Исследование эффективности комбинированной системы когенерации с использованием тепла газопоршневого модуля
Для шахтных энергетических комплексов перспективной является утилизация избыточного тепла путем выработки дополнительной электроэнергии на базе комбинированной системы когенерации. В статье рассмотрена принципиальная схема когенерационной системы с использованием тепла энергетического модуля, где эн...
Gespeichert in:
| Datum: | 2014 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2014
|
| Schriftenreihe: | Геотехнічна механіка |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/137354 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Исследование эффективности комбинированной системы когенерации с использованием тепла газопоршневого модуля / И.Л. Дякун, И.Ю. Козарь, Т.Д. Кондратюк // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2014. — Вип. 117. — С. 71-78. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-137354 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1373542018-06-18T03:08:14Z Исследование эффективности комбинированной системы когенерации с использованием тепла газопоршневого модуля Дякун, И.Л. Козарь, И.Ю. Кондратюк, Т.Д. Для шахтных энергетических комплексов перспективной является утилизация избыточного тепла путем выработки дополнительной электроэнергии на базе комбинированной системы когенерации. В статье рассмотрена принципиальная схема когенерационной системы с использованием тепла энергетического модуля, где энергетический модуль выполнен на базе газопоршневой установки в сочетании с водогрейными котлами и усовершенствованной гидропаровой турбиной. При данном варианте выработка электроэнергии осуществляется двумя объектами: газопоршневой установкой и гидропаровой турбиной, что дает дополнительную прибыль энергетическому объекту. Выполненное исследование эффективности данной схемы показало, что достоинством данного схемного решения также является сброс тепла газопоршневой установки на подогрев воды на входе в котел, что позволит сэкономить количество условного топлива практически в 4 раза при выработке такого же количества горячей воды, что является, безусловно, экономически выгодным мероприятием. Для шахтних енергетичних комплексів перспективною є утилізація надлишкового тепла шляхом вироблення додаткової електроенергії на базі комбінованої системи когенерації. У статті розглянута принципова схема когенераційної системи з використанням тепла енергетичного модуля, де енергетичний модуль виконаний на базі газопоршневої установки в поєднанні з водогрійними котлами і вдосконаленою гідропаровою турбіною. При даному варіанті вироблення електроенергії здійснюється двома об'єктами: газопоршневою установкою і гідропаровою турбіною, що дає додатковий прибуток енергетичного об'єкту. Виконане дослідження ефективності даної схеми показало, що перевагою даного схемного рішення також є скидання тепла газопоршневої установки на підігрів води на вході в котел, що дозволить заощадити кількість умовного палива практично в 4 рази при виробленні такої ж кількості гарячої води, що є, безумовно, економічно вигідним заходом. For mining and energy complexes, utilization of waste (excess) heat with generating more electric power on the basis of the combined cogeneration system is very promising. This article presents a principal scheme of a cogeneration system which uses heat from an energy module, and in which design of the energy module is based on combination of gas-piston installation, boilers and improved hydro-steam turbine. In this variant, electric power is generated by two objects – the gas-piston installation and the hydro-steam turbine - providing additional profit for the energetic complex. The research showed high effectiveness of the scheme, one of the advantages of which is that heat is discharged from the gas-piston installation for heating water at entrance to the boiler, as such design reduces consumption of conventional fuel by almost 4 times to produce the same volume of hot water. This is obviously a cost-effective measure. 2014 Article Исследование эффективности комбинированной системы когенерации с использованием тепла газопоршневого модуля / И.Л. Дякун, И.Ю. Козарь, Т.Д. Кондратюк // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2014. — Вип. 117. — С. 71-78. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 1607-4556 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/137354 [620.92.004.68:536.662].002.5 ru Геотехнічна механіка Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Для шахтных энергетических комплексов перспективной является утилизация избыточного тепла путем выработки дополнительной электроэнергии на базе комбинированной системы когенерации. В статье рассмотрена принципиальная схема когенерационной системы с использованием тепла энергетического модуля, где энергетический модуль
выполнен на базе газопоршневой установки в сочетании с водогрейными котлами и усовершенствованной гидропаровой турбиной. При данном варианте выработка электроэнергии
осуществляется двумя объектами: газопоршневой установкой и гидропаровой турбиной, что
дает дополнительную прибыль энергетическому объекту. Выполненное исследование эффективности данной схемы показало, что достоинством данного схемного решения также
является сброс тепла газопоршневой установки на подогрев воды на входе в котел, что позволит сэкономить количество условного топлива практически в 4 раза при выработке такого
же количества горячей воды, что является, безусловно, экономически выгодным мероприятием. |
| format |
Article |
| author |
Дякун, И.Л. Козарь, И.Ю. Кондратюк, Т.Д. |
| spellingShingle |
Дякун, И.Л. Козарь, И.Ю. Кондратюк, Т.Д. Исследование эффективности комбинированной системы когенерации с использованием тепла газопоршневого модуля Геотехнічна механіка |
| author_facet |
Дякун, И.Л. Козарь, И.Ю. Кондратюк, Т.Д. |
| author_sort |
Дякун, И.Л. |
| title |
Исследование эффективности комбинированной системы когенерации с использованием тепла газопоршневого модуля |
| title_short |
Исследование эффективности комбинированной системы когенерации с использованием тепла газопоршневого модуля |
| title_full |
Исследование эффективности комбинированной системы когенерации с использованием тепла газопоршневого модуля |
| title_fullStr |
Исследование эффективности комбинированной системы когенерации с использованием тепла газопоршневого модуля |
| title_full_unstemmed |
Исследование эффективности комбинированной системы когенерации с использованием тепла газопоршневого модуля |
| title_sort |
исследование эффективности комбинированной системы когенерации с использованием тепла газопоршневого модуля |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| publishDate |
2014 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/137354 |
| citation_txt |
Исследование эффективности комбинированной системы когенерации с использованием тепла газопоршневого модуля / И.Л. Дякун, И.Ю. Козарь, Т.Д. Кондратюк // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2014. — Вип. 117. — С. 71-78. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
| series |
Геотехнічна механіка |
| work_keys_str_mv |
AT dâkunil issledovanieéffektivnostikombinirovannojsistemykogeneraciisispolʹzovaniemteplagazoporšnevogomodulâ AT kozarʹiû issledovanieéffektivnostikombinirovannojsistemykogeneraciisispolʹzovaniemteplagazoporšnevogomodulâ AT kondratûktd issledovanieéffektivnostikombinirovannojsistemykogeneraciisispolʹzovaniemteplagazoporšnevogomodulâ |
| first_indexed |
2025-07-10T03:42:12Z |
| last_indexed |
2025-07-10T03:42:12Z |
| _version_ |
1837229867889852416 |
| fulltext |
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №117
71
УДК [620.92.004.68:536.662].002.5
Дякун И.Л. , магистр,
Козарь И.Ю. , магистр,
Кондратюк Т.Д. , магистр
(ИГТМ НАН Украины)
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОМБИНИРОВАННОЙ
СИСТЕМЫ КОГЕНЕРАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕПЛА
ГАЗОПОРШНЕВОГО МОДУЛЯ
Дякун І.Л. , магістр,
Козар І.Ю. , магістр,
Кондратюк Т.Д. , магістр
(ИГТМ НАН України)
ДОСЛІДЖЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ КОМБІНОВАНОЇ СИСТЕМИ
КОГЕНЕРАЦІЇ З ВИКОРИСТАННЯМ ТЕПЛА
ГАЗОПОРШНЕВОГО МОДУЛЯ
Dyakun I.L., M. S. (Tech.),
Kozar I.Yu., M. S. (Tech.),
Kondratyuk T.D., M. S. (Tech.)
(IGTM NAS of Ukraine)
RESEARCH OF EFFECTIVENESS OF A COMBINED COGENERATION
SYSTEM USING HEAT FROM A GAS-PISTON MODULE
Аннотация. Для шахтных энергетических комплексов перспективной является утилиза-
ция избыточного тепла путем выработки дополнительной электроэнергии на базе комбини-
рованной системы когенерации. В статье рассмотрена принципиальная схема когенерацион-
ной системы с использованием тепла энергетического модуля, где энергетический модуль
выполнен на базе газопоршневой установки в сочетании с водогрейными котлами и усовер-
шенствованной гидропаровой турбиной. При данном варианте выработка электроэнергии
осуществляется двумя объектами: газопоршневой установкой и гидропаровой турбиной, что
дает дополнительную прибыль энергетическому объекту. Выполненное исследование эф-
фективности данной схемы показало, что достоинством данного схемного решения также
является сброс тепла газопоршневой установки на подогрев воды на входе в котел, что по-
зволит сэкономить количество условного топлива практически в 4 раза при выработке такого
же количества горячей воды, что является, безусловно, экономически выгодным мероприя-
тием.
Ключевые слова: когенерация, энергетический модуль, газопоршневая установка, гид-
ропаровая турбина.
Сегодня когенерация в Украине находится на этапе развития, но уже сейчас
заметна выгода использования когенерационных установок [1-3]. В таких уста-
новках наряду с электричеством, вырабатывается тепло, которое может полезно
использоваться на месте производства. Отсутствие теплотрасс – существенно
удешевляет стоимость такого тепла. Когенерация удешевляет и стоимость элек-
троэнергии.
© И.Л. Дякун, И.Ю. Козарь, Т.Д. Кондратюк, 2014
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №117
72
Отсутствие поставщика и необходимость содержания электроподстанций,
делают электрическую энергию дешевле до пяти раз. Если прибавить к этому
независимость от перепадов в электросети и аварий на теплотрассах, то стано-
вится очевидно, что когенерация – это эффективный подход к энергетической
независимости угольных предприятий.
Экономическая эффективность энергетических комплексов на базе угледо-
бывающих предприятий обусловлена [4]:
низкой стоимостью используемого топлива (низкосортный необогащен-
ный уголь, отходы углеобогащения, шахтный метан);
реализацией принципа когенерации, т.е. выработкой тепла и электро-
энергии путем более полного использования термодинамического потенциала
рабочего тела;
отсутствием затрат на обогащение и транспортирование угля до элек-
тростанции и передачи электроэнергии от электростанции к угледобывающим
предприятиям.
Анализ электрических нагрузок шахт показывает [5], что в подавляющем
большинстве случаев электрическая энергия, вырабатываемая когенерацион-
ными энергокомплексами, может быть полностью использована собственными
потребителями шахты, то потребление тепловой энергии является крайне не-
равномерным с максимумом в зимний период, что обуславливает необходи-
мость разработки специальных схемных решений для утилизации тепловой
энергии, вырабатываемой энергетическим модулем. Наибольший экономиче-
ский эффект когенерации может быть достигнут только при оптимальном ис-
пользовании этих форм энергии на месте их потребления. Обычный или тради-
ционный способ получения электричества и тепла заключается в их раздельной
генерации (электростанция и котельная). При значительном расходе топлива
большое количество выработанного тепла сбрасывается в атмосферу и не ис-
пользуется. Большая часть этого тепла может быть утилизирована и использо-
вана, что повышает эффективность с 50% для электростанции до 90% в систе-
мах когенерации [6].
Существуют три основных типа когенерационных установок: энергоблоки
на базе двигателей внутреннего сгорания - газопоршневые установки, турбин-
ное оборудование – микротурбины, газотурбины и парогазовые установки. Ко-
генерационная установка состоит из четырех основных частей: первичный дви-
гатель, электрогенератор, система утилизации тепла, система контроля и управ-
ления. В зависимости от существующих требований в качестве первичного
двигателя могут использоваться поршневой двигатель, газовая турбина, паро-
вая турбина и комбинация паровой и газовой турбин [7].
Для шахтных энергетических комплексов перспективной является утилиза-
ция избыточного тепла путем выработки дополнительной электроэнергии на
базе газопоршневой когенерации [8].
На рис. 1 представлена принципиальная схема предлагаемой когенерацион-
ной системы с использованием тепла энергетического модуля. Данное схемное
решение, защищенное патентом Украины № 43631 [9], относится к области
http://www.itsintez.com/energo/equipments/gazoporsh/
http://www.itsintez.com/energo/equipments/micro-turb/micro-turb-capstone/
http://www.itsintez.com/energo/equipments/micro-turb/gazo-turb-opra/
http://www.itsintez.com/energo/equipments/micro-turb/orc-capstone/
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №117
73
энергетики и может быть использовано для выработки электроэнергии из тепла
энергетических объектов.
1 - энергетический модуль; 2, 3 - вход и выход энергетического модуля;
4 - теплообменник нагрева рабочего тела; 5- выход теплообменника; 6 - вход котла;
7 – котел; 8 - выход котла; 9 – турбина; 10 – генератор электроэнергии;
11 –конденсатор; 12 – насос; 13 - вход теплообменника
Рисунок 1 - Комбинированная система когенерации с использованием тепла
энергетического модуля
Когенерационная система с использованием тепла энергетических объектов
работает следующим образом. Теплоноситель с выхода 3 энергетического мо-
дуля 1 поступает в теплообменник нагрева рабочего тела 4, и, отдав часть тепла
рабочему телу, возвращается обратно в энергетический модуль 1 на вход 2. На-
гретое рабочее тело с выхода 4 теплообменника 5 поступает на вход 6 котла 7,
повышает свой температурный потенциал, и с выхода 8 котла 7 поступает на
вход турбины 9, обеспечивая выработку электроэнергии генератором 10. Сра-
ботанное в турбине рабочее тело поступает в конденсатор 11, переходит в жид-
кое состояние и посредством насоса 12 подается на вход теплообменника 13.
Выполним исследование экономической эффективности комбинированной
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №117
74
системы когенерации, где энергетический модуль выполнен на базе газопорш-
невой установки (ГПУ), котел принят водогрейный и, соответственно турбина
принята гидропаровой (ГПТ). Применение в данном схемном решении усовер-
шенствованной ГПТ является одним из перспективных направлений использо-
вания энергии горячей воды, вырабатываемой шахтными энергокомплексами.
Силовые и энергетические параметры усовершенствованной ГПТ определя-
лись по методике, представленной в литературе [10, 11]. КПД данного схемного
решения по выработке основной и дополнительной электроэнергии определял-
ся по формуле
п
К
п
ГПУ
э
ГПТ
э
ГПУэ
NN
NN
, (1)
где
э
ГПУN ,
э
ГПТN – соответственно электрическая мощность ГПУ и реактивной
ГПТ, Вт;
п
ГПУN ,
п
КN – соответственно подводимая к ГПУ и котлу энергия топ-
лива, Вт.
Подводимая к котлу энергия топлива равна
с
н
п
К QВN , Вт, (2)
где
с
нQ – низшая теплота сгорания топлива, Дж/кг (Дж/м
3
).
Расход топлива на котел определялся по уравнению
с
нК
КК
Q
QG
B
, кг/с, (3)
где GK − производительность котельного агрегата, кг/с; QK– количество тепла,
полученное в котле питательной водой при ее нагревании, Дж/кг; ηK– коэффи-
циент полезного действия котла.
Удельный расход топлива по выработке основной и дополнительной элек-
троэнергии по всей схеме запишется как
N
B
b . (4)
Анализ схемы шахтного энергокомплекса проводился на базе газопоршне-
вой установки типа JMS 620 в сочетании с водогрейными котлами и усовер-
шенствованной гидропаровой турбиной при следующих параметрах:
- температура горячей воды на выходе из водогрейного котла и входе в гид-
ропаровую турбины от t = 100
0
С до 200
0
С, с шагом 20
0
С;
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №117
75
- температура горячей воды на входе в водогрейный котел без учета тепла
ГПУ t = 46
0
С;
- температура горячей воды на входе в водогрейный котел с учетом тепла
ГПУ t = 86,2
0
С,
- производительность котельного агрегата GK = 11,4 кг/с или 41040 кг/ч;
- низшая теплота сгорания условного топлива с
нQ = 7000 ккал / кг (м
3
) или
с
нQ = 293300 кДж / кг (м
3
);
- КПД водогрейного котла ηK = 0,85;
- расход топлива (метана) на ГПУ GГПУ = 750 м
3
/ч;
- удельный вес метана – 0,717 кг/м
3
.
Результаты расчетов приведены в таблице 1.
Таблица 1– Показатели схемы с комбинированной системой когенерации
Параметры
Температура воды на входе в канал
турбины,
0
С
100 120 140 160 180 200
Оптимальная окружная скорость ГПТ
opt , 1/с 194,0 219,0 244,0 268,0 292,0 315,0
Мощность на валу ГПТ, кВт 353,4 450,7 558,5 674,0 799,2 931,8
КПД гидропаровой турбины 0,099 0,097 0,097 0,098 0,100 0,103
КПД схемы по выработке дополни-
тельной электроэнергии ГПТ без учета
тепла ГПУ
13,6 12,7 12,3 12,2 12,3 12,4
КПД схемы по выработке дополни-
тельной электроэнергии ГПТ с учетом
тепла ГПУ
49,0 12,7 21,0 18,5 17,2 16,4
Общий КПД схемы по выработке ос-
новной и дополнительной электро-
энергии
43,3 38,9 35,6 33,0 30,9 29,1
Расход условного топлива на работу
водогрейного котла без учета тепла
ГПУ, кг/ч
373,2 512,8 653,5 795,9 940,2 1090,0
Расход условного топлива на работу
водогрейного котла с учетом тепла
ГПУ, кг/ч
95,8 235,4 376,1 518,4 662,8 809,8
Удельный расход условного топлива,
кг/кВтч без учета тепла ГПУ
1,056 1,138 1,170 1,180 1,176 1,166
Удельный расход условного топлива,
кг/кВтч с учетом тепла ГПУ
0,271 0,522 0,673 0,769 0,829 0,869
Удельный расход условного топлива
по выработке электроэнергии по всей
схеме, кгу.т./кВтч
0,19 0,22 0,25 0,28 0,31 0,34
Как видно из табл. 1 учет тепла ГПУ положительно влияет на КПД схемы по
выработке дополнительной электроэнергии. Так, при температуре горячей воды
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №117
76
на входе в канал турбины t = 100
0
С, учет тепла ГПУ приводит к увеличению
КПД схемы в 3,6 раза, но значительно падает (на 66,5 %) при увеличении t до
200
0
С. Общий КПД схемы по выработке основной и дополнительной электро-
энергии имеет достаточно хороший показатель на уровне значения 43 %, при
температуре горячей воды на входе в канал турбины 100
0
С, и изменение дан-
ной температуры до 200
0
С незначительно понижает показатель КПД до значе-
ния 29 %, подтверждая положительный эффект применения данного схемного
решения. Достоинством данного схемного решения является сброс тепла ГПУ
на подогрев воды на входе в котел, что позволяет экономить топливо при выра-
ботке такого же количества горячей воды. Так при температуре горячей воды
на выходе из водогрейного котла t = 100
0
С учет тепла ГПУ позволит сэконо-
мить количество условного топлива практически в 4 раза, что является, безус-
ловно, экономически выгодным мероприятием. Однако увеличение температу-
ры на выходе водогрейного котла от t = 100
0
С до 200
0
С уменьшают данную
величину в 2,8 раза.
Несомненным достоинством рассмотренной схемы является низкая величи-
на удельного расхода условного топлива на выработку основной и дополни-
тельной электроэнергии, которая при увеличении температуры горячей воды от
100
0
С до 200
0
С увеличивается всего лишь до 0,34 (при нормативном значении
для отрасли, равном 0,4). При этом электрическая мощность ГПТ возрастает с
353,4 кВт до 931,8 кВт, то есть в 2,6 раза.
В результате вышеприведенного показано, что повышение выходной
температуры горячей воды в водогрейном котле приведет к существенному
улучшению экономических показателей работы шахтного энергокомплекса.
При данном варианте выработка электроэнергии осуществляется двумя
объектами: газопоршневой установкой и гидропаровой турбиной, что дает
дополнительную прибыль энергетическому объекту. Кроме того, к
достоинствам данного варианта следует отнести увеличение электрической
мощности и наличие одного фазового перехода в конденсаторе гидропаровой
турбины, что отличает данную схему от вариантов, с двумя и тремя фазовыми
переходами. Все выше приведенное свидетельствует об инвестиционной
привлекательности шахтных энергокомплексов на основе газопоршневой
когенерации, в котрых избыточное тепло, производимое энегокомплексами,
идет на выработку дополнительной электрической энергии.
–––––––––––––––––––––––––––––––
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Булат, А.Ф. Техніко-економічні аспекти переробки низькосортного вугілля та шахтного метану
у теплоенергетичних комплексах на базі вуглевидобувних підприємств / А.Ф. Булат, И.Ф. Чемерис //
Геологія і геохімія горючих копалин. – 2000. - № 4. - С. 88 – 94.
2. Федоров, С.Д. Проблема утилизации шахтного метана в когенерационных установках и пути
ее решения на примере шахты им. А.Ф. Засядько / С.Д. Федоров, С.В. Облакевич, О.П. Радюк // Про-
мэлектро. – 2006. – № 5. – С. 35 - 39.
3. Баласанян, Г.А. Оценка эффективности интегрированных когенерационных систем
//Экотехнологии и ресурсосбережение. − 2006. − № 3. − С. 9 – 12.
4. Булат, А.Ф. Создание экологически чистых и высокоэффективных энергокомплексов на базе
нерентабельных угольных шахт / А.Ф. Булат, В.Г. Перепелица, И.Ф. Чемерис // Доповіді
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №117
77
Національної академії наук України. - 2001. - №1. - С. 111 - 117.
5. Булат, А.Ф. Научно-технические основы создания шахтных когенерационных энергетических
комплексов / А.Ф. Булат, И.Ф. Чемерис.- Киев: Наукова думка, 2006.- 176 с.
6. Boyce, M.P. Handbook for cogeneration and combined cycle power plants / M.P. Boyce. - New York:
ASME Press, 2002. –560 р.
7. Gilewski, J. Combined systems of energy generation – a characterisation and classification /
J. Gilewski, J. Montusiewicz // Advances in Science and Technology Research Journal. - Lublin, 2014. –
Vol. 8, No. 23. - pр. 53–61.
8. Козарь, И.Ю. Перспективы применения гидропаровых турбин для утилизации низкопотенци-
ального тепла шахтных энергетических объектов / И.Ю. Козарь // Прикладні проблеми
аерогідромеханіки та тепломасопереносу: Матеріали IV міжнарод. наук. конф., 1-3 листопада 2012 р.
– Дніпропетровськ, ДНУ, 2012. – С.188 – 191.
9. Пат. № 43631 UA, (51)МПК(2009) F01К 23/00. Когенераційна система з використанням тепла
енергетичних об’єктів / А.Ф.Булат, І.Ф.Чемерис, Ю.І.Оксень, М.В.Радюк; заявник і патентовласник
ІГТМ НАН України. - u200902758; Заявл. 25.03.09; Оопубл. 25.08.09, Бюл. № 16. – 4 с.
10. Булат, А.Ф. Усовершенствованная гидропаровая турбина для утилизации избыточного тепла
шахтных энергетических объектов / А.Ф. Булат, И.Ф. Чемерис, И.Ю. Комлева //Компрессорное и
энергетическое машиностроение / Международ. ин-т компрессорного и энергетического машино-
строения. - Сумы, 2010. - № 2(20). –С. 25 – 28.
11. Чемерис, И.Ф. Утилизация шахтного метана на базе газопоршневой установки с гидропаро-
вой турбиной / И.Ф. Чемерис, И.Ю. Комлева, И.Л. Дякун // Геотехническая механика: Межвед. сб.
научн. тр. / ИГТМ НАН Украины. – Днепропетровск, 2011. – Вып. 94. – С. 239-248.
–––––––––––––––––––––––––––––––
REFERENCES
1. Bulat, A.F. and Chemeris, I.F. (2000),” Technical and economic aspects of processing low-grade coal
and coalbed methane in thermal power systems based on coal mines”, Geologiya i geokhimiya goryuchikh
kopalyn, vol. 4, pp. 88 – 94.
2. Fedorov, S.D., Oblakevich, S.V. and Radyuk, O.P. (2006), “The problem of coal mine methane utili-
zation in cogeneration plants and ways to solve them on the example of mine A.F. Zasyad'ko”, Promelektro,
vol. 5, pp.35 – 39.
3. Balasanyan, G.A (2006), “Evaluating the effectiveness of integrated cogeneration systems”,
Ekotekhnologii i resursosberezhenie, vol. 3, pp. 9 – 12.
4. Bulat, A.F., Perepelitsa, V.G. and Chemeris, I.F. (2001), “Creating a clean and highly efficient power
facilities on the basis of unprofitable coal mines”, Dopovidi Natsionalnoi akademii nauk Ukrainy, vol. 1,
pp.111 – 117.
5. Bulat, A.F. and Chemeris, I.F (2006), Nauchno-tehnicheskie osnovyi sozdaniya shahtnyh
kogeneratsionnyh energeticheskikh kompleksov [Scientific and technical basis for mine cogeneration energy
complexes], Naukova Dumka, Kiev, Ukraine.
6. Boyce, M.P. (2002), Handbook for cogeneration and combined cycle power plants, ASME Press,
New York, USA.
7. Gilewski, J. and Montusiewicz ,J. (2014), “Combined systems of energy generation – a characterisa-
tion and classification”, Advances in Science and Technology Research Journal, vol. 8, no. 23, pp. 53–61.
8. Kozar, I.Yu. (2012), “Prospects for the use of hydro-turbine for the utilization of low-grade heat ener-
gy facilities mine”, Prikladni problemy aerogidromekhaniki ta teplomasoperenosu: materialy IV mizhnarod.
nauk. konf. [Applied problems of aero hydro mechanics and thermal mass: intl Materials IV. sciences.
conf.,], Dnepropetrovsk, Ukraine, 1-3 november 2012., pp. 188 – 191.
9. Bulat, A.F., Radyuk, M.V., Oksen, Yu.I. and Chemeris, I.F. (2009), Institute of Geotechnical Mechan-
ics under the National Academy of Science of Ukraine (IGTM NASU), Kogeneratsiyna sistema z
vikoristannyam tepla energetichnykh obektiv [The cogeneration system using heat energy facilities], State
Register of Patent of Ukraine, Kiev, UA, Pat. № 43631.
10. Bulat, A.F., Komleva, I.Yu. and Chemeris, I.F. (2010), “Improved hydro-turbine for the utilization of
waste heat power facilities mine”, Kompressornoe i energeticheskoe mashinostroenie, vol. 2 (20), pp. 25 –
28.
11. Chemeris, I.F., Komleva, I.Y. and Dyakun, I.L. (2011), “The Utilization of mine methane on the base
of gas engine setting with a steam-water turbine”, Geotekhnicheskaya Mekhanika [Geo-Technical Mechan-
ics], no. 94, pp. 239-248.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №117
78
–––––––––––––––––––––––––––––––
Об авторах
Дякун Инна Леонидовна, магистр, младший научный сотрудник отдела проблем шахтных энер-
гетических комплексов, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова Национальной акаде-
мии наук Украины (ИГТМ НАН Украины), Днепропетровск, Украина, dyakun@ukr.net.
Козарь Ирина Юрьевна, магистр, инженер I категории отдела проблем шахтных энергетических
комплексов, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова Национальной академии наук
Украины (ИГТМ НАН Украины), Днепропетровск, Украина, ira_kom@ua.fm.
Кондратюк Татьяна Дмитриевна, магистр, инженер отдела проблем шахтных энергетических
комплексов, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова Национальной академии наук
Украины (ИГТМ НАН Украины), Днепропетровск, Украина, dyakun@ukr.net.
About the authors
Dyakun Inna Leonidovna, Master of Science, Junior Researcher in Department of Mine Energy Com-
plexes, M.S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics under the National Academy of Science of
Ukraine (IGTM, NASU), Dnepropetrovsk, Ukraine, dyakun@ukr.net
Kozar Iryna Yurevna, Master of Science, Engineer in Department of Mine Energy Complexes, M.S.
Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics under the National Academy of Sciences of Ukraine (IGTM,
NASU), Dnepropetrovsk, Ukraine, ira_kom@ua.fm.
Kondratuk Tatiana Dmitrivna, Master of Science, Engineer in Department of Mine Energy Complexes,
M.S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics under the National Academy of Sciences of Ukraine
(IGTM, NASU), Dnepropetrovsk, Ukraine, dyakun@ukr.net.
–––––––––––––––––––––––––––––––
Анотація. Для шахтних енергетичних комплексів перспективною є утилізація надлиш-
кового тепла шляхом вироблення додаткової електроенергії на базі комбінованої системи ко-
генерації. У статті розглянута принципова схема когенераційної системи з використанням
тепла енергетичного модуля, де енергетичний модуль виконаний на базі газопоршневої уста-
новки в поєднанні з водогрійними котлами і вдосконаленою гідропаровою турбіною. При
даному варіанті вироблення електроенергії здійснюється двома об'єктами: газопоршневою
установкою і гідропаровою турбіною, що дає додатковий прибуток енергетичного об'єкту.
Виконане дослідження ефективності даної схеми показало, що перевагою даного схемного
рішення також є скидання тепла газопоршневої установки на підігрів води на вході в котел,
що дозволить заощадити кількість умовного палива практично в 4 рази при виробленні такої
ж кількості гарячої води, що є, безумовно, економічно вигідним заходом.
Ключові слова: когенерація, енергетичний модуль, газопоршнева установка, гідропаро-
ва турбіна.
Abstract. For mining and energy complexes, utilization of waste (excess) heat with generating
more electric power on the basis of the combined cogeneration system is very promising. This arti-
cle presents a principal scheme of a cogeneration system which uses heat from an energy module,
and in which design of the energy module is based on combination of gas-piston installation, boilers
and improved hydro-steam turbine. In this variant, electric power is generated by two objects – the
gas-piston installation and the hydro-steam turbine - providing additional profit for the energetic
complex. The research showed high effectiveness of the scheme, one of the advantages of which is
that heat is discharged from the gas-piston installation for heating water at entrance to the boiler, as
such design reduces consumption of conventional fuel by almost 4 times to produce the same vol-
ume of hot water. This is obviously a cost-effective measure.
Keywords: cogeneration, power module, gas-piston installation, hydro-steam turbine.
Статья поступила в редакцию 02.10.2014
Рекомендовано к печати д-ром техн. наук. Е.В. Семененко
mailto:dyakun@ukr.net
mailto:ira_kom@ua.fm
mailto:dyakun@ukr.net
mailto:dyakun@ukr.net
mailto:ira_kom@ua.fm
mailto:dyakun@ukr.net
Сб 117 ПВ.pdf
PutAuthorsHere
OLE_LINK2
bookmark1
bookmark0
|