На правах рукописи
СИЗОВ Сергей Валентинович
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МАЛЫХ ТЭЦ С ГТУ ПУТЕМ
ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНОГО КОЛИЧЕСТВА АГРЕГАТОВ
И РЕЖИМОВ ИХ РАБОТЫ
Специальность 05.14.01 – Энергетические системы
и комплексы
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Саратов 2009
Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении
высшего профессионального образования «Саратовский государственный технический университет»
Научный руководитель: | - доктор технических наук | |
Официальные оппоненты: | - доктор технических наук, профессор- кандидат технических наук, доцент | |
Ведущая организация: | (г. Москва) |
Защита состоится « 22 » декабря 2009 г. в 10:00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.242.07 при Саратовском государственном техническом университете 7, корп.1, ауд. 159
С диссертацией можно ознакомиться в научно–технической библиотеке Саратовского государственного технического университета
Автореферат разослан « 20 » ноября 2009 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. В качестве важнейших задач развития энергетики страны является надежное, качественное и экологически безопасное энергоснабжение потребителей на основе внедрения новых прогрессивных видов техники и технологий, эффективного функционирования и развития энергетической системы.
Анализ технико-экономических показателей систем электро - и теплоснабжения городов России за последние годы показал заметное их ухудшение. Возросли потери тепловой энергии при транспорте и распределении теплоносителей. Из-за дефицита финансовых ресурсов для замены и реконструкции источников и энергосетей увеличилось количество аварий, что приводит к снижению надежности и качеству энергоснабжения.
В сложившихся условиях необходимо находить рациональные и эффективные решения по организации энергоснабжения потребителей. Перспективным здесь является использование комбинированных систем энергоснабжения на базе крупных и малых ТЭЦ (МТ). Использование МТ позволяет получить заметную экономию топлива, повысить эффективность систем энергоснабжения.
Работа выполнена в рамках научного направления Проблемной научно-исследовательской лаборатории теплоэнергетических установок электростанций и систем энергоснабжения СГТУ в соответствии с межвузовской научно-технической программой основного научного направления развития науки и техники Российской Федерации «Топливо и энергетика», федеральной программой фундаментальных исследований по направлению «Физико-технические проблемы энергетики» (раздел «Фундаментальные проблемы энергосбережения и эффективного использования топлива»).
Объектом исследования являются МТ с ГТУ, функционирующая в системе тепло - и электроснабжения, передовые технологии её усовершенствования, обеспечивающие прирост экономической эффективности.
Целью исследования является повышение тепловой и экономической эффективности МТ в системах энергоснабжения.
В соответствии с целью определены основные задачи исследования:
1. Разработка методики расчета системной энергетической эффективности МТ с ГТУ при работе по тепловому и электрическому графикам нагрузки.
2. Разработка математической модели расчета характеристик и показателей эффективности МТ.
3. Выбор оптимального числа энергоустановок при различных режимах эксплуатации станции.
4. Определение технико-экономической эффективности МТ для энергоснабжения городов и поселков.
5. Определение экономической эффективности совместной работы МТ и крупных источников теплоты.
Научная новизна диссертации заключается в следующем:
1. Разработаны теоретические положения расчета энергетической эффективности МТ в системах энергоснабжения в условиях обеспечения электрических и тепловых нагрузок потребителей.
2. Разработана математическая модель расчета характеристик и показателей эффективности МТ для определения оптимального количества агрегатов с учетом переменных электрических и тепловых нагрузок, температуры наружного воздуха и пусковых расходов топлива.
3. Сформулированы рекомендации по выбору оптимального количества энергоустановок и режимов их эксплуатации.
4. Разработаны методические положения по оценке эффективности совместной работы МТ и крупных источников теплоты (районные ТЭЦ и котельные).
Практическая ценность результатов работы заключается в использовании методических положений для выбора оптимального количества устанавливаемых ГТУ на МТ в условиях работы по тепловому и электрическому графикам нагрузки, обоснования рациональных режимов работы МТ в системах энергоснабжения. Результаты исследования использованы в проектно-конструкторской деятельности (г. Москва), а также в учебном процессе кафедры теплоэнергетики СГТУ при чтении курса «Источники и системы теплоснабжения предприятий», организации научно-исследовательской работы аспирантов и студентов, в дипломном проектировании.
Внедрение методических разработок, рекомендаций в проектную практику позволит повысить эффективность систем энергоснабжения.
На защиту выносятся методические положения и результаты расчета энергетической и экономической эффективности работы МТ с ГТУ в системе энергоснабжения; математическая модель для выбора оптимального количества ГТУ на МТ и результаты расчетно-теоретических исследований по определению оптимальных режимов и показателей экономической эффективности.
Достоверность результатов и выводов обеспечивается использованием методологии системных исследований в энергетике, фундаментальных законов технической термодинамики, теплопередачи и теории надежности систем энергетики, применением широко апробированных методик расчета энергетических установок, апробацией полученных результатов и их хорошей сходимостью с подобными результатами других авторов.
Апробация работы. Материалы, вошедшие в диссертацию, докладывались и обсуждались на научных конференциях и семинарах Саратовского государственного технического университета в 2006-2009 гг. (г. Саратов), V Российской научно-технической конференции (г. Ульяновск, 2006 г.), на VI, VII Международной научно-практической конференции (г. Пенза, 2006 г.), на конференции молодых ученых «Молодые ученые - науке и производству» (г. Саратов, 2007, 2009 гг.), на Международной научной конференции «Современные научно-технические проблемы теплоэнергетики и пути их решения» (г. Саратов, 2008 г.).
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 14 печатных работах, из них 3 статьи по рекомендуемому списку ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованной литературы. Общий объем 141 стр., 50 рисунков и 22 таблицы. Список литературы содержит 145 наименований, в том числе 12 иностранных и 6 электронных адресов сайтов Интернета.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, определены объект, цели и задачи исследования. Сформулированы научная новизна и практическая ценность результатов работы. Указаны положения, выносимые на защиту. Перечислены конференции, где происходила апробация материалов, вошедших в диссертацию. Указано общее количество публикаций, сделанных по данной работе, в том числе по списку изданий, рекомендованных ВАК РФ, а также приведены структура и объем работы.
В первой главе «Особенности систем электро - и теплоснабжения городов, пути их развития» рассмотрены современное состояние и пути совершенствования комбинированных источников тепло – и электроснабжения, проведен анализ тепловых и электрических нагрузок и графиков потребления тепловой и электрической энергии промышленных и коммунальных объектов, выполнен обзор литературы по выбору рациональных схем, параметров и режимов работы малых ТЭЦ.
Вопросы эффективного использования топливно-энергетических ресурсов для целей теплоснабжения всегда находились в центре внимания теплоэнергетиков. Значительный вклад в развитие теплофикации и централизованного теплоснабжения внесли акад. , проф. , , и др., трудами которых в ХХ веке создана теоретическая база для проектирования комбинированных установок и систем. Исследованию малых ТЭЦ с ГТУ в системе энергоснабжения посвящены работы проф. , , и др. Анализ выполненных работ по проблеме повышения эффективности малых ТЭЦ с ГТУ в системе энергоснабжения выявил необходимость проведения дополнительных исследований по выбору оптимального количества агрегатов и режимов их работы.
Во второй главе «Методические положения исследования эффективности МТ в системе энергоснабжения» представлены показатели для определения энергетической и технико-экономической эффективности МТ с учетом режимов работы станции, надежности систем тепло - и электроснабжения, а также защиты окружающей среды. Предложена методика и выполнены расчеты энергетической эффективности работы МТ с ГТУ в системе энергоснабжения. Разработана математическая модель расчета характеристик и показателей эффективности МТ для определения оптимального количества агрегатов с учетом переменных электрических и тепловых нагрузок, температуры наружного воздуха и пусковых расходов топлива.
Оценка энергетической эффективности комбинированного производства электрической и тепловой энергии выполнена по критерию относительной экономии топлива в сравнении с раздельной схемой энергоснабжения:
, (1)
где ∆Вэк, Вкэс, Вкот – абсолютная экономия и расходы условного топлива на конденсационной электростанции (КЭС), в котельной, кг у. т./с.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
