Повышение эффективности эксплуатации СЭУ путем использования вторичных энергоресурсов ГД 9К98МС-С

Номинальная производительность питательных насосов должна быть не менее:

Qпн = kавт * D * с * 10-6, кг/ч, (2.61)

где: D - производительность котла, кг/ч;kавт - коэффициент для ПК с автоматическим регулированиемпитания, ( kавт= 1,15 ); с - плотность воды, кг/м3.

Номинальную производительность конденсатного насоса принимаем равной производительности питательного насоса ГУПК.

Номинальная производительность циркуляционных насосов УПК должна быть не менее:

QЦH = ka*Kц*Dynк * с * 10-6, кг/ч, (2.62)

где: Dynк - паропроизводительность УПК, кг/ч;Кц - коэффициент, учитывающий кратность циркуляции (Кц= 4); ka - коэффициент, учитывающий возможное понижение КПД насоса в эксплуатации, (ka= 1,1 - 1,15 ).

Номинальная производительность циркуляционных насосов контура системы охлаждения цилиндров ГД должна быть не менее:

Qцпв= (ka * (Qnв/3600) *W)/1000, м3/ч, (2.63)

где: Qпв - количество теплоты отводимое от ГД с пресной водой, кДж/ч;W - расход воды в час на 1 кВт энергии в контуре, л/кВт.

Для теплообменных аппаратов СГУТ W=(10-50) л/кВт.

Номинальная производительность циркуляционных насосов контура среднетемпературной секции ВО ГД должна быть не менее:

Qцсв = (ka * (Qсов/3600) *W)/1000, м3/ч, (2.64)

где: Qсов - количество теплоты воспринятое ВУВК от наддувочного воздуха ГД в среднетемпературной секции ВО, кДж/ч.

Номинальная производительность насоса забортной воды для охлаждения конденсата и работы эжектора должна быть не менее:

QЦСВ=(ka * (Qк/3600) * W)/1000, м3/ч, (2.65)

где: QK - количество теплоты отводимое от влажного пара в конденсаторе с забортной водой, кДж/ч.

QK = (h2-hXK) * (DГУПК/3600) *knoc, кДж/ч,

QK = ( 2292 - 159 ) * 2006 * 0,96 = 4107646, кДж/ч.

Номинальный напор насоса рассчитывается по формуле:

Нпн= 127 *рр, м. вод. ст, (2.66)

где:рр - рабочеедавление в котле (контуре), МПа.

Рабочее давление во втором контуре системы охлаждения цилиндров ГД и контуре среднетемпературной секции ВО принимаем рр= 0,25МПа.

Рабочее давление забортной воды для охлаждения конденсата и работы эжектора принимаем рр = 0,20МПа.

Рабочее давление конденсатного насоса принимаем рр = 0,20МПа.

Номинальную мощность привода насоса определим по формуле:

NH=(Q * с * 10-3 * g * Н)/(103 * ?п), кВт, (2.67)

где:Q - производительность насоса, м3/ч;с - плотность воды, кг/м; g- ускорение свободного падания, м/с; ?п -КПД насоса полный (?п = 0,7-0,8),большей производительности соответствуют большие значения КПД.

Для циркуляционных насосов плотности выбираются из таблиц состояния воды, для средних значений температур - с учетом кратности циркуляции.

Дальнейший расчет мощности насосов СГУТ сведем в таблицу 2.6.

Таблица 2.6

Расчет мощности насосов СГУТ

Обоз.	с	Кц	D	kавт	W	рр	Q	Нпн	?п	NH	Примечания
Разм.	кг/м3	-	кг/ч	ka	л/кВт	МПа	м3/ч	мм.в.с	-	кВт
1	965	1	2774	1,15	-	0,70	3,33	88,9	0,7	4,31	Питат. ГУПК
2	915	4	2774	1,15	-	0,70	12,62	88,9	0,7	15,58	Цирк. ГУПК
3	996	1	2774	1,15	-	0,20	3,33	25,4	0,7	1,98	Конд. ГУПК
4	1025	1	2774	1,15	10	0,20	14,69	25,4	0,7	5,33	ЗВ охл. кон.
5	938	4	353	1,15	-	0,26	1,523	33,02	0,7	0,66	Цирк.вtсекВО
6	942	-	-	1,15	10	0,25	9,3	31,75	0,7	3,56	Цирк.ctсекВО
7	988	-	-	1,15	10	0,25	22,6	31,75	0,7	8,92	Цирк.кон.сис.охл.

Дополнительная нагрузка СЭС составит сумму значений NH со 2-ой по 6-ю строку таблицы 2.6, значения NH 1-й и 7-й строк пропорциональны мощностям вспомогательных механизмов ВПК и поэтому не учитываются.

Дополнительная нагрузка СЭС составит Nдоп = 27,11кВт.

2.10 Определение коэффициентов замещения элементов СЭУ

Суммарная мощность УТГ и УГТ составит:

NУСЭС= NeУТГ + NеУГТ, кВт, (2.68)

NУЭСС = 242 + 251,3 = 493,3, кВт.

Нагрузка СЭС с учетом дополнительной нагрузки составит:

NСЭС= NeСЭС + Nдоп , кВт, (2.69)

NСЭС= 1894,7 + 27,11 = 1921,81, кВт.

Коэффициент замещения агрегатов СЭС составит:

Ку= NУЭСС / NСЭС , (2.70)

Ку = 493,3 / 1921,81 =0,2567.

Поскольку Ку< 1 , то часть агрегатов СЭС остается в параллельной работе с УТГ и УГТ.

Максимально допустимая нагрузка одного ВДГ составляет 80 %, минимально допустимая нагрузка одного ВДГ составляет 25 %.

Нехватку мощности агрегатов СЭС рассчитаем по формуле:

NнCЭС= NеCЭС - NУCЭС, кВт, (2.71)

NнCЭС =1894,7- 493,3 =1401,4, кВт.

Нехватку мощности агрегатов СЭС относительно мощности одного агрегата СЭС определим по формуле:

Nн1 = NнCЭС / NеВД * 100, %, (2.72)

Nн1= 1401,4/ 1820 * 100 = 77%

Nн1 находится в области оптимальных значений 25 - 80 %. Коэффициент замещения ВПК составит:

Кz=(QВУПК+Qссов + Qизпв)/QCКУ, (2.73)

Kz=( 253+ 1932665 + 7307893)/ 5976000 = 1,55.

Kz> 1, что говорит о значительном запасе тепловой энергии для нужд судна, для дальнейших расчетов принимаем KZ=1.

2.11 Расчет прироста КПД СЭУ и ее экономии топлива

В результате замещения ВПК новый КПД СЭУ составит:

?у' = ?у/(1-Kz* Z), (2.74)

?у'= 0,484 /( 1 -1 * 0,03)= 0,499.

В результате замещения ВПК прирост КПД СЭУ составит:

??у' = 0,499 -0,484 =0,015, (2.75)

??у'=1.5 %.

В результате замещения СЭС новый КПД СЭУ составит:

?у " = ?у /(l-Ky* У), (2.76)

?у " = 0,484 / ( 1 - 0,2567* 0,4 )=0,5394.

В результате замещения СЭС прирост КПД СЭУ составит:

Д?у" = ?y" - ?y, (2.77)

Д?у" = 0,5394 -0,484 =0,0554,

Д?у" = 5,54 %.

Общий КПД СЭУ составит:

?у"? = ?y / ( l - KZ* Z - Ку* У), (2.78)

?у"? = 0,484 / ( 1 -1 * 0,03 - 0,2567 * 0,4 ) = 0,558.

Общий прирост КПД СЭУ составит:

??у"' = ?у"? - ?у , (2.79)

??у"' = 0,558 - 0,484 = 0,074,

??у"'= 7,4 %.

Часовая экономия топлива СКУ составит:

?Gy' = Gy * ( ??у` / ?у`), кг/ч, (2.80)

?Gy' = 6805,4 * (0,015/ 0,499)= 204,57, кг/ч.

Часовая экономия топлива СЭС составит:

?Gy”= Gy * (??у ' / ?у "), кг/ч, (2.81)

?Gy” = 6805,4 *(0,015 / 0,5394 )=189,2, кг/ч.

Общая часовая экономия топлива СЭУ составит:

?Gy”'= Gy*(??у”' / ?у”' ), кг/ч, (2.82)

?Gy”' = 6805,4 *(0,074 /0,558 )= 902,5, кг/ч.

Годовая экономия топлива СКУ составит:

?Gyг?=?Gy'*(kход * 365 * 24 ) /1000, т/год, (2.83)

?Gyг'= 204,57 *(0,80 * 365 * 24) /1000 = 1433,6, т/год.

Годовая экономия топлива СЭС составит:

?Gyг??=?Gy”*(kход* 365 * 24 ) /1000, т/год, (2.84)

?Gyг?? = 189.2*(0,80 * 365 * 24 )/1000 = 1325,9,т/год.

Общая годовая экономия топлива СЭУ составит:

?Gy”' =?Gy”' *(kход * 365 * 24 ) /1000, т/год, (2.85)

?Gy”'= 902,5*(0,80 * 365 * 24)/1000 = 6324,7, т/год

3. Вывод

На морских судах наиболее распространены водотрубные УПК с многократной принудительной циркуляцией, хотя они и трудоемки в изготовлении имеют относительно высокую стоимость.

Котлам змеевикового типа отдается предпочтение за их высокие теплотехнические качества, обусловленные высокими коэффициентами теплопередачи при поперечном смывании труб выхлопными газами. Такие УПК обеспечивают большую удельную паропроизводительность на 1 кВт мощности ГД и обладают относительно небольшими массогабаритными показателями, что имеет важное значение при их размещении в шахте МКО.

Потребность судна в тепловой энергии может быть удовлетворена за счет утилизации QOB, для чего необходимо установить ССВО и ВУПК, температура горячей воды на выходе из ССВО составит 95,0°С, с учетом подогрева питательной воды (горячей водой ССВО) до 90,0 °С производительностью ВУПК при Нгд составит DппВУПК= 253 кг/ч.

Поскольку QCKУ полностью замещается QOB, то весь пар генерируемый в ГУПК, подаем на УТГ, предварительно перегрев его до tnn= 220 °С.

Принимаем к установке на судно один водотрубный ГУПК типаКУП с поперечным смыванием труб выхлопными газами ГД и принудительной циркуляцией, с учетом подогрева питательной воды за счет QOB с 33,0°С до 90,0 °С (от горячей воды ССВО) и дополнительным подогревом (от пара ВУПК) до 124 °С - паропроизводительность ГУПК при Нгд составит QппГУПК= 2136 кг/ч.

Для контура низкого давления устанавливаем свой отдельный сепаратор пара, пар контура УТГ сепарируется в ВПК.

УТГ мощностью NeУТГ = 242 кВт, устанавливается последовательно с УГТ мощностью NeУГТ = 251,3 кВт на отдельный фундамент и через соедини-тельно-разобщительную муфту подключаются к генератору переменного тока.

Утилизационный генератор работает в параллели с одним ВДГ, нагрузка которого находится в оптимальном диапазоне.

В результате реализации СГУТ прирост КПД СЭУ может составить 7,4%, при этом годовая экономия топлива достигнет 6324 тонн.

4. Список литературы

1. Артемов Г.А., Волошин В.П., Захаров Ю.В., Шквар А.Я. Судовые энергетические установки. - Л.: Судостроение, 1987. - 478 с.

2. Камкин С.В. Анализ КПД судовых дизельных установок - М.: Транспорт, 1965.-112 с.

3. Камкин С.В. Эксплуатация судовых дизельных энергитических установок- М.: Транспорт, 1996. - 432 с.

4. Коршунов Л.П. Энергетические установки промысловых судов. - Л.: Судостроение, 1991.-355с.

5. Коршунов Л.П. Утилизация тепла на судах флота рыбной промышленности. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. - 325 с.

6. Курзон А.Г., Юдовин Б.С. Судовые комбинированные энергетические установки. - Л.: Судостроение, 1981. - 215 с.

7. Маслов В.В. Утилизация теплоты судовых дизелей. - М.: Транспорт, 1990. - 144 с.

8. Селиверстов В.М. Утилизация тепла в судовых дизельных установках. -Л.: Судостроение, 1973. - 254 с.

9. Ханькович И.Н. Эксплуатация СЭУ. - Владивосток: Дальрыбвтуз, 2013. - 68с.

Размещено на Allbest.ru