Диссертация (Исследование и оптимизация теплонасосных установок в структуре схем ПГУ-ТЭЦ)

2СОДЕРЖАНИЕОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ............................................................................................... 4ВВЕДЕНИЕ ............................................................................................................................................ 61 Анализ технических решений по созданию ПГУ-ТЭЦ с котлами-утилизаторами иТНУ .....................................................................................................................................................101.1. Состояние российской энергетики и актуальность использования ТНУ в тепловыхсхемах ПГУ-ТЭЦ.................................................................................................................................101.2.

Предпосылки использования теплонасосных установок на ПГУТЭЦ .....................................................................................................................................................151.3. Современное состояние теплонасосной технологии теплоснабжения............................

211.3.1. Мировой опыт применения крупных тепловых насосов.................................................251.3.2. Состояние теплонасосной техники в России ......................................................................261.4. Постановка задачи и цели исследования ................................................................................272 Методологические основы расчета и выбора схем ПГУ с котлами-утилизаторамии ТНУ .....................................................................................................................................................282.1.

Выбор и обоснование структуры тепловых схем ПГУ-ТЭЦ с ТНУ ................................ 282.2. Разработка математических моделей ПГУ-ТЭЦ утилизационного типас ТНУ .....................................................................................................................................................282.3. Схема тепловых потоков ПГУ–ТЭЦ утилизационного типа с ТНУ................................ 332.4. Алгоритм и методика расчета тепловых схем ПГУ утилизационного типас ТНУ ....................................................................................................................................................342.4.1. Основные этапы расчета тепловых утилизационных схем ПГУ с ТНУ ......................362.4.2. Расчет энергетических показателей......................................................................................442.4.3.

Методика расчета комплексов «ПГУ-ТЭЦ – ТНУ» .........................................................462.5. Особенности оценки эффективности систем комбинированного теплоснабжения.....492.6. Критерии сравнения эффективности тепловых схем ..........................................................562.7. Описание программных средств для расчетов ......................................................................592.8. Выводы по разделу 2 ...................................................................................................................603 Расчетное исследование тепловых схем ПГУ с ТНУ...............................................................

623.1. Определение структуры расчетной модели ПГУ-ТЭЦ с ТНУ ..........................................623.1.1. Исследование источника низкопотенциальной теплоты для ТНУ на ПГУТЭЦ .....................................................................................................................................................623.1.2. Сравнение различных вариантов тепловых схем ПГУ с КУ и ТНУ ..........................653.1.3. Исследование влияние типа хладагента на показатели тепловой экономичности ....693.2 Расчетные исследования модели ПГУ-ТЭЦ с ТНУ ..............................................................

823.2.1. Результаты расчета ПГУ-ТЭЦ с ТНУ для регионов «Центр», «Урал» и«Юг» .....................................................................................................................................................8633.3. Выводы по разделу 3 .................................................................................................................1024 Оптимизация схемных решений ПГУ-ТЭЦ с ТНУ ...............................................................1044.1. Способы оптимизации схемных решений по использованию ТНУ на ПГУТЭЦ ...................................................................................................................................................1044.2.

Совершенствование показателей эффективности ПГУ-ТЭЦ с электроприводнойТНУ ...................................................................................................................................................1104.3. Исследование схемных решений ПГУ-ТЭЦ с ТНУс газопоршневым и газотурбинным приводом ...........................................................................1124.4.

Исследование возможности применения ТНУ в схеме ПГУ-ТЭЦ для расширениярегулировочного диапазона энергоблока.....................................................................................1144.5. Выводы по разделу 4 .................................................................................................................1215. Финансово-экономический анализ схемных решений ПГУ-ТЭЦ сТНУ ...................................................................................................................................................1235.1.

Исходные данные финансово-экономического анализа ТНУ на ПГУТЭЦ ...................................................................................................................................................1235.2. Исходная информация для проекта .......................................................................................1265.3.

Календарный график работ по реконструкции ТЭЦ с использованиемТНУ ...................................................................................................................................................1295.4. Производственный план ...........................................................................................................1295.5. Инвестиции в строительство ...................................................................................................1305.6. Ежегодные затраты на производство продукции ...............................................................1305.7. Расчет экономической эффективности проектов................................................................1325.8 Анализ чувствительности..........................................................................................................1405.8. Выводы по разделу 5 .................................................................................................................143ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЕ....................................................................144СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ .................................................................146ПРИЛОЖЕНИЕ А.............................................................................................................................159ПРИЛОЖЕНИЕ Б .............................................................................................................................1624ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯВ настоящей диссертационной работе приняты следующие обозначения исокращения:АБТН– абсорбционный тепловой насосБР– балансирующий рынокВНД– внутренняя норма доходностиГВС– горячее водоснабжениеГПК– газовый подогреватель конденсатаГТ– газовая турбинаГТУ– газотурбинная установкаГТУ-ТЭЦ– газотурбинная теплоэлектроцентральГФУ– гидрофторуглеродыГХФУ– гидрохлорфторуглеродыД– деаэратор питательной водыДК– дожимной топливный компрессорИ– испаритель параИНД (ИВД)– испаритель низкого (высокого) давленияИНТ– источник низкопотенциальной теплотыИВТ– источник высокопотенциальной теплотыИП– индекс прибыльностиК– компрессорВК– воздушный компрессорКВОУ– комплексная воздухоочистительное и шумоподавляющееустройствоКИТТ– коэффициент использования теплоты топливаКПД– коэффициент полезного действияКС– камера сжигания ГТУКУ– котел-утилизаторКН– конденсатный насосНР– насос рециркуляцииОРЭМ– оптовый рынок электроэнергии и мощностиПВК– пиковый водогрейный котел5ПЕ– перегреватель параППГ– пункт подготовки газаПСГТ– подогреватель сетевой горизонтального типаПТ– паровая турбинаПТН– парокомпрессионный тепловой насосПТНУ– парокомпрессионная теплонасосная установкаРД– регулируемые договорыРСВ– рынок «на сутки вперед»СН– насос сетевой водыСП– сетевой подогревательТГК– территориальная генерирующая компанияТН– тепловой насосТНУ– теплонасосная установкаТЭС– тепловая электрическая станцияТЭЦ– теплоэлектроцентральХФУ– хлорфторуглеродыЦН– насос контура циркуляции оборотного водоснабженияЧДД– чистый дисконтированный доходЭГ– электрогенераторЭК– экономайзер подогрева водыЭНД (ЭВД)– экономайзер низкого (высокого) давленияISO– Международная организация стандартов6ВВЕДЕНИЕАктуальность работыТепловые электрические станции (ТЭС) – основа отечественной энергетики.Основным топливом для ТЭС является природный газ.

Структура его потребления к2030 г. изменится незначительно, при этом доля ТЭС в России на природном газесоставит 67 % от ТЭС на органическом топливе. Интенсивное использованиеорганического топлива, а также его ограниченные запасы формируют необходимостьисследования методов по сокращению его потребления.

Таким образом, на ТЭС однойиз первостепенных задач является увеличение эффективности использованияпервичных энергоресурсов. Существует ряд способов, направленных на достижениеданной цели, один из них – использование тепловых насосов непосредственно на ТЭС.Необходимо отметить, что данная мера актуальна как для уже существующих станций,так и для строящихся: паросиловых и парогазовых энергообъектов. Указанные типыстанций характерны наличием ряда низкопотенциальных источников теплоты, которыеможно утилизировать и полезно использовать для различных нужд: дополнительногоотпуска теплоты, собственных нужд станции (потребности в горячей воде и холоде).Кроме того, в отличие от паросиловых теплоэлектроцентралей (ТЭЦ), на ПГУ-ТЭЦприменение тепловых насосов имеет дополнительную возможность отпуска теплоты.При замене паросиловой генерации на парогазовую эквивалентнойэлектрической мощности возникает необходимость обеспечения тепловогографика потребителя.