ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕПЛОВЫХ СХЕМ ОБЪЕКТОВ МАЛОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

INCREASING THE EFFICIENCY OF THERMAL CIRCUITS OF SMALL ENERGY FACILITIES

Sergey Makarenkov

Master student, department of industrial heat power engineering, Smolensk branch of the Moscow Energy institute,

Russia, Smolensk

Nina Zaitseva

Master student, department of industrial heat power engineering, Smolensk branch of the Moscow Energy institute,

Russia, Smolensk

АННОТАЦИЯ

В статье исследованы способы повышения эффективности тепловых схем. Использованы абстрактно-логический и расчетно-конструктивный методы. Сопоставлены различные способы модернизации тепловых схем.

ABSTRACT

The article explores ways to improve the efficiency of thermal circuits. Abstract-logical and computational-constructive methods were used. Various methods of modernization of thermal circuits are compared.

Ключевые слова: тепловая схема, модернизация, турбина.

Keywords: thermal circuit, modernization, turbine.

В энергетической стратегии в России до 2020г., одобренной Правительством Российской Федерации 23.11.2000г. основной упор в развитии сектора энергообеспечения поставлен на двукратное увеличение доли комбинированного производства тепловой и электрической энергии. Однако в настоящее время наблюдается явное отсутствие двукратного увеличения количества когенерационных систем в малой энергетике. Причиной, скорее всего послужили существенные недостатки таких систем, а именно существенная зависимость эффективности от неравномерности графика нагрузок (день, ночь) и наличие летнего периода, когда резко снижается потребление тепловой энергии.  КПД такой системы весьма низок, например давлении 1,3 Мпа и t_н.п. = 210^оC   , коэффициент полезного действия в случае расчетного как правило дневной нагрузки составит не более 20%. Однако постоянная тенденция роста стоимости энергоносителей будет приводить к возрастанию целесообразности выработки тепловой и электрической энергии. Согласно общей практике к малой энергетики относятся ТЭЦ мощностью до 30МВт, тепловые генераторы единичной мощности 6 ГКалл/час и котельной общей мощностью до 20 ГКалл/час. Такие системы потребляют до 46% общих энергоресурсов в России. Простое сжигание топлива, что происходит на котельных, мало эффективно, при этом немало паровых котельных имеют котлы с параметрами 1,3Мпа, а потребители используют его на 0,3-0,4 Мпа. Снижение давления пара происходит в дроссельных устройствах, и, соответственно, потенциальная энергия теряется бесследно. Таким образом, одним из направлений исключение неоправданных потерь может быть использование вместо статических расширительных устройств, паровых двигателей или противо-давленческих турбин малой мощности, вырабатывающих тепловую энергию на режиме теплового потребления. Следует отметить, что применение противодавленческих турбин не лучший вариант, поскольку их применение в больших масштабах потребует большого количества высококвалифицированного персонала. Применение в котельных малогаборитных двигателей с генераторами электроэнергии позволит с относительно незначительными дополнительными затратами топлива может обеспечить полное или частичное автономное электроснабжения предприятия, повысить надежность его энергообеспечения, резко снизить расходы как показал опыт в два раза, на потребляемую из системы электроэнергию. Реализации идеи когенерации процессов на малых источниках тепла посвящено много работ. Это разработки различных схем комбинированной выработки тепловой и электрической энергии на базе применения газотурбинных установок, паротурбинных установок, парогазовых установок, двигателей внутреннего сгорания, а также схем с тепловыми насосами. Эти схемы интересны и реализованы на некоторых предприятиях. Например, с «ЗАО  Дорогобуж Смоленской области», на предприятии реализовано мини ТЭЦ с противодавленческой турбиной, завод им. Климова г. Санкт-Петербург мини ТЭЦ с турбиной 1 МВт, завод Балтика  реализовано мини ТЭЦ с турбиной 1 МВт. Как показывает опыт использования таких систем, они показывают хорошие экономические показатели на предприятиях, работающих в 3 смены. Что касается малых предприятий и соответственно небольших котельных, то реализация принципа когенерации с достаточной эффективностью может быть реализовано при наличии паровых машин с хорошей регулировочной способностью, здесь хорошо подходят винтовые турбины с мощностью от 250 кВт до 1 МВт освоено в России. Один из вариантов реконструкции относительно небольших паровых производственных котельных. Мини ТЭЦ может явиться использование винтового двигателя, работающего на перепаде, вместо дроссельного устройства, типа РОУ, приводящего в действие генератор электрической энергии. Рис.1.

Рисунок 1. Реализация схемы замены РОУ на винтовую турбину

где: ПК- паровой котел; ПП- пароперегреватель; РОУ- редукционно-охладительная установка; ПВМ- паро-винтовая машина; Д-деаэратор; ПН- питательный насос

Использование винтовой паровой машины имеет ряд преимуществ:

• высокий КПД в широком диапазоне режимов;
• простота конструкции, достаточно невысокая стоимость;
• высокая маневренность;
• возможность работы паровой машины, как на влажном паре, так и на вскипающем потоке.

Второй путь, он представляет интерес, это использование винтовой турбины в качестве машины, работающей на вскипающем потоке. Такой подход может быть реализован на водогрейных котельных, однако он требует глубокой термодинамической и конструктивной проработки. Решение задач представляется в следующем виде, завышается давление в водогрейном котле так что температура воды составляет 210 . Процесс 1,2 рис.2.

Рисунок 2. Иллюстрация в ТS диаграмме работы паровой машины на вскипающем потоке.

«Перегретая вода» направляется в винтовую турбину и расширяется в процессе 2-3 в виде вскипающего потока до температуры 130  с выработкой электрической энергии. Далее поток направлен в сетевой подогреватель и нагревает сетевую воду процесс 3-3ˡ.

Список литературы:

1. Вайсман М.Д. Термодинамика парожидкостных потоков. –М.: «Энергия» Ленинградское отделение, 1977.-274с.
2. Зырин В.А. и др. Вскипающие адиабатные потоки – М.: Атомиздат, 1986.-157с.
3. Речин А.Л., Чернн Р.А, Речин А.Л. Методика расчета рабочего процесса винтового парового двигателя// Материалы V международной конференции. Новочеркасск, 2015. -С. 29-33.