Введение к работе
Актуальность темы. Традиционные теплофикационные системы на базе централизованных источников с комбинированной выработкой электрической и тепловой энергии не обеспечивают расчетной экономии топлива и общей эффективности. Это связано, главным образом, с двумя факторами. Первый из них обусловлен тем, что системная экономия топлива за счет централизации теплоснабжения практически сведена к нулю, так как КПД котельных повышен до значений КПД энергетических котлов. Второй связан с тем, что функционирование теплофикационных централизованных систем сопровождается большими тепловыми потерями (достигающими 20 %) при транспорте горячей воды и затратами электроэнергии на перекачку сетевой воды. Кроме того, вследствие высокой повреждаемости тепловых магистралей, надежность централизованных систем теплоснабжения оказывается низкой. В новых экономических условиях, когда централизованные инвестиции на восполнение выбывающих в связи с выработкой ресурса и развитие генерирующих мощностей отсутствуют, появилась тенденция строительства децентрализованных источников энергоснабжения, как правило, котельных. Наряду с преимуществами такие источники имеют ряд существенных недостатков, связанных с неэффективным использованием топлива, в основном, природного газа, негативным влиянием таких источников на окружающую среду в зоне их размещения и т.п.
В этих условиях одним из важнейших направлений совершенствования теплофикационных систем и обеспечения максимальной экономии топлива является сочетание преимуществ централизованных источников теплоснабжения (ТЭЦ) с децентрализованными источниками и создание на этой основе комбинированных систем теплоснабжения.
Отмеченные недостатки существующих централизованных теплоснабжающих систем определили выбор предмета исследования диссертационной работы, заключающегося в обосновании, разработке и исследовании эффективности комбинированных систем теплоснабжения.
Работа выполнена в рамках научного направления Проблемной научно-исследовательской лаборатории теплоэнергетических установок электростанций 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», а также программой конкурса грантов в области энергетики и электротехники по разделу С-098 «Экономия топлива и тепловой энергии».
Объект исследования: комбинированные системы теплоснабжения на основе районных ТЭЦ и мини-ТЭЦ на базе теплофикационных ГТУ малой и средней мощности.
Цель работы: определение эффективности комбшіиронанпі.іх систем теплоснабжения па базе районных ТЭЦ и источник»» теплоснабжения па основе іспзофикационньїх 1ТУ.
Основные задачи исследования:
-
Разработка показателей и метод»» расчета системной тепловой и топливной эффектинности комбинированных систем теплоснабжения
-
Разработка методов расчета и обеспечения надежности комбинированных ісплоінергетичсских установок 'ГЭЦ, мини-ТЭЦ на базе іеплофикацион-иык ГТУ и комбинированных систем теплоснабжения.
-
Разработка математической модели и проведение расчетпо-іеорстичсских исследонаний мини-ТЭЦ па базе теплофикационных ГТУ малой и средней мощности в системах комбинированное) теплоснабжения с учетом режимных и климатических факторов.
-
Определение технико-экономической эффективности , комбинированных систем теплоснабжения и рациональных областей применения мини-ТЭЦ па базе теплофикационных ГТУ в составе комбинированных систем іспло-спабжепия.
Мої оды исследовании: методология системных исследонаний в эиергс-іике. математическое моделирование комбинированных систем теплоснабжения в реальных условиях их функционирования, методы исследования надежности систем энергетики и технико-экономического анализа теплоэнергетических установок и систем.
Научная новизна результатом нсследоыании:
-
Разработаны теоретические положения расчета системний тепловой и топливной эффективности комбинированных систем теплоснабжения на базе районных ТЭЦ и мини-ТЭЦ с теплофикационными ГТУ.
-
Предложен метод расчета показателей надежности комбинированных систем теплоснабжения как структурно-сложных многофункциональных сисіом.
-
Разработана математическая модель мини-ТЭЦ на базе іеплофикаци-ониых ГТУ в составе комбинированных систем теплоснабжения с учетом режимных и климатических факторов
-I. Определена технико-экономическая эффективность н экономически целесообразные области применения мини-ТЭЦ па базе теплофикационных ГТУ в составе комбинированных систем теплоснабжения.
Практическая значимость. Результаты исследования, формализованные в виде меюдики определения технико-экономической эффективное!н комбинированных систем теплоснабжения:
- комплексно определяют взаимосвязь технологических, экономических, экологических факторов и надежности теплоснабжения при производстве элек-ірнческой и тепловой энергии в комбинированных системах;
I
- составляют научно-методическую основу формирования исходной информации по определению путей создания новых и повышения эффективности существующих региональных систем теплоснабжения.
Проведено технико-экономическое обоснование и определены 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 утилизационных ГТУ малой и средней мощности с учетом реальных условий их работы в составе комбинированных теплоснабжающих систем.
На защиту выкосятся. Методические положения расчета и результаты системной и топливной эффективности комбинированных систем теплоснабжения по сравнению с традиционными теплофикационными системами. Метод расчета показателей надежности комбинированньгх систем теплоснабжения. Математическая модель и результаты расчетно-теоретических исследований мини-ТЭЦ на базе утилизационных ГТУ в составе комбинированных систем теплоснабжения с учетом реальных режимов работы и климатических факторов. Методические положения и результаты расчетов технико-экономической эффективности мини-ТЭЦ на базе теплофикационных ГТУ малой и средней мощности в составе комбинированных систем теплоснабжения.
Достопериость результатов н выводов диссертационной работы обоснована использованием методологии системных исследований в энергетике, фундаментальных закономерностей технической термодинамики, теплопередачи и теории надежности систем энергетики. Математические модели комбинированных систем теплоснабжения разработаны на основе методов, апробированных на решении ряда других задач. Проведено сопоставление полученных результатов и выводов исследования с имеющимися данными на основе других теоретических подходов.
Апробация работы. Материалы, вошедшие в диссертацию, докладывались и обсуждались на научных конференциях и семинарах Саратовскою 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 is теплофизика» отделения физико-технических проблем энергетики Российской академии наук (28 октября 1998 г., Москва, ИВТЛН РАН).
Публикации. По материалам диссертации автором опубликовано 4 печатных работы.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на ] 96 страни цах и состоит из предисловия, введения, четырех глав, заключения, списка ис пользованных источников 108 наименований, имеет 30 рисунков, 18 таблиц.
