Расчёт комбинированной схемы отпуска тепла и электроэнергии

1.2. Расчёт комбинированной схемы отпуска тепла и электроэнергии

Рассмотрим и сравним два варианта состава основного оборудования ТЭЦ:

вариант I – ПТ-135-130/15 и Т-250-240;

вариант II – 2хПТ-80-130 и 2хТ-110-130.

1.2.1. Расчёт капиталовложений в ТЭЦ

Вариант I

Капиталовложения в турбоустановки (табл.3 [1]):

головная машина — К₁^ПТ-135=40,1 млн. $;

последующая в блоке с котлом на 1000 т/ч —  К₂^Т-250= 59,8 млн. $.

Капиталовложения в котлоагрегаты :

головной —  К₁^КА=12,1 млн.$.

последующий —  К₂^КА=9,5 млн.$.

Капиталовложения в ПВК: К_ПВК=3×3,5=7 млн.$.

Найдём капиталовложения в тепловые сети и ЛЭП. Принимаем среднюю протяжённость тепловых сетей l_ТС=15км, а ЛЭП – l_ЛЭП=15км.

Удельные капиталовложения: в тепловые сети – k_ТС=4×10⁶ $/км, в ЛЭП – k_ЛЭП=0,5 $/км.

Полные капиталовложения:

в ТС – K_ТС= k_ТС× l_ТС=4×10⁶×15=60 млн.$, в ЛЭП – K_ЛЭП= k_ЛЭП× l_ЛЭП=0,5×10⁶×15=7,5 млн.$.

Общие капиталовложения в ТЭЦ:

К_ТЭЦ= К₁^ПТ-60+2×К₂^ПТ-60+К₁^КА+2×К₂^КА+К_ПВК=18,6+2×9,3+12,1+2×9,5+7=75,3 млн.$

Удельные капиталовложения в ТЭЦ:

k_ТЭЦ=К_ТЭЦ/N_ТЭЦ=75,3/180= 0,418 млн. $/кВт

Вариант II

Капиталовложения в турбоустановки (табл.3 [1]):

головная машина  — К₁^ПТ-80=24,1 млн. $, последующие —  К₂^ПТ-80=12,0 млн. $.

Максимальный расход свежего пара на голову G₀=130 кг/с= 390 т/ч (табл.7.3 [4]), соответственно выбираем котлоагрегаты паропроизводительностю 420 т/ч.

Капиталовложения в котлоагрегаты (табл.4 [1]):

головной   — К₁^КА=12,1 млн.$;

последующий —  К₂^КА=9,5 млн.$.

Н[Г1] [Г2] [Г3] оминальный часовой отпуск тепла от турбины ПТ-80-130:

Q_ТФО=60,2 Гкал/ч

Q_ТХО=99,76 Гкал/ч

Часовой отпуск тепла от ТЭЦ:

Q_ТФ=åQ_ТФО/a_ТФ=2×60,2/0,6= 200,7 Гкал/ч

Q_ТХ=åQ_ТХО/a_ТХ=2×99,76/0,95= 210,02 Гкал/ч

[Г4] [Г5] [Г6] Годовой отпуск тепла от ТЭЦ:

Q^г_ТФ= åQ_ТФО×h_ТФ/a^г_ТФ =2×60,2×3500/0,89= 473483 Гкал/год

Q^г_ТХ= åQ_ТХО×h_ТХ/a^г_ТХ =2×99,76×5000/0,95= 1050105,3 Гкал/год

Выбираем ПВК производительностью 180 Гкал/ч, тогда коэффициент запаса

l=(Q_ТФ- Q_ТФО)/Q^Н_ПВК=(200,7-120,4)/180= 0,45

Необходимый отпуск теплоты от ПВК

Q_ПВК= Q_ТФ- (Q_ТФО- Q_ТФО/l)= 200,7-(120,4-120,4/0,45)= 347,85 Гкал/ч

Ставим два ПВК КВГМ-180, стоимостью 3,5 млн.$ за штуку. Суммарные капиталовложения в ПВК: К_ПВК=2×3,5=7 млн.$.

Капиталовложения в тепловые сети и ЛЭП принимаем такими же как и в варианте I :

в ТС – K_ТС=60 млн.$, в ЛЭП – K_ЛЭП=7,5 млн.$.

Общие капиталовложения в ТЭЦ:

К_ТЭЦ= К₁^ПТ-80+К₂^ПТ-80+К₁^КА+К₂^КА+К_ПВК=24,1+12,0+12,1+9,5+7= 64,7 млн.$

Удельные капиталовложения в ТЭЦ:

k_ТЭЦ=К_ТЭЦ/N_ТЭЦ=64,7/140=  0,462 млн. $/кВт

1.2.2. Определение годового расхода топлива на ТЭЦ

Вариант I

Энергетические характеристики установленных на ТЭЦ турбин (табл.12[1]):

ПТ-60-130

а=16,3 МВт

r_к=2,33

Dr=1,315

W_ТХО=0,305

W_ТФО=0,528

С=9,9 МВт

Q_ТХО=108,6 МВт=93,4 Гкал/ч

Q_ТФО=61,72 МВт= 53,08 Гкал/ч где     a -- расходы теплоты на холостой ход;

c -- потери в отборах;

rк -- относительный прирост для конденсационного потока ;

Dr -- уменьшение относительного прироста на теплофикационном потоке ;

W_ТХО -- удельная выработка электроэнергии на технологическом отборе, МВт/МВт ;

W_ТФО -- удельная выработка электроэнергии на теплофикационном отборе, МВт/МВт .

Годовой отпуск электроэнергии на теплофикационной выработке (на тепловом потреблении):

Э_Т= W_ТХО×h_ТХ×Q_ТХ+W_ТФО×h_ТФ×Q_ТФО-С×h=

=0,305×5000×108,6+0,528×3500×61,72-9,9×5500= 225223,56 МВт×ч/год

Годовой расход тепла на турбину:

Q_Т=a×h+r_к×N×h-Dr×Э_Т+ Q^г_ТХО+Q^г_ТФО=

=16,3×5500+2,33×60×5500-1,315×225224+108,6×5000+61,72×3500=1321400 МВт×ч/год=

= 1136404 Гкал/год

Суммарный расход теплоты на все турбины:

Q^å_Т=3×Q_Т=3×1321400=3964200 МВт×ч/год= 3409212 Гкал/год

Удельный расход топлива на выработку тепла на котлоагрегате:

_{___}b_КА=0,143/(h_KA×h_ТП)=0,143/(0,92×0,99)=0,157 тут/Гкал

Отпуск тепла от котлов на турбины с учётом потерь в количестве 2%:

Q^å=Q^å_T×1,02= 3409212×1,02= 3477396 Гкал/год

Годовой расход топлива на энергетические котлы:

В_КА=b_КА×Q_å=0,157×3477396= 545951 тут/год

Удельный расход топлива на выработку тепла на ПВК:

b_ПВК=0,143/(h_ПВК×h_ТП)=0,143/(0,86×0,99)=0,168 тут/Гкал

Годовой расход топлива на ПВК:

В_ПВК=Q^г_ТФ×(1-a^г_ТФ)×b_ПВК=626224,7×(1-0,89)×0,168= 11572,6 тут/год

Суммарный расход топлива на ТЭЦ:

В_ТЭЦ= В_КА +В_ПВК=545951+11572,6= 557523,6 тут/год

Вариант II

Энергетические характеристики установленных на ТЭЦ турбин (табл.12[1]):

ПТ-80-130

а=16,8 МВт

r_к=1,98

Dr=0,97

W_ТХО=0,3

W_ТФО=0,54

С=11,6 МВт

Q_ТХО=116 МВт=99,76 Гкал/ч

Q_ТФО=70 МВт= 60,2 Гкал/ч

Годовой отпуск электроэнергии на теплофикационной выработке (на тепловом потреблении):

Э_Т= W_ТХО×h_ТХ×Q_ТХ+W_ТФО×h_ТФ×Q_ТФО-С×h=

=0,3×5000×116+0,54×3500×70-11,6×5500=  242500 МВт×ч/год

Годовой расход тепла на турбину:

Q_Т=a×h+r_к×N×h-Dr×Э_Т+ Q^г_ТХО+Q^г_ТФО=

=16,8×5500+1,98×80×5500-0,97× 242500+116×5000+70×3500= 1553375 МВт×ч/год=

=  1335902,5 Гкал/год

Суммарный расход теплоты на все турбины:

Q^å_Т=2×Q_Т=2×1335902,5= 2671805 Гкал/год

Удельный расход топлива на выработку тепла на котлоагрегате:

_{___}b_КА=0,143/(h_KA×h_ТП)=0,143/(0,92×0,99)=0,157 тут/Гкал

Отпуск тепла от котлов на турбины с учётом потерь в количестве 2%:

Q^å=Q^å_T×1,02=  2671805×1,02=  2725241,1 Гкал/год

Годовой расход топлива на энергетические котлы:

В_КА=b_КА×Q_å=0,157× 2725241,1= 427862,8 тут/год

Удельный расход топлива на выработку тепла на ПВК:

b_ПВК=0,143/(h_ПВК×h_ТП)=0,143/(0,86×0,99)=0,168 тут/Гкал

Годовой расход топлива на ПВК:

В_ПВК=Q^г_ТФ×(1-a^г_ТФ)×b_ПВК=473483×(1-0,89)×0,168= 8750 тут/год

Суммарный расход топлива на ТЭЦ:

В_ТЭЦ= В_КА +В_ПВК=427862,8+8750= 436612,8 тут/год

1.2.3. Определение издержек и приведенных затрат на ТЭЦ

Вариант I

Постоянные издержки:

И_пост=1,3×(1,2×К_ТЭЦ×Р_а/100+k_шт×N_ТЭЦ×з_сг), где Р_а =3,5 % – норма амортизации (табл.6 [1]), з_сг=2000 $/год – заработная плата, среднегодовая,

k_шт=1,25 чел./МВт – штатный коэффициент (табл.8 [1]), 

И_пост=1,3×(1,2×75,3×10⁶×3,5/100+1,25×180×2000)= 4696380 $/год

Переменные издержки:

И_пер=В_ТЭЦ×Ц_тут=557523×65= 36238995 $/год, где Ц_тут=65 $/тут – цена тонны условного топлива.

Приведенные затраты на ТЭЦ:

З_ТЭЦ=Е_н×К_ТЭЦ+И_пост+И_пер+Е_н×(К_ТС+К_ЛЭП)+И_ТС+И_ЛЭП , где И_ТС= 0,075×К_ТС=0,075×60=4,5×10⁶ $/год,

И_ЛЭП= 0,034×К_ЛЭП=0,034×7,5=0,255×10⁶ $/год –издержки на эксплуатацию тепловых сетей и ЛЭП.

З_ТЭЦ=0,12×75,3+ 4,696+36,239+0,12×(60+7,5)+4,5+0,255= 62,826 млн.$/год

Вариант II

Постоянные издержки:

И_пост=1,3×(1,2×К_ТЭЦ×+k_шт×N_ТЭЦ×з_сг), где Р_а =3,5 % – норма амортизации (табл.6 [1]), з_сг=2000 $/год – заработная плата, среднегодовая,

k_шт=1,25 чел./МВт – штатный коэффициент (табл.8 [1]), 

И_пост=1,3×(1,2×64,7×10⁶×3,5/100+1,25×160×2000)= 3987620 $/год

Переменные издержки:

И_пер=В_ТЭЦ×Ц_тут=436612,8×65=  28379832 $/год

Приведенные затраты на ТЭЦ:

З_ТЭЦ=Е_н×К_ТЭЦ+И_пост+И_пер+Е_н×(К_ТС+К_ЛЭП)+И_ТС+И_ЛЭП , где И_ТС= 0,075×К_ТС=0,075×60=4,5×10⁶ $/год,

И_ЛЭП= 0,034×К_ЛЭП=0,034×7,5=0,255×10⁶ $/год –издержки на эксплуатацию