Повышение эффективности работы районной отопительной котельной за счет надстройки газотурбинной установкой
- Авторы: Краснов Е.В.1
-
Учреждения:
- Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова
- Выпуск: Том 1 (2024)
- Страницы: 401-402
- Раздел: ЧАСТЬ I. Теплоэнергетика и теплотехника
- URL: https://bioethicsjournal.ru/osnk-sr2024/article/view/632382
- ID: 632382
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Обоснование. Развитие распределенной генерации представляет собой комплексное стратегическое решение, направленное на увеличение конкурентоспособности отечественной энергетики, экономию потребления первичного топлива до 40 %, сокращение воздействия вредных продуктов сгорания на окружающую среду и увеличение (до 50 ГВт) установленной электрической мощности с комбинированной выработкой тепловой и электрической энергии. Согласно прогнозу развития отраслей ТЭК и стратегии развития энергетики России до 2035 года [1, 2], одним из перспективных направлений повышения эффективности в энергетике нашей страны является внедрение в районных и промышленных котельных для их перевода в режим мини-ТЭЦ когенерационных установок малой мощности на основе газотурбинных установок (ГТУ) и газопоршневых установок (ГПУ), являясь приоритетным направлением развития энергетики.
Цель — исследование возможности перевода котельной 4-С г. Чебоксары в режим когенерации за счет ее надстройки ГТУ со сбросом горячих продуктов сгорания в имеющийся штатный котел КВ-ГМ-100 для полного обеспечения потребителей тепловой энергией на ГВС за счет утилизации тепла продуктов сгорания после ГТУ без дожигания дополнительного топлива в атмосфере выхлопных газов.
Методы. Используются расчетные методы исследования.
Результаты. Определена необходимая максимальная тепловая нагрузка котельной 4-С на ГВС, которая (в межотопительный период) изменяется в зависимости от температуры подпиточной воды и находится в диапазоне 19–21 Гкал/ч [3] (рис. 1).
Рис. 1. Изменения среднемесячной тепловой нагрузки — 1 и температуры холодной воды на подпитку — 2 за 2022 год
Для обеспечения согласования расхода выхлопных газов газотурбинной установки (ГТУ) с расходом дымовых газов котла, а также для выполнения требований завода-изготовителя котла по скорости газов в газоходе и разрежению в топке, выбрана газотурбинная электростанция (ГТЭС-16) производства «Пермские моторы» [4].
Разработана схема когенерационной установки (рис. 2) [5]. В утилизационном режиме тепловая мощность котла составляет 20,4 Гкал при температуре наружного воздуха 15 °С и загрузке ГТУ в базовом режиме на номинальную мощность 16 МВт, что достаточно для обеспечения потребителей тепловой энергией на ГВС в межотопительный период.
Рис. 2. Схема когенерационной установки: 1 — электрогенератор; 2 — камера сгорания ГТУ; 3, 6, 9 — газоходы; 4 — тройник; 5 — шибер, поддерживающий оптимальный коэффициент избытка кислорода в топочной камере в диапазоне α = 1,05–1,1; 7 — горелки котла; 8 — котел; 10 — регистр; 11 — датчик кислорода; 12 — дымосос; 13 — дожимной компрессор; 14 — штатные дутьевые вентиляторы; 15, 17 — газоплотные клапаны; 16 — кран шаровой трехходовой
Выводы. Результаты исследований показывают, что ГТЭС-16, работающий в базовом режиме на номинальной электрической мощности, благодаря сбросам горячих продуктов сгорания в имеющийся водогрейный котел КВ-ГМ-100, позволяет полностью обеспечить потребности в тепловой энергии на ГВС в межотопительный период без дополнительного сжигания природного газа в котле-утилизаторе. Также имеется возможность увеличения тепловой мощности котла за счет дополнительного сжигания природного газа в выхлопных газах ГТУ без применения дутьевых вентиляторов до паспортных значений в отопительный период.
Полный текст
Обоснование. Развитие распределенной генерации представляет собой комплексное стратегическое решение, направленное на увеличение конкурентоспособности отечественной энергетики, экономию потребления первичного топлива до 40 %, сокращение воздействия вредных продуктов сгорания на окружающую среду и увеличение (до 50 ГВт) установленной электрической мощности с комбинированной выработкой тепловой и электрической энергии. Согласно прогнозу развития отраслей ТЭК и стратегии развития энергетики России до 2035 года [1, 2], одним из перспективных направлений повышения эффективности в энергетике нашей страны является внедрение в районных и промышленных котельных для их перевода в режим мини-ТЭЦ когенерационных установок малой мощности на основе газотурбинных установок (ГТУ) и газопоршневых установок (ГПУ), являясь приоритетным направлением развития энергетики.
Цель — исследование возможности перевода котельной 4-С г. Чебоксары в режим когенерации за счет ее надстройки ГТУ со сбросом горячих продуктов сгорания в имеющийся штатный котел КВ-ГМ-100 для полного обеспечения потребителей тепловой энергией на ГВС за счет утилизации тепла продуктов сгорания после ГТУ без дожигания дополнительного топлива в атмосфере выхлопных газов.
Методы. Используются расчетные методы исследования.
Результаты. Определена необходимая максимальная тепловая нагрузка котельной 4-С на ГВС, которая (в межотопительный период) изменяется в зависимости от температуры подпиточной воды и находится в диапазоне 19–21 Гкал/ч [3] (рис. 1).
Рис. 1. Изменения среднемесячной тепловой нагрузки — 1 и температуры холодной воды на подпитку — 2 за 2022 год
Для обеспечения согласования расхода выхлопных газов газотурбинной установки (ГТУ) с расходом дымовых газов котла, а также для выполнения требований завода-изготовителя котла по скорости газов в газоходе и разрежению в топке, выбрана газотурбинная электростанция (ГТЭС-16) производства «Пермские моторы» [4].
Разработана схема когенерационной установки (рис. 2) [5]. В утилизационном режиме тепловая мощность котла составляет 20,4 Гкал при температуре наружного воздуха 15 °С и загрузке ГТУ в базовом режиме на номинальную мощность 16 МВт, что достаточно для обеспечения потребителей тепловой энергией на ГВС в межотопительный период.
Рис. 2. Схема когенерационной установки: 1 — электрогенератор; 2 — камера сгорания ГТУ; 3, 6, 9 — газоходы; 4 — тройник; 5 — шибер, поддерживающий оптимальный коэффициент избытка кислорода в топочной камере в диапазоне α = 1,05–1,1; 7 — горелки котла; 8 — котел; 10 — регистр; 11 — датчик кислорода; 12 — дымосос; 13 — дожимной компрессор; 14 — штатные дутьевые вентиляторы; 15, 17 — газоплотные клапаны; 16 — кран шаровой трехходовой
Выводы. Результаты исследований показывают, что ГТЭС-16, работающий в базовом режиме на номинальной электрической мощности, благодаря сбросам горячих продуктов сгорания в имеющийся водогрейный котел КВ-ГМ-100, позволяет полностью обеспечить потребности в тепловой энергии на ГВС в межотопительный период без дополнительного сжигания природного газа в котле-утилизаторе. Также имеется возможность увеличения тепловой мощности котла за счет дополнительного сжигания природного газа в выхлопных газах ГТУ без применения дутьевых вентиляторов до паспортных значений в отопительный период.
Об авторах
Евгений Вячеславович Краснов
Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова
Автор, ответственный за переписку.
Email: evgeni.krasnov.99@mail.ru
аспирант
Россия, ЧебоксарыСписок литературы
- government.ru [Электронный ресурс]. Прогноз научно-технологического развития отраслей топливно-энергетического комплекса России на период до 2035 года [дата обращения: 03.05.2024]. Режим доступа: http://government.ru/docs/all/128340/
- minenergo.gov.ru [Электронный ресурс]. Энергетическая стратегия Российской Федерации на период до 2035 года [дата обращения: 03.05.2024]. Режим доступа: https://minenergo.gov.ru/node/1026
- Афанасьев В.В., Ковалев В.Г., Краснов Е.В., Туманов Ю.А. Модернизация отопительной котельной в мини-ТЭЦ за счет надстройки котла КВ-ГМ-100 газотурбинной установкой. В кн.: Материалы VII Международной научно-технической конференции: «Проблемы и перспективы развития энергетики, электротехники и энергоэффективности». Чебоксары: Изд-во ЧГУ, 2023. С. 206–213.
- Энергетические газотурбинные установки и энергетические установки на базе газопоршневых и дизельных двухтопливных двигателей. Ч. 1. ГТУ: Отчет; Неком. парт-во. «Российское теплоснабжение». Москва, 2004. 127 с. Режим доступа: http://www.rosteplo.ru
- Афанасьев В.В., Ковалев В.Г., Краснов Е.В., Туманов Ю.А. Повышение эффективности работы отопительной котельной за счет модернизации в мини-ТЭЦ. В кн.: Материалы VII Международной научно-технической конференции: «Проблемы и перспективы развития энергетики, электротехники и энергоэффективности». Чебоксары: Изд-во ЧГУ, 2023. С. 224–232.
Дополнительные файлы
