Нетрадиционные источники энергии при энергоснабжении автономных потребителей
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
?е должно вырабатываться в соответствии с графиком нагрузки;
- теплотворная способность дизельного топлива;
- КПД ДЭС по выработке электроэнергии.
Тепловая нагрузка, которую должна обеспечивать котельная, равна:
где Qтреб - количество тепловой энергии, необходимое потребителям на отопление и ГВС;
- количество тепловой энергии, получаемой от утилизации в ДЭС.
Расход топлива на водогрейной котельной в год, кг/год:
где - годовой отпуск тепловой энергии котельной, Вт;
- КПД котельной установки.
Суммарный расход топлива за год, кг/год:
В результате моделирования были получены следующие результаты.
Изменение тепловой нагрузки в течение года показано на рисунке 6.10.
Рис. 6.10 График изменения тепловой нагрузки в течение года
Изменение электрической нагрузки в течение года показано на рисунке 6.11.
Рис. 6.11 График изменения электрической нагрузки в течение года
Изменение расхода топлива в течение года показано на рисунке 6.12.
Рис. 6.12 График изменения расхода топлива на котлоагрегат, ДЭС и общего расхода топлива в течение года
Значения расходов топлива, необходимого для покрытия потребностей потребителей в течение года, приведены в таблице 14.
Таблица 14
Расход дизельного топлива
Расход топлива, т/годКотельный агрегат450Дизель-электрический агрегат5782Суммарный расход топлива6232
Графическое отображение полученных результатов по расходам дизельного топлива для варианта энергоснабжения на базе ДЭС, ВЭУ и водогрейной котельной показано на рисунке 6.13.
Рис. 6.13 Расходы дизельного топлива
Для того, чтобы оценить эффективность установки ВЭУ, определим экономию топлива по сравнению со схемой №1.
Экономия дизельного топлива:
на котельный агрегат:
то есть расход топлива сокращается на 80,2%;
на ДЭС:
то есть расход топлива сокращается на 21,5%;
общая экономия топлива:
то есть расход топлива сокращается на 35,4%.
Таким образом, установка ВЭУ позволяет сэкономить 35,4% расходуемого топлива по сравнению с расходом топлива в традиционной схеме энергоснабжения и значительно уменьшить расход топлива на котлоагрегат (на 80,2%).
Для того, чтобы оценить эффективность утилизации теплоты, определим экономию топлива по сравнению с предыдущей схемой.
на котельный агрегат:
то есть расход топлива сокращается на 80, 2%;
на ДЭС:
общая экономия топлива:
то есть расход топлива сокращается на 22,7%.
Таким образом, утилизация теплоты позволяет сэкономить 22,7% расходуемого топлива по сравнению с расходом топлива в схеме без утилизации и значительно уменьшить расход топлива на котлоагрегат (на 80,2%).
6.3 Схема системы электроснабжения на базе ветрокомпрессорной установки с бескомпрессорной газовой турбиной и теплоснабжения от котельной
В предлагаемой схеме (она изображена на рис. 4.14.) ветроустановка I вращает вал компрессора II. Сжатый воздух проходит через регенеративный подогреватель III, затем поступает в камеру сгорания IV, где нагревается за счет сжигания топлива, и поступает в свободную газовую турбину V. Турбина механически связана с генератором VII, работающим на электрическую сеть. Резервным источником электроснабжения выступает дизель-электрическая станция VI. В данной схеме обеспечение потребителей тепловой энергией на нужды отопления и ГВС осуществляется от котельной установки VIII, работающей на дизельном топливе, то есть отпуск тепловой и электрической энергии не связаны между собой.
Рис. 6.14 Тепло- и электроснабжение на базе ветрокомпрессорной установки с бескомпрессорной газовой турбиной
Условные обозначения: I - ветроустановка; II - компрессор; III - регенеративный подогреватель; VI - камера сгорания; V - газовая турбина; VI - ДЭС; VII -электрогенератор; VIII - котлоагрегат; ОГ - отходяшие газы; УГ- уходящие газы.
Вид схемы в программной среде TRNSYS показан на рисунке 6.15.
Рис. 6.15 Вид схемы в программной среде TRNSYS
Процесс цикла в T-S диаграмме для воздуха представлен на рис. 6.16.
Рис. 6.16 Энергетические процессы в T-S диаграмме
Процесс 1-2 - сжатие воздуха в ВКУ. Процесс 6-3 - нагрев сжатого воздуха в камере сгорания с затратами топлива. Процесс 3-4 - расширение воздуха в свободной турбине и отвод механической энергии. В регенеративном подогревателе происходит утилизация теплоты отходящих от турбины газов (процесс 4-5) и передача этой теплоты сжатому воздуху после компрессора (процесс 2-6), что позволяет снизить расход топлива в камере сгорания.
Рассмотрим подробнее процессы, происходящие в элементах схемы.
Ветряк вращается под действием ветра, и в свою очередь приводит в действие воздушный компрессор. В данной схеме используются 6 ветроэлектрических агрегатов, мощностью 1 МВт каждый.
Работа сжатия в компрессоре равна, Дж/кг:
где - показатель политропы для воздуха;
- универсальная газовая постоянная для воздуха;
- температура воздуха на всасе (температура наружного воздуха), К;
- степень сжатия в компрессоре;
- адиабатный КПД компрессора.
Расход сжатого воздуха, кг/с:
.
Температура сжатого воздуха на выходе из компрессора, К: