Введение к работе
Актуальность проблемы. В основу энергетической политики страны на ближайшую перспективу положена всемерная интенсификация энергосбережения, в том числе и за счет внедрения новых высокоэффективных установок на базе ГТУ для нужд теплоснабжения.
Одним из направлений развития энергетики в современных условиях является повышение надежности снабжения потребителей электроэнергией и тепловой энергией, увеличение системного резерва и техническое перевооружение существующих источников энергоснабжения. В этом отношении широкое использование ГТУ, в том числе и конверсионных, и создание на их основе блок-ТЭЦ и мини-ТЭЦ является одним из перспективных направлений. Возможности теплоэнергетических установок на базе ГТУ и их эффективность в системах комплексного теплоэнергоснабжения недостаточно изучены. Изменяющиеся условия работы энергоустановок на базе ГТУ, переменные режимы работы и динамические факторы развития энергосистем существенно изменяют технико-экономические и надежностные показатели таких установок. Это определяет необходимость проведения комплекса научно-исследовательских работ по исследованию влияния динамических факторов и переменных режимов работы на технические параметры и характеристики установок на базе ГТУ, показатели их надежности, технико-экономическую эффективность и рациональные области применения.
Среди известных типов теплоэнергетических установок в современных экономических условиях наибольшие перспективы имеют установки малой и средой мощности на базе ГТУ (блок-ТЭЦ и мини-ТЭЦ), позволяющие существенно товысить надежность энергоснабжения потребителей и провести техническое пе-эевооруженис существующих ТЭЦ, промышленных и водогрейных котельных.
Работа выполнена в рамках научного направления Проблемной научно-ісследовательской лаборатории теплоэнергетических установок электростанций ГГТУ в соответствии с межвузовской научно-технической программой основного гаучного направления развития науки и техники Российской Федерации «Топли-о и энергетика», федеральной программы фундаментальных исследований в об-асти «Физико-технические проблемы энергетики», раздел «Фундаментальные роблемы энергосбережения и эффективного использования топлива», а также рограммой конкурса грантов в области энергетики и электротехники по разделу '-098 «Экономия топлива и тепловой энергии».
Объект исследования : блок-ТЭЦ на базе ГТУ малой и средней мощности в ястемах комплексного теплоэнергоснабжения.
Целью настоящей работы является разработка методов и обоснование тех-ических решений по повышению эффективности и надежности комбинирован-ых энергоустановок на базе ГТУ малой и средней мощности в системах ком-іексного энергоснабжения.
Основными задачами, подлежащими исследованию, являются:
-
Разработка методики учета динамических факторов развития энергосистел в технико-экономических расчетах блок-ТЭЦ на базе ГТУ малой и средней мощ ноет и.
-
Разработка метода расчета показателей надежности блок-ТЭЦ в схема> теплоэпергоснабжения.
-
Разработка методики оценки влияния надежности и проведение оптимизационных исследований основных параметров и характеристик блок-ТЭЦ и определение их эффективности.
Научная новизна результатов исследования. Разработана методика учета динамических факторов развития энергосистем, позволяющая оценить изменение технико-экономической эффективности блок-ТЭ! \ па базе ГГУ малой и средней мощности в течение срока эксплуатации установки. Предложен метод расчете показателей надежности блок -ТЭЦ и систем теплоснабжения на их основе. Определены оптимальные эксплуатационные характеристики ГТУ и котла-утилизатора в зависимости от режима работы установки и динамических системных факторов.
Практическая значимость результатов работы.
-
Предложена методика расчета технико-экономических показателей с учетом динамических факторов развития энергосистем. Установлено влияние технико-экономических и системных факторов на оптимальные значения параметров термодинамического цикла блок-ТЭЦ на базе ГТУ.
-
Предложена методика расчета показателей надежности теплоэнерго-снабжающих систем с учетом реальных условий их функционирования, позволяющая определить оптимальную структурную схему, а также наивыгоднейшие способы резервирования основного оборудования энергоустановок блок-ТЭЦ. Определена взаимозависимость показателей надежности блок-ТЭЦ по отпуску электроэнергии, технологического пара и горячей воды.
-
Разработаны математические модели расчета надежности газовой турбины и котла-утилизатора, основанные на вероятностном описании термонапря-женпого состояния элементов ГТУ и КУ. Установлено влияние параметров термодинамического цикла на показатели надежности ГТУ и котла-утилизатора.
-
Разработана методика расчета показателей надежности теплоэнергетических установок с временным резервированием. Использование аккумулятора теплоты в тепловой схеме блок-ТЭЦ позволяет увеличить надежность работы установки по отпуску тепловой энергии.
' На защиту выносятся. Методические положения и результаты определения эффективности использования энергоустановок малой и средней мощности на базе ГТУ с учетом динамических факторов развития энергосистем в системах комплексного теплоснабжения. Методика расчета показателей надежности основных элементов блок-ТЭЦ и результаты расчетов влияния основных параметров и режимов их работы на показатели надежности установок. Методические
положения и результаты расчетов показателей надежности систем комплексного теплоэнергоснабжения.
Достоверность результатов и выводов диссертационной работы обосновывается использованием фундаментальных закономерностей технической термодинамики, теплопередачи и теории надежности технических систем и систем энергетики. Математические модели теплофикационных установок разработаны на основе апробированных методов их расчета. Проведено сопоставление результатов исследования с имеющимися данными на основе других подходов.
Апробация работы. Основные методические положения и результаты работы доложены и обсуждены на научных конференциях и семинарах Саратовского государственного технического университета в 1992-1997 гг.; на Межвузовской научно-технической конференции «Повышение эффективности и надежности теплоэнергетического оборудования, систем и комплексов» (г. Саратов 1996 г.), на Межвузовской научной конференции «Вопросы повышения эффективности теплоэнергетических установок и систем» (г. Саратов 1997 г.)
Публикации. Материалы, вошедшие в диссертационную работу, опубликованы в двух научных статьях (см. список публикаций).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из предисловия, введения, четырех глав, выводов, списка использованных источников (101 наименование, и том числе 17 иностранных), изложена на 156 страницах, содержит 35 рисунков, 36 таблиц.
