Дитятева, А. А.

Смоляров, А. С.

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University

XХ Международная научно-практическая конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ» Секция 10: Теплоэнергетика СРАВНЕНИЕ ЭКОНОМИЧНОСТИ ВЫРАБОТКИ ХОЛОДА  В СИСТЕМАХ ТЭЦ-АВХМ, КЭС-КХМ Дитятева А.А, Смоляров А.С. Научный руководитель: Ромашова О.Ю., к.т.н., доцент  Томский политехнический университет, 634050, Россия, г. Томск, пр. Ленина, 30 E-mail: ditytev@sibmail.comЦель данной работы – сравнение эффективно-сти абсорбционной водоаммиачной холодильной машины (АВХМ) и компрессионной холодильной машины (КХМ) при совместном использовании с конкретными турбинами. Тригенерация — это одновременное получение трех энергий в единой технологической схе-ме: электричества, тепла и холода. Тригенерация даёт возможность эффективно использовать ути-лизированное тепло не только зимой для отопления, но и летом для кондиционирования помещений или для тех-нологических нужд (получение льда и снега для спортивных объектов). Необходимо отметить, что мною ранее была проведена работа по сравнению эффективности абсорбционной и компрессионной установки для выработки холода с учетом того, что абсорбер обеспечивался теплом из котельной, а компрессор получал энергию из электрической сети. Методи-ка расчета представлена в [1]. В результате расче-та выяснилось, что получать холод от абсорбци-онной установки будет эффективнее, чем от паро-компрессионной холодильной машины, так как себестоимость холода в компрессионной холо-дильной машине составила 1,67 руб./кВт, а в аб-сорбционной установке 1,3 руб./кВт.   В данной работе поставлена цель -  провести сравнительный анализ установок с учетом вклю-чения их в системы ТЭЦ-АВХМ (Тепловая элек-трическая станция - абсорбционная водоаммиач-ная холодильная машина), КЭС-КХМ (Конденса-ционная электрическая станция – компрессионная холодильная машина) с учетом типа турбин. Для расчета холодильной установки были за-даны следующие параметры:  Холодопроизводительность Qхол = 30 МВт; температура рассола на входе в испаритель tн1 = −15℃; температура рассола на выходе из испарителя tн1 = −30℃; температура охлаждаю-щей воды на входе в аппараты tв2 = 20℃;т темпе-ратура охлаждающей воды на выходе из аппара-тов tв1 = 25℃; температурные напоры: в испари-теле ∆tи = 3℃; в конденсаторе ∆tк = 5℃; в абсор-бере ∆tа = 5℃; в генераторе ∆tг = 5℃; в охлади-теле ∆tпо = 10℃; в теплообменнике ∆tто = 10℃; в дефлегматоре ∆tд = 15℃. Внутренний адиабат-ный и электромеханический КПД компрессора ηi = 0,8, ηэм = 0,9. АВХМ: Рабочий агент – аммиак, абсорбент – вода. КХМ: Рабочий агент – хладно R-22. Экономичность систем сравнивается по пока-зателю затрат. Затраты вычисляются по следую-щей формуле:  З = Сэ + Е ∙ Ку, руб./год                                    (1) где Сэ – общие эксплуатационные расходы си-стемы, руб/год; Е – нормативный коэффициент эффективно-сти, принятый равным 0,125; Ку – капитальные вложения в систему, руб. Первый вариант расчетов включает в себя ана-лиз системы ТЭЦ-АВХМ с учетом того, что пар, необходимый для получения холода берется из отборов турбины Т-110/120-130; а для системы КЭС-КХМ используется  турбина К-210-130 для привода КХМ. Сравнение проводим по расходу топлива.  Расход топлива на АВХМ рассчитывается пу-тем вычитания из расхода топлива в котле ТЭЦ (𝐺ТЭЦ) расхода топлива на КЭС для замещения электрической мощности ∆𝐺КЭС: 𝐺АВХМ = 𝐺ТЭЦ − ∆𝐺КЭС. Расход топлива на КЭС для привода КХМ, в свою очередь, вычисляется через электрическую мощность КЭС для привода КХМ (𝑁КЭС), отнесен-ную к КПД КЭС (𝜂КЭС) и к низшей рабочей тепло-творной способности топлива �𝑄нр�: 𝐺КЭС = 𝑁КЭС𝜂КЭС∙𝑄нр. В результате расчетов выяснилось, что выра-ботка холода выгоднее при использовании систе-мы КЭС-КХМ, так как на меньше тратится топли-ва на выработку электроэнергии для компрессора КХМ, чем на питание генератора АВХМ, о чем свидетельствует рис. 1. На АВХМ тратится 2,07 кг/с, а расход топлива на КХМ – 1,63 кг/с.  Рис. 1. Диаграмма расхода топлива систем КЭС-КХМ (К-210-130) ТЭЦ-АВХМ (Т-110/120-130) в процентах. Далее производится расчет затрат по формуле (1) и включают в себя следующие составляющие: Общие эксплуатационные расходы (Сэ): С = Этоп + Эвод + Эам, руб./год.                 (2) где Этоп - расходы на стоимость топлива, руб./год; Эв  - расходы на стоимость воды, руб./год; Эа  - расходы на амортизацию, руб./год. 050100КЭС-КХМ ТЭЦ-АВХМ Расход топлива,% 137 XХ Международная научно-практическая конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ» Секция 10: Теплоэнергетика Капиталовложения в систему ТЭЦ–АВХМ (КЭС-КХМ): Ку = КТЭЦ(КЭС) + Квс + КАВХМ(КХМ), руб.      (3) где КТЭЦ(КЭС) - капиталовложения в ТЭЦ (КЭС), руб.; Квс - капиталовложения в техническое водо-снабжение системы, руб.; КАВХМ(КХМ) - капитало-вложения в саму холодильную установку, руб. Экономия по приведенным затратам при при-менении АВХМ по сравнению с КХМ: Э2 = �С1 + ЕКу1� − �С2 + ЕКу2�, руб.год            (4) где С1, С2 - общие эксплуатационные расходы си-стем КЭС - КХМ и ТЭЦ – АВХМ соответственно, руб./год; Ку1, Ку2 - капитальные вложения систем КЭС - КХМ и ТЭЦ – АВХМ соответственно, руб.В итоге проведенных расчетов получили, что при выработке холода в системе КЭС-КХМ с тур-биной К-210-130, если рассматривать в процентах, мы будет экономить  около 2% в год при равной выработке холода, о чем свидетевует Рис. 2 и Таб-лица 1. Рис. 2. Диаграмма приведенных затрат систем КЭС – КХМ (К-210-130)  и ТЭЦ – АБХМ (Т-110/120-130)  в процентах. Вторым этапом производилось сравнение для системы КЭС-КХМ в составе турбины К-300-240 и ТЭЦ-АВХМ с турбиной Т-250/300-240-3.  Затра-ты на топливо напрямую зависят от типа турбин. В результате расчетов было выявлено, что выра-батывать холод, с точки зрения экономии топлива будет выгоднее в системе ТЭЦ-АВХМ, работаю-щей в составе турбины Т-250/300-240-3.Рис. 3. Диаграмма расхода топлива систем КЭС-КХМ (К-300-240) ТЭЦ-АВХМ (Т-250/300-240-3) в процентах. Далее был произведен экономический анализ систем КЭС-КХМ (К-300-240) ТЭЦ-АВХМ (Т-250/300-240-3) путем определения затрат на дан-ные установки. Затраты также вычислялись по формуле (1) и включали в себя те же составляю-щие (2),(3). Рассчитав приведенные затраты выяс-нилось, что гораздо экономичнее использовать систему ТЭЦ – АВХМ в составе турбины Т-250/300-240-3 по сравнению с системой КЭС – КХМ с турбиной К-300-240, результаты расчетов приведены в Таблице 1. Таблица 1. Результаты расчетов экономиче-ских показателей систем КЭС – КХМ и ТЭЦ – АВХМ. Система Ку, млн. руб. Эт , млн. руб./ год С, млн. руб. /год З., млн. руб. /год КЭС-КХМ (К-210-130) 4,6 0,4 1,6 2,17 ТЭЦ-АБХМ (Т-110/120-130) 3,3 0,6 1,7 2,2 КЭС-КХМ (К-300-240) 4,6 0,5 1,6 2,16 ТЭЦ-АБХМ (Т-250/300-240-3) 2,5 0,4 1,5 1,8 Экономия по приведенным затратам при при-менении АВХМ по сравнению с КХМ также была рассчитана по формуле (4). В итоге проведенных расчетов получили, что при равной выработке холода в системе ТЭЦ – АВХМ, если рассматривать в процентах, мы будет экономить 16% в год.Рис. 4. Диаграмма приведенных затрат систем КЭС – КХМ и ТЭЦ – АБХМ в процентах. Все четыре системы сравниваются на рис. 5. Рис. 5. Диаграмма приведенных затрат систем КЭС – КХМ (К-210-130)  и ТЭЦ – АБХМ (Т-110/120-130), КЭС-КХМ (К-300-240) ТЭЦ-АВХМ (Т-250/300-240-3) в процентах. Вывод: наиболее экономично будет вырабаты-вать холод система ТЭЦ – АВХМ с турбиной Т-250/300-240-3, так как показатель затрат в этом случае имеет наименьшее значение 1,8 млн. руб./год.  Список литературы: Дитятева А.А. Анализ эффективности выра-ботки холода/ Сборник научных тру-дов III Всероссийской научно-практической кон-ференции «Теплофизические основы энергетиче-ских технологий»// Под ред. Г.В. Кузнецова, А.С. Заворина, К.В. Бувакова; - С_Петербург: Изд-во Экспресс; Томск: Изд-во Томского политехниче-ского университета, 2012. – с.282-287. 95100КЭС-КХМ ТЭЦ-АВХМ 0100КЭС-КХМ ТЭЦ-АВХМ Расход топлива, % 6080100КЭС-КХМ ТЭЦ-АБХМ 050100К-210 Т-110 К-300 Т-250 138 

Сравнение экономичности выработки холода в системах ТЭЦ-АВХМ, КЭС-КХМ

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University