Технико-экономическая оптимизация систем теплогазоснабжения (ТЭО) (стр. 1 из 5)
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.)