Главная >  Потенциал энергии 

 

Комбинированная технология тепло. к.т.н. П.А.Щинников, доцент,

 

Д.т.н. Г.В.Ноздренко, профессор,

 

Энергоснабжение потребителей от ТЭЦ развивается в направлении комбинированных теплофикационных систем [1]. К таким системам можно отнести систему ТЭЦ с внутриквартальными двигателями внутреннего сгорания (ВДВС). В основе технологии лежит комбинированная выработка на ТЭЦ электроэнергии и теплоты с отпуском в магистральную теплосеть при пониженном температурном графике. ДВС, расположенный в непосредственной близости от потребителей теплоты, обеспечивает необходимые параметры в отопительный период за счет контура охлаждения ДВС и тепла, уходящих газов, рис. Кроме того, ДВС обеспечивает дополнительную выработку электроэнергии. Использование в качестве топлива композитного жидкого топлива (КЖТ) позволяет вовлечь в энергобаланс некондиционные, низкосортные и местные виды топлив, что снижает величину топливной составляющей в себестоимости продукции [2].

 

И.В.Бородихин, Новосибирский ГТУ

 

Во-первых – это энергосберегающая технология по следующим причинам. ВДВС вытесняют пиковые водогрейные котлы (ПВК) и участвуют в покрытии полупиковой и пиковой частей нагрузки теплового графика, а поскольку эксергетический КПД ВДВС примерно в два раза выше эксергетического КПД ПВК, то в системе экономится топливо. Одновременно ВДВС обусловливает переход ТЭЦ с нормативного температурного графика к графику с пониженными температурами прямой и обратной сетевой воды при теплофикационной нагрузке, составляющей 0,65...0,75 от нагрузки по традиционному тепловому графику, что также вызывает экономию топлива в системе и экономию электроэнергии на сетевые насосы (коэффициент собственных нужд ТЭЦ уменьшается на 0,5 %). Кроме того, за счет перехода на пониженный температурный график почти в два раза уменьшаются тепловые потери в магистральных теплопроводах и возрастает КПД транспорта теплоты. При этом снижение температуры прямой сетевой воды до 50…70°С обусловливает уменьшение давления в теплофикационном отборе и, как следствие, увеличение выработки электроэнергии комбинированным способом, что вызывает экономию топлива и служит аварийным резервом в энергосистеме.

 

ТЭЦ с ВДВС имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционными системами энергоснабжения потребителей.

 

В третьих, это – технология повышенной надежности. В системе теплоснабжения ТЭЦ–ВДВС обеспечивается структурное резервирование теплопотребителей при авариях на магистральных теплопроводах (МТ). Коэффициент готовности традиционной последовательной структуры ТЭЦ–ПВК–МТ не превышает 0, Система ТЭЦ–МТ–ВДВС является последовательно–параллельной структурой и поэтому обладает более высоким коэффициентом готовности (при прочих равных условиях). Кроме того, возможно локальное (на уровне ВДВС) качественное регулирование в системе теплоснабжения.

 

Во-вторых, это – затратосберегающая технология. Переход на низкие температуры сетевой воды в магистральных теплопроводах позволяет использовать для них дешевые трубы из синтетических материалов не подверженные коррозии и с долговечностью до 50 лет. При этом принципиально исключаются аварийные режимы со вскипанием сетевой воды. Отпадает необходимость в домовых тепловых пунктах, поскольку сетевая вода будет поступать непосредственно в отопительные приборы. В этом случае капиталовложения в целом уменьшаются в 1,5 раза по сравнению с традиционным вариантом. За счет ВДВС существенно сокращаются сроки ввода теплогенерирующих мощностей. Установка ВДВС может рассматриваться по схеме крышных котельных.

 

Экономия топлива за отопительный период в системе ТЭЦ-ВДВС будет определяться по выражению, кг у.т./год:

 

В четвертых, это – экологообеспечивающая технология. Валовые выбросы вредных веществ уменьшаются за счет экономии топлива. ВДВС отключаются летом, улучшая экологию в ареале функционирования.

 

Dti– продолжительность i–го режима по тепловому графику нагрузки, ч.

 

где Dbi– удельный расход условного топлива на i-том режиме (при соответствующей температуре окружающей среды и с учетом расхода топлива на замещающей электростанции, так как система ТЭЦ-ВДВС обеспечивает дополнительную выработку электроэнергии), кг.у.т./(кВт ч);

 

Так же представляют интерес результаты расчетов показателей надежности, при которых с одной стороны учитывается последовательно-параллельная структура системы энергоснабжения потребителей, рис.4, а с другой – количество последовательно соединенных элементов схеме энергоблока, количество элементов с одним и двойным резервированием, количество присоединенных к ТЭЦ групп ВДВС и количество ВДВС в присоединенной группе, рис.5.

 

На рис.2 (линия показана суммарная годовая экономия топлива при различных режимах работы ТЭЦ–ВДВС. На рис.3 показана экономия топлива системы ТЭЦ-ВДВС в зависимости от коэффициента теплофикации и для различных режимов. Легко видеть, что максимальная экономия топлива достигается в зоне температур –10…–20 °С (рис.2, линия при переходе на новый температурный график с одновременным снижением доли теплоты отпускаемой от ТЭЦ (bT) и повышением КПД транспорта теплоты (hтр), рис.3.

 

На рис.2 (линия показана удельная экономия топлива с учетом факторов надежности.

 

Результаты расчетов показателей надежности сведены в таблицу. Легко видеть, что интегральный коэффициент готовности, учитывающий режимы функционирования энергоблоков для системы ТЭЦ–ВДВС выше, чем для системы ТЭЦ–ПВК как по отпуску электроэнергии, так и по отпуску теплоты. Это обусловлено как более высоким интегральным коэффициентом готовности ВДВС по сравнению с ПВК, так и параллельной структурой теплоснабжения ТЭЦ–ВДВС, рис.5.

 

Режимные показатели

 

Таблица. Результаты расчетов показателей надежности

 

ТЭЦ–ВДВС

 

надежности

 

КЭС

 

ТЭЦ–ПВК

 

ПВК

 

ВДВС

 

в ТС

 

в ЭС

 

в ТС

 

в ЭС

 

P

 

Вероятность состояния отказов

 

0,059605

 

0,046905

 

0

 

0,063205

 

Стационарный режим

 

0,016

 

0,822

 

Относительное время функционирования

 

0,465

 

0,784

 

0,1897

 

0,685

 

0,955

 

Коэффициент готовности

 

0,944

 

0,963

 

0,941

 

0,937

 

0,984

 

1

 

Относительное время функционирования

 

Режим резерва

 

0,009132

 

0,009132

 

0,114

 

0,114

 

Коэффициент готовности

 

0,571

 

0,954

 

0,946

 

0,928

 

0,935

 

0,879

 

0,820

 

Пусковой режим

 

0,215

 

0,005926

 

Относительное время функционирования

 

0,013

 

0,006096

 

0,012

 

0,001164

 

0,949

 

Коэффициент готовности

 

0,938

 

0,957

 

0,927

 

0,931

 

0,972

 

0,999

 

режим

 

Регулировочный

 

0,021

 

Относительное время функционирования

 

0,025

 

0,02

 

0,003493

 

0,036

 

0,934

 

Коэффициент готовности

 

0,923

 

0,942

 

0,961

 

0,917

 

0,982

 

0,963

 

Относительное время функционирования

 

Остановочный режим

 

0,001438

 

0,001438

 

0,003493

 

0,003596

 

Коэффициент готовности

 

0,003493

 

0,962

 

0,954

 

0,936

 

0,942

 

0,997

 

0,937

 

Интегральный коэффициент готовности

 

0,981

 

0,820

 

 

0,774

 

0,827

 

0,569

 

0,769

 

0,327

 

0,825

 

Предложена технология комбинированного теплоснабжения с применением ДВС на внутриквартальных мини-ТЭЦ и использованием композитного жидкого топлива.

 

Выводы

 

Литература

 

Показано, что данная технология обладает лучшими надежностными показателями по сравнению с системой теплоснабжения ТЭЦ–ПВК и обеспечивает системную экономию топлива.

 

Щинников П.А., Евтушенко Е.А., Овчинников Ю.В. и др. Новая технология сжигания твердого топлива. – Теплоэнергетика, 200 – № – С.30…32.

 

Андрющенко А.И. Комбинирование теплофикационных систем – способ повышения экономичности и надежности теплоснабжения // Энергетика. Изв. вузов СНГ, 1995, №1– – С. 12–14.

 

Указания по применению показателей надежности элементов энергосистем и работы энергоблоков с паротурбинными установками. М.: Союзтехэнерго, 198 – 51с.

 

Турбиницин В.И. Надежность электростанций. – М.: Энергоатомиздат, 199 – 240с.

 

КЖТ – технологический модуль по производству композитного жидкого топлива; ВДВС – внутриквартальная мини-ТЭЦ на базе ДВС; н, у, т – линии подачи на ТЭЦ сырой нефти, угля и торфа соответственно; 1 – внутриквартальный ДВС; 2 – сетевой теплообменник; 3 – теплообменник контура охлаждения ДВС; 4 – теплообменник ДГ; 5 – сети снабжения ВДВС ИКЖТ; 6, 7 – тепловые сети подключения ВДВС к сетевой воде; 8, 9 – линии прямой и обратной сетевой воды от ТЭЦ; 10, 11 – линии прямой и обратной сетевой воды от ВДВС; N – сетевые потребители электрической энергии; Ni, Qi – внутриквартальные потребители электрической и тепловой энергии

 

Рис. SEQ Рис. \* ARABIC Тепловая схема ТЭЦ с внутриквартальными ДВС

 

1 – без учета надежностных показателей;

 

Рис. SEQ Рис. \* ARABIC Экономия топлива в системе ТЭЦ с ВДВС по сравнению с традиционной ТЭЦ

 

Рис. Экономия топлива в системе ТЭЦ с ВДВС по сравнению с традиционной ТЭЦ

 

2 – с учетом показателей надежности

 

Рис. Структурно-функциональная схема теплофикационного энергоблока на композитном жидком топливе с внутриквартальными ДВС

 

Рис. Схема энергоснабжения потребителей

 



 

Лондон. Энергетика и энергоносители. Энергоносители. Часть II. Глава 6. Европа будет получать энергию из Африки.

 

Главная >  Потенциал энергии 

0.0137