4857

ПГТУ рационально сочетают в себе особенности парового и газотурбинного циклов. Установка работает следующим образом.

Паротурбинная часть: атмосферный воздух сжимается в компрессоре и вместе с топливом подается в парогенератор (паровой котел). Продукты сгорания охлаждаются в котле, нагревая конденсат и превращая его в пар. Полученный пар поступает в паровую турбину, расширяется до глубокого вакуума, совершая работу, а далее конденсируется в конденсаторе, подается на теплообменник и возвращается насосом в паровой котел. Паровой цикл замыкается.

Работа газотурбинной части установки ПГТУ осуществляется так. Продукты сгорания от котла поступают в газовую турбину; отработанные в турбине пропускаются через теплообменник, где охлаждаются и удаляются в атмосферу.

С термодинамических позиций - это бинарный цикл, состоящий из газовой и паровой ступеней. Расчет термодинамического бинарного цикла проводится аналогично приведенным ранее расчетам газового и парового циклов [7-12,13,14].

Приводится схема парогазовой ТЭЦ, анализируется входящее в схему оборудование. Определяется эффективность работы парогазовой установки.

Краткая информация к разделу 6

Экологическую опасность мини-ТЭЦ представляют с позиции загрязнения воздушного бассейна продуктами сгорания органического топлива [22 ] и шумового загрязнения, создаваемого оборудованием котельной и электрогенерирующим оборудованием [24,25].

Приводятся физико-химические свойства и гигиенические характеристики загрязняющих веществ, содержащихся в продуктах сгорания органического топлива [22].

Характеризуется оборудование котельной и электрогенераторные установки как источники шума[24,25].

Анализируются различные комплексы мероприятий по охране воздушного бассейна. Особое внимание уделяется использованию так называемых «технологических методов» снижения загрязнения воздушного бассейна [22,], основанных на комплексе технологических решений по изменению топочного режима с целью снижения образования (подавления) вредных веществ.

Отмечается, что методы очистки применяются только после рассмотрения всех возможности использования технологических методов [22]. Это обусловлено тем, что методы очистки более затратны и существенно увеличивают сопротивление газового тракта.

Рассматриваются основные методы очистки продуктов сгорания и характеристика экозащитного оборудования [22,25].

Приводятся методы защиты от шума основного и вспомогательного оборудования котельной и электрогенераторов [24,25].

Краткая информация по теме:

Теплотехнические испытания котлов. Порядок проведения. Схема газовоздушного тракта. Приборы для газового анализа

Изучаются этапы проведения режимно-наладочных испытаний [18,22], анализируются результаты работы котлов на различных тепловых нагрузках и с различным коэффициентом избытка по газовому тракту котлоагрегата. Анализируются параметры работы котло-

21

агрегатов (котлов ) при каждой тепловой нагрузке и КПД котлоагрегата (котла). Необходимо изучить содержание режимных карт, выполненных на основе инстру-

ментальных замеров []; провести расчет КПД котельной брутто, нетто, а также удельный расход топлива на 1 ГДж произведенной теплоты.

Контрольные вопросы по теме:

1.Какими характеристиками работы котельной оценивается энергоэффективность?

2.В чем заключаются различия в значениях КПД брутто и КПД нетто? Назовите способы повышения энергоэффективности котельной установки.

3.Назовите этапы режимно-наладочных испытаний в когенерационных установках.

4. Приведите схему газовоздушного тракта котельного агрегата (котла) с указанием точек замера параметров, мест установки и типа измерительных приборов.

5.Какие недостатки выявляются в процессе предварительных испытаний котельной установки до реконструкции в мини-ТЭЦ?

6.Каковы преимущества мини-ТЭЦ на базе котельной установки?

7.Какие мероприятия по снижению шума применяются в когенерационных установках?

Кроме того, студенты самостоятельно готовятся к семинарским занятиям в соответствии с представленными выше темами, (см. раздел 3.2), а также выполняют выбор и обоснование типа когенерационной установки на базе котельной, предложенной в задании на курсовую работу, проводят необходимые расчеты.

4.3.Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы

1.Дыскин, Л.М. Расчет термодинамических циклов: учебное пособие /Л.М.Дыскин, Н.Т. Пузиков. - Н.Новгород : ННГАСУ, 2010.- 52с.

2.Климов, Г.М. Компоновка котельного агрегата / методические указания по проектированию теплогенерирующей установки.- Н.Новгород: ННГАСУ,1988.- 44с.

3.Лебедева, Е.А. Когенерационные установки / учебно-методическое пособие.- Н.Новгород: ННГАСУ, 2016.- 42с.

4.Дыскин Л.М., Самсонова Н.А. Анализ эффективности паросилового цикла : учеб. пособие.- Н.Новгород: ННГАСУ, 2016.- 38с.

4.4.Перечень ресурсов информационно - телекоммуниционной сети «Интернет»:

http://www.rosteplo.ru/katalog/5/77

http://www.ntsn.ru

http://cogeneration.ru

http://www.wilo.ru

22

5. Методические указания по выполнению расчетно-графической работы

Курсовая работа выполняется в соответствии с заданием, выданным преподавателем (см. Приложение А).

Задачей курсовой работы является выбор, обоснование и создание когенерационной установки на базе заданной котельной.

Студентам предлагаются следующие примерные темы курсовой работы:

1.Когенерационная установка на базе паровой котельной с 3-мя котлами ДКВР-10-

13-250;

2.Когенерационная установка на базе паровой котельной с 4-мя котлами ДЕ -16-

14-250;

3.Когенерационная установка на базе паровой котельной с 3-мя котлами ДЕ -10-

14-250;

4.Когенерационная установка на базе паровой котельной с 5-ю котлами ДКВР -10-250;

5.Газо-поршневая мини-ТЭЦ на базе водогрейной котельной с 3-мя котлами КВГМ-10;

6.Газо-поршневая мини-ТЭЦ на базе водогрейной котельной с2-мя котлами КВГМ-20;

7.Газо-поршневая мини-ТЭЦ на базе водогрейной котельной с 3-мя котлами ДЕВ – 10;

8.Когенерационная установка на базе водогрейной котельной с 3-мя котлами

КВГМ-10;

9.Когенерационная установка на базе водогрейной котельной с 3-мя котлами

КВГМ-20.

10.Когенерационная установка на базе водогрейной котельной с 4-мя котлами

Logano – Buderus.

Каждый студент в соответствии с исходными данными производит выбор и обоснование типа когенерационной технологии на базе заданной котельной установки.

Сначала определяется тип когенерационной технологии в зависимости от типа котельной. Желательно предложить для котельной 2 типа электрогенерирующей установки и выполнить расчет наиболее эффективного варианта.

Проводится расчет тепловой схемы котельной [27] и выбор оборудования. Это особенно относится к оборудованию, потребляющему электроэнергию. Минимальная мощность электрогенерирующей установки должна быть достаточной для покрытия электрической нагрузки на собственные нужды котельной. Далее анализируются другие потребители промышленного предприятия или микрорайона города, и выбирается расчетная мощность электрогенераторов.

Разрабатывается схема когенерационной установки (мини-ТЭЦ). В случаях утилизации тепловой энергии от электрогенерирующей установки, проводится корректировка тепловой схемы котельной с указанием потоков теплоносителей.

Приводятся компоновочные решения по размещению электрогенерирующей установки в помещении котельной или в пристрое котельной (в зависимости от мощности электрогенераторов и наличия свободного места в котельном зале).

23

Проводится расчет экономической и экологической эффективности когенерационной установки. Определяется срок окупаемости электрогенерирующей установки.

Графическая часть курсовой работы состоит из 1 листа формата А1. На листе выполняются:

-схема мини-ТЭЦ;

-фрагмент скорректированной тепловой схемы котельной;

-конструкция электрогенерирующей установки;

-термодинамические циклы (обратимый и действительный);

-технико-экономические показатели когенерационной установки;

-результаты экологической оценки до и после реконструкции котельной в миниТЭЦ.

24

6.Методические рекомендации по подготовке к промежуточной

аттестации

Перед сдачей экзамена студентам выдается список подготовительных вопросов, охватывающих весь спектр тем по курсу. Экзаменационный билет состоит из 2х вопросов.

Непосредственно перед экзаменом проводится консультация, на которой рассматриваются наиболее сложные темы, а преподаватель отвечает на вопросы студентов, возникшие в ходе подготовки к промежуточной аттестации.

Ниже представлен перечень вопросов, содержащихся в билетах.

1.Термодинамические циклы. Как формулируется и математически выражается «Первое начало термодинамики»?

2.Докажите преимущество перегретого пара как энергоносителя в паровых турбинах путем построения термодинамического процесса на Т-s диаграмме.

3.Термодинамические процессы. Что такое работа изменения объема и работа изменения давления? Приведите графический способ определения их величины.

4.Термодинамические циклы. В чем состоит сущность второго начала термодинамики?

5.Какими характеристиками работы котельной оценивается энергоэффективность?

6.В чем заключаются различия в значениях КПД брутто и КПД нетто? Назовите способы повышения энергоэффективности котельной установки.

7.Что такое когенерация? В чем заключается сущность процесса когенерации. Приведите схемы процесса выработки тепловой энергии?

8.Приведите схему газо-воздушного тракта парового котельного агрегата с указанием точек замера параметров и мест установки измерительных приборов.

9.Назовите этапы режимно-наладочных испытаний в когенерационных установках.

10.Какие недостатки выявляются в процессе предварительных испытаний котельной установки до реконструкции в мини-ТЭЦ?

11.Какие типы когенерационных установок Вы знаете? Каковы различия в схемах в зависимости от типов энергоносителя?

12.Сопоставьте различные способы получения электрической энергии в когенерационных установках на базе котельных.

13.Какими путями можно осуществить модернизацию действующих котельных в ми- ни-ТЭЦ, и при каких условиях?

14.Что такое теплота парообразования, и каким образом она может быть использована

вкогенерационных технологиях?

15.Каким образом влияют параметры вырабатываемого промышленным котлом пара на работу турбины?

16.Что такое паротурбинные мини-ТЭЦ? Приведите характеристики паровых турбин

малой мощности и назовите основные предприятия – производители паровых турбин.

17. Сопоставьте тепловые процессы в конденсационной и противодавленческой турбинах. Каковы преимущества, недостатки и область применения этих турбин?

18.Назовите преимущества и недостатки паротурбинных мини-ТЭЦ. Приведите схемы.

19.Приведите характеристики термодинамического процесса в газопоршневых двигателях. Как изменяется термический КПД в зависимости от параметров процесса?

20.Приведите технические и экономические преимущества и недостатки поршневых электрогенераторов. Сопоставьте с другими типами мини-ТЭЦ.

21.В каких случаях целесообразно применять газотурбинные мини-ТЭЦ?

25

22.Приведите технические и экономические преимущества газотурбинных установок

23.Каковы различия в термодинамических циклах газотурбинных установок в зависимости от степени сжатия и степени повышения давления?

24. Представьте схему газового тракта газотурбинной установки в водогрейной котельной.

25.Каким образом осуществляется утилизация теплоты выхлопных газов от газотурбинной установки в водогрейной котельной?

26.Назовите энергосберегающее оборудование, используемое в когенерационных установках различного типа.

27.В чем заключается корректировка тепловой схемы паровой котельной в мини-ТЭЦ?

28.Когда используются автономные и параллельные режимы работы источника электроэнергии малой мощности и энергосистемы?

29.Как осуществляется корректировка тепловой схемы водогрейной котельной в ми- ни-ТЭЦ с установкой поршневого электрогенератора?

30.Назовите способы реконструкции паро-водогрейной котельной в мини-ТЭЦ. Приведите схему реконструкции.

31.Парогазовая мини-ТЭЦ. Приведите принципиальные схемы.

32.Термодинамические циклы. Преимущества и недостатки парогазовой мини-ТЭЦ.

33.Сопоставьте различные способы получения электрической энергии в когенерационных установках на базе котельных.

34.Какими путями можно осуществить модернизацию действующих котельных в ми- ни-ТЭЦ , и при каких условиях?

35.Какой тип электрогенераторов предпочтительней устанавливать в паровой котельной и почему? Приведите схемы.

36.Какой тип электрогенераторов предпочтительней устанавливать в водогрейной котельной и почему? Приведите схемы.

37.Какой тип электрогенераторов предпочтительней устанавливать в пароводогрейной котельной и почему? Приведите схемы.

38.Каковы основные трудности реконструкции котельных в мини-ТЭЦ?

39.Приведите основы расчета паровой турбины.

40.Как определить эффективность работы паровой противодавленческой турбины?

41.Как определить эффективность работы паровой конденсационной турбины?

42.Каковы различия в термическом КПД конденсационной и противодавленческой турбин?

43.Что такое эксергетический метод определения энергоэффективности когенерационной технологии?

44.Каковы различия в эксергетическом КПД конденсационной и противодавленческой тур-

бин?

45.Какие из когенерационных установок наиболее опасны с экологических позиций и по какой причине?

46.Какие вредные вещества выбрасываются в воздушный бассейн при эксплуатации различных типов когенерационных установок?

47.Приведите сравнительную экологическую оценку различных типов когенерационных установок. Назовите этапы проведения экологической оценки когенерационных установок.

26

48.Назовите этапы экологической оценки систем когенерации инструментальными методами.

49.Приведите способы обработки результатов инструментальных измерений концентраций вредных веществ, содержащихся в продуктах сгорания органического топлива.

50.Выполните построение графических зависимостей концентраций вредных веществ от параметров замеряемого оборудования котельной по результатам экспериментальных исследований.

51.Что такое технологические методы снижения вредных выбросов когенерационных установок? Приведите примеры.

52.Приведите комплексные схемы очистки продуктов сгорания от оксидов азота

53.Как провести экономическую оценку когенерационных установок на базе котельных?

54.От каких показателей зависит окупаемость электрогенерирующих установок?

Ответы на поставленные в билете вопросы оцениваются в соответствии со шкалой оценивания знаний, представленной в таблице 2.

Таблица 2. Описание шкал оценивания

27

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1.Энергетическая стратегия России до 2030года.

2.СП 89.13330.2012 Котельные установки. Актуализированная редакция СНИП II-35-76

3.Тепловой расчёт котлов (Нормативный метод) / ЦКТИ– ВТИ: изд. 3-е, перераб. – СанктПетербург, 1988. – 258 с: ил.

4.http://www. cogeneration.ru/ Когенерационные установки.

5.ЗАО Невэнергопром - плюс: мини-ТЭЦ и энергоэффективность /stopress /ru. /archive / CТО 06 /17 /декабрь 2012.

6.Отчет о НИР. Создание энергосберегающих систем выработки и потребления теплоты.- Н.Новгород, ННГАСУ, 2013. –152c.

7.Техническая термодинамика: учеб. для вузов/под редакцией В.И.Крутова.-2-е изд. перераб. и доп.- М.: Высшая школа, 1981. – 439 с.

8.Кузовлев В.А. Техническая термодинамика и основы теплопередачи: учеб. для машиностр. спец. техникумов / Под ред. Л.Р. Стоцкого – 2- е изд., перераб. и доп. – М.:

Высш. шк., 1983. – 335 с.

9.Рабинович О.М. Сборник задач по технической термодинамике: учеб пособие /О.М.Рабинович. – 5- е изд., перераб. – М: Машиностроение

10.Дыскин, Л.М. Расчет термодинамических циклов: учебное пособие /Л.М.Дыскин, Н.Т. Пузиков. – Н.Новгород : ННГАСУ, 2010. – 52 с.

11.Дыскин Л.М., Самсонова Н.А. Анализ эффективности паросилового цикла : учеб. пособие. – Н.Новгород: ННГАСУ, 2016. –38 с.

12.Рудаченко, А.В. Газотурбинные установки для транспортировки природного газа: учеб. пособие /А.В. Рудаченко, Н.В. Чухарева. – Томск: Томский полит. ун-т. –2011.- 217с.

13.Трухний, А.Д. Теплофикационные паровые турбины и турбоустановки: учеб. пос. для вузов. – М.: Изд-во МЭИ, 2002. – 540 с.

14.Зысин, Л.В. Парогазовые и газотурбинные тепловые электростанции: учеб. пособие.- Спб.: Изд-во политех. ун-та, 2010. – 368 с.

15.Колчин А.И. Расчет автомобильных и тракторных двигателей: Учеб пособие для вузов / А.И. Колчин, В.П. Демидов. – 4- е изд., стер. – М.: Высш. шк., 2008. – 496 с., ил.

16.Бродянский, В. М. Эксергетические расчеты технических систем : справ. пособие // В. М. Бродянский ; под ред. А. А. Долинского и В. М. Бродянского. – Киев: Наукова думка, 1991. – 360 с.

17.Гохштейн, Д. П. Современные методы термодинамического анализа энергетических установок / Д. П. Гохштейн. – Москва : Энергия, 1969. – 368 с.

18.Делягин, Г.Н. Теплогенерирующие установки/ Г.Н.Делягин, В.И.Лебедев, Б.А.Пермяков, П.А.Хаванов // Учебник для вузов.-2-е изд., перераб. и доп. - М.:ООО «ИД

«Бастет» 2010 - 624с.

19.Лебедев, В. И. Расчёт и проектирование теплогенерирующих установок систем теплоснабжения: Учеб. пособие для вузов / В. И. Лебедев, Б. А. Пермяков, П. А. Хаванов. –

М.: Стройиздат, 1992. – 360 с.

28

20. Роддатис, К. Ф. Справочник по котельным установкам малой производительности / К. Ф. Роддатис, А. Н. Полтарецкий; под редакцией К.Ф. Роддатиса – М.: Энергоато-

миздат, 1989. – 488 с.

21.Методические рекомендации по составлению технико-экономических обоснований для энергосберегающих мероприятий. - Минск, 2003

22.Лебедева, Е.А.. Охрана воздушного бассейна от вредных технологических и вентиляционных выбросов: учебное пособие.- Н.Новгород, ННГАСУ, 2010 .-196с.

23.Лебедева Е.А. Экологическая оценка выбросов котельной в атмосферу: учебно - метод. пособие / Е.А.Лебедева, А.В. Гордеев, Е.В.Лощилова.- Н.Новгород. ННГАСУ, 2016.-63с.

24.СН 2.2.4/2.1.8.562-96 Шум на рабочих местах, в помещениях и общественных зданиях

25.Лебедева Е.А., Гордеев А.В. Проектирование наладка и эксплуатация комплексных природоохранных систем: учеб. пос.- Н.Новгород. ННГАСУ,2007.-63с.

26.Лебедева, Е.А. Когенерационные установки / учебно-методическое пособие.- Н.Новгород: ННГАСУ, 2016. - 42с.

27.СТО 024947335.4-02-2006 Расчет тепловых схем котельных / утвержден приказом ФГУП «СантехНИИпроект» от 15 декабря 2006, №19.

29

Приложение А

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет (ННГАСУ)

Отдел магистратуры

Кафедра теплогазоснабжения

ЗАДАНИЕ

на выполнение курсовой работы по дисциплине «Когенерационные технологии на базе котельных установок» для студентов, обучающихся по направлению подготовки 08.04.01 Строительство

профиля Теплогазоснабжение населенных мест и предприятий

Студенту _________________________________________________ курса_____________

группы_____________________________формы обучения_________________________

1.Местоположение котельной________________________________________________________

2.Характеристика котельной:

Тип котельной______________________________________________________________

Производительность котельной________________________________________________

Количество установленных котлов_____________________________________________

Типоразмер установленных котлов_____________________________________________

3.Топливо основное:

Вид топлива________________________________________________________________

Характеристика топлива_____________________________________________________

___________________________________________________________________________

4.Дополнительные данные_____________________________________________________

__________________________________________________________________________________

Дата выдачи задания____________________________________________________

Срок сдачи работы______________________________________________________

Руководитель проектирования_________________________________________________

30