Разработка и анализ систем подогрева газа в детандер-генераторных установках

• Автор: Архарова, Анастасия Юрьевна
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 187 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ Стр.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ. КЛАССИФИКАЦИЯ СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСГЕМ ПОДОГРЕВА ГАЗА В ДГА. ОБОСНОВАНИЕ АКТУАЛЬНОСТИ ТЕМЫ ДИССЕРТАЦИИ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Состояние вопроса. Обзор литературы

1.2 Обзор и классификация существующих систем подогрева га за наГРСиГРП

1.3 Метод определения эффективности использования ДГА

1.4 Возможные источники подогрева газа и условия их применения в СПГ

1.5 Эксергетический метод анализа энергоэффективных схем установок

1.6 Постановка задачи исследований и разработка методических основ сравнения и оптимизации СПГ
2. РАЗРАБОТКА НОВЫХ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ СХЕМ УСТАНОВОК С ВЫСОКИМИ ЭКОЛОГИЧЕСКИМИ ПОКАЗАТЕЛЯМИ НА БАЗЕ ДГА
3. АНАЛИЗ РАБОТЫ УСТАНОВКИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ, ВКЛЮЧАЮЩЕЙ В СЕБЯ ДГА, ВОЗДУШНЫЕ ТУРБИНУ И КОМПРЕССОР
4. ЭКСЕРГЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ СХЕМ УСТАНОВОК С ВЫСОКИМИ ЭКОЛОГИЧЕСКИМИ ПОКАЗАТЕЛЯМИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ, ТЕПЛОТЫ И ХОЛОДА НА БАЗЕ ДГА
4.1 Детандергенераторная установка для одновременного получения теплоты и холода
4.1.1 Параллельная схема
4.1.2 Последовательная схема
4.1.3 Анализ результатов расчета
4.2 Сравнительный анализ термодинамической эффективности ТЭС
4.2.1 Дстандергенераторная установка с одноступенчатым подогревом газа перед детандером паром из отбора турбины
4.2.2 Детандергенераторная установка с двухступенчатым подогревом газа перед детандером паром из отборов турбины
4.2.3 Детандергенераторная установка с двухступенчатым подогревом газа перед детандером с использованием промежуточного теплоносителя
4.2.4 Анализ и сопоставление результатов расчета
5. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СХЕМ ПОДОГРЕВА ГАЗА ДЛЯ ДГА
НА ТЭС
5.1 Подогрев газа перед детандером отборным паром
5.2 Влияние детандергенераторного агрегата на изменение тепловой экономичности ТЭС при двухступенчатом подогреве газа
5.2.1 Постоянный расход пара на паротурбинные установки,
при включении ДГА на КЭС ГЬсопбО
5.2.2 Постоянная электрическая мощность, вырабатываемая электростанцией, при включении ДГА на КЭС соп0
5.3 Подогрев газа перед детандергенераторным агрегатом с использованием промежуточного теплоносителя на ТЭС
ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Возможность спланированного или случайного при пусках, остановах получения значительно отрицательных до С и ниже температур рабочего тела, что накладывает особые условия на выбор конструкционных материалов детандера, а также на конструкцию и схему включения газоподогревателей. Необходимость, вне зависимости от режима и состояния детандергенератора, приоритетно обеспечить требуемый режим подачи газа потребителю. Необходимость обеспечения требуемого технологического режима работы газопровода, в частности, по соблюдению его температурного режима. Все это предъявляет особые требования к выбору схемы ДГА и, прежде всего, системы подогрева газа СПГ. Авторы научных работ 2, 3, 5, 6, 7, 8, считают, что последняя сильно влияет на энергетическую эффективность использования ДГА, которая должна определяться с учетом изменений, вносимых ДГА в работу газопотребляющего оборудования. И в этом смысле выбор схемы и параметров системы подогрева газа в ДГА являются определяющими. В первом типе систем для обеспечения работы подогревателей газа используется сжигание топлива того же газа, либо теплота высокопотенциальных вторичных энергетических ресурсов ВЭР, но при этом никак не используется низкопотенциальная энергия вторичных энергетических ресурсов или возобновляемых источников энергии. В системах же второго типа применяется низкопотенциальная энергия вторичных энергетических ресурсов или возобновляемых источников энергии. Возможны также решения но подогреву газа в ДГА, где могут быть отдельно или одновременно использованы как энергия, выделяющаяся при сжигании топлива, так и вторичные энергетические ресурсы низкого потенциала или возобновляемые источники энергии. Вопрос комплексного рассмотрения схем применения ДГА, оптимизации схемы подогрева газа или отказа от ее применения в ДГА, выбор конструкции элементов установки, в том числе подогревателей, являются весьма важными при проектировании детандергенераторных электростанций. Как было отмечено выше, анализ опубликованных по этой тематике работ показал, что одним из основных факторов, определяющих эффективность ДГА, является применяемая система подогрева газа. Необходимость подогрева газа в ДГА вызвана, с одной стороны, технологическими причинами. Вопервых, газ обязательно должен быть подогрет изза возможности образования при низких температурах льда из транспортируемых газом паров воды, а также образования гидратов других транспортируемых газом примесей. Вовторых, существуют технологические ограничения при эксплуатации газовых трубопроводов после ГРС или ГРП, запрещающие эксплуатировать эти трубопроводы при температуре ниже С. Кроме того, согласно требованиям ГОСТ , температура газа на выходе со станции понижения давления газа должна быть выше точки росы для газа точка росы периодически измеряется на каждой станции понижения давления и зависит от влажности, давления и температуры транспортируемого газа. С другой стороны, термодинамический анализ показывает 2, что именно подведенная к транспортируемому газу теплота, согласно первому началу термодинамики, частично или полностью преобразуется в ДГА в электрическую энергию. В работе 3 были рассмотрены возможные схемы организации подогрева газа в ДГА. Было отмечено, что газ может быть подогрет перед ДГА и после него, известен также способ подогрева газа в ДГА, при котором газ подогревается в промежутке между ступенями детандера промежуточный подогрев. Для снижения эксплуатационных затрат и повышения эффективности работы ДГА необходимо в каждом конкретном случае разработать оптимальную систем подогрева газа. Под оптимизацией системы подогрева газа понимается снижение капитальных и эксплуатационных затрат включая топливо на технологический подогрев газа. Опыт эксплуатации показывает, что температура природного газа, поступающего на станцию понижения давления, находится в пределах от С до С. Нагревать газ необходимо таким образом, чтобы на выходе из детандера его температура не была ниже заданной по условиям эксплуатации установки величины. Обычно в качестве такой величины принимается температура, близкая к 0С, т.