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:

Николаев Юрий Евгеньевич. Основы повышения эффективности теплоснабжающих комплексов городов : Дис. ... д-ра техн. наук : 05.14.01 : Саратов, 2003 363 c. РГБ ОД, 71:04-5/181-1

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, ИНДЕКСЫ И СОКРАЩЕНИЯ 6

ПРЕДИСЛОВИЕ 14

ВВЕДЕНИЕ 19

0.1. Современное состояние источников и систем теплоснабжения 19

0.2. Перспективы развития теплоснабжения в России 30

0.3. Анализ динамики цен на топливно-энергетические ресурсы в России 36

0.4. Особенности потребления тепловой энергии коммунальным сектором городов 44

0.5. Обзор методов совершенствования теплоснабжающих комплексов 54

0.6. Цель и задачи исследования 72

ГЛАВА 1. МЕТОДИКА И РЕЗУЛЬТАТЫ АНАЛИЗА ТЕПЛОВОЙ ЭКОНОМИЧНОСТИ ТЕПЛОСНАБЖАЮЩИХ КОМПЛЕКСОВ 75

1.1. Методические особенности исследования систем теплоснабжения 75

1.2. Аналитические выражения для оценки топливной экономичности ТСК 79

1.3. Влияние режимов теплопотребления и климатических факторов на тепловые характеристики источников и тепловых сетей 93

1.4. Системный анализ топливной экономичности ТСК с различными

источниками 103

1.5. Влияние комбинирования источников на тепловую экономичность

комплексов 115

ГЛАВА 2. ОСНОВЫ ЭКОНОМИЧЕСКОГО ВЫБОРА НАИВЫГОД НЕЙШИХ СХЕМ, ПАРАМЕТРОВ ТЕПЛОСНАБЖАЮЩИХ КОМПЛЕКСОВ 123

2.1. Критерии экономической эффективности сравниваемых вариантов 123

2.2. Обеспечение заданной надежности и защиты окружающей среды при исследовании ТСК 131

2.3. Учет динамики ценовых факторов в технико-экономических расчетах 138

2.4. Разработка экономико-математической модели для исследования источников и систем теплоснабжения 142

ГЛАВА 3. ЭФФЕКТИВНОСТЬ СОВРЕМЕННЫХ И ПЕРСПЕКТИВНЫХ СИСТЕМ ТЕПЛОФИКАЦИИ 151

3.1. Оценка достигаемой экономии топлива в зависимости от КПД тепловой сети 151

3.2. Эффективность теплофикации на базе паротурбинных ТЭЦ, сжигающих природный газ 156

3.3. Определение эффективности теплофикации в перспективных

ценах 161

ГЛАВА 4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПЕРЕВОДА КОТЕЛЬНЫХ В МАЛЫЕ ТЭЦ 166

4.1. Особенности схем реконструкции котельных 166

4.2. Анализ влияния количества сбрасываемых продуктов сгорания ГТУ на характеристики серийных котлов 168

4.3. Методика и результаты оценки максимальной электрической мощности ГТУ при сбросе продуктов сгорания в серийные котлы 177

4.4. Оценка затрат на обеспечение надежности энергоснабжения от малых ТЭЦ с различным типом двигателя 183

4.5. Эффективность глубокого охлаждения продуктов сгорания энергоустановок 185

4.6. Выбор наивыгоднейшего коэффициента теплофикации малых ТЭЦ 196

4.7. Определение экономической эффективности реконструкции котельных с переводом в малые ТЭЦ 206

4.8. Определение рационального варианта развития малых ТЭЦ 211

ГЛАВА 5. МАЛОЗАТРАТНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ СОВЕРШЕНСТ ВОВАНИЯ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ 219

5.1. Реконструкция ТСК путем догрузки теплофикационных отборов турбин ТЭЦ и замещения низко экономичных котельных 219

5.2. Оценка целесообразности перевода ТЭЦ среднего давления в V котельные 232

5.3. Влияние источника теплоснабжения на оптимальный уровень тепловой защиты трубопроводов 235

5.4. Рациональное использование вторичных энергоресурсов промышленных предприятий в централизованных системах теплоснабжения 250

5.4.1. Использование избыточных ВЭР предприятий для теплоснабжения городов 250

5.4.2. Применение ТНУ для теплоснабжения при утилизации низко- -потенциальных выбросов 259

ГЛАВА 6. РЕКОНСТРУКЦИЯ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РАЗЛИЧНЫХ ИСТОЧНИКОВ 271

6.1. Выбор коэффициентов теплофикации при совместном использовании

малых и районных ТЭЦ 271

6.2. Определение наивыгоднейшей тепловой мощности ТНУ приохлаждении обратной сетевой воды ТЭЦ 282

6.3. Эффективность однотрубного дальнего теплоснабжения городов и поселков от паротурбинных КЭС 296

6.4. Особенности и эффективность реконструкции городских ТЭЦ с использованием газотурбинных и парогазовых технологий 309

6.5. Сравнительная эффективность способов реконструкции ТСК городов 315

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 321

ЛИТЕРАТУРА 324

ПРИЛОЖЕНИЕ 352 

Введение к работе:

Актуальность проблемы. Важнейшими задачами современного этапа развития энергетики страны является повышение тепловой, экономической эффективности, надежности и экологичности энергетического комплекса. Особое место в решении этих задач отводится дальнейшему развитию источников и систем теплоснабжения.

Анализ технико-экономических показателей теплоснабжающих комплексов (ТСК) городов России за последние 10-12 лет показал на заметное их ухудшение. В результате сокращения промышленного производства уменьшился отпуск тепловой энергии от ТЭЦ и котельных, увеличилась себестоимость производства и транспорта теплоты. Стоимость производства тепловой энергии на новых газовых котельных оказалась меньшей, чем при комбинированном производстве на ТЭЦ с учетом транспорта. Возросли потери тепловой энергии при транспорте теплоносителей до 25 - 30%. Из-за дефицита финансовых ресурсов для замены теплосетей увеличилось количество аварий в системах теплоснабжения, а топливные ограничения ТЭЦ и котельных приводят к недоот-пуску теплоты потребителям. Внедрение передовых технологий во всех звеньях теплового хозяйства происходит медленными темпами и не отвечает современным требованиям технического перевооружения отрасли. Таким образом, в теплоснабжении накопилось множество технических, организационных, экономических, социальных проблем, создающих кроме того социальную напряженность в обществе, без решения которых невозможно дальнейшее развитие страны.

Для выхода из кризисного состояния теплового хозяйства особую актуальность приобретает проблема модернизации и реконструкции ТСК с целью улучшения показателей тепловой и экономической эффективности, повышения надежности энергоснабжения и сокращения вредного воздействия на окружающую среду. Отмеченные недостатки существующих систем теплоснабжения определили выбор предмета исследования диссертационной работы, заключающегося в обосновании и исследовании способов повышения экономической эффективности источников и систем теплоснабжения городов.

Работа выполнена в рамках научного направления Проблемной научно исследовательской лаборатории теплоэнергетических установок электростанций СГТУ в соответствии с межвузовской научно-технической программой основного научного направления развития науки и техники Российской Федерации «Топливо и энергетика», федеральной программой фундаментальных исследований по направлению «Физико-технические проблемы энергетики» (раз дел «Фундаментальные проблемы энергосбережения и эффективного использования топлива»), а также программой конкурса грантов Министерства образования РФ 1995, 1997 г.г. в области энергетики и электротехники по разделу «Экономия топлива и тепловой энергии».

Объектом исследования являются ТСК в которые входят источники и системы теплоснабжения, передовые технологии их усовершенствования, обеспечивающие прирост экономической эффективности.

Целью настоящей диссертации является теоретическое обоснование и разработка схемно-параметрических решений по повышению эффективности ТСК с учетом системных факторов в рыночных условиях.

Основными задачами работы являются:

Т 1. На основании анализа проблем в ТСК разработать способы модернизации и реконструкции оборудования источников и систем теплоснабжения, которые позволят повысить экономичность, надежность и экологичность энерго "[% снабжения.

2. Разработка методики анализа тепловой экономичности ТСК с различными источниками в составе энергосистем. 3. Разработка методики экономического выбора наивыгоднейших схем и параметров ТСК с учетом системных факторов и в условиях рыночных отношений.

4. Определение эффективности теплофикации на современном этапе и в перспективе.

5. Исследование эффективности реконструкции котельных с переводом в малые ТЭЦ при установке паротурбинных, газотурбинных, дизельных двигателей и тепловых насосов.

6. Обоснование рациональных способов малозатратной модернизации источников и систем теплоснабжения при догрузке теплофикационных отборов ТЭЦ за счет замещения низкоэкономичных котельных, перевода ТЭЦ среднего давления в котельные, выбора рациональной тепловой защиты трубопроводов, использования вторичных энергоресурсов промпредприятий в системах теплоснабжения.

7. Определение эффективности реконструкции ТСК при совместном использовании районных и малых ТЭЦ, теплонаносных установок, схем дальнего теплоснабжения от загородных КЭС на твердом топливе, использования парогазовых технологий.

8. Сравнение способов преобразования ТСК.

9. Разработка рекомендации по повышению эффективности ТСК.

Методология исследований. Теоретической основой исследований являются: системный подход в энергетике; фундаментальные закономерности технической термодинамики; теплообмена; математическое моделирование; экономика энергетики.

Научную новизну диссертации составляют следующие положения, выносимые на защиту:

1 .Методические подходы к исследованию городских систем теплоснабжения, заключающиеся в установлении взаимосвязей между отдельными звеньями комплекса, позволяющими получить новые результаты. 2. Методика оценки тепловой эффективности ТСК с различными источниками и при их комбинировании, базирующаяся на предложенном критерии удельного расхода топлива, отнесенного к полезно использованной теплоте потребителем.

3. Математические модели для выбора экономически наивыгоднейших схем, параметров источников и систем теплоснабжения с учетом системных факторов и в условиях рыночных отношений.

4. Результаты оценки тепловой и экономической эффективности систем теплофикации на современном уровне и в перспективе. Обосновании экономической целесообразности снижения тепловой и электрической мощности перспективных источников и систем теплоснабжения.

5. Практические рекомендации малозатратной модернизации и реконструкции ТСК, выбору наивыгоднейших коэффициентов теплофикации малых ТЭЦ и комбинированных систем теплоснабжения.

6. Новые схемы и энергетическое оборудование, защищенные авторскими свидетельствами, направленные на повышение эффективности источников и систем теплоснабжения.

Практическая ценность результатов работы.

Внедрение методических разработок и рекомендаций в проектную практику повысит экономическую эффективность, надежность и экологичность действующих и сооружаемых источников, систем теплоснабжения, помогут проектным организациям, региональным Правительствам выбрать наиболее эффективные направления преобразования ТСК.

Результаты работы использованы при разработке стратегии развития топливно-энергетического комплекса Саратовской области, в проектном институте ПОВОЛЖ СЭП при обосновании сооружения малой ТЭЦ с ДВС для завода строительных материалов (г. Саратов), а также в учебном процессе кафедры теплоэнергетики при чтении курса «Производство и распределение энергоносителей», при организации научно-исследовательской работы аспирантов и студентов, в дипломном проектировании (см. приложение).

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на научных конференциях и семинарах Саратовского государственного технического университета в 1996-2001 г.г. (г. Саратов), на научно-практической конференции «Проблемы энергосбережения Саратовской области» (г. Саратов, 1997 г.), на межвузовской конференции «Вопросы повышения эффективности теплоэнергетических установок и систем» (г. Саратов, 1997 г.), на международной конференции «Энергосбережение: деловое партнерство» (г. Балаково, 1999 г.), на межвузовской конференции «Проблемы повышения эффективности и надежности систем теплоснабжения (г. Саратов, 2000 г.), на международной конференции. «Технические, экономические и экологические проблемы энергосбережения» (г. Саратов, 2001 г.), на международном коллоквиуме по тепловым электростанциям (г.Дрезден, 2002 г.), на 3 и 4 Российских научно-технических конференциях (г. Ульяновск, 2001, 2003 г.г.), на кафедре ПТС Московского энергетического института (2003 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 45 печатных работ [8, 10, 21, 29, 57, 66, 89, 90, 129, 130-143, 147, 151, 154, 155, 157, 163, 165, 166, 168, 223,226,227, 233,234, 293], из них 24 - в центральных издательствах, 20 - в научных сборниках, одна монография. Получено девять авторских свидетельств на изобретения, выпущено 5 отчетов.

Состав и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, основных выводов и рекомендаций, списка литературы, приложения. Общий объем 363 стр., из них 238 стр. текста, имеет 120 рисунков и 40 таблиц. Список литературы содержит 295 наименований, в том числе 39 иностранных.

Автор выражает глубокую благодарность основателю школы саратовских энергетиков заслуженному деятелю науки и техники РФ, доктору технических наук, профессору, академику МАНВШ Андрющенко А.И., доктору технических наук, профессору Хлебалину Ю.М. за ценные консультации и советы, а также коллективам кафедр теплоэнергетики, тепловых электрических станций, котельных установок и теплофикации, теплогазоснабжения и вентиляции, промышленной теплотехники и проблемной лаборатории теплоэнергетических установок электростанций за высказанные замечания и участие в обсуждении диссертации. 

Подобные работы
Долотовский Игорь Владимирович
Системный анализ и повышение эффективности энергетического комплекса газоперерабатывающих предприятий : на примере Астраханского газоперерабатывающего завода
Константинова Елена Георгиевна
Повышение эффективности электроснабжения нефтегазовых комплексов
Шутиков Александр Викторович
Эффективность повышения мощности энергоблоков АЭС с ВВЭР-1000
Чащин Виктор Вячеславович
Повышение эффективности работы асинхронного тягового электродвигателя с учетом его теплового состояния
Коваленко Павел Юрьевич
Комплексная оценка повышения эффективности энергоблоков ТЭС путем утилизации теплоты уходящих газов в системах регенерации турбин
Козлитин Павел Анатольевич
Системная эффективность повышения безопасности мазутного хозяйства и ХВО ТЭЦ с учетом риска
Криволуцкий Алексей Сергеевич
Повышение эффективности работы тепловых сетей за счет кавитационной обработки воды
Дмитриева Юлия Ивановна
Разработка методов повышения эффективности региональной электроэнергетики
Игнатов Виктор Игоревич
Эффективность повышения эксплуатационной безопасности АЭС с ВВЭР-1000 управлением запроектными авариями
Дмитриев Андрей Сергеевич
Повышение эффективности управления городским теплоснабжением

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