Министерство образования и науки Российской Федерации Саратовский государственный технический университет им. Ю. А. Гагарина Кафедра «Тепловые и атомные электростанции» Проблемы современных мини. ТЭЦ Выполнила магистрант кафедры ТЭ группы м 3 ТПЭН-11 Лебедева В. И, Проверил: профессор Хрусталев В. А. Саратов 2014 г.
Мини-ТЭЦ– компактная энергетическая установка на базе поршневого двигателя внутреннего сгорания, работающая на природном газе и вырабатывающая одновременно тепловую и электрическую энергию. Мини-ТЭЦ предназначены для комбинированного производства электрической энергии переменного тока и тепловой энергии в виде горячей воды или пара. В последнее время развивается энергоснабжение, базирующееся на данных установках. Система утилизации тепла мини-ТЭЦ предусматривает также производство горячей воды или пара для отопления (когенерация) и холода для систем кондиционирования и вентиляции (тригенерация).
Типы мини ТЭЦ Различают следующие типы мини-ТЭЦ: -паротурбинную с противодавленческой турбиной с отпуском тепловым потребителям всего или части отработавшего в ней пара; -паротурбинную с конденсационной турбиной, имеющей теплофикационный отбор или отборы для отпуска пара тепловым потребителям; -газотурбинную с использованием тепла выхлопных газов в котле-утилизаторе или непосредственно в технологическом процессе; -дизельную с производством высокопотенциального тепла благодаря энергии выхлопных газов и низкопотенциального - из контуров охлаждения двигателя; -парогазовую с использованием тепла выхлопных газов для производства пара, который полностью или частично направляется в одну или несколько паровых турбин. В последние годы также внедряются микро-ТЭЦ мощностью 45 -100 к. Вт для автономного энергоснабжения на базе микротурбин и электротехнических генераторов. Предпочтительными установками для комбинированной выработки энергии мини-ТЭЦ делают следующие приемущества: — малые потери при транспортировке тепловой и электрической энергии по сравнению с системами централизованного тепло и электроснабжения; — автономность функционирования и возможность реализации в энергосистему излишков вырабатываемой электроэнергии; — улучшение экономических показателей существующих котельных за счет выработки в них кроме тепловой дополнительно электрической энергии; — повышение надежности теплоснабжения за счет собственного источника электроэнергии, независимость от тарифов и поставщиков электроэнергии; — более низкая себестоимость тепловой и электрической энергии по сравнению с централизованными источниками энергии. Но наряду с достоинствами, так же существует и ряд недостатков.
Проблемы современных мини-ТЭЦ Обратимся к вопросам проблем возникающих при эксплуатации мини-ТЭЦ. Важными факторами выбора силовых агрегатов являются простота эксплуатации, уровень технического обслуживания и ремонта, а также место выполнения ремонта силовых агрегатов. Эти вопросы связаны, прежде всего, с расходами и проблемами, которые может иметь впоследствии владелец автономной электростанции. Во-первых, стоит отметить, что оборудование, используемое на мини-ТЭЦ, как правило, зарубежного исполнения, что усложняет процесс его замены, а так же приобретения расходных материалов, таких как свечи зажигания, масляные фильтры, охлаждающая жидкость, наборы проводов, для ГПД; для ГТУ это необходимость проводить ремонтные работы на заводеизготовителе, либо необходимость ждать прибытия специалиста. В итоге, все это ведет к высоким эксплуатационным расходам.
Во-вторых, к проблемам следует отнести невозможность ГПД работать на низких мощностях, а так же невозможность скачкообразного изменения нагрузки. Т. е. при снижении мощности ГПД до 30 -40%, мы получаем выход из строя основного оборудования, при резком изменении нагрузки, мы получаем более низкого качества вырабатываемую энергию. Выход из строя ГПД при уменьшении нагрузки происходит за счет снижения устойчивости горения газа, а так же за счет конструктивных особенностей агрегата. Решением для этой проблемы представляется грамотный подход при проектировании мини-ТЭЦ, а именно выбор количества агрегатов исходя из требуемой нагрузки, а так же включение в схему котлов для покрытия пиковых нагрузок. Неравномерность графиков потребления электрической и тепловой энергии автономных источников, ночные провалы, провалы в обеденные часы, сезонные изменения нагрузки, приводят к необходимости использования оборудования в частичных режимах, дублирования оборудования, к низкой степени загрузки оборудования, что отражается, в следствии, в медленной окупаемости. Приемлемым в данном случае вариантом оказывается вариант, предусматривающий совместную работу мини-ТЭЦ и внешних сетей. При использовании данного варианта, излишки энергии мы отпускаем в сеть, чем повышаем коэффициент использования установленной мощности мини-ТЭЦ, а так же сокращаем время вынужденной работы мини-ТЭЦ в режимах частичной загрузки. Это приводит к снижению эксплуатационных производственных издержек. Реализация излишков энергии дает возможность применять оборудование с большим значением теплофикационного коэффициента, и соответственно, электрическим КПД. Поскольку производство электрической энергии на ТЭС обходится дороже, чем тепловой, и требует больших затрат топлива, увеличение теплофикационного коэффициента повышает доходность ТЭЦ. Так же, внешний отпуск энергии способствует повышению надежности энергоснабжения потребителей региона размещения мини-ТЭЦ.
Что касается мини-ТЭЦ с ГТУ, то сегодня на современных автономных электростанциях применяются турбины промышленного, индустриального исполнения, рассчитанные на непрерывную работу с различными нагрузками. Нижний предел минимальной электрической нагрузки, официально заявляемый заводамипроизводителями для индустриальных турбин, составляет 3– 5%, но в таком режиме расход по топливу возрастает на 40%. Еще одна проблема, возникающая при эксплуатации мини-ТЭЦ с ГПА, связана с чуть более низкими, чем при использовании ГТУ экологическими показателями. Экологические показатели будут чуть ниже по причине выгорания моторного масла для двигателя, так же отработанное масло требует утилизации после использования. Можно избежать этих проблем, предусмотрев проектом установку более высоких дымовых труб для снижения количества вредных выбросов на единицу площади, а отработанное масло можно продать в специализированные организации.
Одним из недостатков ГТУ в сравнении с ГПА является больший расход топлива, что обусловлено более низким КПД, а так же необходимостью обеспечивать высокое входное давление газа, а значит устанавливать компрессоры. Применение газовых турбин целесообразно на объектах, которые имеют равномерные электрические и тепловые потребности при мощности свыше 30 -40 МВт. Вывод: большую часть проблем современных мини-ТЭЦ можно решить на этапе проектирования. Для этого необходимо заранее прогнозировать возможные проблемы, исходя из характеристик потребителя, поставщика оборудования, характеристик машины, и т. д. , так как в конечном счете это отразится на экономической части проекта, а решение проблем учитывать при строительстве и дальнейшей эксплуатации.
Список использованных источников. 1. Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций/ Под ред. С. В. Цанева. – М. : Издательство МЭИ, 2002. 584 c. 2. Техническая инструкция газопоршневой установки. Сaterpillar 3. Диссертация на тему «ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ СХЕМ И ПАРАМЕТРОВ 4. БИНАРНЫХ ПАРОГАЗОВЫХ УСТАНОВОК» магистранта Войнова В. А. 2012. 5. Проектирование систем и источников энергообеспечения предприятий/ Под ред. Ю. М. Хлебалина. – СГТУ: Электронное издание, 2007. 6. Кузнецов С. В. Опыт применения поршневых двигателей для комбинированной выработки электрической и тепловой энергии. - «Новости теплоснабжения» , 2002, № 5, с. 50 -53.
Скачать презентацию Министерство образования и науки Российской Федерации Саратовский государственный
Проблемы современных мини-ТЭЦ Лебедева В.И..pptx