Библиотека ДИССЕРТАЦИЙ

Главная страница Каталог

Статьи
О сайте
Авторские права
О защите
Для авторов
Новости
Поиск

Введите слово для поиска

Петрушкин А. В. Эффективность комбинированных систем теплоснабжения

Скачать диссертацию

СОДЕРЖАНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ

ВВЕДЕНИЕ

0.1. Состояние и тенденции развития теплофикационных систем

0.2. Схемы, параметры и характеристики мини-ТЭЦ на базе ГТУ малой и средней мощности

0.3. Анализ выполненных исследований по оптимизации и определению эффективности   теплоснабжающих систем

0.4. Цель и задачи исследования

ГЛАВА 1. ОСНОВЫ МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Показатели  тепловой и топливной эффективности мини-ТЭЦ на базе ГТУ в комбинированных системах теплоснабжения

1.1.1 Показатели эффективности установок комбинированной выработки электроэнергии и теплоты на базе ГТУ

1.1.2 Методика расчета экономии топлива в комбинированной системе теплофикации

1.2. Принципы определения и критерии эффективности комбинированных систем теплоснабжения

1.3. Учет факторов надежности теплоэнергоснабжения в технико-экономических расчетах

1.4. Выбор расчетных схем комбинированных систем теплоснабжения

ГЛАВА 2. ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ КОМБИНИРОВАННЫХ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

2.1. Выбор и обоснование показателей надежности комбинированных теплоснабжающих систем

2.2. Метод расчета структурной надежности комбинированных систем теплоснабжения

2.2.1. Расчет показателей надежности ТЭЦ по отпуску электрической и тепловой энергии

2.2.2. Расчет надежности магистральных теплосетей

2.2.3. Расчет показателей надежности мини-ТЭЦ

2.2.4. Расчет надежности комбинированных систем теплоснабжения

ГЛАВА 3.   ОПТИМАЛЬНЫЕ   СХЕМЫ ОТОПИТЕЛЬНЫХ МИНИ-ТЭЦ .

3.1. Математическая модель оптимизации мини-ТЭЦ в условиях переменных режимов работы

3.2. Обоснование предельной тепловой мощности мини-ТЭЦ в комбинированных системах теплоснабжения

ГЛАВА 4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ КОМБИНИРОВАННЫХ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

4.1. Топливная эффективность комбинированных систем теплоснабжения

4.2. Экономическая эффективность мини-ТЭЦ на базе утилизационных ГТУ в составе комбинированных систем теплоснабжения

ВЫВОДЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Предисловие

В настоящий период времени топливно-энергетический комплекс переживает кризисное состояние. Это связано с общим кризисом, охватившим все сферы экономики. Основное проявление кризиса в энергетике заключается в нарушении снабжения отдельных регионов топливом, электрической и тепловой энергией. Главной причиной этого является устойчивая, начиная с 1990 года, тенденция снижения объемов добычи нефти и угля, а также наметившаяся тенденция снижения объемов добычи природного газа. По сравнению с 1991 годом, к настоящему времени добыча нефти упала с 511,71 млн. т до 250 млн. т. Добыча природного газа за этот же период снизилась на 10-15 % /45/.

В энергетике положение усугубляется тем, что сокращение объемов промышленного производства на 50-60% по сравнению 1991 годом не сопровождалось адекватным снижением объемов потребления электрической и тепловой энергии. Сложилась ситуация, когда в условиях наличия большого резерва электрической мощности в региональных энергосистемах, невозможно его использовать вследствие падения потребления технологического пара. В результате противодавленческие турбоагрегаты фактически простаивают, а турбины типа ПТ являются незагруженными. Кроме того, в новых экономических условиях перехода к социально-ориентированным рыночным отношениям, высоком уровне инфляции, невозможности использования централизованных средств для восполнения отработавших свой ресурс и требующих замены генерирующих мощностей, ориентация на традиционное централизованное теплоэнергоснабжение от крупных источников нереальна. Традиционные теплофикационные системы не обеспечивают расчетной экономии топлива и общей эффективности. Это связано, в основном, с двумя причинами. Эффект экономии топлива от централизации теплоснабжения практически сведен к нулю вследствие того, что КПД котельных повышен до уровня КПД энергетических котлов. Вторая составляющая топливного эффекта от комбинированной выработки электрической и тепловой энергии на ТЭЦ также оказалась ниже расчетной вследствие тепловых потерь и потерь с утечками при транспорте горячей воды на большие расстояния.

Таким образом, строительство новых крупных ТЭЦ для покрытия дефицита тепловых мощностей неизбежно связано с омертвлением капитала и проблемой отыскания источников финансирования. Ориентация же на строительство крупных котельных является неперспективной из-за увеличения потребностей в топливе и необходимостью решения экологических проблем.

В этих условиях в стране наметилась тенденция на строительство   источников электро- и теплоснабжения, как правило, с использованием конверсионных газотурбинных установок. Создание таких энергоустановок имеет ряд преимуществ, таких как короткие сроки строительства, повышение надежности теплоснабжения, использование потенциала конверсионных предприятий и других. Однако существует ряд недостатков, связанных с трудностью их размещения, возможным перерасходом топлива в системе и необходимостью решения экологических задач.

Одним из направлений создания высокоэффективных теплоснабжающих систем, сочетающих положительные качества централизованного и децентрализованного энергоснабжения, является использование комбинированных систем теплоснабжения (КСТ). Такие системы включают районные ТЭЦ с комбинированной выработкой электроэнергии и теплоты для нужд горячего водоснабжения, систему транспорта теплоты и мини-ТЭЦ на базе теплофикационных ГТУ малой и средней мощности с комбинированной выработкой электроэнергии и теплоты для нужд отопления.

Проектирование таких комбинированных систем теплоснабжения требует проведения большого комплекса научных исследований, включающих определение их системной тепловой и топливной эффективности с учетом режимов теплопотребления и климатических факторов, решение вопросов обеспечения надежности теплоснабжения потребителей, вопросов размещения, экологического воздействия на окружающую среду и технико-экономической эффективности.

Целью настоящей работы является определение эффективности комбинированных систем теплоснабжения на базе районных ТЭЦ и   источников теплоснабжения на основе теплофикационных ГТУ.

Основными задачами, подлежащими решению, являются:

1. Разработка показателей и методов расчета системной и топливной эффективности комбинированных систем теплоснабжения.

2. Разработка методов расчета и обеспечения надежности комбинированных энергоустановок ТЭЦ, мини-ТЭЦ на базе теплофикационных ГТУ и комбинированных систем теплоснабжения.

3. Разработка математической модели и проведение расчетно-теоретических исследований мини-ТЭЦ на базе ГТУ малой и средней мощности в системах комбинированного теплоснабжения с учетом режимных и климатических факторов.

4. Определение технико-экономической эффективности комбинированных систем теплоснабжения и рациональных областей их применения.

В диссертации разработаны теоретические положения расчета системной топливной эффективности комбинированных систем теплоснабжения. Проведено обоснование расчетных схем комбинированных систем теплоснабжения, включающих районные ТЭЦ, покрывающие нагрузку горячего водоснабжения, и мини-ТЭЦ на базе теплофикационных ГТУ малой и средней мощности, покрывающих отопительную нагрузку. Проведено обоснование показателей надежности теплоэнергоснабжения потребителей и определены их нормативные значения. Разработана методика расчета показателей надежности комбинированных систем теплоснабжения на основе метода декомпозиции общей задачи расчета показателей надежности теплоснабжающих систем. Разработаны методики расчета показателей надежности ТЭЦ как структурно-сложных многофункциональных систем, систем транспорта теплоты и мини-ТЭЦ на базе ГТУ. Даны рекомендации по обеспечению надежности теплоснабжения в комбинированных системах. Разработана математическая модель мини-ТЭЦ на базе теплофикационных ГТУ с учетом режимных и климатических факторов, позволяющая проводить оптимизационные исследования термодинамических параметров, конструктивных характеристик оборудования и схемных решений. Проведено обоснование предельной тепловой мощности мини-ТЭЦ исходя из условия выполнения заданных показателей надежности теплоснабжения. Определена технико-экономическая эффективность комбинированных систем теплоснабжения по сравнению с традиционными теплофикационными системами. Выявлено влияние технико-экономических факторов на экономически целесообразные области применения комбинированных   систем теплоснабжения.

Научная новизна. Разработаны теоретические положения расчета системной тепловой и топливной эффективности комбинированных систем теплоснабжения на базе районных ТЭЦ и мини-ТЭЦ с теплофикационными ГТУ. Предложен метод расчета показателей надежности эффективности комбинированных систем теплоснабжения как структурно-сложных много функциональных систем. Разработана математическая модель мини-ТЭЦ на базе теплофикационных ГТУ в составе комбинированных систем теплоснабжения с учетом режимных и климатических факторов. Определена технико-экономическая эффективность и экономически целесообразные области применения комбинированных систем теплоснабжения.

Практическая значимость. Технико-экономическое обоснование и условия применения комбинированных теплоснабжающих систем. Определена тепловая и топливная эффективность комбинированных систем теплоснабжения. Даны рекомендации по методам обеспечения нормативных показателей надежности энергоснабжения потребителей в комбинированных системах теплоснабжения. Результаты расчетно-теоретических исследований мини-ТЭЦ на базе теплофикационных ГТУ малой и средней мощности с учетом реальных условий их работы в составе комбинированных теплоснабжающих систем.

На защиту выносятся. Методические положения расчета и результаты системной и топливной эффективности комбинированных систем теплоснабжения по сравнению с традиционными теплофикационными системами. Метод расчета показателей надежности комбинированных систем теплоснабжения. Математическая модель и результаты расчетно-теоретических исследований мини-ТЭЦ на базе теплофикационных ГТУ в составе комбинированных систем теплоснабжения с учетом реальных режимов работы и климатических факторов. Методические положения и результаты расчетов технико-экономической эффективности комбинированных систем теплоснабжения.

Достоверность результатов и выводов диссертационной работы обоснованы использованием методологии системных исследований в энергетике, фундаментальных закономерностей технической термодинамики, теплопередачи и теории надежности систем энергетики. Математические модели комбинированных систем теплоснабжения разработаны на основе апробированных методов на ряде других задач. Проведено сопоставление полученных результатов и выводов исследования с имеющимися данными на основе других теоретических подходов.

Личный вклад автора заключается в следующем:

1. Разработаны основные теоретические положения и методика расчета системной топливной эффективности комбинированных систем теплоснабжения по сравнению с традиционными системами.

2. В развитие теории надежности теплоэнергоснабжающих систем предложен метод расчета показателей надежности комбинированных теплоэнергетических установок ТЭЦ и мини-ТЭЦ на базе теплофикационных ГТУ малой и средней мощности, а также комбинированных систем теплоснабжения на их основе.

3. Разработана математическая модель расчета показателей эффективности мини-ТЭЦ на базе теплофикационных ГТУ, работающих в составе комбинированных систем теплоснабжения с учетом реальных режимов работы и климатических факторов.

4. Определена технико-экономическая эффективность комбинированных систем теплоснабжения по сравнению с традиционными теплофикационными системами.

Работа выполнена на кафедре «Теплоэнергетика» и в Проблемной научно-исследовательской лаборатории теплоэнергетических установок электростанций Саратовского государственного технического университета в рамках основного научного направления развития науки и техники Российской Федерации «Топливо и энергетика», федеральной программы фундаментальных исследований в области «Физико-технические проблемы энергетики», раздел «Фундаментальные проблемы энергосбережения и эффективного использования топлива», а также программой конкурса грантов в области энергетики и электротехники по разделу С-098 «Экономия топлива и тепловой энергии».

Изложенные в диссертации материалы опубликованы в /34,хх,38,50/ и докладывались на научных конференциях и семинарах Саратовского государственного технического университета в 1995-1998 гг. (г. Саратов), на Межвузовской научно-технической конференции «Повышение эффективности и надежности теплоэнергетического оборудования, систем и комплексов» (г. Саратов 1996 г.), на Межвузовской научной конференции «Вопросы повышения эффективности  теплоэнергетических установок и систем» (г. Саратов 1997 г.), на Межвузовской школе-семинаре «Проблемы совершенствования теплоэнергетических установок» (г. Ульяновск 25-26 августа 1998 г.), на научном совете «Теплоэнергетика и теплофизика» отделение физико-технических проблем энергетики Российской академии наук (28 октября 1998 г., Москва, ИВТАН РАН).

Разработанные в диссертации методические положения и результаты исследования эффективности комбинированных   систем теплоснабжения использованы при разработке «Стратегии развития энергетики Самарской области», «Губернаторской программы энергосбережения Саратовской области на период до 2010 года», а также могут быть использованы при проектировании новых комбинированных систем теплоснабжения.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю кандидату технических наук, доценту Ларину Евгению Александровичу за внимательное руководство и помощь при выполнении работы, а также Заслуженному деятелю науки и техники Российской Федерации, доктору технических наук, профессору Андрющенко Анатолию Ивановичу за постоянные консультации в процессе выполнения работы, коллективам кафедры «Теплоэнергетика» и Проблемной научно-технической лаборатории ТЭУ за советы и замечания, высказанные при подготовке и обсуждении диссертации.

Скачать диссертацию
Биология
Ветеринария
Геология
Искусствоведение
История
Культурология
Медицина
Педагогика
Политика
Психология
Сельхоз
Социология
Техника
Физ-мат
Филология
Философия
Химия
Экономика
Юриспруденция

Подписаться на новости библиотеки


Пишите нам
X