Нетрадиционные источники энергии при энергоснабжении автономных потребителей
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
где - массовая теплоемкость воздуха.
После компрессора воздух попадает в регенеративный подогреватель, где получает теплоту от отходящих от турбины газов.
Количество теплоты, переданное газами воздуху, Вт:
где - температура продуктов сгорания после газовой турбины, К;
- температура продуктов сгорания после регенеративного теплообменника, К.
Температура воздуха на выходе из регенеративного подогревателя, К:
Затем поток воздуха поступает в камеру сгорания.
Расход топлива в камере сгорания, кг/с:
где - температура продуктов сгорания перед газовой турбиной;
- теплотворная способность дизельного топлива.
Работа расширения в газовой турбине:
где - адиабатный КПД турбины.
Температура продуктов сгорания после газовой турбины, К:
Мощность, вырабатываемая электрогенератором, связанным с ГТУ, Вт:
В качестве резервного источника элекроснабжения в схеме предусмотрена дизель-электрическая станция.
Электрическая мощность, вырабатываемая ДЭС:
Расход топлива на ДЭС в год, кг/год:
где - доля покрытия электрической нагрузки от ветроэлектрической установки;
- количество электроэнергии, которое должно вырабатываться;
- КПД дизель-электростанции по выработке электроэнергии.
Тепловая нагрузка, которую должна обеспечивать котельная, равна:
где Qтреб - количество тепловой энергии, необходимое потребителям на отопление и ГВС.
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 6.17.
Рис. 6.17 График изменения тепловой нагрузки в течение года
Изменение электрической нагрузки в течение года показано на рисунке 6.18.
Рис. 6.18 График изменения электрической нагрузки в течение года
Изменение расхода дизельного топлива в течение года показано на рисунке 6.19.
Рис. 6.19 График изменения расхода топлива на КА, ДЭС, ГТУ и общего расхода топлива в течение года
Значения расхода топлива, необходимого для покрытия потребностей потребителей в течение года, приведены в таблице 15.
Таблица 15
Расход дизельного топлива
Расход топлива, т/годКотельный агрегат2277Дизель-электрический агрегат5447ГТУ699Суммарный расход топлива8424
Графическое отображение полученных результатов по расходам дизельного топлива для варианта энергоснабжения на базе ДЭС, ветрокомпрессорной установки, ГТУ и водогрейной котельной показано на рисунке 6.20.
Рис. 6.20 Расходы дизельного топлива
Для того, чтобы оценить эффективность данной схемы, определим экономию топлива по сравнению с традиционной схемой.
Экономия дизельного топлива:
на котлоагрегат:
на ДЭС:
то есть расход топлива сокращается на 26%;
общая экономия топлива:
то есть расход топлива уменьшился на 12,6%.
Таким образом, данная схема позволяет сократить расход дизельного топлива на ДЭС (на 26%), но в то же время появляется расход топлива на ГТУ, и в результате суммарный расход топлива уменьшается на 12,6% по сравнению с традиционной схемой.
Чтобы улучшить данную схему и более полно использовать все ее возможности, применяют утилизацию теплоты для подогрева сетевой воды (что будет показано в следующей схеме).
6.4 Схема системы тепло- и электроснабжения на базе ветрокомпрессорной установки с бескомпрессорной газовой турбиной (с использованием утилизации теплоты для подогрева сетевой воды)
В данной схеме (она изображена на рис. 4.21.) ветроустановка I вращает вал компрессора II, который сжимает воздух. Сжатый воздух проходит через регенеративный подогреватель III, затем поступает в камеру сгорания IV, где нагревается за счет сжигания топлива, и поступает в газовую турбину V. Отходящие от турбины газы поступают в регенератор III, затем охлажденные газы направляются в котел-утилизатор IX, который является подогревателем сетевой воды. Турбина механически связана с генератором VII, работающим на электрическую сеть. Резервным источником электроснабжения является дизель-электрическая станция VI с утилизацией - системой охлаждения VIII, где происходит подогрев сетевой воды. Резервным источником тепловой энергии является котельная установка X, работающая на дизельном топливе.
Температурный график тепловой сети, как и в случае с ветроГТУ без утилизации, имеет температуру прямой воды, равную 90єC, температуру обратной - 70єC.
Рис. 6.21 Схема тепло- и электроснабжения на базе ветрокомпрессорной установки с бескомпрессорной газовой турбиной
Условные обозначения: I - ветроустановка; II - компрессор; III - регенеративный подогреватель; IV- камера сгорания; V -газовая турбина; VI -ДЭС; VII -электрогенератор; VIII -система охлаждения ДЭС; IX- котел-утилизатор; X- котлоагрегат; ОГ - отходяшие газы; УГ- уходящие газы.
Вид схемы в программной среде TRNSYS показан на рисунке 4.22.
Рис. 6.22 Вид схемы в программной среде TRNSYS
Процесс цикла в T-S диаграмме для воздуха п