Введение к работе
Актуальность работы
В выступлениях первых лиц Российской Федерации на различных форумах и встречах неоднократно звучали заявления о том, что без практического решения проблем, связанных с низкой эффективностью использования топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) во всех сферах экономики, Россия не сможет реализовать себя на мировых рынках как современная конкурентоспособная страна.
В настоящее время ситуация складывается таким образом, что государство обратило внимание на производителей и поставщиков ТЭР. Об этом свидетельствуют последние решения Правительства РФ по вовлечению дополнительных инвестиций в генерацию энергии, но пока положительных результатов по этому вопросу нет.
В условиях рыночной экономики приоритетными в развитии энергетической науки становятся направления, связанные со снижением себестоимости отпускаемой тепловой и электрической энергии. Особенно актуально встает вопрос о повышении конкурентоспособности существующих ТЭЦ. Энергосбережение гораздо более эффективно и реализуемо в значительно более короткие сроки, чем строительство новых ГРЭС, ТЭЦ и т.п.
Одним из главных направлений повышения эффективности топливоиспользования на ТЭЦ является оптимизация режимов работы систем централизованного теплоснабжения, которая дает значительную экономию топлива без дополнительных капитальных вложений. На современном этапе развития энергетики вопрос комплексной оптимизации режимов работы систем централизованного теплоснабжения, в которой рассматривается источник тепла, тепловые сети и потребители тепловой энергии, изучен мало. Таким образом, встает вопрос о необходимости рассмотрения систем централизованного теплоснабжения как единого комплекса.
Проблеме покрытия переменной части графиков электрической нагрузки уделялось много внимания. Вопросам повышения электрической мощности ТЭЦ и оптимизации режимов работ систем централизованного теплоснабжения посвящено значительное число трудов таких авторов как Косаревой И.А., Иванова С.А., Загретдинова И.Ш., Баринберга Г.Д., Шарапова В.П., Гиршфельда В.Я., Губина В.Е. и др. В последние 10-15 лет в энергосистеме нашей страны появляется все большая тенденция к разуплотнению суточных и недельных графиков электрической нагрузки. Особенно остро эта проблема стоит в период значительной загрузки теплофикационных отборов турбин. Разуплотнение электрических графиков нагрузки энергосистем требует, кроме создания специальных пиковых агрегатов и пиковых электрических станций, использования различных резервов
мощности энергосистем. Эффективными источниками пиковой мощности могут служить теплофикационные турбины с отбором пара и противодавлением. Для повышения надежности энергоснабжения в период максимума известны различные способы временной перегрузки паротурбинных установок, совместная работа паросиловых блоков и газотурбинных установок, увеличение параметров свежего пара, но данные способы не получили широкого распространения. Существуют многочисленные предложения, связанные с реконструкцией тепловых схем ТЭЦ, направленные на получение дополнительной мощности. Наиболее интересные из них базируются на установке аккумуляторов теплоты либо введении в схему ТЭЦ специальных дополнительных теплообменников.
Цель работы: Технико-экономическое обоснование способов получения дополнительной электрической мощности от турбоагрегатов ТЭЦ.
Научная новизна:
Создана комплексная математическая модель, описывающая инерционные свойства процессов, происходящих в теплофикационных системах.
Получены зависимости, по которым можно определить динамику температуры внутреннего воздуха при изменении динамики температуры прямой сетевой воды на источнике.
Впервые предложен способ регулирования тепловой нагрузки, относительно характерного абонента и даны рекомендации по поиску характерного абонента.
Приведены новые способы работы тепловой электрической станции, повышающие экономичность работы ТЭЦ в период значительных загрузок теплофикационных отборов дающие возможность получить дополнительную электрическую мощность от турбоагрегатов ТЭЦ.
Разработана методика сравнения способов получения дополнительной мощности ТЭЦ имеющих и не имеющих капитальные вложения.
Достоверность результатов и выводов:
Модели и аналитические зависимости, полученные в диссертационной работе подтверждаются проведенными в работе экспериментальными исследованиями. Достоверность эффективности предложенных тепловых схем подтверждена численным экспериментом.
Практическая ценность:
1. Создана программа для ЭВМ, позволяющая определить температуру внутреннего воздуха в помещении при изменении температуры прямой сетевой воды на источнике.
Разработан способ регулирования тепловой нагрузки относительно характерного абонента, позволяющий подобрать оптимальный температурный график.
Предложена методика расчета оптимального температурного графика с заданной расчетной температурой внутреннего воздуха характерного абонента.
Предложены схемные решения, легко применяемые на ТЭЦ и повышающие экономичность станции.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
Способ регулирования тепловой нагрузки относительно характерного абонента, позволяющий всех потребителей тепловой энергии обеспечить расчетным расходом теплоты на отопление и ГВС. Представлена методика по поиску характерного абонента.
Математическая модель, описывающая инерционные свойства теплофикационных систем и позволяющая определить температуру внутреннего воздуха абонента при изменении температуры подачи от ТЭЦ.
Схемы тепловых электрических станций, позволяющие повысить экономичность станции и получить дополнительную мощность.
Сравнительная оценка экономической эффективности способов получения дополнительной мощности, имеющих и не имеющих капитальные вложения.
Апробация работ ы.
Основные методологические положения и результаты исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на конференциях в ЧитГУ (г. Чита, 2008, 2009 г.). УГТУ-УПИ (г. Екатеринбург 2008 г.), СПбГПУ (г. Санкт-Петербург, 2009, 2010 г.), МФТИ (г. Москва 2009 г.)
Личный вклад автора: Схемы тепловой электрической станции, представленные в диссертационной работе разработаны при участии автора. Экспериментальные данные, приведенные в диссертационной работе, получены при непосредственном участии автора. Автор лично обработал, проанализировал и систематизировал большую часть экспериментальных результатов.
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, получено 1 авторское свидетельство, 1 патент на полезную модель, опубликована 1 заявка на изобретение.
Структура и объем работы.
