Повышение энергетической эффективности тепловых электрических станций с использованием низкокипящих рабочих тел в паротурбинных циклах

• Автор: Логинова, Елена Анатольевна
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 141 с. : ил.

Оглавление
Введение
ГЛАВА 1. Анализ использования низкопящих рабочих тел в паротурбинных
циклах
1.1 Современное состояние электрических станций на низкокипящих рабочих
телах
1.2 История развития ПТУ на НРТ
1.3 Применение НРТ в комбинированных циклах
1.4 Многокомпонентные рабочие тела
1.5 Характеристика существующих НРТ
1.6 Краткое описание тепловых схем действующих электрических станций на НРТ
1.7 Заключение по литературному обзору
ГЛАВА 2. Рекомендации к применению элементов электрической станции с низкокипящим рабочим телом
2.1 Термодинамический анализ циклов НРТ
2.1.1 Анализ влияния верхней температуры цикла на его предельную эффективность
2.1.2 Анализ верхнего давления на предельную эффективность цикла
2.1.3 Особенности выбора нижних параметров цикла
2.2 Выбор тепловой схемы ПТУ с НРТ
2.3. Анализ целесообразности применения дистилляционной подсистемы в
схеме с ПТУ работающей на водоаммиачном растворе
2.4...Исследование характеристик НРТ и разработка алгоритма выбора рабочего тела
2.4.1 Основные проблемы выбора НРТ
2.4.2 Классификация и основные характеристики НРТ
2.4.3 Характеристики безопасности НРТ
2.4.4 Общие требования к НРТ
2.4.5 Принципиальная блок-схема, описывающая алгоритм выбора НРТ
2.5 Исследование конструктивной целесообразности создания ПТУс НРТ
2.5.1 .Результаты расчета тепловых схем
2.5.2 Исследование конструктивных и энергетических характеристик
оборудования
ГЛАВА 3. Математическое моделирование паротурбинной установки с контуром, работающим на низкокипящем рабочем теле
3.1 Обработка накопленных сведений об ЭС, работающих на НРТ
3.2 Описание применяемых компьютерных программ
3.3 Описание технологической схемы ТЭС ООО «Обуховоэнерго»
3.3.Технические характеристики оборудования станции
3.4 Новая математическая модель, разработанная на основе апробированных
теоретических зависимостей
Расчет технико-экономических показателей станции
3.4 Технико-экономическое обоснование
Коммерческая идея проекта
ГЛАВА 4. Полученные результаты
4.1 Основные технико-экономические показатели
4.2 Выбор параметров термодинамических циклов
Выводы
Библиографический список
Список используемых сокращений
Приложение

Введение
Актуальность темы. В настоящее время в России приоритетными являются задачи распространения энергосберегающих технологий, повышения энергоэффективности экономики, снижения давления топливно-энергетического комплекса на природные ресурсы страны.
В условиях быстрого роста цен на органическое топливо энергосбережение во всех отраслях промышленности является важнейшим фактором снижения себестоимости производства продукции и повышения её конкурентной способности. Основные направления энергосбережения:
• использование низкопотенциальной энергии промышленных предприятий;
• создание простых и надёжных энергетических установок для производства тепловой и электрической энергии, работающих на местных видах топлива.
Важнейшим направлением Энергетической программы (до 2020 г.), принятой Правительством РФ в 2003 г., является энергосбережение во всех отраслях промышленности. Во-первых, энергосбережение предполагает внедрение новых технологических процессов, в основе которых заложена меньшая энергоёмкость по сравнению с существующими технологиями. Во-вторых, - использование низкопотенциальной энергии, которая на современном уровне развития энергетики ещё мало применяется. Кроме того, сброс низкопотенциальной энергии вызывает экологическое загрязнение окружающей среды.
В промышленной энергетике России утилизация сбросной теплоты предприятий с выработкой электрической энергии на основе низкокипящих рабочих тел позволит снизить затраты предприятия на собственные нужды и улучшить экологическую обстановку.
Область применения установок с НРТ достаточно широка. Перспективным представляется применение паротурбинных установок с низкокипящим рабочим телом на ЦБК с противодавленческими турбинами для глубокой утилизации тепла уходящих газов.
В различных отраслях промышленности, особенно в целлюлозно-бумажной промышленности, применяются сотни промышленных печей со сбросом горячих газов в атмосферу. В таких промышленных установках можно устанавливать водогрейные котлы, нагретую воду из которых подавать в контур НРТ для выработки электроэнергии.

1. В соответствии с современными экологическими требованиями нельзя применять ряд хорошо изученных НРТ, например, фторхлоруглероды [46,47]. В связи с этим необходимо провести исследование новых экологически «чистых» НРТ, таких как R-245fa и эфиров.
2. Исследования термодинамических циклов, выполненные в России посвящены оценке эффективности НРТ для области температур холодильных циклов, либо имеют отношение к высокотемпературным установкам, или к экологически вредным НРТ. В иностранных источниках информации об эффективности различных ТЭС на НРТ имеет ограниченный характер, так как данное направление новое, и каждая компания или научный коллектив стремится сохранить здесь свой приоритет и конфиденциальность информации.
3. На этапе разработки эскизного проекта ТЭС на НРТ возникают сложности. Требуется целый комплекс рекомендаций для проектироания элементов ТЭС, включая тепловые схемы и оборудование. Процесс разработки ТЭС на НРТ осложняется разнообразием рабочих тел и их характеристик, поэтому появляется потребность в методике оптимального выбора рабочего тела.
4. Требуется также разработка программных продуктов, облегчающих работу проектных организаций. Перспективным представляется создание программ и алгоритмов для расчета тепловых схем и оборудования.