Введение к работе
Актуальность проблемы. При существующих и особенно перспективных масштабах потребления энергии все острее встают проблемы повышения эффективности использования топлива и снижения негативного воздействия энергетики на окружающую среду.
В настоящее время в мире одним из основных направлений повышения экологичное энергетики является совершенствование традиционных технологий получения энергии, причем наибольшее внимание привлекают теплоэнергетические установки (ТЭУ) с газовыми турбинами, обеспечивающие высокую тепловую эффективность и приемлемые экологические характеристики. Однако такие ТЭУ имеют весьма сложные и разнообразные технологические схемы, что обуславливает сложное взаимовлияние процессов, протекающих в их элементах. В этих условиях для принятия обоснованных технических решений требуется сочетание качественного инженерного анализа и строгих методов математического моделирования и оптимизации. Такие методы получили существенное развитие в работах СЭИ СО РАН (Попырин Л.С., Хрилев Л.С., Наумов Ю.В., Клер A.M.), ИПМаш АН Украины (Шубенко-Шубин Л.А., Палагин А.А.), ЦНИИКА (Хорьков Н.С., Вульман Ф.А.), MTI (E!-Masri М.А.) и др. В то же время в большинстве этих работ недостаточное внимание уделяется качественному инженерному анализу известных технических решений и поиску новых.
Другой путь снижения потребления органического топлива и улучшения эколопгчеких характеристик энергетики заключается в вовлечении в энергобаланс нетрадиционных возобновляемых источников энергии (НВИЭ).
Энергетика - отрасль техники, основу которой составляют технические устройства, поэтому основные резервы повышения экономичности и экологичности технологий получения энергии лежат в совершенствовании этих устройств.
В связи с этим цель работы заключается в следующем:
найти технические решения, реализация которых способствовала бы повышению экономической эффективности и экологической чистоты производства энергии в энергоустановках с газовыми турбинами, в том числе утилизирующих НВИЭ;
оценить их технико-экономическую эффективность.
Автором на основе качественного анализа предлагаются
оригинальные технические решения (большинство из которых
. оформлены как заявки на изобретения), а затем формальными методами
математического моделирования и оптимизации теплоэнергетических
установок обосновывается их технико-экономическая эффективность.
Научная новизна работы состоит в том, что в ней впервые получены и выносятся на защиту следующие наиболее важные результаты:
- качественный анализ недостатков существующих схем паро
газовых установок (ПГУ), возможных способов их преодоления и
формирование на их основе новых технических решений по
технологическим схемам ПГУ с впрыском пара в камеру сгорания в
конденсационном и теплофикационном вариантах исполнения;
результаты технико-экономических исследований предлагаемых схем ПГУ и определение возможных областей их использования;
результаты исследования проблем использования НВИЭ для условий РФ, определение наиболее перспективных НВИЭ и новые технические предложения по способам использования НВИЭ в системах энергоснабжения с применением ТЭУ с газовыми турбинами;
методика и результаты определения предельных экономических границ эффективности использования НВИЭ в гибридных энергоустановках с газовыми турбинами;
- новые технические предложения по технологическим схемам
ТЭУ с газовыми турбинами для реализации предложенных способов
использования НВИЭ, в частности предложена новая схема маневренной
ТЭЦ;
- методика, математическая модель и результаты расчета тепловой
схемы маневренной ТЭЦ.
Практическая ценность работы заключается в повышении эффективности использования топлива, улучшении экономических характеристик энергоустановок и снижении негативного воздействия энергетики на окружающую среду при реализации предложений.
Результаты исследований использовались в работах СЭИ СО РАН по технико-экономическим исследованиям парогазовых установок, перспективным источникам тепла и перспективам использования природного газа в энергетике РФ.
Апробация работы. Основные положения докладывались на конференциях научной молодежи СЭИ СО РАН (1989, 1991, 1992 и 1994
гг.), а также на Всероссийской конференции "Альтернативные источники энергии" в г. Зареченске Свердловской области в 1994 г. и Всероссийской конференции "Энергетика России в переходный период: проблемы и научные основы развития" в г. Иркутске в 1995 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, включая два авторских свидетельства и один патент РФ на изобретение. Получено также еще три положительных решения ВНИИГПЭ на выдачу патентов РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (118 наименований), из них: 114 страниц основного текста, 12 рисунков и 7 таблиц.
