Анализ когенерационных установок. Часть III. Сравнительный анализ схемных решений когенерационных установок
Приведены когенерационные схемы на базе двигателя внутреннего сгорания, а также тепловые схемы, в которых когенерационная установка является надстройкой паровых и водогрейных блоков. Рассчитан тепловой баланс каждой схемы и определены узлы основных потерь теплоты. Наведено когенераційні схеми на баз...
Saved in:
| Published in: | Промышленная теплотехника |
|---|---|
| Date: | 2006 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут технічної теплофізики НАН України
2006
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61447 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Анализ когенерационных установок. Часть III. Сравнительный анализ схемных решений когенерационных установок / Б.И. Басок, Д.А. Коломейко // Промышленная теплотехника. — 2006. — Т. 28, № 5. — С. 76-82. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860269763354165248 |
|---|---|
| author | Басок, Б.И. Коломейко, Д.А. |
| author_facet | Басок, Б.И. Коломейко, Д.А. |
| citation_txt | Анализ когенерационных установок. Часть III. Сравнительный анализ схемных решений когенерационных установок / Б.И. Басок, Д.А. Коломейко // Промышленная теплотехника. — 2006. — Т. 28, № 5. — С. 76-82. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Промышленная теплотехника |
| description | Приведены когенерационные схемы на базе двигателя внутреннего сгорания, а также тепловые схемы, в которых когенерационная установка является надстройкой паровых и водогрейных блоков. Рассчитан тепловой баланс каждой схемы и определены узлы основных потерь теплоты.
Наведено когенераційні схеми на базі двигуна внутрішнього згоряння, а також теплові схеми, в яких когенераційна установка є надбудовою парових і водогрійних блоків. Розраховано тепловий баланс кожної схеми та визначено вузли основних втрат теплоти.
We present cogeneration schemes based on a reciprocating internal combustion engine as well as thermal schemes were the cogeneration plant is a super-structure above steam and water-heating boilers. We have also calculated the heat balance of each scheme and determined the sites of main heat losses.
|
| first_indexed | 2025-12-07T19:05:24Z |
| format | Article |
| fulltext |
Эффективность использования топлива раз;
личных схемных решений, в состав которых вхо;
дит когенерационная установка, можно оценить
при помощи теплового баланса. При этом будет
определен показатель энергетической эффектив;
ности – коэффициент использования теплоты
топлива [1], также основные узлы, в которых про;
исходят наибольшие потери энергии. Таким об;
разом, можно разработать методику анализа топ;
ливной эффективности когенерационных схем
на базе различного энергогенерирующего обору;
дования и решить задачу расчета тепловых балан;
сов основных когенерационных схем, в состав ко;
торых входит двигатель внутреннего сгорания.
При расчете использовались следующие соот;
ношения: теплота, выделившаяся при сгорании
топлива:
(1)
где: – низшая теплота сгорания газа.
Теплота, выделившаяся при теплообмене:
. (2)
Для определения теплоемкости уходящих га;
зов использовалась методика, приведенная в ра;
боте [2].
Рассмотрим первую тепловую схему когенера;
ционной установки на базе ДВС FG Wilson [3,4].
Тепловой баланс схемы представлен на рис. 1.
Как видно из баланса, основные тепловые по;
тери в схеме приходятся на теплообменники ути;
лизации теплоты уходящих газов и контура ох;
лаждения двигателя, а также с уходящими
газами. Коэффициент использования теплоты
топлива составляет 86,2 %.
Упрощенная тепловая схема, в состав которой
входит водогрейный котел, представлена на рис 2.
i i iQ c G t= Δ
р
нQ
р
нg gQ Q G=
76 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 5
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
Наведено когенераційні схеми на
базі двигуна внутрішнього згоряння, а
також теплові схеми, в яких когене+
раційна установка є надбудовою паро+
вих і водогрійних блоків. Розраховано
тепловий баланс кожної схеми та визна+
чено вузли основних втрат теплоти.
Приведены когенерационные схемы
на базе двигателя внутреннего сгора+
ния, а также тепловые схемы, в которых
когенерационная установка является
надстройкой паровых и водогрейных
блоков. Рассчитан тепловой баланс
каждой схемы и определены узлы ос+
новных потерь теплоты.
We present cogeneration schemes
based on a reciprocating internal combus+
tion engine as well as thermal schemes
were the cogeneration plant is a super+
structure above steam and water+heating
boilers. We have also calculated the heat
balance of each scheme and determined
the sites of main heat losses.
УДК 621.311
БАСОК Б.И., КОЛОМЕЙКО Д.А.
Институт технической теплофизики НАН Украины
АНАЛИЗ КОГЕНЕРАЦИОННЫХ УСТАНОВОК.
ЧАСТЬ III. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СХЕМНЫХ
РЕШЕНИЙ КОГЕНЕРАЦИОННЫХ УСТАНОВОК
c – теплоемкость;
G – расход;
Q – теплота;
t – температура;
ВК – водогрейный котел;
ГВС – горячее водоснабжение;
ДВС – двигатель внутреннего сгорания;
КГУ – когенерационная установка;
КИТ – коэффициент использования теплоты топлива;
КПД – коэффициент полезного действия;
КУ – котел утилизатор;
ПК – паровой котел.
Индексы верхние:
р – рабочая.
Индексы нижние:
н – низшая; g – газ; i – теплоноситель.
В схеме (рис. 2) уходящие газы после ДВС по;
ступают в водогрейный котел непосредственно,
или происходит предварительный подогрев пи;
тательной воды. Для расчета теплового баланса
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 5 77
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
Рис. 1. Тепловой баланс когенерационной схемы на базе ДВС и пассивных утилизаторов теплоты.
Рис. 2. Тепловая схема когенерационной установки на базе ДВС и ВК: 1 – тепловой потребитель,
2 – циркуляционный насос, 3 – двигатель внутреннего сгорания, 4 – воздушный охладитель,
5 – утилизационный теплообменник, ВК – водогрейный котел, Т – подача топлива, П – подпитка
питательной водой.
был выбран водогрейный котел типа КВ;ГМ;30
из условий, что доля уходящих газов ДВС соста;
вит не более 10 % от массового расхода уходящих
газов котла. Таким образом водогрейный котел
служит утилизатором выхлопа ДВС. Двигатель
служит надстройкой водогрейной котельной.
Тепловой баланс схемы представлен на рис. 3.
Основные потери теплоты топлива связаны с
химической и механической неполнотой сгора;
ния топлива в котле, а также от наружного ох;
лаждения котельного агрегата и потерей тепла с
уходящими газами. КИТ этой схемы составляет
93 %, это обусловлено достаточно высоким КПД
водогрейного котла – 91,2 %. При установке теп;
лообменника глубокой утилизации КИТ схемы
возрастет до 95,1 %, потери с уходящими газами
составят 840 кВт. Температура уходящих газов
снизится до 60 оС, при этом необходимо стальное
исполнение дымовой трубы.
Следующей схемой является надстройка паро;
вого конденсационного блока когенерационной
установкой на базе ДВС, рис. 4. В ней уходящие
газы после ДВС поступают в паровой котел непо;
средственно или происходит предварительный
подогрев питательной воды. Далее пар после кот;
ла Е;75;3,9;440 ГМ (БКЗ 75;3,9 ГМА;2) поступа;
ет в конденсационные турбины К;6;35 и К;12;35.
Тепловой баланс представлен на рис. 5. Конден;
сационный блок, содержащий турбины, в кото;
рых отсутствуют отборы пара, является малоэф;
фективным с точки зрения использования
теплоты топлива. Основные потери приведен;
ной схемы сосредоточены в конденсаторе и
конденсационных турбинах, что обусловлено
их невысоким КПД. Так как КПД парового кот;
ла составляет 93 %, то достаточно высокая ве;
личина потерь теплоты в котле и с уходящими
газами. Коэффициент использования теплоты
топлива такой схемы составляет 24,3 %. Надст;
ройка двигателем внутреннего сгорания и кот;
лом утилизатором позволила повысить КИТ
схемы на 1,3 %.
Следующая анализируемая схема работает при
условии, что уходящие газы после ДВС направ;
78 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 5
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
Рис. 3. Тепловой баланс когенерационной схемы на базе ДВС и ВК.
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 5 79
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
Рис. 4. Тепловая схема когенерационной установки на базе ДВС и конденсационного блока:
1 – паровые турбины, 2 – циркуляционный насос,
3 – двигатель внутреннего сгорания, 4 – воздушный охладитель, 5 – утилизационный теплообменник,
К – конденсатор, ПК – паровой котел, Т – подача топлива, П – подпитка питательной водой.
Рис. 5. Тепловой баланс когенерационной схемы на базе ДВС и конденсационного блока.
ляются на производство пара для паровой турби;
ны малой мощности, рис. 6.
Реализация такой схемы возможна в тех
случаях, когда вся тепловая нагрузка невос;
требованная или существует сезонное потреб;
ление теплоты. При сезонном потреблении
всей теплоты возможно отключение паровой
турбины и пар после утилизатора поступает
потребителю. Тепловой баланс такой схемы
аналогичен балансу, приведенному на рис. 1,
с той лишь разницей, что, используя теплоту
уходящих газов, получаем 150 кВт электриче;
ской мощности на клеммах генератора паро;
вой турбины. При работе без паровой турби;
ны тепловой баланс аналогичен балансу на
рис. 1. КИТ вышеприведенной схемы состав;
ляет 68,7 %.
В качестве заключительной схемы приведем
комбинированную схему с паровым и водо;
грейным котлом, рис. 7. Утилизация уходящих
газов происходит в паровом котле, а теплота
контура охлаждения двигателя используется
для предварительного подогрева питательной
воды водогрейного котла. Воздушный охлади;
тель (4) во всех схемах используется для аварий;
ного сброса теплоты контура охлаждения дви;
гателя. Тепловой баланс такой схемы приведен
на рис. 8. Так как паровые турбины в этой схеме
являются конденсационными, то основные по;
тери схемы сосредоточены в основных узлах па;
рового контура. Коэффициент использования
теплоты топлива комбинированной схемы со;
ставил 46,8 %.
Приведенный анализ показал, что наибо;
лее эффективной, с точки зрения использо;
вания топлива, является тепловая схема коге;
нерационной установки на базе ДВС и ВК.
Это связано с высоким КПД водогрейного
котла. В такой схеме когенерационная уста;
новка может быть использована для покры;
тия собственных электрических нужд котель;
ной и увеличения теплового КПД котельного
агрегата. Целесообразно использовать коге;
нерационную установку в качестве надстрой;
ки конденсационных блоков, это позволит
значительно увеличить суммарный КПД схе;
мы. Энергетический блок на базе ДВС, ПК и
ВК может с высокой эффективностью рабо;
тать в условиях резко изменяющегося графи;
ка тепловой и электрической нагрузки, за
счет количественно;качественного регулиро;
вания нагрузки.
80 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 5
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
Рис. 6. Тепловая схема когенерационной установки на базе ДВС и паровой турбины малой мощности:
1 – паровая турбина малой мощности, 2 – циркуляционный насос, 3 – двигатель внутреннего сгорания,
4 – воздушный охладитель, 5 – утилизационный теплообменник, К – конденсатор.
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 5 81
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
Рис. 7. Тепловая схема когенерационной установки на базе ДВС, ПК и ВК: 1 – паровые турбины,
2 – циркуляционный насос, 3 – двигатель внутреннего сгорания, 4 – воздушный охладитель,
5 – утилизационный теплообменник, 6 – потребитель тепловой нагрузки, К – конденсатор,
ВК – водогрейный котел, ПК – паровой котел, Т – подача топлива, П – подпитка питательной водой.
Рис. 8. Тепловой баланс когенерационной установки на базе ДВС, ПК и ВК.
ЛИТЕРАТУРА
1. Басок Б.И., Базеев Е.Т., Диденко В.М.,
Коломейко Д.А. Анализ когенерационных уста;
новок 1. Классификация и основные показатели
// Промышленная теплотехника – 2006 – № 3. –
С. 83–89.
2. Любчик Г.М., Кравчук О.Є., Ід Аль�зубі,
Варламов Г.Б. Експертиза екологічних характери;
стик пальників та камер згоряння ГТУ і ПГУ. –
К.: НТУУ ”КПІ”, 1997. – 52 с.
3. Басок Б.И., Коломейко Д.А. Анализ когене;
рационных установок 2. Анализ энергетической
эффективности // Промышленная теплотехника –
2006 – № 4. – С. 79–83.
4. Коломейко Д.А., Корнеев И.Ю. Анализ
энергетической эффективности когенерацион;
ной установки фирмы “WILSON” типа PG1250B
// Промышленная теплотехника – 2005. – Т. 27,
№3. – С. 46–49.
Получено 10.07.2006 г.
82 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 5
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
Проведено критичний аналіз основ+
них положень "Енергетичної стратегії Ук+
раїни на період до 2030 року". Обґрунто+
вано, що ряд стратегічних показників
спрогнозовано недостатньо коректно,
що заздалегідь визначає майбутнє
відставання України з ефективного вико+
ристання енергії і розвитку відновлюва+
них джерел енергії. Зроблено висновок
про те, що практично всі ключові показ+
ники Стратегії "підігнано" під основну
ідею документа – розвиток енергетики
України за рахунок пріоритетного вико+
ристання атомної енергії.
Выполнен критический анализ ос+
новных положений "Энергетической
стратегии Украины на период до 2030
года". Обосновано, что ряд стратегиче+
ских показателей спрогнозирован недо+
статочно корректно, что заранее предо+
пределяет будущее отставание Украины
по эффективному использованию энер+
гии и развитию возобновляемых источ+
ников энергии. Сделан вывод о том, что
практически все ключевые показатели
Стратегии "подогнаны" под основную
идею документа – развитие энергетики
Украины за счет приоритетного исполь+
зования атомной энергии.
Critical analysis of main provisions of
"Energy strategy of Ukraine for the period
till 2030" is done. It is grounded that a
number of important indexes are not pre+
dicted well enough. That predetermines
future lag of Ukraine in effective energy use
and development of renewable energy
sources. It is concluded that nearly all key
indexes of the Strategy are adjusted to the
main idea of the document – development
of energy sector of Ukraine at the expense
of priority use of nuclear power.
УДК 620.9
ГЕЛЕТУХА Г.Г., ЖЕЛЕЗНАЯ Т.А.
Институт технической теплофизики НАН Украины
АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ „ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ
СТРАТЕГИИ УКРАИНЫ НА ПЕРИОД ДО 2030 ГОДА”
АЭС – атомная электростанция;
ВВП – валовой внутренний продукт;
ВИЭ – возобновляемые источники энергии;
ГЭС – гидроэлектростанция;
ГАЭС – гидроаккумулирующая электростанция;
НВИЭ – нетрадиционные и возобновляемые
источники энергии;
ППС – по паритету покупательной способности;
ТЭР – топливно;энергетические ресурсы;
ХАЭС – Хмельницкая атомная электростанция.
Индексы
т – тепловой;
э – электрический.
В марте 2006 г. Кабинет Министров Украины ут;
вердил “Энергетическую стратегию Украины на пе;
риод до 2030 года” (далее Энергетическая стратегия
или Стратегия). Она вызвала весьма неоднознач;
ную реакцию со стороны как специалистов, так и
общественности, поскольку имеет ярко выражен;
ный “атомный” характер. Планируется строитель;
ство 11 новых блоков АЭС суммарной мощностью
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-61447 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0204-3602 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T19:05:24Z |
| publishDate | 2006 |
| publisher | Інститут технічної теплофізики НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Басок, Б.И. Коломейко, Д.А. 2014-05-05T17:20:48Z 2014-05-05T17:20:48Z 2006 Анализ когенерационных установок. Часть III. Сравнительный анализ схемных решений когенерационных установок / Б.И. Басок, Д.А. Коломейко // Промышленная теплотехника. — 2006. — Т. 28, № 5. — С. 76-82. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 0204-3602 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61447 621.311 Приведены когенерационные схемы на базе двигателя внутреннего сгорания, а также тепловые схемы, в которых когенерационная установка является надстройкой паровых и водогрейных блоков. Рассчитан тепловой баланс каждой схемы и определены узлы основных потерь теплоты. Наведено когенераційні схеми на базі двигуна внутрішнього згоряння, а також теплові схеми, в яких когенераційна установка є надбудовою парових і водогрійних блоків. Розраховано тепловий баланс кожної схеми та визначено вузли основних втрат теплоти. We present cogeneration schemes based on a reciprocating internal combustion engine as well as thermal schemes were the cogeneration plant is a super-structure above steam and water-heating boilers. We have also calculated the heat balance of each scheme and determined the sites of main heat losses. ru Інститут технічної теплофізики НАН України Промышленная теплотехника Энергосбережение Анализ когенерационных установок. Часть III. Сравнительный анализ схемных решений когенерационных установок Analysis of cogeneration installations. Part III. Comparative analysis of cogeneration schemes Article published earlier |
| spellingShingle | Анализ когенерационных установок. Часть III. Сравнительный анализ схемных решений когенерационных установок Басок, Б.И. Коломейко, Д.А. Энергосбережение |
| title | Анализ когенерационных установок. Часть III. Сравнительный анализ схемных решений когенерационных установок |
| title_alt | Analysis of cogeneration installations. Part III. Comparative analysis of cogeneration schemes |
| title_full | Анализ когенерационных установок. Часть III. Сравнительный анализ схемных решений когенерационных установок |
| title_fullStr | Анализ когенерационных установок. Часть III. Сравнительный анализ схемных решений когенерационных установок |
| title_full_unstemmed | Анализ когенерационных установок. Часть III. Сравнительный анализ схемных решений когенерационных установок |
| title_short | Анализ когенерационных установок. Часть III. Сравнительный анализ схемных решений когенерационных установок |
| title_sort | анализ когенерационных установок. часть iii. сравнительный анализ схемных решений когенерационных установок |
| topic | Энергосбережение |
| topic_facet | Энергосбережение |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61447 |
| work_keys_str_mv | AT basokbi analizkogeneracionnyhustanovokčastʹiiisravnitelʹnyianalizshemnyhrešeniikogeneracionnyhustanovok AT kolomeikoda analizkogeneracionnyhustanovokčastʹiiisravnitelʹnyianalizshemnyhrešeniikogeneracionnyhustanovok AT basokbi analysisofcogenerationinstallationspartiiicomparativeanalysisofcogenerationschemes AT kolomeikoda analysisofcogenerationinstallationspartiiicomparativeanalysisofcogenerationschemes |