Анализ когенерационных установок. Часть I. Классификация и основные показатели
Наведено порівняльний аналіз визначень термінів когенерації та теплофікації. Представлено схеми класифікації когенераційних технологій, запропоновано показники їх ефективності....
Збережено в:
| Дата: | 2006 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут технічної теплофізики НАН України
2006
|
| Назва видання: | Промышленная теплотехника |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/61417 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Анализ когенерационных установок. Часть I. Классификация и основные показатели / Б.И. Басок, Е.Т. Базеев, В.М. Диденко, Д.А. Коломейко // Промышленная теплотехника. — 2006. — Т. 28, № 3. — С. 83-89. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-61417 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-614172014-05-06T03:01:38Z Анализ когенерационных установок. Часть I. Классификация и основные показатели Басок, Б.И. Базеев, Е.Т. Диденко, В.М. Коломейко, Д.А. Энергосбережение Наведено порівняльний аналіз визначень термінів когенерації та теплофікації. Представлено схеми класифікації когенераційних технологій, запропоновано показники їх ефективності. Приведен сравнительный анализ определений терминов когенерации и теплофикации. Представлены схемы классификации когенерационных технологий, предложены показатели их эффективности. We give a comparative analysis of the definitions of the terms cogeneration and power-and-heat generation. Shemes of the classification of cogeneration technologies are presented, and parameters of them officiency are proposed. 2006 Article Анализ когенерационных установок. Часть I. Классификация и основные показатели / Б.И. Басок, Е.Т. Базеев, В.М. Диденко, Д.А. Коломейко // Промышленная теплотехника. — 2006. — Т. 28, № 3. — С. 83-89. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 0204-3602 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/61417 621.31 ru Промышленная теплотехника Інститут технічної теплофізики НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Энергосбережение Энергосбережение |
| spellingShingle |
Энергосбережение Энергосбережение Басок, Б.И. Базеев, Е.Т. Диденко, В.М. Коломейко, Д.А. Анализ когенерационных установок. Часть I. Классификация и основные показатели Промышленная теплотехника |
| description |
Наведено порівняльний аналіз визначень термінів когенерації та теплофікації. Представлено схеми класифікації когенераційних технологій, запропоновано показники їх ефективності. |
| format |
Article |
| author |
Басок, Б.И. Базеев, Е.Т. Диденко, В.М. Коломейко, Д.А. |
| author_facet |
Басок, Б.И. Базеев, Е.Т. Диденко, В.М. Коломейко, Д.А. |
| author_sort |
Басок, Б.И. |
| title |
Анализ когенерационных установок. Часть I. Классификация и основные показатели |
| title_short |
Анализ когенерационных установок. Часть I. Классификация и основные показатели |
| title_full |
Анализ когенерационных установок. Часть I. Классификация и основные показатели |
| title_fullStr |
Анализ когенерационных установок. Часть I. Классификация и основные показатели |
| title_full_unstemmed |
Анализ когенерационных установок. Часть I. Классификация и основные показатели |
| title_sort |
анализ когенерационных установок. часть i. классификация и основные показатели |
| publisher |
Інститут технічної теплофізики НАН України |
| publishDate |
2006 |
| topic_facet |
Энергосбережение |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/61417 |
| citation_txt |
Анализ когенерационных установок. Часть I. Классификация и основные показатели / Б.И. Басок, Е.Т. Базеев, В.М. Диденко, Д.А. Коломейко // Промышленная теплотехника. — 2006. — Т. 28, № 3. — С. 83-89. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
| series |
Промышленная теплотехника |
| work_keys_str_mv |
AT basokbi analizkogeneracionnyhustanovokčastʹiklassifikaciâiosnovnyepokazateli AT bazeevet analizkogeneracionnyhustanovokčastʹiklassifikaciâiosnovnyepokazateli AT didenkovm analizkogeneracionnyhustanovokčastʹiklassifikaciâiosnovnyepokazateli AT kolomejkoda analizkogeneracionnyhustanovokčastʹiklassifikaciâiosnovnyepokazateli |
| first_indexed |
2025-07-05T12:27:01Z |
| last_indexed |
2025-07-05T12:27:01Z |
| _version_ |
1836809895637155840 |
| fulltext |
Понятия “когенерация” (от англ. “cogenera;
tion” или “CHP – Cogeneration Heating Power”),
“когенерационная установка” появились срав;
нительно недавно и обусловлено это развитием
новых технологий в энергетике, характеризую;
щихся более высокой термодинамической и
энергетической эффективностью [1–4].
В законе Украины “Про комбіноване вироб;
ництво теплової та електричної енергії (когене;
рацію) та використання скидного енергопо;
тенціалу” термин “когенерация” определяется
как “способ одновременного производства элек;
трической и тепловой энергии в рамках одного
технологического процесса в результате сгорания
топлива” [5]. Но и давно принятый и широко ис;
пользуемый термин “теплофикация” также ха;
рактеризует “централизованное теплоснабжение
на базе комбинированного производства элект;
роэнергии и тепла на ТЭЦ” [6].
Так как и когенерация и теплофикация означают
комбинированное производство электроэнергии и
теплоты (в отличие от раздельного, при котором
электроэнергия производится на электростанци;
ях, а теплота – в котельных), возникает вопрос: по;
чему используются разные понятия, характеризу;
ющие одинаковую технологию?
Существуют многочисленные подходы к опре;
делению способа комбинированного получения
электроэнергии и теплоты, характеризуемого как
“когенерация”. Все они имеют близкие между
собой формулировки и по своей сути практичес;
ки ничем не отличаются от определений способа,
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 3 83
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
Приведен сравнительный анализ оп�
ределений терминов когенерации и
теплофикации. Представлены схемы
классификации когенерационных тех�
нологий, предложены показатели их эф�
фективности.
Наведено порівняльний аналіз виз�
начень термінів когенерації та теп�
лофікації. Представлено схеми кла�
сифікації когенераційних технологій,
запропоновано показники їх ефектив�
ності.
We give a comparative analysis of the
definitions of the terms cogeneration and
power�and�heat generation. Shemes of the
classification of cogeneration technologies
are presented, and parameters of them
officiency are proposed.
УДК 621.311
БАСОК Б.И.1, БАЗЕЕВ Е.Т.1, ДИДЕНКО В.М.2,
КОЛОМЕЙКО Д.А.1
1Институт технической теплофизики НАН Украины
2ГП “Укрэнергоэффективность” Минтопэнерго Украины
АНАЛИЗ КОГЕНЕРАЦИОННЫХ УСТАНОВОК. ЧАСТЬ I.
КЛАССИФИКАЦИЯ И ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ
В – расход топлива;
Е – эксергетический поток;
N – мощность;
Q – теплота сгорания топлива;
η – коэффициент полезного действия;
АЭС – атомная электростанция;
АСУ ТП – автоматизированная система управле;
ния технологическим процессом;
ГПД – газопоршневой двигатель;
ГТУ – газотурбинная установка;
ПАУ – полиароматические углеводороды;
ПГУ – парогазовая установка;
ПТУ – паротурбинная установка;
КЭС – конденсационная электростанция;
КПД – коэффициент полезного действия;
ТЭЦ – теплоэлектроцентраль.
Индексы верхние:
н – низшая;
′ – вход;
′′ – выход.
Индексы нижние:
р – рабочая;
Т – тепловой;
el – электрический;
ex – эксергетический;
Q – теплоты топлива.
характеризуемого как “теплофикация”. Однако
следует отметить, что некоторыми авторами де;
лается попытка дать отличие этих способов. Вот
некоторые из определений:
1. “Когенерация – использование отводимой
теплоты в результате производства электроэнер;
гии. Например, отработавших газов ГТУ для про;
мышленных процессов или центрального отоп;
ления” [7].
2. “В общепринятом понимании термин коге;
нерация означает совместную выработку элект;
рической и тепловой энергии в установке, состо;
ящей из электрогенератора и утилизатора
теплоты.
В классическом понимании когенерация по
существу то же самое, что и известная и широко
применяемая теплофикация, т.е. использование
вторичный теплоты ТЭС для теплоснабжения.
Отличие когенерации от теплофикации доста;
точно условно и состоит в масштабе выработки
электроэнергии, хотя, судя по литературным
данным, оно постепенно сглаживается. Это от;
личие чаще всего состоит в типе наиболее часто
применяемого оборудования (в когенерацион;
ных установках используется для привода элект;
рогенераторов, как правило, газовые двигатели
внутреннего сгорания или газовые турбины, а в
последнее время – микротурбины или топлив;
ные элементы)” [8].
Нам представляется, что в термодинамичес;
ком аспекте отличие когенерации от теплофика;
ции связано с особенностями собственно термо;
динамических циклов, которые реализуются
соответственно в одном случае как когенераци;
онный, в другом – как теплофикационный.
Это отличие легче обнаружить и оно становит;
ся явственным, если рассмотреть и сравнить тех;
нологию и термодинамический цикл когенера;
ции и, соответственно, теплофикации.
В многочисленных когенерационных техно;
логиях и схемах их реализации предполагается
использование различных тепловых двигателей
(в настоящее время: ДВС, ГТУ, хотя могут рас;
сматриваться и другие двигатели: термоэлектри;
ческий, термоэмиссионный, магнитогидродина;
мические генераторы). Они применяются для
производства электроэнергии в качестве надст;
роек, например, над котлами, паротурбинными
установками с последующей утилизацией в них
сбросной теплоты надстроек и превращением та;
ких комбинированных установок в мини–ТЭЦ
или парогазовые установки. В термодинамичес;
ком цикле этих когенерациионных схем исполь;
зуют, как правило, два рабочих тела. Например, в
надстройке применяются продукты сгорания
(или плазма) с более высокой средней начальной
температурой (примерно 1200 оС и более 2500 оС
для плазмы), а в котлах или паротурбинных уста;
новках – водяной пар с рабочей температурой
около 600 оС. Если надстройка осуществляется
над паросиловым циклом, то весь комбиниро;
ванный цикл превращается в бинарный.
В традиционных теплофикационных установ;
ках ТЭЦ отсутствуют подобного рода надстрой;
ки, в них для производства теплоты используется
потенциал пара, уже частично отработавшего в
турбине для производства электроэнергии. Для
теплофикационных схем применяется одно ра;
бочее тело – водяной пар.
С учетом этих технологических особенностей
схемы и циклы когенерационных или теплофи;
кационных установок можно охарактеризовать
следующим образом:
Когенерация – комбинированное производст;
во теплоты и электроэнергии с использованием в
термодинамическом цикле рабочего тела с более
высокой средней начальной температурой и ути;
лизацией теплоты рабочего тела в высокотемпе;
ратурной части термодинамического цикла.
Теплофикация – комбинированное производ;
ство теплоты и электроэнергии при утилизации
теплоты рабочего тела в низкотемпературной ча;
сти термодинамического цикла.
При теплофикации выработка и отпуск элект;
роэнергии является основной задачей, а отпуск
теплоты – вторичной, снижающей себестои;
мость производства электроэнергии. При этом
экономический эффект определяется снижени;
ем потерь в конденсаторах турбин за счет утили;
зации остаточной эксергии рабочего тела на ко;
нечном этапе технологического процесса.
Основной же целью когенерации является вы;
работка тепловой энергии нужных параметров и
по заданному графику нагрузки, а полученная
электрическая энергия является сопутствующим
продуктом, повышающим экономичность всей
84 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 3
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
установки. Экономический эффект при этом оп;
ределяется снижением эксергетических потерь
на первом этапе технологического процесса (за
счет более полного использования эксергии про;
дуктов сгорания).
Достаточно оригинальная когенерационная
технология производства теплоты и электро;
энергии “STIG” (Steam Intention Gas Turbine) и
“Водолей”, реализованная с использованием в
качестве части рабочего тела водяного пара, по;
даваемого в камеру сгорания газовой турбины,
получила название монарной когенерации [9].
При выборе типа оборудования необходимо
учитывать показатели работы установки. Сравне;
ние газопоршневых и газотурбинных двигателей
по показателям работы установки приведено в
табл., взятой из работы [10].
Определение квалификации когенерацион;
ной установки приведено в [5]. Основные пока;
затели эффективности когенерационных устано;
вок представлены на рис. 1. Для каждой конкрет;
ной установки набор показателей эффективнос;
ти будет свой, и он может определяться с помо;
щью энергетического аудита [11, 12].
К основным показателям энергетической эф;
фективности можно отнести электрический,
тепловой и эксергетический КПД установок, ко;
торые определяются соответственно из формул
(1);(3), коэффициент использования теплоты
топлива, который главным образом определяет
интегральную энергоэффективность установки,
формула (4). Методика определения эксергети;
ческого КПД когенерационных установок пред;
ставлена в работе [13].
, (1)
, (2)T
T H
P
N
BQ
η =
el
el H
P
N
BQ
η =
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 3 85
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
Рис. 1. Основные показатели эффективности когенерационных установок.
86 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 3
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
Та б л и ц а сравнительных показателей работы ГПД и ГТУ
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 3 87
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
Р
ис
.
2.
К
ла
сс
иф
ик
ац
ия
к
ог
ен
ер
ац
ии
он
ны
х
т
ех
но
ло
ги
й.
, (3)
. (4)
В состав экономических показателей когене;
рационной установки, вырабатывающей элект;
рическую и тепловую энергии, входит наличие
рынка сбыта тепловой и электрической энергии
по удовлетворяющим потребителя тарифам.
При определении этих показателей возникают
трудности, обусловленные тем, что весьма не;
просто разделить топливо, используемое на вы;
работку разных видов энергии [12]. В этом случае
можно рассмотреть оценки и возможности сис;
темы показателей топливной эффективности
эксплутационных режимов когенерационных ус;
тановок, предложенных в [14].
К технологическим показателям можно отнес;
ти эксплутационный показатель эффективности.
Он включает в себя наличие современных систем
АСУ ТП, возможность работы установки в различ;
ных технологических условиях, количество обслу;
живающего персонала. В зависимости от типа ко;
генерационной установки для нее необходим
персонал разной квалификации и количества. По;
el T
Q H
P
N N
BQ
+
η =
ex
E
E
′′
η =
′
88 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 3
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
Рис. 3. Структурная схема когенерационных технологий.
казатель надежности характеризует как ресурс ра;
боты установки до капитального ремонта, так и
ремонтопригодность. Надежность работы уста;
новки зависит не только от типа, но и от фирм
производителя, проектирования и монтажа.
На рис. 2 представлена предпочтительная
классификация области применения когенера;
ционных установок различных типов. Когенера;
ционные технологии также могут характеризо;
ваться структурной схемой, представленной на
рис. 3.
В следующих частях этой статьи будет прове;
ден сравнительный анализ когенерационных
схем на основе различного энергетического обо;
рудования, в том числе различных газопоршне;
вых двигателей;генераторов, а также будут более
подробно рассмотрены показатели экономичес;
кой эффективности и инвестиционной при;
влекательности на примере конкретной коге;
нерационной установки на базе ГПД. Данная
установка была приобретена и реализована фир;
мой “Налим” на заводе “Фиолент” (г. Симфе;
рополь, АР Крым) в рамках инновационного
проекта технопарка “Институт технической теп;
лофизики”.
ЛИТЕРАТУРА
1. Шпильрайн Э.Э. К вопросу о термодинами;
ке получения низкопотенциального тепла // Теп;
лоэнергетика. – 1998. – № 9. – С. 20–23.
2. Долинский А.А., Базеев Е.Т., Дюков В.А.,
Диденко В.М. К методике оценки эффективности
комбинированного производства теплоты и эле;
ктроэнергии / Тезисы I Международной конфе;
ренции “Когенерация в промышленности и ком;
мунальной энергетике”, 18–20 октября 2004 г.,
Киев. – 2004. – С. 193 – 194.
3. Фиалко Н.М., Степанова А.И., Прокопов
В.Г., Шеренковский Ю.В. Основные направления
развития технологий комбинированного произ;
водства тепловой и электрической энергии / Те;
зисы IV Международной конференции “Пробле;
мы промышленной теплотехники”, 26–30
сентября 2005 г., Киев. – 2005. – С. 40–41.
4. Билека Б.Д., Гаркуша Л.К., Кабков В.Я.
Принцип формирования и выбора схем и обору;
дования когенерационных установок для комму;
нальной энергетики // Тезисы IV Международ;
ной конференции “Проблемы промышленной
теплотехники”, 26–30 сентября 2005 г., Киев. –
2005. – С. 23–24.
5. Закон України Про комбіноване вироб;
ництво теплової та електричної енергії (когене;
рацію) та використання скидного енергопо;
тенціалу // Відомості Верховної Ради. – 2005. –
№ 20. – С. 278;285.
6. БСЭ. – М.: Изд;во “Советская энциклопе;
дия”, 1976. – T. 25.
7. Изменение климата 2001: Третий обобщен;
ный доклад межправительственной группы экс;
пертов по изменению климата: Под редакцией
Уотсона Р.Т. МГИК, 2003. – 220 с.
8. Мхитарян Н.М. Энергосберегающие тех;
нологии в жилищном и гражданском строитель;
стве. – Киев: Наук. Думка, 2000. – 228 с.
9. Любчик Г.М., Варламов Г.Б., Маляренко В.А.
Теплоенергетичні установки та екологічні аспек;
ти виробництва енергії. – К.: ІВЦ „Політехніка”,
2003. – 232 с.
10. Замоторин Р.В. Малые теплоэлектроцент;
рали – поршневые или турбинные. – 2003. –
“www.cogeneration.ru”.
11. Клименко В.Н., Сабашук П.П., Клименко Ю.Г.
и др. Энергетические характеристики когенераци;
онной установки на частичных тепловых нагруз;
ках // Промышленная теплотехника. – 1997. –
Т. 19, № 3. – С. 51;56.
12. Клименко В.Н. Проблемы когенерацион;
ных технологий в Украине // Промышленная
теплотехника. – 2001. – Т. 23, № 4;5. –
С. 106–110.
13. Коломейко Д.А., Корнеев И.Ю. Анализ энер;
гетической эффективности когенерационной ус;
тановки фирмы “WILSON” типа PG1250B // Про;
мышленная теплотехника – 2005. – Т. 27, № 3. –
С. 46–9.
14. Андрющенко А. И., Семенов Б.А. Система
показателей для оценки топливной эффектив;
ности эксплутационных режимов ТЭЦ //
Промышленная энергетика. – 2005. – № 12. –
С. 2–7.
Получено 19.04.2006 г.
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 3 89
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
|