Курсовая работа: Технико-экономическая оптимизация систем теплогазоснабжения (ТЭО)
Курсовая работа: Технико-экономическая оптимизация систем теплогазоснабжения (ТЭО)
Министерство
образования и науки Российской Федерации Саратовский государственный
технический университет.
Кафедра Теплогазоснабжение и
вентиляция
КУРСОВОЙ
ПРОЕКТ
на тему:
«ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ
ОПТИМИЗАЦИЯ
СИСТЕМ Т, ГС И ТГУ»
Выполнил:
Проверил:
Саратов
2005г.
Реферат
Пояснительная записка
содержит 29 страниц, 3 рисунка, 1 таблицу.
СИСТЕМЫ
ТЕПЛОГАЗОСНАБЖЕНИЯ, ПРИВЕДЕННЫЕ ЗАТРАТЫ, ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ,
ОПТИМИЗАЦИОННАЯ ЗАДАЧА, ТРАССИРОВКА, ГНС, ГРП.
Объектами оптимизации
является системы теплоснабжения, и газоснабжения, а так же их конструктивные
элементы и технологические параметры.
Цель работы –
технико-экономическая оптимизация проектных разработок и технологических
решений в области теплогазоснабжения, выбор оптимальных технологических
параметров систем и установок.
В пояснительной записке
приводится обоснование рациональных технических решений по теплогазоснабжению
населенных пункто, рекомендуются оптимальные режимы эксплуатации инженерных
систем и оборудования, дается экономическая оценка результатов оптимизации.
Содержание.
|
|
|
Реферат. |
|
Содержание. |
|
Введение.
|
1. |
ТЭО систем
теплоснабжения. |
1.1. |
Определение
оптимальной мощности центрального теплового пункта. |
1.2. |
Выбор
оптимальной удельной потери давления в трубопроводах
тепловой
сети.
|
1.3. |
Определение
оптимальной толщины изоляции трубопроводов
теплосетей. |
2. |
ТЭО систем
газоснабжения. |
2.1. |
Выявление
оптимальной трассировки межпоселкового
распределительного
газопровода.
|
2.2. |
Выбор
оптимального количества очередей строительства
ГРС. |
2.3. |
Определение
оптимальной мощности и радиуса
действия
газорегуляторного пункта.
|
2.4. |
Определение
оптимальной мощности и радиуса
действия
газонаполнительной станции сжиженного газа.
|
|
Заключение.
|
|
Список
литературы. |
Введение.
Характерной особенностью
проектных и плановых решений в области теплогазоснабжения является
многовариантность. При этом отдельные конструктивные элементы, технологические
схемы, установки могут быть выполнены неоднозначно, то есть с различными
параметрами:
- термодинамическими (
температура воды, давление газа, влажность воздуха и т.д.)
- гидравлическими (
расход теплоносителя, потеря давления в трубопроводе, скорость движения
воздуха и т.д.);
- конструктивными (
трассировка газопровода, схемы подключения потребителей) и другие.
Задачей технико–экономической
оптимизации заключается в определе6нии таких параметров систем, которые для
достижения заданного результата требуют наименьшие затраты материальных,
энергетических, денежных или других ресурсов.
1.
ТЭО СИСТЕМ
ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ.
Определение оптимальной мощности
центрального теплового пункта.
С увеличением мощности ЦТП снижаются удельные затраты в
источник теплоснабжения, но вместе с тем возрастают аналогичные затраты на
тепловые сети за счет увеличения их средних диаметров и протяженности. Оптимальная
мощность ЦТП (количество ЦТП в жилом массиве) определяют технико-экономическим
расчетом.
Задача сводится к
минимизации приведенных затрат по комплексу ЦТП – тепловые сети.
,
(1.1.1)
где i=1,2…n варианты проектных решений с различным количеством ЦТП;
КТС и ИТС
– капитальные вложения и эксплуатационные расходы по системе
теплоснабжения.
Задача решается методом
вариантам расчетом с разным количеством ЦТП. Условие З=min соответствует оптимальное количество ЦТП, nopt →Gцтп. Капитальные вложения в систему теплоснабжения включают в
себя сметную стоимость магистраль км, и распределим Кс , а также сметную
стоимость Кцтп. Расходы на эксплуатацию системы теплоснабжения включает в себя
отчисления на инновацию, на капитальные и текущие ремонты. Рр, Рк, Рт, Зп, У –
расходы на управления , стоимость электроэнергии затрачиваемую на перекачку
теплоноситель, стоимость тепло потерь трубопроводами.
В качестве первого
приближения к аналитическому решению задачи, примем ряд допущений. Изменение
мощности ЦТП (количество ЦТП) мало сказывается на затраты по магистральному
транспорту теплоносителя. Изменяются в основном количество и суммарная
протяженность ответвлений ЦТП. Практически не изменяется диаметр, протяженность
по этому затраты в магистральный транспорт примем постоянный и исключим из
целевой функции.
З=Ен(Кцтп+Кс)+Ицтп+Ис
(1.1.2)
Анализ источников
показывает, что в общем случаи удельные капитальные вложения на единицу тепло
мощности ЦТП и сети зависят от многих факторов в том числе от мощности ЦТП Q, от плотности теплопотребления в
жилом массиве q, схемы теплоснабжения, способа
прокладки теплопровода, характера застройки жилого массива, географического
климата и другим условиям. Однако определяющую роль играет параметр Q, поэтому можно записать
,
(1.1.3)
где α и β – коэффициенты пропорциональности,
численные значения которых зависят от схемы тепло снабжения и способа прокладки
тепло провода.
Распишем эксплутационные
расходы
Ицтп=φцтп*Кцтп
+Зпцтп
, (1.1.4)
Ис=
φсКс+Э+Итр+Зпс,
(1.1.5)
где φцтп,
φс – доля годовых отчислений на эксплуатацию ЦТП и распределения сети.
Зпцтп=Зпс
– удельная стоимость обслуживания ЦТП и распределительных сетей.
Э и Итр – зависят от
мощности Q и от плотности тепло потребления q, однако в общем объеме затрат, эти
компоненты составляют вторую величину в порядки малости, примем их постоянными,
также исключим из целевой функции, тогда окончательно функция затрат следующий
вид:
(1.1.6)
Для
нахождения минимума затрат дифференцируем последнее равенство и приравниваем к
нулю.
(1.1.7)
Перепишем полученное
выражение.
(1.1.8)
Умножим обе части
выражения (1.8) на
(1.1.9)
откуда
(1.1.10)
После возведения в
степень –1,52 находим
(1.1.11)
Уравнение (1.11) в силу
принятых допущений носит весьма приближенный характер.
Определим оптимальную
мощность центрального теплового пункта для жилого массива города.
1. Плотность тепло потребления q =72,5 ГДж/(ч га).
2. Потребители подключены к тепловой
сети по зависимой схеме α=7,3.
3. Прокладка теплопроводов канальная
β=3,47.
4. Годовые отчисления от капитальных
вложений на эксплуатацию φцтп=4,553 1/год , φс=2,088 1/год.
5. Коэффициент эффективности кап
вложений Ен=0,12 1/год.
В результате имеем
Выбор оптимальной удельной потери
давления в трубопроводах тепловой сети.
Методику
расчета задачи рассмотрим на примере транзитной тепловой сети. С увеличением
удельной потери давления уменьшаются капитальные вложения в тепловую сеть
потери тепла за счет уменьшения диаметров трубопроводов. В месте с тем
возрастает расход электроэнергии на работу сетевых насосов.
Задача сводится к минимизации
функции вида
З=(φ+Ен)Ктс+Э+Итп
, (1.2.1)
где Ен –
нормативный коэффициент эффективности кап вложений, равный 0,12 1/год;
Э – стоимость
электроэнергии, расходуемой сетевыми насосами, руб/год;
Итп – годовая стоимость
теплопотерь трубопроводами, руб/год;
Кт.с. – капитальные
вложения в тепловую сеть, руб.
φ – доля годовых
отчислений на реновацию, ремонты и обслуживание тепловой сети.
Капитальные вложения в
тепловую сеть
Кт.с = ( а +в·d )l=a·l+b·d·l
, (1.2.2.)
где а,в – стоимостные параметры 1 м
тепловой сети;
l – длина тепловой сети, м;
d – диаметр тепловой сети, м.
Обозначим :
М= d · l,
(1.2.3.)
где М – материальная характеристика тепловой сети, м².
Тогда уравнение (1.2.2.)
примет вид:
Кт.с. = a·l+b·M
(1.2.4.)
С
изменением удельной потери давления изменяется диаметр трубопровода и ее
материальная характеристика.
К´т.с = в ·М (1.2.5.)
Диаметр тепловой сети находится по
формуле:
,
(1.2.6.)
где К
– коэффициент пропорциональности, численные значения которого определяются
величиной абсолютной шероховатости внутренней поверхности трубопроводов;
G – расход
теплоносителя, кг/с;
ρ
- плотность теплоносителя, кг/м³;
∆P
– потери давления в тепловой сети, Па.
Выразим потери давления в
сети ∆P через удельную линейную потерю давления R и длину трубопровода l:
∆P = R · l · (1+m),
(1.2.7.)
где m – доля потери давления в местных
сопротивлениях тепловой сети:
m = Z,
(1.2.8.)
где Z – коэффициент пропорциональности:
·
для водяных сетей
Z=0,02;
·
для паровых сетей
Z=0,1.
Тогда уравнение (1.2.6)
примет следующий вид:
(1.2.9.)
А материальная
характеристика примет вид:
(1.2.10.)
Обозначим через М0
материальную характеристику сети при некотором фиксированном значении удельной
линейной потери давления R0.
Согласно (1.2.10) можно записать при
ρ0=ρ
(1.2.11.)
Откуда
М=Мо
(1.2.12.)
С учетом (1.2.5.) и (1.2.12)
переменная часть капитальных вложений в тепловую сеть будет
К´т.с =в·Мо
(1.2.13.)
Стоимость
электроэнергии, затрачиваемой на перекачку теплоносителя равна:
,
(1.2.14.)
где τ – годовая
продолжительность эксплуатации тепловой сети, ч/год;
η – КПД сетевых насосов;
Сз – районные замыкающие
затраты на электроэнергию, руб/(Вт ч).
Найдем стоимость тепла, теряемого
трубопроводами :
Итп=Зт·τ·k·π·М0·(1+β)
, (1.2.15.)
где Зт – районные замыкающие затраты
на тепловую энергию, руб/Втч;
k – коэффициент теплопередачи
трубопроводов тепловой сети, Вт/м²к. Определяется тепло техническим
расчетом;
t - среднегодовая температура
теплоносителя в трубопроводах, ºС;
t - средняя за период эксплуатации
тепловой сети температура окружающей среды, ºС;
β – коэффициент,
учитывающий теплопотери через неизолированные участки трубопровода.
Используя (1.2.1), (1.2.13), (1.2.14)
и (1.2.15), запишем следующее выражение для целевой функции:
(1.2.16)
Для нахождения
оптимальной величины удельной линейной потери давления продифференцируем
функцию (1.2.16) и приравняем полученное выражение к нулю:
(1.2.17)
откуда после некоторых
преобразований
R (1.2.18.)
где
(1.2.19)
Методика экономического
обоснования транзитной тепловой сети сводится к следующим этапам расчета. При
заданной величине R0 на основании гидравлического расчета
определяется диаметр сети d0 и ее материальная характеристика М0.
Затем выявляется оптимальное значение удельной линейной потери давления Ropt и повторным расчетом находится
оптимальный диаметр dopt.
Методика
расчета транзитного теплопровода применима и для тупиковой распределительной
сети.
Оптимальное значение
линейной потери давления на головной магистрали тепловой сети Ropt находится по уравнениям (1.2.18) и
(1.2.19) с помощью подстановки:
;
где - суммарная протяженность участков
головной магистрали, считая подающую и обратную линию теплопровода, м;
n – общее
количество участков магистрали;
di,0 – диаметр i-го участка, рассчитанный при заданной величине удельной
линейной потери давления R0, м;
li -
длина i-го участка, м.
G=55кг/с
l1=650м l2=550м l3=750м
Страницы: 1, 2, 3
|