WWW.DISUS.RU

БЕСПЛАТНАЯ НАУЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Оптимизационные исследования и выбор рациональных схем когенерационных энергокомплексов

На правах рукописи

Буданов Виталий Александрович

оптимизационные исследования

и выбор рациональных схем

когенерационных энергокомплексов

Специальность 05.14.04 Промышленная теплоэнергетика

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени

кандидата технических наук

Москва 2009 г.

Работа выполнена в Московском государственном открытом университете.

Научный руководитель доктор технических наук,

лауреат Госпремии РФ по науке и технике

Томаров Григорий Валентинович

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Попель Олег Сергеевич

кандидат технических наук,

лауреат Госпремии РФ по науке и технике

Семенов Валерий Николаевич

Ведущая организация ЗАО НПО «Турбокон»

г. Калуга

Защита состоится 19 января 2010 года в аудитории 342 в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212.137.01 в Московском государственном открытом университете по адресу: 107996, г. Москва, ул. Павла Корчагина, д. 22.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного открытого университета.

Автореферат разослан «____» декабря 2009 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета А.Б. Пермяков

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Рост цен на органическое топливо, повышение экологических требований и стремление к децентрализованному энергоснабжению стимулируют развитие когенерационных технологий в России и за рубежом. Долгосрочное развитие энергетического комплекса неразрывно связано с широкомасштабным использованием когенерационных энерготехнологий.

В последние годы в России наметилась тенденция роста количества компаний, выбравших когенерационные энерготехнологии в качестве предмета своей деятельности. При этом анализ отечественного опыта реализации проектов по внедрению когенерационных энергосистем свидетельствуют о наличии ряда принципиальных барьеров и рисков, включая технико-экономические проблемы оптимизации технологических схем и выбора оборудования когенерационных энергоустановок (КЭУ) и энергокомплексов.

Задача выбора первичного двигателя и оптимизация технологической схемы когенерационных энергокомплексов осложняется тем, что сегодня выпускается большой спектр различных типов двигателей: газотурбинные, газопоршневые, паротурбинные, дизельные и другие, которые существенно отличаются по единичной мощности, эффективности, ремонтопригодности, экологичности и другим характеристикам.

Отсутствие методологии выбора оптимальных технологических схем, первичного двигателя и ряда других технических решений, необходимость которых возникает при создании когенерационных комплексов, значительно сдерживает их развитие.

Наиболее перспективными направлениями внедрения современных когенерационных энергоустановок являются сооружение на их основе систем автономного теплоэлектроснабжения новых предприятий и реконструкция устаревших котельных путем перевода их в мини-ТЭЦ.

Формирование концепции и определение технических решений при практической реализации проектов по реконструкции устаревших котельных имеет принципиальные отличия от случаев создания новых автономных когенерационных установок и энергосистем. Прежде всего, это связано с вопросами оптимизации совместной работы оставшегося котельного оборудования и надстройки в виде КЭУ.

Актуальными задачами НИОКР являются повышение эффективности и надежности когенерационных энергоустановок и комплексов.

Целью работы является разработка научно-технических и технологических основ эффективного применения когенерационных энергоустановок и технологических комплексов при создании новых систем теплоэлектроснабжения и реконструкции устаревших котельных путем перевода их в мини-ТЭЦ.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

  1. Анализ влияния технических параметров и технологических свойств КЭУ на область и эффективность их применения.
  2. Разработка критериально-параметрической базы и создание программного комплекса по оптимизации выбора оборудования когенерационных энергоустановок при сооружении автономных энергосистем с учетом приоритетов в технической, экономической, эксплуатационной и экологической эффективности.
  3. Создание программных средств, расчетное моделирование и оптимизационные исследования технологических схем когенерационных энергокомплексов с газопоршневыми и газотурбинными двигателями.
  4. Разработка принципов выбора рабочих тел, создание математической модели и выполнение оптимизационных исследований включения в технологические схемы когенерационных энергокомплексов бинарных энергоблоков.
  5. Разработка технических решений и оценка эффективности использования когенерационных установок на практических примерах реконструкции устаревших котельных в мини-ТЭЦ и создании новых автономных систем тепло- и электроснабжения.

Научная новизна

  1. Проведен комплексный анализ технических параметров и технологических свойств первичных двигателей, влияющих на область и эффективность применения КЭУ, на основе которого разработана критериально-параметрическая база данных современного оборудования КЭУ.
  2. Разработана методология и создан программный комплекс оптимизации выбора оборудования КЭУ при сооружении автономных энергосистем, учитывающий приоритеты в технической и экономической эффективности объекта.
  3. Проведено расчетно-аналитическое обоснование и сравнение эффективных вариантов использования газопоршневых когенерационных установок и газовых турбин, а также применение топливных элементов в схеме газотурбиной установки при переводе водогрейной котельной в мини-ТЭЦ.
  4. Выполнен комплексный анализ технологических свойств рабочих тел на основе, которого разработаны модели тепловых схем и построены TQ – диаграммы парогенератора бинарного блока.
  5. Расчетно-аналитически обоснованы диапазоны оптимальных температур насыщения пара в конденсаторе и испарителе бинарного блока, работающего совместно с КЭУ.
  6. Проведено расчетно-аналитическое обоснование повышение технико-экономических показателей при включении бинарного энергоблока с низкокипящим рабочим телом в состав газотурбинной мини-ТЭЦ.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается применением широко используемых методик расчетов элементов тепловых схем ТЭЦ, апробированных математических методов моделирования и полученных результатов, сходимостью с подобными результатами работ других авторов, расчетов проектных организаций.



Практическая значимость и реализация результатов работы

  1. Создана критериально-параметрическая база данных и разработан программный комплекс для решения практических задач выбора оптимального оборудования КЭУ с учетом приоритетов в технической, экономической, эксплуатационной и экологической эффективности.
  2. Определены оптимальные варианты применения газопоршневых когенерационных установок и газотурбинной надстройки, в том числе с включением топливных элементов при переводе водогрейной котельной мощностью 40 Гкал/ч в мини-ТЭЦ.
  3. Результаты проведенного комплексного анализа технологических свойств веществ использованы при выборе рабочего тела для строящегося на Паужетской ГеоЭС отечественного пилотного бинарного энергоблока, а также могут быть востребованы при применении бинарных блоков в схемах КЭУ.
  4. Получены значения диапазонов оптимальных температур в испарителе и конденсаторе бинарных блоков, при использовании в качестве рабочего тела R134а и R600.
  5. Определена зависимость чувствительности мощности (нетто) бинарного блока от температуры насыщения в конденсаторе.
  6. Установлена эффективность применения бинарных блоков в схемах газотурбинных мини-ТЭЦ.
  7. Результаты сравнительного анализа технико-экономических показателей ТЭЦ электрической мощностью 60 МВт с использованием когенерационных установок ГТА – 16П и ГПМ Rolls – Royce B35: 40V16AG использованы при реализации проекта создания ТЭЦ в микрорайоне Данилово округа Домодедово г. Москвы.

Автор защищает:

  1. Критериально-параметрическую базу данных КЭУ и методологию оптимизации выбора оборудования КЭУ при создании автономных энергокомплексов.
  2. Результаты расчётно-аналитических исследований применения газопоршневых, газотурбинных двигателей и топливных элементов при переводе водогрейной котельной мощностью 40 Гкал/ч в мини-ТЭЦ.
  3. Результаты проведенного анализа возможности применения рабочих тел для бинарных энергоблоков.
  4. Полученные в ходе расчётных исследований значения диапазонов оптимальных температур в испарителе и конденсаторе бинарных блоков, при использовании в качестве рабочего тела R134а и R600.
  5. Результаты расчётно-аналитических исследований тепловых схем работы бинарных блоков в составе КЭУ, позволяющие обосновать повышение технико-экономических показателей при включении бинарного энергоблока с низкокипящим рабочим телом в состав газотурбинной мини-ТЭЦ.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на Международная науч.-практ. конф. «Энергетика-2008: Инновации, решения, перспективы» (г. Казань, 2008 год); VI международной научно-технической конференции студентов и аспирантов "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика" (г. Москва, 2009 г.); Международной науч.-техн. конф. «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (г. Иваново, 2009 г).





Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ в научных изданиях, в том числе три публикации в изданиях из перечня, рекомендуемого ВАК.

Личный вклад автора заключается в анализе опубликованных данных по характеристикам современных когенерационных энергоустановок малой и средней мощности, в постановке и проведении расчётных исследований, направленных на выполнение поставленных задач, в анализе полученных результатов.

Структура и объём диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав, выводов по работе, списка использованной литературы, включающего 83 наименования, и приложения. Содержание работы изложено на 174 страницах, содержит 97 рисунков и 28 таблиц.

Содержание работы

В первой главе систематизированы технические, экологические и другие преимущества и особенности совместного производства тепла и электроэнергии в когенерационных установках. Проведён комплексный анализ технико-экологических характеристик современных КЭУ малой и средней мощности, который свидетельствует о существовании больших различий в технико-экономических, экологических и эксплуатационных характеристиках между типами первичных двигателей, в том числе по единичным мощностям, по стоимости 1 кВт установленной мощности, ресурсу и удельному расходу условного топлива на выработку электроэнергии (см. рис. 1 3).

 Диапазоны единичных мощностей первичных двигателей -0

Рис. 1. Диапазоны единичных мощностей первичных двигателей

Рис. 2. Сравнение первичных двигателей по ресурсу

и стоимости 1 кВт установленной мощности

Поэтому задача выбора оборудования когенерационных энергокомплексов требует решения следующих вопросов:

  1. Оптимизация количества и единичной мощности первичных двигателей КЭУ.
  2. Выбор оборудования КЭУ по техническим характеристикам.
  3. Экономическая целесообразность внедрения КЭУ.
  4. Оптимизация эксплуатационных показателей КЭУ.
  5. Сопоставление экологических показателей КЭУ.
  6. Выбор рабочего тела и оптимизация термодинамических параметров бинарного блока, интегрируемого в КЭУ.

Рис. 3. Удельный расход условного топлива на выработку электроэнергии различными первичными двигателями

Построение технологических схем мини-ТЭЦ велось на базе муниципальной газовой водогрейной котельной г. Анапа с двумя котлами КВГМ-20-150 с целью:

1) обеспечения выработки дешевой электроэнергии для покрытия собственных нужд котельной;

2) рассмотрения возможности снижение нагрузки и числа часов работы котлов в случае их изношенности;

3) рассмотрения возможности замены котлов при их значительном износе;

4) коммерческого отпуска электроэнергии в сеть.

Для анализа предложены следующие технические решения:

  1. Создание мини-ТЭЦ с использованием группы газопоршневых КЭУ (полная замена котельной на мини-ТЭЦ).
  2. Совместная работа газопоршневых КЭУ с водогрейными котлами.
  3. Создание мини-ТЭЦ с использованием группы газотурбинных КЭУ (полная замена котельной на мини-ТЭЦ).
  4. Создание мини-ТЭЦ с помощью надстройки водогрейных котлов газовыми турбинами.
  5. Совместная работа КЭУ и бинарного энергоблока.
  6. Мини-ТЭЦ с гибридными двигателями.

Вторая глава посвящена разработке структуры и созданию критериально-параметрической базы данных параметров и характеристик КЭУ и программного комплекса для оптимизации выбора оборудования когенерационных энергоустановок. С этой целью были выделены наиболее важные параметры и характеристики когенерационных энергоустановок, по которым можно провести комплексное сравнение альтернативных вариантов. На основании этих характеристик были сформулированы группы безразмерных критериев (рис. 4):

  1. Технические.
  2. Экономические.
  3. Эксплуатационные.
  4. Экологические.

Формирование математических выражений для расчета значения каждого критерия для конкретного варианта КЭУ строилось на основе следующих принципов:

  1. Определение параметров, характеризующих данный критерий.
  2. Оценка диапазона возможного изменения параметров.
  3. Задание зависимости величины критерия от выбранных параметров.

Для каждой из сравниваемых когенерационных установок (вариантов) вычисляется сумма величин критериев. Сравнение альтернативных вариантов КЭУ проводится по сумме значений критериев с учётом весовых коэффициентов для каждой группы:

, (1)

здесь:

сумма значений соответственно технических, экономических, эксплуатационных и экологических критериев;

весовые коэффициенты для каждой группы критериев, которые определяют приоритетность той или иной группы.

 Структура и состав критериально-параметрической базы данных о-7Рис. 4. Структура и состав критериально-параметрической базы данных

о параметрах и характеристиках КЭУ

Наиболее целесообразным вариантом является КЭУ, имеющая наибольшую сумму величин критериев.

Для проведения оптимизации выбора оборудования КЭУ создан программный комплекс «ОПТИМ КЭУ» (свидетельство № 2009610314 о государственной регистрации программы), который использует разработанную критериально-параметрическую базу данных характеристик КЭУ. Блок-схема программного комплекса приведена на рис. 5.

 Блок схема программного комплекса «ОПТИМ КЭУ» Программный комплекс-8

Рис. 5. Блок схема программного комплекса «ОПТИМ КЭУ»

Программный комплекс «ОПТИМ КЭУ» позволяет проводить предварительную оценку целесообразности применения различных видов первичных двигателей при выборе состава когенерационных энергокомплексов.

Третья глава посвящена расчётному моделированию и оптимизационным исследованиям технологических схем когенерационных энергокомплексов с газопоршневыми и газотурбинными двигателями.

За исходный энергообъект исследования, на базе которого рассматривались различные варианты построения когенерационного энергокомплекса взята типовая газовая водогрейная котельная г. Анапа с двумя котлами КВГМ-20-150. Для случая, когда не предполагается демонтаж котлов моделировались следующие варианты технологических схем с газопоршневыми двигателями:

1. Пристройка к котельной одного газопоршневого когенератора, работающего по отопительной нагрузке горячего водоснабжения (ГВС) вариант №1.

2. Пристройка к котельной двух газопоршневых когенераторов: первый для покрытия нагрузки ГВС, второй для покрытия минимального теплового потребления на отопление вариант №2.

3. Пристройка к котельной трёх газопоршневых когенераторов: первый для покрытия нагрузки ГВС, второй для покрытия минимального теплового потребления на отопление, третий для частичного или полного покрытия отопительной нагрузки варианты № 3 11.

Автором разработана математическая модель тепловой схемы вышеуказанных вариантов технологических схем мини-ТЭЦ.

На рис. 6 приведены некоторые результаты расчетных исследований в виде зависимости годового коэффициента использования топлива (КИТ) на мини-ТЭЦ от установленной электрической мощности газопоршневых когенераторов.

На график нанесены характерные точки, соответствующие рассматриваемым вариантам. От точки 1 к точке 2 происходит увеличение КИТ в связи с тем, что увеличивается количество тепловой энергии, вырабатываемой когенерационным способом. Снижение КИТ от точки 2 к точке 3 и далее к точке 11 обусловлено тем, что увеличивается количество часов работы ГПА без утилизации тепла: режимы работы ГПА на частичных нагрузках исключены, потому что при таких режимах падает выработка электроэнергии на мини-ТЭЦ и резко возрастают сроки окупаемости проекта.

На рис. 7 представлены зависимости коэффициента использования установленной электрической мощности (КИУМ) и стоимости 1 кВтч выработанной электроэнергии на мини-ТЭЦ от установленной электрической мощности газопоршневых когенераторов.

 Зависимость годового коэффициента использования топлива на мини-ТЭЦ-9

Рис. 6. Зависимость годового коэффициента использования топлива на мини-ТЭЦ от установленной электрической мощности газопоршневых когенераторов

Наиболее эффективным с точки зрения использования установленной мощности ГПА и обладающим наименьшей стоимостью 1 кВтч выработанной электроэнергии является вариант с установкой одного ГПА для покрытия нагрузки ГВС. При установке ещё одного ГПА для покрытия минимального теплового потребления на отопление КИУМ резко снижается (на 50 %), а себестоимость незначительно возрастает на 9 %. Дальнейшее увеличение установленной электрической мощности на мини-ТЭЦ приводит к резкому увеличению себестоимости и незначительному падению КИУМ.

Таким образом, в случае изношенности водогрейных котлов и необходимости их разгрузки и уменьшения числа часов работы, наиболее целесообразными являются варианты с установкой одного когенератора для покрытия среднесуточной нагрузки ГВС или двух для покрытия среднесуточной нагрузки ГВС и минимального теплового потребления на отопление.

Рис. 7. Зависимость коэффициента использования установленной мощности и стоимости 1 кВтч выработанной электроэнергии от установленной электрической мощности газопоршневых когенераторов

В случае значительной изношенности водогрейных котлов возникает вопрос о резервировании тепловой мощности. Если котлы не демонтируются, то они будут использоваться в качестве резерва, в случае демонтажа обоих котлов резервирование тепловой мощности будет осуществляться газопоршневыми когенераторами.

Для обоих случаев были рассчитаны технико-экономические показатели вариантов, отличающихся друг от друга единичной установленной мощностью и количеством установленных газопоршневых когенераторов, работающих по пиковой части графика отопительной нагрузки (рис. 8).

Расчёты показали, что в случае значительной изношенности и необходимости замены водогрейных котлов при резервировании тепловой мощности газопоршневыми когенераторами наиболее экономически целесообразными являются варианты начиная с установки 4-х и более ГПА, работающих по переменной отопительной нагрузке. При резервировании тепловой мощности уже имеющимися водогрейными котлами минимальный срок окупаемости достигается при установке одного ГПА.

 Рис. 8. Зависимость сроков окупаемости мини-ТЭЦ от единичной мощности и-11

Рис. 8. Зависимость сроков окупаемости мини-ТЭЦ от единичной мощности и количества установленных газопоршневых когенераторов в случае полной замены водогрейных котлов

Перевод отопительной котельной в мини-ТЭЦ с использованием газовых турбин может быть проведён следующими способами:

  1. Установка модулей ГТУ-ГПСВ (газовый подогреватель сетевой воды) и интегрирование их в тепловую схему котельной.
  2. Надстройка действующих водогрейных котлов газотурбинными установками. При этом необходимо согласование характеристик ГТУ и котлов.

Максимальная установленная электрическая мощность надстраиваемых газовых турбин 6150 кВт будет ограничена максимальным расходом дымовых газов, который могут пропустить котлы КВГМ-20-150: каждый котёл не более 10,23 кг/с. В первом варианте устанавливается одна ГТУ мощностью 900 кВт. Расход и температура дымовых газов при сбросе их в котёл КВГМ-20-150 без дожигания позволяют покрыть среднесуточную нагрузку ГВС. Остальные варианты (2  7) отличаются от первого надстройкой к котлам ещё одной газовой турбины, а между собой номинальной электрической мощностью второй турбины. Вторая ГТУ частично обеспечивает минимальное тепловое потребление на отопление.

Зависимости основных технико-экономических показателей мини-ТЭЦ от электрической мощности надстраиваемых газовых турбин приведены на рис. 9 10. Из данных зависимостей видно, что с увеличением установленной мощности наблюдается ухудшение технико-экономических характеристик мини-ТЭЦ.

Рис. 9. Зависимость годового коэффициента использования топлива и срока окупаемости мини-ТЭЦ от установленной электрической мощности газовых турбин

Таким образом, в случае изношенности водогрейных котлов и необходимости их разгрузки и уменьшения числа часов работы, наиболее целесообразным является вариант надстройки котельной одной ГТУ для покрытия среднесуточного потребления на ГВС.

 Рис. 10. Зависимость коэффициента использования установленной мощности и-13

Рис. 10. Зависимость коэффициента использования установленной мощности и стоимости 1 кВтч выработанной электроэнергии от установленной электрической мощности газовых турбин на мини-ТЭЦ

В четвёртой главе проведён анализ эксплуатационных свойств и разработка принципов выбора рабочих тел бинарных энергоблоков, работающих совместно с когенерационными установками. На сегодняшний день насчитывается всего около 300 химических соединений, которые теоретически возможно использовать в цикле ПТУ. Однако, на практике известен опыт применения около 15-ти низкокипящих рабочих тел (НРТ), в том числе смесей. В настоящее время отмечается переход на использование озонобезопасных рабочих тел, в основе – природного происхождения. Большая часть ранее изученных НРТ в соответствии с экологическими резолюциями попадает под экологический запрет и возникает необходимость исследования новых НРТ. Вредность веществ по отношению к озоновому слою планеты оценивается с помощью характеристики ODP.

Экологические характеристики НРТ являются наиболее весомыми, так как в первом приближении позволяют определить круг возможных рабочих тел. Для проведения оптимизационных исследований параметров бинарного энергоблока из группы разрешенных НРТ были выбраны два рабочих тела: бутан (R600) и тетрафторэтан (R134a). Сравнение основных характеристик исследуемых рабочих тел приведено в табл. 1.

Таблица 1. Сравнение характеристик исследуемых рабочих тел

Характеристики энергоустановки Размер-ность R600 R134а
Хим. формула C4H10 C2F4H2
Молярная масса кг/кмоль 58,12 102,03
Критическая температура оС 151,98 101,1
Критическое давление МПа 3,796 4,059
Пожароопасность Горючий газ Негорючий газ
ODP 0 0
GWP <10 1300
Класс безопасности (ASHRAE) A3 А1

Теплофизические свойства выбранных для исследования рабочих тел обуславливают различия в тепловых схемах бинарных энергоблоков, которые их используют. Пограничная кривая для R600 в Т-S координатах имеет положительную производную. Поэтому процесс расширения в турбине заканчивается в области перегретого пара, что исключает эрозию лопаток и не требует перегрева пара перед турбиной. Таким образом, в парогенераторе бутанового контура отсутствует пароперегреватель, а в парогенераторе контура с R134a для исключения эрозии лопаток турбины имеется пароперегреватель.

Расчётные исследования проводились с целью определения влияния температуры насыщения в испарителе парогенератора и температуры насыщения в конденсаторе паровой турбины на технико-экономические показатели работы бинарной энергоустановки.

В результате было установлено, что удельная электрическая мощность бинарного блока, а также удельный расход греющей среды на 1 кВт ч выработанной энергии имеют оптимумы при определённых температурах насыщения в испарителе парогенератора (рис. 11).

 Зависимости удельной электрической мощности (нетто) бинарного-14 Рис. 11. Зависимости удельной электрической мощности (нетто) бинарного блока от температуры насыщения в испарителе при различных температурах насыщения в конденсаторе

Таким образом, получена зависимость оптимальной температуры насыщения в испарителе (при которой электрическая мощность бинарного блока максимальна и удельный расход греющей среды на 1 кВтч выработанной энергии минимален) от температурах насыщения в конденсаторе (рис. 12).

Полученная зависимость позволяет сделать вывод о том, что бинарный энергоблок, использующий в качестве теплоносителя R134a менее чувствителен к изменению параметров на режимах, отличных от номинального. Например, при увеличении температуры насыщения в конденсаторе на 10 оС больше проектной, оптимальная температура насыщения в испарителе парогенератора бинарного блока с R134a меняется на 2,5 оС, а у бинарного блока с R600 на 4,5 оС.

 Зависимость оптимальной температуры насыщения в испарителе-15

Рис. 12. Зависимость оптимальной температуры насыщения в испарителе (оптимизируемый параметр удельная мощность нетто бинарного энергоблока) от температурах насыщения в конденсаторе

Целью интегрирования бинарного блока в схему мини-ТЭЦ является утилизация избыточной тепловой энергии, величина которой на разных режимах (при разных температурах наружного воздуха) изменяется. Таким образом, бинарный энергоблок будет работать в основном на режимах, отличных от номинального. Следовательно, с этой точки зрения использование в качестве рабочего тела R134a предпочтительнее.

Интегрирование в схему газотурбинной мини-ТЭЦ бинарного энергоблока использующего R134a с оптимальными термодинамическими параметрами позволит увеличить годовую выработку электроэнергии на 6 % и годовой коэффициент использования топлива на ТЭЦ на 3 %, при этом не требуется увеличения расхода газа на ТЭЦ.

В пятой главе разработаны принципиальные технические решения по реконструкции (замене) котельных с использованием когенерационных установок (на примере котельных Краснодарского края). Описаны примеры использования когенерационных установок в практических задачах создания систем энергообеспечения малой мощности (г. Тимашевск, г.Анапа). Выполнен сравнительный анализ технико-экономических показателей ТЭЦ 60 МВт микрорайона Данилово округа Домодедово г. Москвы на основе использования ГТА-16П и ГПМ Rolls-Royce B35:40V16AG.

Выводы по диссертации

  1. Разработана структура критериально-параметрической базы данных по широкому спектру когенерационных установок. Создан программный комплекс для оптимизации выбора оборудования когенерационных установок, учитывающий приоритеты в технической, экономической, эксплуатационной и экологической эффективности когенерационной системы, позволяющий проводить предварительную оценку целесообразности применения различных видов и мощности первичных двигателей при выборе состава когенерационных энергокомплексов.
  2. В результате проведенных исследований оптимизации перевода водогрейной (отопительной) котельной с двумя котлами КВГМ-20-150 в мини-ТЭЦ пристройкой газопоршневых когенераторов показано, что наиболее целесообразным по тепловой экономичности является вариант с установкой двух когенераторов: первый для покрытия тепловой нагрузки ГВС, второй для покрытия минимального теплового потребления на отопление. В случае значительной изношенности и необходимости замены водогрейных котлов при резервировании тепловой мощности газопоршневыми когенераторами наиболее экономически целесообразными являются варианты начиная с установки 4-х и более ГПА, работающих по переменной отопительной нагрузке. При резервировании тепловой мощности уже имеющимися водогрейными котлами минимальный срок окупаемости достигается при установке одного ГПА.
  3. В результате проведенных исследований оптимизации перевода водогрейной (отопительной) котельной с двумя котлами КВГМ-20-150 в мини-ТЭЦ надстройкой газовых турбин показано, что оптимальным вариантом и с точки зрения тепловой экономичности и срока окупаемости является вариант надстройки котельной одной ГТУ только для покрытия нагрузки ГВС.
  4. На основе разработанной статической модели тепловой схемы мини-ТЭЦ с гибридным двигателем (ТЭ ГТУ) получены результаты расчётных исследований свидетельствующие о целесообразности применения гибридного первичного двигателя для повышения потребления выработки электроэнергии на тепловом потреблении.
  5. Разработана модель тепловой схемы мини-ТЭЦ с ГТУ с помощью которой проведены расчётные исследования газотурбинных мини-ТЭЦ. Показана целесообразность пристройки бинарного энергоблока для повышения экономичности ТЭЦ. Сделан вывод о необходимости гармонизации совместной работы КЭУ и бинарного энергоблока.
  6. В результате численных исследований было установлено, что электрическая мощность бинарного энергоблока, а также удельный расход греющей среды на 1 кВт ч выработанной энергии имеют оптимумы при определённых температурах насыщения в испарителе парогенератора.
  7. Получена зависимость оптимальной температуры насыщения в испарителе (при которой электрическая мощность контура с НРТ максимальна и удельный расход греющей среды на 1 кВтч выработанной энергии минимален) от температуры насыщения в конденсаторе бинарного блока для рабочего тела R600 и R134a.
  8. Разработаны технические решения по реконструкции (замене) котельных (Краснодарского края) с использованием когенерационных установок. Приведены примеры использования когенерационных энергоустановок в проектах реконструкции муниципальных систем теплоснабжения г. Тимашевск и г.Анапа. Проведён расчёт и сравнительный анализ технико-экономических показателей ТЭС 60 МВт на основе использования ГТА-16П и ГПМ Rolls-Royce B35:40V16AG.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Рабенко В.С., Нуждин Е.А., Буданов В.А. Новый программный комплекс по расчёту теплофизических свойств воды и водяного пара / IV Рос. науч.-практ. конф. «Повышение эффективности теплоэнергетического оборудования», Иваново, 2005, С. 211.

2. Рабенко В.С., Буданов В.А. Модернизация отопительных котельных в мини-ТЭЦ на базе когенерационных технологий / V Инновационный салон «Инновации 2007», Иваново, 2007, С. 107.

3. Томаров Г.В., Рабенко В.С., Буданов В.А. Мини-ТЭЦ на основе когенерационных технологий / Вестник ИГЭУ, 2008, №2, С. 26-30.

4. Томаров Г.В., Рабенко В.С., Буданов В.А. Особенности применения когенерационных энергоустановок на базе существующих котельных // Международная науч.-практ. конф. «Энергетика-2008: Инновации, решения, перспективы», Казань, 2008, С. 213.

5. Томаров Г.В., Шипков А.А., Буданов В.А. Использование критериально-параметрического подхода при выборе оборудования когенерационных энергоустановок в инвестиционных энергетических проектах / Энергосбережение и водоподготовка, 2009, № 2, С. 13-16.

6. Буданов В.А. Критериально-параметрический подход к оптимизации выбора когенерационных энергоустановок. / Международная науч.-практ. конф. «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» Москва, 2009, С. 184-185.

7. Томаров Г.В., Рабенко В.С., Шипков А.А., Буданов В.А. Программный комплекс по оптимизации выбора когенерационных энергоустановок. / Международная науч.-техн. конф. «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (XV Бенардосовские чтения), Иваново, 2009, С. 183-184.

8. Томаров Г.В., Михайлов А.В., Величко Е.В., Буданов В.А. Продление эрозионно-коррозионного эксплуатационного ресурса трубной системы котлов-утилизаторов ПГУ / Теплоэнергетика, 2010, № 1, С. 22-27.

9. Рабенко В.С., Виноградов А.Л., Киселёв А.И., Буданов В.А. Компьютерный программный комплекс для совместной работы математической модели энергоблока с виртуальными контроллерами и системой управления АСУТП КВИНТ / Свидетельство № 2008613475 о государственной регистрации программы для ЭВМ в Федеральной службе по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам от 22.07.2008 г.

10. Томаров Г.В., Рабенко В.С., Шипков А.А., Буданов В.А. Программный комплекс «ОПТИМ КЭУ» / Свидетельство №2009610314 о государственной регистрации программы для ЭВМ в Федеральной службе по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам от 11.01.2009 г.

11. Рабенко В.С., Буданов В.А., Лазарева О.В. Программный комплекс «Калькулятор термодинамических функций воды и водяного пара» / Свидетельство № 2009612417 о государственной регистрации программы для ЭВМ в Федеральной службе по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам от 14.05.2009 г.

12. Рабенко В.С., Лазарева О.В., Будаков И.В., Буданов В.А. Программный комплекс «Термодинамические свойства воздуха» / Свидетельство № 2009615276 о государственной регистрации программы для ЭВМ в Федеральной службе по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам от 24.09.2009 г.

13. Рабенко В.С., Лазарева О.В., Будаков И.В., Буданов В.А. Программный комплекс «Термодинамические свойства газов» / Свидетельство № 2009615275 о государственной регистрации программы для ЭВМ в Федеральной службе по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам от 24.09.2009 г.



 





<
 
2013 www.disus.ru - «Бесплатная научная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.