На правах рукописи Репин Александр Львович ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ПАРОВЫХ

реклама
-1-
На правах рукописи
Репин Александр Львович
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ПАРОВЫХ
КОТЕЛЬНЫХ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ
КОГЕНЕРАЦИОННЫХ УСТАНОВОК С ВИНТОВЫМ
ДВИГАТЕЛЕМ
Специальность 05.14.04- Промышленная теплоэнергетика
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Краснодар-2006
-2-
Работа выполнена в Кубанском государственном технологическом
университете.
Научный руководитель:
д-р техн. наук, профессор
Гапоненко Александр Макарович
Официальные оппоненты:
д-р техн. наук, профессор
Амерханов Роберт Александрович
д-р техн. наук, профессор
Запорожец Евгений Петрович
Ведущая организация:
ОАО «Южный инженерный центр энергетики», г. Краснодар
Защита состоится 7 ноября 2006 г. в 14 часов на заседании
диссертационного совета Д 212.100.06 Кубанского государственного
технологического университета (350058, г. Краснодар, ул. Старокубанская,
88/4 ауд. 410)
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского
государственного технологического университета.
Автореферат разослан « 6 » октября 2006 г.
Ученый секретарь диссертационного совета
канд. техн. наук, доцент
Л.Е. Копелевич
-3-
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность
изменения
работы.
заставляют
Произошедшие
по-новому
в
взглянуть
экономике
на
проблемы
России
малой
энергетики. По разным оценкам от 50 до 70 % территории России, на
которой проживает более 20 млн. человек, не охвачено централизованным
энерго
и
электроснабжением.
На
этой
огромной
территории
жизнедеятельность людей обеспечивается, главным образом, средствами
малой энергетики: электроснабжение – от автономных дизельных
электростанций
(ДЭС),
теплоснабжение
–
от
местных
котельных
установок, работающих на твердом, жидком и реже газообразном топливе.
Анализ режимов работы и технического состояния существующих
источников
тепловой
энергии
свидетельствует
об
их
низкой
энергетической эффективности и надежности. Последнее подтверждается
участившимися случаями аварийного отключения котельных, вызванными
прекращением
электроснабжения,
например,
из-за
обрывов
линий
электропередач. В результате таких аварий прекращается циркуляция
теплоносителя, что в условиях низких температур может приводить к
размораживанию трубопроводов и всей системы в целом.
В связи с этим весьма актуальным является вопрос об организации в
паровых котельных производства электрической энергии для покрытия
собственных нужд и для отпуска сторонним потребителям. В большинстве
коммунальных и промышленных котельных установлены котлы типов
-4-
ДКВР, ДЕ, КЕ и др., вырабатывающие пар с давлением 1,3 МПа. В то же
время потребители используют его, как правило, при давлении 0,3-0,4
МПа. Понижение давления осуществляется в редукционных устройствах
путем дросселирования, при этом на каждой тонне пар теряется 40-50
кВт*ч энергии. Указанный перепад давления может быть использован для
производства электрической энергии в автономной энергогенерирующей
установке, состоящей из парового двигателя и электрического генератора.
Это позволит не только существенно снизить себестоимость
вырабатываемого тепла, но и обеспечить надежное электроснабжение
котельной.
Цель работы. Целью работы является повышение эффективности
работы паровых котельных за счет использования свободного перепада
давления пара для выработки электрической энергии в когенерационной
установке с винтовым двигателем.
Для достижения поставленной цели требуется решение следующих
задач:
- разработать математическую модель винтового двигателя и
провести расчетное исследование режимов его работы;
- экспериментально проверить работоспособность двигателя и
адекватность разработанной математической модели;
- провести оптимизацию характеристик винтового двигателя для
условий его эксплуатации по тепловому графику в паровых котельных;
-5-
- разработать методику расчета и выбора геометрических параметров
двигателя и режимов работы когенерационной установке в соответствии с
переменной
теплопроизводительностью
котельной
для
получения
максимально возможной годовой выработки электрической энергии.
Научная новизна.
В диссертационной работе получены новые научные результаты:
-
разработана
математическая
модель
винтового
двигателя,
работающего на различных рабочих телах, в том числе на водяном паре;
проведена
-
экспериментальная
проверка
адекватности
математической модели винтового детандера;
- получены режимные характеристики винтового двигателя при его
работе на водяном паре;
-
предложена
двигателя,
режимов
методика
его
выбора
работы
теплопроизводительностью котельной
в
геометрических
соответствии
для
получения
с
параметров
переменной
максимальной
годовой выработки электрической энергии.
Методы и средства выполнения исследований.
Для решения поставленных в диссертационной работе задач
использовались общепринятые методы термодинамических расчетов
процессов с переменной массой рабочего тела. При разработке методики
расчета использовались методы математического анализа,
пакеты
прикладных программ (Excel, Mathcad), а также аппроксимирующие
-6-
уравнения для используемой области h-s-диаграммы водяного пара.
Экспериментальная проверка математической модели осуществлялась на
электрогенераторном комплексе ДГУ-250.
К защите представляются следующие основные положения:
- математическая модель винтового двигателя, работающего на
различных рабочих телах, в том числе на водяном паре;
- результаты расчетного и экспериментального исследования
винтового двигателя;
результаты
-
оптимизации
геометрических
и
режимных
характеристик винтового двигателя;
- методика выбора геометрических параметров двигателя и режимов
его работы в соответствии с
котельной
для
переменной теплопроизводительностью
получения
максимальной
годовой
выработки
электроэнергии;
-
рекомендации
по
выбору
типоразмера,
геометрических
характеристик и режима работы винтовой расширительной машины для
конкретного источника тепловой энергии.
Практическая значимость.
Внедрение коагенерционных установок с винтовым двигателем в
паровые котельные является энергосберегающим мероприятием, т.к.
позволит исключить потери энергии при редуцировании пара.
-7-
Отказ от покупной электроэнергии позволит значительно уменьшить
себестоимость
вырабатываемого
тепла,
повысить
надежность
электроснабжения источника, а также уменьшить экологический вред от
выбросов в атмосферу.
Рекомендации,
разработанные
на
основе
анализа
режимов
совместной работы систем теплоснабжения и парового двигателя,
позволяют осуществить рациональный выбор геометрических параметров
и производительности винтового двигателя, а также режима его работы в
зависимости от величины и характера присоединенной тепловой нагрузки.
Предложенные методики позволяют определить величину
выработки
электроэнергии,
рентабельность,
годовой
экономическую
эффективность и срок окупаемости данной установки.
Реализация результатов.
Результаты проведенных по разработанной методике расчетных и
экспериментальных исследований положены в основу корректировки
технической документации на детандер-генераторную установку с целью
постановки ее на производство
Изготовленный и исследованный опытно-промышленный образец
винтового двигателя в составе когенерационной установки ДГУ-250
планируется к установке на одной из паровых котельных.
Методика
подбора
геометрических
параметров
и
производительности двигателя для максимального покрытия годового
-8-
графика
тепловой
нагрузки
котельной
передана
в
ООО
«Теплопроектстрой» для использования при проектировании детандергенераторных комплексов.
Апробация работы.
Результаты
исследований, представленные в диссертационной
работе, докладывались и обсуждались на Международном научнотехническом семинаре «Энергосбережение и возобновляемая энергетика –
2005» ( г.Сочи), V Международной научно-технической конференции
«Повышение
эффективности
производства
электроэнергии»
(г.
Новочеркасск, 2005г.), Международной научно-технической конференции
«Энергетика XXI века» (Крым, 2005), научно-техническом семинаре
предприятия
«Краснодарская ТЭЦ» АО «Кубаньэнерго»(Краснодар,
2005г.), заседании
КубГТУ
кафедры «Промышленная теплоэнергетика и ТЭС»
(Краснодар,
2006г.),
четвертой
южнороссийской
научной
конференции. «Энерго- и ресурсосберегающие технологии и установки».
Публикации.
По
результатам
выполненных
исследований
опубликовано 9 работ.
Структура и объем диссертации.
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав,
заключения и списка литературы. Работа изложена на 118 страницах,
включая 36 рисунков, 5 таблиц. Список используемой литературы
включает 117 наименований.
-9-
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность работы. Отмечается наличие
потерь энергии в котельных при редуцировании потоков пара, указывается
на ненадежность работы источников тепла при авариях в системах
электроснабжения, которые приводят к прекращению теплоснабжения.
Сформулированы цели и задачи исследования.
Первая
глава
диссертационной
отечественной и зарубежной
работы
посвящена
обзору
литературы в области повышения
эффективности источников тепла при организации в них производства
электрической энергии, т.е. при реконструкции котельных в мини-ТЭЦ.
Отмечена
существующая
тенденция
энергопотребителей
к
разработке и внедрению собственных источников энергоснабжения.
Рассмотрены и проанализированы известные методы организации
комбинированного производства тепловой и электрической энергии в
существующих
котельных,
включая
использование
газотурбинных
агрегатов (ГТУ), двигателей внутреннего сгорания, паротурбинных
установок (ПТУ). Отмечены достоинства и недостатки каждого из этих
технических решений.
Обоснована
целесообразность
использования
в
области
электрических мощностей когенерационных комплексов до 500 кВт
винтовых двигателей.
- 10 -
Проанализирован отечественный и зарубежный опыт использования
винтовых расширительных машин в разных отраслях промышленности.
С учетом изложенного сформулированы задачи исследования.
Во второй главе показано, что для осуществления совместной
работы
котельной,
электрогенераторного
комплекса
и
системы
теплоснабжения необходимо иметь возможность с достаточной степенью
точности
прогнозировать
характеристики
винтового
двигателя
и
параметры рабочего тела в процессе расширения.
Для
решения
математическая
этой
модель
задачи
рабочего
в
данной
процесса
главе
разработана
детандера.
Основными
усложняющими моментами при этом явились переменность массы пара,
расширяющегося в рабочей полости, протечки пара из полостей высокого
давления в полости с более низким давлениям, а также протекание
процесса в области влажного пара вблизи пограничной кривой.
В основу математической модели винтового двигателя положено
уравнение первого закона термодинамики в виде
dQподв=d(Gh)-Vdp=hdG+Gdh-Vdp,
где
(1)
dG – изменение массового заряда в полости;
dh – изменение удельной энтальпии пара в полости при повороте
ведущего ротора на угол dφ.
Тепло, подведенное к полости dQподв, алгебраически складывается из
отвода тепла через стенки корпуса ВРМ в окружающую среду dQвнеш,
- 11 -
подвода тепла с паром, натекающим в полость i из сзади идущих полостей
dGi-4,dGi-1, а также отвода тепла с утечками во впереди идущие полости
dGi+1,dGi+4,dGi+5 .
dQподв = dQвнеш + dGi-4*hi-4+dGi-1*hi-1-(dGi+1+dGi+4+dGi+5)*hi ,
(2)
По оценкам других исследователей отвод тепла в окружающую
среду dQвнеш составляет до 0,5% мощности ВРМ и может не учитываться.
С учетом (1) изменение давления в полости при повороте ведущего
винта на угол dφ составит:
dр 
Gdh  hdG  dQподв
,
V
Интегрирование
уравнения
(3)
3
возможно
осуществить
только
численными методами в связи с отсутствием аналитических зависимостей
между входящими в него величинами
Изменение давления в парной полости при повороте ведущего
ротора на угол  в конечных разностях
P    
G    h     hi    G      Qподв
,
V    
где
Qподв  Gi 1,i    hi 1      Gi 4,i    hi 4     
Gi1      Gi4      Gi5    hi ;
G - результирующее изменение массы пара в полости;
h - приращение энтальпии в полости, которое является
(4)
- 12 -
результирующей величиной трех составляющих:
- увеличения объема при изоэнтропном расширении от V   до V    
- изменение массы пара из-за натечек и утечек
- от смешения с паром, натекающим в полость.
На основе уравнения (4) были разработаны программы расчета
рабочего процесса ВРМ на сухом, перегретом и влажном паре.
Для расчета рабочего процесса двигателя на влажном паре нами
было разработано математическое описание hS- диаграммы в области
протекания исследуемых процессов в виде комплекса аппроксимирующих
уравнений.
Одной из основных характеристик работы винтового двигателя
является адиабатный КПД, который может быть представлен в виде
произведения частных коэффициентов
 ад  V P Г ,
(5)
где V P Г - соответственно коэффициенты, учитывающие потери
с
протечками, отклонениями режима от расчетного, гидравлические потери.
В работе предложены уравнения для расчета этих показателей.
Расход рабочего тела через ВРМ
 1  Рвп  Gтеор 4n

D  
, кг / с .
Р
нач

 60
Внутренняя мощность ВРМ
(6)
N i  D hв х  h2  .
(7)
- 13 -
Электрическая мощность на клеммах генератора определяется с
учетом механических потерь в двигателе, редукторе и генераторе.
Материалы, полученные при расчетах по предложенной методике,
позволяют
осуществлять
генераторных
прогнозирование
показателей
детандер-
установок с ВРМ и оптимизировать их геометрические
параметры для максимального покрытия тепловой нагрузки конкретного
источника тепла, а также выполнять технико-экономические расчеты для
оценки эффективности предлагаемых технических решений.
В третьей главе дано описание конструкции и схемы опытнопромышленного образца детандер-генераторной установки ДГУ-250 с
винтовым двигателем, а также приведены результаты расчетного и
экспериментального исследования ее работы на сжатом воздухе и дано
сопоставление экспериментальных характеристик с расчетными данными.
Коагенерационная
установка
ДГУ-250
состоит
из
винтового
двигателя, редуктора, электрогенератора и щита управления. Стенд, на
котором производились испытания установки, оборудован приборами для
измерения и регистрации температур, давлений, расхода рабочего тела, а
также скорости вращения роторов винтовой расширительной машины.
При проведении испытаний ВРМ на сжатом воздухе в условиях
завода изготовителя была подтверждена работоспособность комплекса и
всех
систем,
а
также
получены
G  f (n, РВХ ), N  f (n, РВХ ), АД  f (n, РВХ ) .
экспериментальные
зависимости
- 14 -
Используя разработанную математическую модель ВРМ, те же
зависимости были получены расчетным путем.
Результаты сопоставления опытных и расчетных показателей
(расхождение не превышает 7 %) позволяют сделать вывод о достаточной
адекватности предложенной математической модели.
Кроме того, в условиях работы ВРМ в паровых котельных, входящих
в систему теплоснабжения, основным фактором, определяющим режим
работы комплекса, является меняющаяся тепловая нагрузка источника
тепла, и как следствие, изменение входного давления пара Рвх . Это
потребовало рассмотреть влияние Рвх и n на основные показатели
установки Рис (1,2,3)
Важным
преимуществом
ВРМ
перед
другими
типами
расширительных машин является положительное влияние наличия жидкой
фазы в потоке расширяющегося газа на показатели работы двигателя.
При работе на водяном паре конденсат не только может
образовываться в рабочей полости при снижении давления, но и поступать
в машину вместе с паром. В результате под действием центробежных сил
на поверхности расточки корпуса и на боковых поверхностях зубьев
появляется пленка конденсата, толщина которой в зависимости от
количества конденсата может оказаться сопоставимой с величиной зазоров
- 15 -
в машине. Заполнение зазоров жидкой пленкой существенно снижает
перетечки между полостями, что заметно повышает КПД винтового
кг/ч
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0
1500
2500
3500
0,4 МПа
1 МПа
4500
0,6 МПа
1,2 МПа
5500
6500
0,8 МПа
1,4 МПа
Рисунок 1 - Зависимость расхода пара от частоты вращения
ведущего ротора при различных значениях Рвх.
кВт 600
500
400
300
200
100
0
1500
2500
0,6 МПа
1,2 МПа
Рисунок 2 -
3500
4500
0,8 МПа
1,4 МПа
5500
6500
об/мин
1 МПа
Зависимость мощности ДГУ от частоты вращения
ведущего винта и различных значениях Рвх.
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
МПа
0,4
0,6
1500
4500
0,8
1
2500
5500
1,2
3500
6500
1,4
- 16 -
Рисунок 3 - Зависимость адиабатного КПД двигателя от Рвх при
различной частоте вращения.
двигателя. Расчеты по разработанной программе показали, что при
уменьшении величины зазоров в 2 раза КПД машины возрастает на 8 %.
Четвертая глава посвящена рассмотрению условий наиболее
эффективной совместной работы ВРМ и систем теплоснабжения при
переменной тепловой нагрузке потребителей. На рис 4 приведена
принципиальная схема включения электрогенераторного комплекса в
тепловую схему котельной. Покрытие пиковой части теплового графика
предусмотрено через регулятор давления 5.
Рисунок 4 - Принципиальная схема паровой котельной с ВРМ
1- паровой котел, 2 – деаэратор, 3- расширительная машина, 4 –
генератор, 5-редукционный клапан, 6-регулятор давления, 7- сетевой
подогреватель, 8-питательный насос, 9- сетевой насос, 10 – потребитель.
При
эксплуатации
комплекса
задачей
является
не
только
обеспечение расхода пара через ВРМ, соответствующего меняющейся
- 17 -
тепловой нагрузке, но и получение максимально возможной годовой
выработки электроэнергии.
Теплопроизводительность ВРМ (под этим показателем условно
будем
понимать
количество
теплоты,
переданное
потоком
пара,
выходящим из ВРМ, сетевой подогревательной установке) выражается
известным уравнением

Q  D hвх 1   ад    ад h2 ад  h2СП
Из
уравнения

(9)
следует,
(9)
что
регулирование
теплопроизводительности ВРМ в соответствии с меняющейся тепловой
нагрузкой возможно двумя путями:
 изменением
расхода
пара
через
ВРМ,
которое
может
осуществляться регулированием частоты вращения роторов и Рвх,;
 регулированием конечного давления
Р2 ,
что приводит к
изменению энтальпии в конце изоэнтропного расширения
h2 ад
и
следовательно величины Q .
Следует также учитывать, что при колебаниях как Рв х , так и Р2
происходит изменение  ад ,
в основном за счет появления потерь от
несоответствия внутренней и внешней степеней понижения давления, что
учитывается режимным КПД двигателя.
- 18 -
В данной главе рассмотрены возможности регулирования расхода
пара через ВРМ за счет изменения частоты вращения роторов, а также за
счет давления пара на входе в машину и выходе из нее.
Установлено, что наиболее широкие возможности изменения
расхода пара дает регулирование частоты вращения роторов, однако при
работе в параллель с системой электроснабжения использовать этот
вариант регулирования не представляется возможным.
Определение
зависимости
теплопроизводительности
ВРМ
от
давления до и после расширительной машины показало, что изменение Р вх
приводит к практически линейному изменению расхода пара через
двигатель, а варьирование выходного давления Р2 крайне незначительно
(2-3%) сказывается на величине Q. Следовательно, регулирование
теплопроизводительности ВРМ в соответствии с меняющейся тепловой
нагрузкой котельной практически возможно только за счет изменяющегося
давления пара на входе в машину.
При этом верхний предел теплопроизводительности определяется
максимальной величиной давления пара, поступающего в машину. При
снижении входного давления соответственно уменьшается
массовый
расход пара и следовательно теплопроизводительность и мощность ВРМ.
Предложено
определять
из
вырабатываемой
минимальную
условия
равенства
электрогенератором,
теплопроизводительность
электрической
величине
мощности
собственных
ВРМ
Nэ,
нужд
- 19 -
котельной Nсн. Очевидно, что если вырабатываемая мощность не
покрывает
собственные
нужды
источника,
использование
когенерационной установки теряет смысл.
Для обеспечения круглогодового использования когенерационной
л ет
установки необходимо также выдержать условие Qmin  Q ГВС
.
Существенное
расширение
теплопроизводительности
машины
диапазона
можно
регулирования
получить,
геометрическую степень расширения двигателя  Г 
изменяя
Vmax
, где Vнр – объем
VНР
парной полости в момент начала расширения.
Увеличение теплопроизводительности ВРМ возможно за счет
снижения геометрической степени расширения, т.к. при этом возрастает
расход пара через машину. Это позволит существенно увеличить покрытие
тепловой нагрузки паром, отработавшим в ВРМ. При этом общая годовая
выработка
электроэнергии
возрастает.
Поскольку
Г
является
конструктивным параметром, ее величина может закладываться при
проектировании
впускного
окна
машины,
исходя
из
требуемой
годовую
выработку
теплопроизводительности ВРМ для данной котельной.
На
рис
5
верхняя
кривая
отображает
электроэнергии Эг для исследуемого агрегата при различных значениях
 Г . Максимальное значение Эг достигается при  Г =2,15 и составляет 1,98
- 20 -
млн. кВт*ч, в т.ч. за отопительный период 1,36 млн. кВт*ч, за летний
сезон 0,62 млн кВт*ч.
Анализ приведенных сезонных графиков показывает, что для
покрытия летней нагрузки ГВС целесообразно иметь большие значения  Г ,
т.к. при этом будет максимально использоваться потенциальная энергия
пара, поступающего в ВРМ. Суммарная выработка электроэнергии за
летний сезон при этом возрастает с увеличением  Г .
Рисунок 5 - Выработка электроэнергии за отопительный
и летний периоды работы котельной.
В отопительный период в связи с необходимостью
покрывать
возрастающую тепловую нагрузку целесообразно иметь машину с малыми
значениями  Г . В этом случае выработка электроэнергии за отопительный
сезон возрастает за счет увеличения расхода пара через машину т.к.
увеличивается объем заполняемой полости.
- 21 -
С учетом изложенного предложено, исходя из годового графика
тепловой нагрузки, при проектировании машины под конкретную
котельную, предусмотреть возможность замены окна впуска при переходе
с отопительного сезона на летний и наоборот. Размеры впускного окна
однозначно определяют величину объема полости в начале расширения, а
следовательно и  Г , расход пара через машину.
Расчеты показали, что для принятой геометрии винтов оптимальное
значение
Г
составляет для летнего периода 3,5; при этом выработка
электроэнергии за сезон обеспечивается в количестве 854 тыс. кВт
Оптимальное значение
Г
*
ч.
для зимнего периода составляет 1,2; при этом
выработка электроэнергии за сезон –1545 тыс. кВт*ч. Суммарная годовая
выработка электроэнергии в таком варианте составляет 2400 тыс. кВт * ч,
что на 420 тыс. кВт* ч ( 21,2 %) выше, чем при оптимальном  Г  2,15 в
течение всего года без замены окна впуска.
Найденные в процессе экспериментов и расчетов закономерности
Q  f P2  и N Э  f P2  при Pвх  const
указывают на возможность
использовать изменение противодавления за ВРМ для увеличения
электрической
мощности
и
годового
производства электроэнергии
комплексом при безусловном покрытии базовой части теплового графика.
Для реализации данного предложения достаточно установить
регулятор противодавления за ВРМ, работающий по программе, увязанной
- 22 -
с требуемой температурой нагрева сетевой воды в соответствии с
температурным графиком системы теплоснабжения. В частности в летний
период давление пара за ВРМ Р2 может быть максимально понижено, что
позволит в течение всего периода иметь повышенную мощность двигателя,
а следовательно и увеличить выработку электроэнергии.
В заключительной части главы приведены полученные расчетным
путем поля тепловых нагрузок, покрываемых винтовыми двигателями 6-ой
(d=250 мм) и 7-ой (d=315 мм) базы. Изложена методика подбора
конструктивных параметров ВРМ для конкретной котельной. Даны
рекомендации, направленные на получение максимальной годовой
выработки электроэнергии.
Проведенная технико-экономическая оценка внедрения ДГУ-250 в
одной из котельных показала, что годовая выработка электроэнергии
составляет 2 400 тыс. кВт*ч и срок окупаемости не превышает 1,8 года.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ
1.
Выполнен анализ известных технических
решений по
организации комбинированной выработки тепловой и электрической
энергии в котельных. Установлено, что в условиях меняющейся тепловой
нагрузки работа агрегатов по тепловому графику связана с существенным
ухудшением их эффективности.
2.
Предложена математическая модель ВРМ, на основании
которой разработана методика расчета рабочего процесса для водяного
- 23 -
пара, учитывающая переменность массы, явление конденсации в рабочих
полостях и наличие жидкой фазы в потоке.
3.
Проведена наладка
систем головного образца детандер-
генераторной установки и получены экспериментальные характеристики
ВРМ,
подтверждающие
ее
работоспособность
и
адекватность
разработанной математической модели машины.
4.
Проведено расчетное исследование работы ВРМ на водяном
паре. Установлено, что КПД двигателя находится в пределах 0,65-0,75 и
незначительно меняется в широком диапазоне частоты вращения роторов
и начального давления пара, что указывает на возможность эффективной
работы ДГУ при значительных колебаниях тепловой нагрузки.
5.
Показано,
что
заполнение
зазоров
в
машине
сконденсировавшейся влагой приводит к заметному увеличению ее КПД за
счет уменьшения величины протечек
6.
Выполнен анализ совместной работы ДГУ с системой
теплоснабжения
в
условиях
меняющейся
тепловой
нагрузки.
Проанализированы возможности регулирования режима работы ВРМ.
7.
Разработана
методика
оптимизации
годовой
выработки
электроэнергии на базе теплового потребления для котельных с
различными величинами и соотношениями зимней и летней нагрузок.
8. Даны рекомендации по подбору типоразмера и геометрических
параметров ВРМ с целью получения максимальной годовой выработки
- 24 -
электроэнергии. Показано, что практически весь диапазон тепловых
нагрузок от 4 до 75 ГДж/ч при применении предложенных методов
регулирования покрывается двумя типоразмерами ВРМ (6ой и 7ой базы).
9. Результаты исследования позволят ставить вопрос о широком
внедрении установок данного типа в производственных и отопительных
паровых котельных.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих
работах диссертанта:
1. Репин А.Л. Когенерационная установка для паровых
котельных//
Материалы
V
международной
конференции.Новочеркасск,2005.-С. 31-34.
2. Репин А.Л. Расчетные исследования когенерационной установки
для паровых котельных// Энергосбережение и водоподготовка № 2, 2006.С.71-72.
3. Репин А.Л. Перспективы производства электроэнергии и холода
на газотурбинных станциях. // Материалы четвертой южнороссийской
научной конференции. «Энерго- и ресурсосберегающие технологии и
установки». Краснодар. 2005.-С. 27-30.
4. Репин А.Л. К вопросу о повышении надежности
электроснабжения
паровых
котельных//
Материалы
четвертой
южнороссийской научной конференции. «Энерго- и ресурсосберегающие
технологии и установки». Краснодар. 2005. -С. 27-30.
5. Репин А.Л., Репин Л.А. Возможности использования энергии
давления природного газа на малых газораспределительных станциях/
Энергосбережение. № 3, 2004.- С. 70-72.
6. Репин Л.А., Чернн Р.А., Репин А.Л. Методика расчета рабочего
процесса винтового парового двигателя// Материалы V международной
конференции. Новочеркасск, 2005. -С. 28-31.
7. Репин Л.А., Чернин Р.А., Репин А.Л. Электрогенерирующий
комплекс для паровой котельной// Материалы Международного научнотехнического семинара. Сочи, 2005 г.
8. Репин А.Л. Автономное электроснабжение котельной с
использованием цикла на низкокипящем рабочем теле// Материалы
международной конференции «Проблемы энергетики», Крым, 2004
9. Репин Л.А., Чернин Р.А., Репин А.Л. Некоторые результаты
расчетного исследования электрогенерирующего комплекса для паровой
- 25 -
котельной// Материалы Международного научно-технического семинара.
Сочи, 2005 г.
Похожие документы
Скачать