л и Б); ПБ-(переключатель блокировки; ПТ -переключатель топлива; СКМ-соленоидный клапан на мазутопроводе к котлу; СКГ - соленоидный клапан на газопроводе к котлу.

Кроме указанной выше автоматизации работы отопительной котельной, предусматривается автоматическая блокировка, которая представляет собой устройства, ограждающие оборудование от неправильных операций, происходящих либо по ошибке персонала, либо вследствие аварии. Устройства блокировки делятся на запретно-разрешающие и аварийные. Запретно-разрешающие блокировки служат для предотвращения неправильных включений и выключений механизмов; так, например, должна предусматриваться блокировка, позволяющая включать дутьевые вентиляторы только после включения в работу дымососов, и т. п. Аварийные блокировки предназначены для автоматического отключения механизмов. Так, например, автоматическая защита котла предусматривает прекращение процесса горения путем автоматического отключения подачи топлива в следующих случаях:

- при повышении или понижении давления воды за котлом;

- при понижении расхода воды через котел ниже допустимого пре дела;

- при снижении давления топлива (газа или мазута) или погасания факела в топке;

- при закрытии задвижки на трубопроводе воды до котла;

- при закрытии задвижки на трубопроводе воды за котлом;

6) при аварийном отключении дымососов.

Для котлов, снабженных дымососом, при останове его прекращается работа обоих дутьевых вентиляторов или одного, если только он находился в работе. При прекращении работы дутьевых вентиляторов прекращается подача топлива (газа или мазута). Отсечный клапан топлива (газа или мазута) можно открыть только после включения дутьевых вентиляторов. Задвижка на трубопроводе воды до котла может быть закрыта только после закрытия отсечного клапана топлива (газа или мазута). После закрытия задвижки на трубопроводе воды до котла автоматически закрывается задвижка после котла. Срабатывание любого из защитных устройств сопровождается светозвуковой сигнализацией на щите котла.

9. Расчет технико-экономических показателей

Расчет производим в следующей последовательности.

Годовая выработка электроэнергии

, (9.1)

где - подведенная энергия топлива в ГТУ, кВт,

- тепловой коэффициент полезного действия ГТУ,

- количество часов использования установленной мощности турбоагрегата, примем ч.

ГДж/год

Отпуск электроэнергии от устанавливаемых генерирующих мощностей:

, (9.2)

где - установленная мощность ГТУ,

- расход электроэнергии на собственные нужды

Принимая во внимание мощность вспомогательного, имеем 4%.

Тогда =441,68·10⁶ кВт*ч/год

Годовой расход топлива на производство электроэнергии

, (9.3)

где - КПД общий ГТУ, 54%

Следовательно =105251,86 т. у.т.

Удельный расход топлива на производство электроэнергии

кг/кВт*ч, (9.4)

Годовой расход топлива на производство теплоты

, (9.5)

где - годовой расход топлива ТЭЦ.

Зная характеристики оборудования, установленного на котельной, а также тепловую нагрузку имеем 183637,36 т. у.т.

Следовательно = 78385,5 т.у.т.

Удельный расход топлива на производство теплоты

, (9.6)

где - годовой отпуск тепловой энергии. По графику тепловых нагрузок определяем = 489909,6 Гкал

Тогда =160 кг/Гкал

КПД ГТУ по отпуску электроэнергии по техническим характеристикам:

КПД комплекса ГТУ по отпуску тепловой энергии

(9.7)

0,89

Доля условно постоянных издержек, относимых на производство электроэнергии

, (9.8)

где - постоянные издержки ТЭЦ,

Постоянные издержки определим из выражения (9.9)

(9.9)

где капиталовложения в установку генерирующих мощностей,

доля амортизационных отчислений,

штатный коэффициент,

среднегодовая заработная плата.

Капиталовложения в установку генерирующих мощностей определяем как суммарную стоимость оборудования, стоимость монтажа, стоимость проектирования. При этом учитываем, что удельная стоимость оборудования такова: ГТУ - 2200 млн.руб/МВт, ; стоимость строительства составляет 15% от стоимости оборудования; стоимость проектирования - 15% от стоимости проектируемого оборудования. Исходя из выше изложенных соображений, имеем:

млн.руб.

Принимаем 9 млн.руб/год,

0,5 чел/МВт,

4 %

Тогда млн.руб.

Следовательно млн.руб.

Доля условно постоянных издержек, относимых на производство теплоты

, (9.10)

млн.руб.

Себестоимость электроэнергии на шинах

, (9.11)

где цена условного топлива, принимаем = 0,7 млн.руб./т.у.т.

Тогда руб./кВт*ч

Себестоимость тепловой энергии, отпущенной от коллекторов

, (9.12)

(9.13)

где - отпуск тепловой энергии с учетом расхода теплоты на собственные,

- расход теплоты на собственные нужды ТЭЦ

Принимаем = 3%

Тогда Гкал

Следовательно руб/Гкал

Удельные приведенные затраты в котельной на отпуск тепловой энергии

, (9.14)

где - приведенные затраты, определяемые по формуле (9.15)

, (9.15)

где - нормативный коэффициент капиталовложений,

- переменные издержки

Принимаем =0,1

Переменные издержки определяем из выражения

(9.16)

где - величина прироста расхода топлива по сравнению с базовым вариантом (котельной) без установки генерирующих мощностей

Следовательно

млн.руб.,

млн.руб.,

млн.руб./Гкал

Удельные приведенные затраты в ТЭЦ на отпуск электроэнергии

, (9.17)

млн.руб./кВт*ч

Показатель фондоотдачи

, (9.18)

где , - соответственно отпускная цена тепловой энергии (1 Гкал) и электроэнергии (1 кВт*ч)

Принимаем =399,87 руб/кВт*ч, =151095,48 руб/Гкал

Показатель фондовооруженности

, (9.19)

млн.руб./чел

Чистый дисконтированный доход

(9.20)

где CF - прибыль получаемая после ввода в эксплуатацию всего оборудования,

k - ставка дисконта

Принимаем k = 0,1

Прибыль от реализации продукции определяем следующим образом

, (9.21)

где , - соответственно разность отпускной цены и себестоимости электроэнергии и тепловой энергии,

- амортизационные отчисления,

,

млн.руб

Следовательно

Распределяем капиталовложения следующим образом:

- на начальном этапе строительства 75%

- на первом 12,5%

- на втором 12,5%

Следовательно

Рентабельность составит

(9.22)

Срок окупаемости

Эксплуатация и ремонт котлов и вспомогательного оборудования должны отвечать “Правилам устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов, трубопроводов пара и горячей воды”.

Основной целью организации ремонтного хозяйства является своевременное и качественное проведение ремонта.

Организация ремонтных работ предусматривает:

- доведение до всех бригад календарного графика ремонта каждой включённой в месячный график единицы оборудования и участка сети;

- ознакомление с поломками, предшествующими ремонту, состоянием оборудования по карте ремонта и по ведомостям;

- согласование конкретной даты и времени остановки в ремонт каждой подлежащей ремонту единицы оборудования или участка сети. При этом комплектующее электрооборудование ремонтируется одновременно с технологическим оборудованием, и сроки отдельных этапов ремонта согласовываются с мастером ремонтного участка, производящего ремонт технологического оборудования. Все электрические сети, питающие энергетическое оборудование, ремонтируются одновременно с ремонтом участка сети, к которому они относятся;

- комплектование резервного оборудования для производства обменного ремонта. В достаточно развитом и хорошо поставленном энергетическом хозяйстве капитальный ремонт оборудования не должен вызывать длительных простоев, связанных с ним технологических агрегатов и установок. Это достигается применением системы обменного ремонта, то есть путём замены выводимой в ремонт машины другой, той же или взаимозаменяемой модели и мощности, из состава складского резерва. Такая замена по календарному графику планово-предупредительных ремонтов готовится заблаговременно, проверяется, доставляется на рабочее место в подготовленном виде. Для материального стимулирования рабочей бригады за подготовку и осуществление беспростойного ремонта полагается до 10% нормы простойного времени на капитальный ремонт, приведённой для каждого вида оборудования. Плановый ремонт снятого при обменном ремонте оборудования производится в счёт того же плана ремонта, после чего оборудование передаётся на резервный склад. В картах ремонта той или иной единицы оборудования делается отметка о произведённом передвижении;

- разработку этапов и графика последовательно-узлового ремонта;

- комплектование узлов для узлового или последовательно-узлового ремонта;

- разработку сетевого графика капитального ремонта оборудования с особо большой трудоёмкостью ремонта, и для оборудования лимитирующего производства;

- проверку соответствия состава ремонтных бригад (качественного и профессионального) заданным объёмам и характеру предстоящих ремонтных работ;

- разработку и согласование календарного плана привлечения недостающих в составе бригады специалистов-ремонтников;

- согласование обеспечения ремонтных бригад необходимыми подъёмно-транспортными средствами.

Помимо указанного к организационной подготовке относится также диспетчеризация проводимых работ и контроль над ходом их выполнения.

Продолжительность ремонтного цикла для котлов определяется в зависимости от сезонности работы котлоагрегата и от вида используемого топлива, а для вспомогательного оборудования - в зависимости от его функций в системе котлоагрегата.

Численность персонала для проведения капитального ремонта оборудования производится по формуле:

(9.24)

где Т_кр - трудоёмкость капитального ремонта;

t_пр - время простоя оборудования, находящегося в капитальном ремонте;

t_ф - дневной фонд рабочего времени.

Одним из современных методов планирования и управления, основанных на использовании математических моделей и электронно-вычислительных машин, является система сетевого планирования и управления.

Каждая система имеет одно начальное и одно конечное событие, вследствие чего оно определяется однозначно, при помощи кода, образуемого из номеров событий. Код работы состоит из номера начального события работы и её конечного события. Обозначим рассматриваемое событие через i, последующее через j, а последующее через h.

В соответствии с этим работы обозначаются h-i; i-h; j-k, а их продолжительности - t(h-I);t(I-j);t(j-k).

Ранний срок совершения события определяется самым продолжительным из них, то есть

(9.25)

Поздний срок совершения события определяется :