Портал по тригенерации, когенерации и мини-ТЭЦ
Комбинированная технология теплоснабжения на композитном жидком топливе с применением внутриквартальных двигателей внутреннего

Комбинированная технология теплоснабжения на композитном жидком топливе с применением внутриквартальных двигателей внутреннего сгорания

 

Д.т.н. Г.В.Ноздренко, профессор, к.т.н. П.А.Щинников,

 доцент, И.В.Бородихин, Новосибирский ГТУ

 

Энергоснабжение потребителей от ТЭЦ развивается в направлении комбинированных теплофикационных систем [1]. К таким системам можно отнести систему ТЭЦ с внутриквартальными двигателями внутреннего сгорания (ВДВС). В основе технологии лежит комбинированная выработка на ТЭЦ электроэнергии и теплоты с отпуском в магистральную теплосеть при пониженном температурном графике. ДВС, расположенный в непосредственной близости от потребителей теплоты, обеспечивает необходимые параметры в отопительный период за счет контура охлаждения ДВС и тепла уходящих газов (рис. 1). Кроме того, ДВС обеспечивает дополнительную выработку электроэнергии. Использование в качестве топлива композитного жидкого топлива (КЖТ) позволяет вовлечь в энергобаланс некондиционные, низкосортные и местные виды топлив, что снижает величину топливной составляющей в себестоимости продукции [2].

ТЭЦ с ВДВС имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционными системами энергоснабжения потребителей.

Во-первых - это энергосберегающая технология по следующим причинам. ВДВС вытесняют пиковые водогрейные котлы (ПВК) и участвуют в покрытии полупиковой и пиковой частей нагрузки теплового графика, а поскольку эксергетический КПД ВДВС примерно в 2 раза выше эксергетического КПД ПВК, то в системе экономится топливо. Одновременно ВДВС обусловливает переход ТЭЦ с нормативного температурного графика к графику с пониженными температурами прямой и обратной сетевой воды при теплофикационной нагрузке, составляющей 0,65...0,75 от нагрузки по традиционному тепловому графику, что также вызывает экономию топлива в системе и экономию электроэнергии на сетевые насосы (коэффициент собственных нужд ТЭЦ уменьшается на 0,5%). Кроме того, за счет перехода на пониженный темпе ратурный график почти в два раза уменьшаются тепловые потери в магистральных теплопроводах и возрастает КПД транспорта теплоты. При этом снижение температуры прямой сетевой воды до 50…70 ОС обусловливает уменьшение давления в теплофикационном отборе и, как следствие, увеличение выработки электроэнергии комбинированным способом, что вызывает экономию топлива и служит аварийным резервом в энергосистеме.

Во-вторых, это - затратосберегающая технология. Переход на низкие температуры сетевой воды в магистральных теплопроводах позволяет использовать для них дешевые трубы из синтетических материалов, не подверженные коррозии и с долговечностью до 50 лет. При этом принципиально исключаются аварийные режимы со вскипанием сетевой воды. Отпадает необходимость в домовых тепловых пунктах, поскольку сетевая вода будет поступать непосредственно в отопительные приборы. В этом случае капиталовложения в целом уменьшаются в 1,5 раза по сравнению с традиционным вариантом. За счет ВДВС существенно сокращаются сроки ввода теплогенерирующих мощностей. Установка ВДВС может рассматриваться по схеме крышных котельных.

В третьих, это - технология повышенной надежности. В системе теплоснабжения

ТЭЦ-ВДВС обеспечивается структурное резервирование теплопотребителей при авариях на магистральных теплопроводах (МТ). Коэффициент готовности традиционной последовательной структуры ТЭЦ-ПВК-МТ не превышает 0,8. Система ТЭЦ-МТ-ВДВС является последовательно-параллельной структурой и поэтому обладает более высоким коэффициентом готовности (при прочих равных условиях). Кроме того, возможно локальное (на уровне ВДВС) качественное регулирование в системе теплоснабжения.

В четвертых, это - экологообеспечивающая технология. Валовые выбросы вредных веществ уменьшаются за счет экономии топлива. ВДВС отключаются летом, улучшая экологию в ареале функционирования.

Экономия топлива за отопительный период в системе ТЭЦ-ВДВС будет определяться по выражению, кгу.т./год:

 

 

где ∆Ь,- - удельный расход условного топлива на i-м режиме (при соответствующей температуре окружающей среды и с учетом расхода топлива на замещающей электростанции, так как система ТЭЦ-ВДВС обеспечивает дополнительную выработку электроэнергии), кг.т./(кВт.ч); ∆t,- - продолжительность i-го режима по тепловому графику нагрузки, ч.

На рис. 2 (линия 1) показана суммарная годовая экономия топлива при различных режимах работы ТЭЦ-ВДВС. На рис. 3 показана экономия топлива системы ТЭЦ-ВДВС в зависимости от коэффициента теплофикации и для различных режимов. Легко видеть, что максимальная экономия топлива достигается в зоне температур -10… -20 ОС (рис. 2, линия 1) при переходе на новый температурный график с одновременным снижением доли теплоты отпускаемой от ТЭЦτ) и повышением КПД транспорта теплоты τρ) (рис. 3).

Также представляют интерес результаты расчетов показателей надежности, при которых, с одной стороны, учитывается последовательно параллельная структура системы энергоснабжения потребителей (рис. 4), а с другой - количество последовательно соединенных элементов схем энергоблока, количество элементов с одним и двойным резервированием, количество присоединенных к ТЭЦ групп ВДВС и количество ВДВС в присоединенной группе (рис. 5).

Результаты расчетов показателей надежности сведены в таблицу. Легко видеть, что интегральный коэффициент готовности, учитывающий режимы функционирования энергоблоков для системы ТЭЦ-ВДВС выше, чем для системы ТЭЦ-ПВК как по отпуску электроэнергии, так и по отпуску теплоты. Это обусловлено как более

высоким интегральным коэффициентом готовности ВДВС по сравнению с ПВК, так и параллельной структурой теплоснабжения ТЭЦ-ВДВС (рис. 5).

На рис. 2 (линия 2) показана удельная экономия топлива с учетом факторов надежности.

 

Выводы

Предложена технология комбинированного теплоснабжения с применением ДВС на внутриквартальных мини-ТЭЦ и использованием композитного жидкого топлива.

Показано, что данная технология обладает лучшими надежностными показателями по сравнению с системой теплоснабжения ТЭЦ-ПВК и обеспечивает системную экономию топлива.

 

 

ЛИТЕРАТУРА

1 .Андрющенко А. И. Комбинирование теплофикационных систем - способ повышения экономичности и надежности теплоснабжения // Энергетика. Изв. вузов СНГ, 1995, №1-3. -С. 12-14.

2. Щинников П.А., Евтушенко Е.А., Овчинников Ю.В. и др. Новая технология сжигания твердого топлива. - Теплоэнергетика, 2001. - № 7. - С.30-32.

3.Турбиницин В. И. Надежность электростанций. - М.: Энергоатомиздат, 1997.- 240 с.

4.Указания по применению показателей надежности элементов энергосистеми работы энергоблоков с паротурбинными установками. М.: Союзтехэнерго, 1985. -51 с.