Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Энергетические системы и комплексы

Диссертационная работа:

Щинников Павел Александрович. Исследование энергоблоков ТЭС с новыми технологиями топливоиспользования : Дис. ... д-ра техн. наук : 05.14.01 Новосибирск, 2005 301 с. РГБ ОД, 71:06-5/366

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 6

ГЛАВА 1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ. ЦЕШ ИССЛЕДОВАНИЯ 11

  1. Анализ состояния мирового энергетического хозяйства 11

  2. Состояние энергохозяйства России 15

  3. Организационно-экономические проблемы энергетики 19

  4. Технологические проблемы энергетики 20

  5. Экологические проблемы энергетики 22

  6. Цели и задачи исследования 25

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ 27

  1. Научно-методические основы исследования энергоблоков ТЭС .... 27

  2. Методические особенности оценки эффективности инвестиций

в энергетике в современных условиях 34

2.3. Методика технико-экономической оптимизации 38

  1. Сущность подхода к технико-экономической оптимизации 38

  2. Обоснование критерия эффективности ....54

  3. Определяющие принципы сравниваемых вариантов 57

  4. Определение составляющих критерия эффективности 59

2.4. Постановка задачи оптимизации генерирующих

мощностей энергосистемы 62

2.5. Методические аспекты исследования энергоблоков ТЭС

в условиях экологических ограничений 67

  1. Вероятностная оценка достоверности результатов вычислений 72

  2. Ограничения на применяемые методики расчетов 77

  3. Выводы 80

ГЛАВА 3. НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В СОСТАВЕ ЭНЕРГОБЛОКОВ ТЭС.

МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИХ ИССЛЕДОВАНИЯ .... 83
3.1. Технологии с усовершенствованием топочных процессов 84

  1. Технология термоподготовки топлива 84

  2. Методические особенности исследования 90

  3. Технология плазменного розжига твердого топлива 97

  4. Методические особенности исследования 101

  5. Технология сжигания топлива в вихревой топке 103

  6. Методические особенности исследования 108

  7. Технология сжигания топлива в котле с кольцевой

топкой 109

  1. Методические особенности исследования 113

  2. Технология сжигания композитного жидкого топлива 117

3.1.10. Методические особенности исследования 120

3.2. Технологии с усовершенствованием тепловых схем 121

  1. Блоки повышенной эффективности (БПЭ) 121

  2. Методические особенности исследования 124

  3. Комбинированные системы теплоснабжения 128

  4. Методические особенности исследования 132

  5. Газотурбинная надстройка ТЭЦ 133

  6. Методические особенности исследования 135

  7. Бинарные ПТУ 137

  8. Методические особенности исследования 138

3.3. Выводы 141

ГЛАВА 4. СХЕМНО-ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ

ЭНЕРГОБЛОКОВ ТЭС С НОВЫМИ ТЕХНОЛОГИЯМИ .... 142 4.1. Оптимизация термодинамических параметров.

Структурные показатели. Функция цели 142

4.1.1. Технологии с усовершенствованием топочных

процессов 142

4.1.2. Технологии с усовершенствованием тепловых

схем 153

4.2. Обобщение результатов оптимизации 163

  1. Обобщение по термодинамическим параметрам 163

  2. Обобщение по технико-экономическим показателям 168

4.3.Выводы 169

f ГЛАВА 5. СХЕМНО-ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ

МНОГОЦЕЛЕВЫХ ЭНЕРГОБЛОКОВ ТЭС
НА ТВЕРДОМ ТОПЛИВЕ 172

  1. Постановка задачи 172

  2. Формирование информационной структуры

многоцелевых энергоблоков 178

  1. Методические особенности исследования 186

  2. Результаты исследования 187

  3. Выводы 194

ГЛАВА 6. ВЛИЯНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ОГРАНИЧЕНИЙ НА

ОПТИМАЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ЭНЕРГОБЛОКОВ ТЭС .... 195

6.1. Методика учета затрат «по здравоохранению» при комплексной

оптимизации энергоблоков ТЭС ....195

6.2. Оптимальные параметры теплофикационных блоков

в условиях экологических ограничений 200

6.3. Влияние системных факторов на профиль энергоблоков 209

6.4. Сопоставление энергоблоков ТЭЦ со стандартными и

оптимизируемыми параметрами 214

6.5. Сопоставление результатов исследования с зарубежным

опытом 220

6.6. Выводы 222

ГЛАВА 7. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ АНАЛИЗА ФАКТИЧЕСКОГО

СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ 225

  1. Постановка задачи . 225

  2. Решение задачи 229

  1. Выявление причин низкой экономичности 229

  2. Альтернативные варианты техперевооружения 231

  3. Сравнительный технико-экономический анализ

вариантов 250

7.3. Выводы . 253

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 255

ЛИТЕРАТУРА ..............259

ПРИЛОЖЕНИЕ ....296

Введение к работе:

Анализ мирового развития энергетики показывает, что органическое топливо остается доминирующим видом топлива на ближайшую и отдаленную перспективу в мировом топливном балансе. Доля нефти (нефтепродуктов) в качестве энергетического топлива снижается в пользу газа и угля. При использовании в качестве основного топлива газа перспективными следует считать парогазовые электростанции с КПД не менее 57...58%. Основой энергетики будущего на базе использования твердых топлив следует считать энерготехнологические предприятия с комплексной переработкой топлива и получением гаммы продуктов с товарными свойствами. Экологические проблемы энергетики продолжают оставаться актуальными.

Энергетика России характеризуется тем, что использование органического топлива в ближайшей и отдаленной перспективе будет доминирующим, при увеличении доли твердых топлив по отношению к жидким и газообразным. Значительная часть энергетического оборудования в стране выработала свой ресурс и требует немедленной замены или реконструкции. Отсутствие финансирования - одна из основных проблем энергетики страны. Традиционные технологии теплоснабжения устарели. Экологические проблемы отрасли продолжают быть актуальными. Более полное использование угольного потенциала Сибири - важная задача и в настоящее время и на перспективу. Использование потенциала энергоресурсосбережения так же является важной государственной задачей.

В то же время, перед энергетиками страны стоит чрезвычайно сложная задача по реструктуризации отрасли и формированию конкурентного рынка энергии (ФОРЭМ), создание которого диктует по существу одно условие -конкурентоспособность генерирующих кампаний, которая может быть обеспечена лишь за счет снижения себестоимости продукции. Наряду с организационно-экономическими необходимо решать проблемы другого плана - технологические (ввод новых генерирующих мощностей с применением новых

технологий топливоиспользования и повышение эффективности действующего оборудования путем реконструкции с использованием малозатратных технологий) и экологические (по снижению негативных воздействий ТЭС на окружающую среду). Таким образом, характер решаемых задач носит разноплановый характер, так как затрагивает разные сферы жизнедеятельности человека.

Диссертация посвящена постановке взаимосвязанных задач по формированию единого методического подхода к исследованию новых технологий топливоиспользования в энергетике. Разработке методов для решения разнохарактерных задач по схемно-параметрической оптимизации энергоблоков ТЭС с новыми технологиями (в том числе и многоцелевых энергоблоков), по введению этих технологий в различные энергосистемы, по их воздействию на окружающую среду и по анализу фактического состояния оборудования, позволяющих вести оценку с единых позиций на разных стадиях преобразования энергии. Созданию программно-вычислительного комплекса, реализующего разработанный подход и проведению оптимизационных исследований ряда теплоэнергетических объектов, оснащенных новыми технологиями топливо-использования. Выработке практических рекомендаций по схемным решениям, выбору параметров процессов и характеристик оборудования для новых технологий топливоиспользования с учетом обеспечения графиков нагрузки, заданной надежности энергоснабжения, возможных режимов работы в энергосистеме и современных требований к инфраструктуре (экологической, про-изводственной, социальной).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из семи глав, введения, заключения, списка литературы и приложения. Содержит 295 страниц основного текста, 92 рисунка, 27 таблиц, 349 источников.

По материалам диссертации опубликовано 70 печатных трудов, в том числе: монографий (в соавторстве) - 6; в рецензируемых журналах - 21 (из

них по перечню ВАК - 14); патентов РФ - 10; в сборниках научных трудов и по материалам конференций -33.

В первой главе показаны пути развития мировой энергетики и особенности развития энергетики России. Показана значимость органического топлива (в первую очередь твердого) в мировом энергобалансе и энергобалансе России. Изложены основные проблемы развития энергетики страны, которые условно разделены на технологические, экологические и экономические. Показана необходимость в разработке методологии, которая могла бы позволить объединить разноплановый характер задач в энергетике с единых оценочных позиций. На основе проведенного анализа сформулированы цели и задачи исследования.

Во второй главе сформулированы научно-методические основы исследования энергоблоков ТЭС. При этом отмечено, что современные энергоблоки ТЭС являются сложными структурами. Оснащенные новыми технологиями, они становятся энерготехнологическими многоцелевыми блоками, которые могут вырабатывать и отпускать потребителям два и более видов продукции.

Такие энергетические объекты имеют разностороннее влияние на многие сферы жизни и деятельности общества. Они тесно взаимоувязаны с потребителями производимой продукции, с поставщиками сырья и между собой, и образуют энергетические системы с большим количеством экологических, социальных и технологических связей. Такие связи во многом определяют структуру и технологический профиль самого объекта как с точки зрения целесообразности его размещения в той или иной энергосистеме, так и с точки зрения оптимизации его внутрицикловых параметров. При этом целями решения такой задачи является определение наивыгоднейшего сочетания параметров термодинамического цикла и тепловой схемы, а также конструктивно-компоновочных параметров и характеристик энергооборудования с учетом всех внешних и внутренних ограничений.

Для решения необходимы методические подходы, которые позволят вести анализ результатов с единых оценочных позиций для различных влияющих факторов. В настоящей работе предлагается модель исследования, которая является попыткой впервые методологически объединить разноплановый характер исследовательских задач энергоблоков ТЭС. Сформулирована задача оптимизации генерирующих мощностей энергосистемы. Учитывая высокую вариативность входной информации, решение задачи осуществлено в вероятностной постановке. В диссертации впервые используется ненормативный механизм учета затрат «по здравоохранению», который оценивает затраты, связанные с восстановлением здоровья людей длительное время находящихся под воздействием вредных выбросов от действия ТЭС.

В третьей главе представлены принятые к рассмотрению перспективные технологии топливоиспользования, которые условно разделены на «котельные» и «схемные». К «котельным» технологиям отнесены: термоподго-товка топлива, плазменный розжиг и подсветка, сжигание топлива в вихревой и кольцевой топках, сжигание композитного жидкого топлива. К «схемным» отнесены: блоки повышенной эффективности: одно- и двухтрубные системы комбинированного теплоснабжения, газотурбинные надстройки ТЭЦ, бинарные ПТУ. Дано краткое описание указанных технологий и представлены методические особенности исследования.

В четвертой главе впервые представлены обобщающие результаты схемно-параметрической оптимизации энергоблоков ТЭС с представленными выше новыми технологиями. Показаны условия их перспективности.

В пятой главе предложены два варианта многоцелевых энергоблока с новыми технологиями сжигания топлива, со 100 %-ой утилизацией золы при минимальном экологическом воздействии на окружающую среду и производстве природоохранными технологиями в составе энергоблоков гаммы продуктов с товарными свойствами. Сформирована их информационная структура. Представлены результаты исследования. Лучшая структурная сбалансирован-

ность многоцелевых энергоблоков обусловливает более высокие КПД по отпуску электроэнергии и теплоты по сравнению с традиционными энергоблоками, что ведет к меньшим затратам в создание и функционирование и, как следствие, более высокой функции цели.

В шестой главе представлены результаты исследования энергоблоков ТЭЦ с новыми технологиями топливоиспользования в условиях экологических ограничений. В расчетах использован ненормативный механизм учета затрат «по здравоохранению». Показано, что соотношение в затратах на восстановление экологической и социальной инфраструктуры с учетом «здравоохранения» и без него, ЗинФР^здрАв* для блоков мощностью выше 50 МВт не зависит от мощности блока, его начальных параметров и вида технологической схемы и лежит в пределах «1:3.

Седьмая глава посвящена решению задачи анализа фактического состояния оборудования ТЭЦ-1 ООО «Бийскэнерго». Задача решена с использованием тех же методических положений. Анализ результатов позволил разработать альтернативные варианты техперевооружения, которые позволяют обеспечить снижение расхода топлива на отпуск электроэнергии в 1,26...1,32 раза, теплоты - в 1,09...1,1 раз; снижение себестоимости электроэнергии в 1,72... 1,85, теплоты - 1,46... 1,52 раза в зависимости от вариантов.

Проведена оценка предложенных вариантов техперевооружения и разработаны мероприятия по поэтапному внедрению альтернативных вариантов, направленных на повышение эффективности Бийской ТЭЦ-1.

В заключении сформулированы основные результаты работы и выводы.

Приложение содержит акты о практическом использовании результатов работы.

Подобные работы
Тюрина Элина Александровна
Комплексные исследования технологий получения ИЖТ и электроэнергии из твердого и газообразного топлива
Морозова Екатерина Александровна
Разработка и исследование технологии эмульгирования мазута с целью оптимизации режимов горения в топке для повышения надежности, экономичности и экологической безопасности энергетических котлов
Хомкин Константин Александрович
Экспериментальные исследования в обоснование технологии комплексной переработки органических отходов и природного газа в водород и углеродные материалы
Русских Евгений Евгеньевич
Исследование эффективности применения на ТЭС энергоблоков с котлами циркулирующего кипящего слоя
Батти Мухаммад Камран Лякат
Совершенствование технологии и контроля обработки воды на ТЭС при расширении энергоблоками с прямоточными котлами : для условий республики Пакистан
Качалин Алексей Александрович
Разработка и исследование технологии ротационной вытяжки жаропрочных и коррозионно-стойких сплавов при производстве сложнопрофильных деталей из листового проката
Трусов Александр Гаврилович
Разработка и исследование технологии дуговой сварки конструкционных сталей в двухскоростной струе СО2
Лосева Анна Ивановна
Разработка и исследование технологии сливочно-растительного спреда с антиоксидантными свойствами
Морынь Стефан Иеренуш
Исследование технологии повышения долговечности плоских деталей с отверстиями
Файзуллин Ильдар Мунавирович
Разработка и исследование технологии эмульсионных продуктов сложносырьевого состава на молочной основе

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net