Повышение эффективности работы паровых котельных при использовании когенерационных установок с винтовым двигателем

• Автор: Репин, Александр Львович
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 124 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЙ ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОГЕНЕРАЦИИ В МАЛЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВКАХ. ИССЛЕДОВАНИЯ В ОБЛАСТИ ВИНТОВЫХ РАСШИРИТЕЛЬНЫХ МАШИН.

1.1 МипиТЭЦ с газовыми турбинами.

1.2 МиниТЭЦ с двигателями внутреннего сгорания.

1.3 МиниТЭЦ с паровыми турбинами.

1.4 Исследования в области винтовых расширительных машин

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ВИНТОВОЙ РАСШИРИТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ И ПОКАЗАТЕЛЕЙ КОГЕНЕРАЦИОННОЙ УСТАНОВКИ.

2.1 Закон изменения объема парной полости в зависимости от угла

поворота ведущего винта

2.2 Расчет эффективной площади сечения щелей

2.2.1 Винтовая щель.
2.2.2 Осевая щель.
2.2.3 Торцевая щель.
2.2.4 Щель линии контактного зацепления.
2.3 Расчет величин утечек пара из рабочей полости и пригечек в
рабочую полость винтового двигателя
2.4 Предварительное определение значений давления, температуры и энтальпии пара в зависимости от изменения угла поворота ведущего
винта ф.
2.5 Расчет процесса заполнения парной полости
винтового двигателя
2.6 Расчет процесса расширения водяного пара.
2.6.1 Определение изменения энтальпии пара в рабочей полости.
2.6.2 Определение изменения давления в рабочей полости от угла
поворота ведущего винта р.
2.7 Расчет процесса выталкивания.
2.8 Расчет внутренних показателей винтовой расширительной
машины.
2.8.1 Объемный КПД.
2.8.2 Гидравлический КПД.
2.8.3 Режимный КПД.
2.8.4 Адиабатный КПД.
2.8.5 Степень расширения.
2.9 Расчет выходных показателей когснсрационной установки
ГЛАВА 3. РАСЧЕТНОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ
ИССЛЕДОВАНИЕ КОГЕНЕРАЦИОННОЙ УСТАНОВКИ.
3.1 Разработка и создание головного образца когснсрационной установки на базе винтового двигателя
3.2 Анализ результатов и показателей когенерационной установки при работе на воздухе
3.3 Сопоставление расчетных и опытных значений показателей.
3.4 Исследование работы винтового двигателя на насыщенном
водяном паре.
ГЛАВА 4. ВОПРОСЫ СОВМЕСТНОЙ РАБОТЫ КОГЕНЕРАЦИОННОЙ УСТАНОВКИ С СИСТЕМОЙ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
4.1 Общие положения
4.2 Анализ возможности покрытия годового графика тепловой
нагрузки при изменении вх при Р2
4.3 Влияние р на расходные и мощностные характеристики
винтового двигателя
4.4 Применение сменных окон впуска для оптимизации
годовой выработки электрической энергии
4.5 Регулирование электрической мощности установки путем
изменения противодавления
4.6 Разработка рекомендаций по выбору конструктивных параметров
винтового двигателя для систем теплоснабжения
4.6.1 Диапазон тепловых нагрузок, покрываемых когенерационной
установкой
4.6.2 Рекомендации по выбору винтового двигателя для конкретных
паровых котельных
4.7 Оценка экономической эффективности внедрения когенерационной установки с винтовым двигателем.
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Одним из направлений исключения неоправданных потерь и повышения надежности источника тепловой энергии может быть полезное использование данного перепада давления путем установки паровых двигателей или противодавленческих турбин малой мощности, вырабатывающих электроэнергию на базе теплового потребления и выполняющих роль редуктора при снижении давления пара до требуемого тепловыми потребителями. Применение в таких котельных малогабаритных паровых двигателей с генератором электроэнергии, работающих за счет избыточного давления пара, позволит с незначительными дополнительными затратами топлива обеспечить полное или частичное автономное электроснабжение предприятия, повысить надежность его энергообеспечения, резко снизить расходы на потребляемую из системы электроэнергию, а также снизить потери предприятия из-за аварийных ситуаций при прекращении электропитания от энергосистемы. В е годы считалось, что в Европейской части России экономически оправданная минимальная мощность ТЭЦ - 0 МВт. В последние годы при сооружении и реконструкции источников тепловой энергии рассматриваются различные схемы комбинированной выработки тепловой и электрической энергии на базе применения газотурбинных установок (ГТУ), паротурбинных установок (ПТУ), парогазовых установок (ПТУ), двигателей внутреннего сгорания (ДВС), а также различных схем с тепловым насосами. Одним из вариантов решения вопроса реконструкции относительно небольших паровых котельных в мини-ТЭЦ может явиться использование винтового двигателя, работающего на теряемом в дроссельных устройствах перепаде давления и приводящего в действие генератор электрической энергии. Работая по тому же принципу, что и ПТУ, винтовая расширительная машина (ВРМ) имеет ряд преимуществ при работе на влажном насыщенном паре и при относительно небольших его расходах. При реализации любого из перечисленных вариантов одной из наиболее существенных проблем является обеспечение возможности регулирования режима работы теплового двигателя в соответствии с меняющейся тепловой нагрузкой, покрываемой источником тепловой энергии, т. Целью работы является повышение эффективности источников тепловой энергии и их надежности в области электроснабжения путем реконструкции объекта в мини-ТЭЦ с применением в качестве расширительной машины винтового двигателя; а также разработка математического аппарата, позволяющего прогнозировать показатели применяемого оборудования в условиях меняющейся тепловой нагрузки и проводить оптимизацию режима работы системы для получения максимальной выработки электроэнергии. ГЛАВА 1. МАЛЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВКАХ. ИССЛЕДОВАНИЯ В ОБЛАСТИ ВИНТОВЫХ РАСШИРИТЕЛЬНЫХ МАШИН. На протяжении десятилетий в России основное внимание в области энергетики уделялось установкам большой мощности как средству максимального обеспечения темпов прироста установленных мощностей. При этом оставались почти невостребованными многие идеи в области промышленной энергетики, использующей установки средней и малой мощностей, на долю которых приходится более % потребляемого топлива. Даже при том, что в нашей стране до % территории лишены гарантированного энергоснабжения, современные идеи децентрализации и автономизации электроснабжения не имели широкого распространения. В условиях нарастающего дефицита топливно-энергетических ресурсов и существенного увеличения стоимости всех видов энергии, а также снижения надежности электроснабжения источников тепловой энергии исключительно актуальным становиться использование любых дополнительных резервов, позволяющих увеличить производство энергии, снижая потери. Другой причиной, явившейся стимулом перехода к децентрализованным источникам электроэнергии, являются проблемы, связанные с аварийным прекращением электроснабжения источников тепла [1]. В последние года становятся регулярными аварийные ситуации, связанные с прекращением теплоснабжения. Вследствие таких аварий на Дальнем востоке, в Сибири, в центральной России в зимний период имело место размораживание теплопроводов. Зимний характер аварий обуславливает необходимость немедленной ликвидации их последствий. Это сопровождается множественными проблемами, такими как: поиск мест разрыва трубопровода, аварийные работы в промерзшем грунте, замена отопительных приборов, выведенных из строя аварией, и т.