Дипломы, курсовые, рефераты, контрольные...
Срочная помощь в учёбе

Повышение энергетической эффективности детандер-генераторных агрегатов за счет применения ветроэнергетической установки

Диссертация: Повышение энергетической эффективности детандер-генераторных агрегатов за счет применения ветроэнергетической установки
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Энергосбережение является существенным резервом повышения эффективности производства не только при потреблении, но также и при генерации различных видов энергии. К ним относятся, в первую очередь, электроэнергия, теплота, а также и холод. В мировой энергетике подавляющее количество электроэнергии и теплоты производят на установках, использующих для работы энергию, выделяющуюся при сжигании… Читать ещё >

Содержание

  • Обозначения и сокращения
  • 1. АНАЛИЗ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
    • 1. 1. Детандер-генераторные агрегаты
      • 1. 1. 1. Традиционные ДГА
      • 1. 1. 2. Бестопливные детандер-генераторные установки
        • 1. 1. 2. 1. Установки для производства электроэнергии на базе детандер-генераторного агрегата и теплового насоса
        • 1. 1. 2. 2. Установки для производства электроэнергии на базе детандер-генераторного агрегата и воздушного теплового насоса
    • 1. 2. Ветроэнергетические установки
      • 1. 2. 1. Общие сведения о ветровой энергии
      • 1. 2. 2. Основные типы ветроэнергетических установок
      • 1. 2. 3. Режимы работы ветроэлектрических установок автономного применения
      • 1. 2. 4. Расчет ветроэнергетической установки
    • 1. 3. Аккумуляторы теплоты
    • 1. 4. Постановка цели и задач исследования
  • 2. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ БЕСТОПЛИВНОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ
  • ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ, ТЕПЛОТЫ И ХОЛОДА НА БАЗЕ ДЕТАНДЕР-ГЕНЕРАТОРНОГО АГРЕГАТА, ТЕПЛОВОГО НАСОСА И ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ. ВЫБОР КРИТЕРИЕВ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ УСТАНОВКИ
    • 2. 1. Разработка схемы бестопливной установки
      • 2. 1. 1. Схема усовершенствованной бестопливной детандер-генераторной установки с дополнительными теплообменниками
      • 2. 1. 2. Принципиальная схема бестопливной установки на базе детандер-генераторного агрегата, теплового насоса и ветроэнергетической установки
    • 2. 2. Выбор критериев оценки эффективности работы установки
      • 2. 2. 1. Электрическая мощность, вырабатываемая ДГА
      • 2. 2. 2. Доля выработанной ДГА электрической мощности, отдаваемая потребителю
      • 2. 2. 3. Эксергетический КПД установки
      • 2. 2. 4. Эффективность использования теплоты, подведенной к установке
      • 2. 2. 5. Технико-экономические показатели установки
      • 2. 2. 6. Выбор критерия оценки эффективности установок для проведения исследований.48'
  • 3. АНАЛИЗ РАБОТЫ УСТАНОВКИ ПРИ ПОДВОДЕ ТЕПЛОТЫ ВОЗОБНОВЛЯЕМОГО ИСТОЧНИКА ЭНЕРГИИ. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ И АЛГОРИТМОВ РАСЧЕТА
    • 3. 1. Анализ работы установки при подводе теплоты возобновляемого источника энергии в теплообменнике подогрева газа после конденсатора
      • 3. 1. 1. Режим без регенеративного подогрева газа перед конденсатором ТНУ
      • 3. 1. 2. Режим с регенеративным подогревом газа перед конденсатором ТНУ
    • 3. 2. Разработка математической модели
    • 3. 3. Разработка алгоритмов расчета
      • 3. 3. 1. Режим без регенерации теплоты газа после детандера
      • 3. 3. 2. Режим с регенерацией теплоты газа после детандера
  • 4. ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОТЫ ВОЗОБНОВЛЯЕМОГО ИСТОЧНИКА ЭНЕРГИИ И ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССОВ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАБОТЫ УСТАНОВКИ БЕЗ РЕГЕНЕРАЦИИ ТЕПЛОТЫ ГАЗА ПОСЛЕ ДЕТАНДЕРА
    • 4. 1. Результаты расчета
      • 4. 1. 1. Газорегуляторные пункты
      • 4. 1. 2. Газораспределительные станции
    • 4. 2. Анализ полученных результатов
      • 4. 2. 1. Влияние температуры газа после конденсатора ТНУ
      • 4. 2. 2. Влияние тепла, подводимого от ВЭУ
  • 5. ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОТЫ ВОЗОБНОВЛЯЕМОГО ИСТОЧНИКА ЭНЕРГИИ И ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССОВ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАБОТЫ УСТАНОВКИ С РЕГЕНЕРАЦИЕЙ ТЕПЛОТЫ ГАЗА ПОСЛЕ ДЕТАНДЕРА
    • 5. 1. Результаты расчета
      • 5. 1. 1. Газорегуляторные пункты
      • 5. 1. 2. Газораспределительные станции
    • 5. 2. Анализ полученных результатов
      • 5. 2. 1. Влияние температуры газа после конденсатора ТНУ
      • 5. 2. 2. Влияние тепла, подводимого от ВЭУ
  • 6. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ СХЕМ УСТАНОВОК БЕЗ РЕГЕНЕРАЦИИ И С РЕГЕНЕРАЦИЕЙ ТЕПЛОТЫ ГАЗА ПОСЛЕ ДЕТАНДЕРА
    • 6. 1. Доля электроэнергии, отдаваемой в сеть
    • 6. 2. Полезная электрическая мощность установки
  • Выводы

Повышение энергетической эффективности детандер-генераторных агрегатов за счет применения ветроэнергетической установки (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Энергосбережению в промышленности и жилищно-коммунальном комплексе уделяется значительное внимание. Проблема энергосбережения, являясь одной из важнейших во всех развитых странах, приобретает особую остроту в России, где климат один из самых суровых, энергоресурсы дорожают и используются крайне неэффективно. На решение этой проблемы направлены усилия государства. Так, принятый в конце 2009 года Федеральный закон № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты российской федерации» определяет направления деятельности всех государственных и негосударственных структур в этой области.

Энергосбережение является существенным резервом повышения эффективности производства не только при потреблении, но также и при генерации различных видов энергии. К ним относятся, в первую очередь, электроэнергия, теплота, а также и холод. В мировой энергетике подавляющее количество электроэнергии и теплоты производят на установках, использующих для работы энергию, выделяющуюся при сжигании органического топлива. За последние годы в большинстве промышленно развитых стран созданы и внедрены достаточно совершенные установки для преобразования энергии органического топлива в электрическую энергию и теплоту. Дальнейшее повышение технико-экономических показателей таких установок требует поиска новых, нетрадиционных методов, применение которых позволило бы существенно повысить технико-экономические показатели работы энергетического оборудования и одновременно улучшить его экологические показатели.

Одной из возможностей решения этой проблемы на промышленных предприятиях, использующих в качестве топлива природный газ, является применение детандер-генераторных агрегатов (ДГА), принцип действия которых основан на использовании технологического перепада давления транспортируемого природного газа.

Мировая энергетика уже около 40 лет использует технологические перепады давления транспортируемого природного газа. Начиная с 70-х годов прошлого столетия, на ряде газораспределительных станций и газорегуляторных пунктов промышленных предприятий Западной Европы, США, а также других стран, стали успешно использоваться установки, цель которых — использование избыточного давления транспортируемого природного газа для получения электрической энергии. Эти установки получили название детандер-генераторные агрегаты. На сегодняшний день известны более 200 установок, использующих детандер-генераторную технологию для производства, в основном, электроэнергии. Необходимо отметить, что практически все существующие установки для обеспечения своей работы требуют сжигания топлива, что, даже при исключительно высокой их энергетической эффективности, тем не менее, приводит к загрязнению окружающей среды.

Появившиеся в последнее время технические решения в области детандер-генераторной технологии позволили разработать схемы бестопливных детандер-генераторных установок. В установках такого типа для обеспечения работы используется низкопотенциальное тепло окружающей среды или вторичных энергетических ресурсов. В то же время, полезная мощность таких установок при прочих равных условиях оказывается меньше, чем мощность аналогичных установок, использующих энергию, выделяющуюся при сжигании топлива. Это связано с тем, что от 20 до 50% от произведенной ДГА электроэнергии в таких устройствах расходуется на обеспечение работы теплонасосной установки, являющейся их составной частью.

Одним из возможных направлений повышения эффективности работы бестопливных энергогенерирующих установок на базе детандер-генераторных агрегатов и тепловых насосов является использования энергии возобновляемых источников, в частности энергии ветра. Этому направлению повышения энергетической эффективности энергогенерирующих бестопливных установок на базе ДГА и ТНУ посвящена настоящая работа.

Выводы.

1. Разработана и защищена патентом на полезную модель схема бестопливной установки для производства электроэнергии на базе детандер-генераторного агрегата, теплового насоса и ветроэнергетической установки.

2. Показано, что при анализе работы бестопливных энергогенерирующих установок на базе ДГА, ТНУ и ВЭУ в качестве критериев оценки эффективности работы следует применять долю выработанной установкой электроэнергии и абсолютную полезную электрическую мощность, отдаваемые в сеть.

3. Впервые разработаны математическая модель установки и алгоритмы расчета критериев эффективности при переменной температуре газа перед детандером без регенерации и с регенерацией теплоты газа после детандера.

4.Получены зависимости влияния абсолютной и относительной тепловых мощностей, подведенных от ветроэнергетической установки, температуры газа после конденсатора ТНУ, давлений входа и выхода природного газа на энергетическую эффективность работы установки как без регенерации, так и с регенерацией теплоты газа после детандера.

5.Термодинамический анализ работы бестопливной установки для производства электроэнергии на базе ДГА, ТНУ и ВЭУ позволил установить характер влияния подвода теплоты от возобновляемого источника энергии в теплообменнике подогрева газа до и после конденсатора ТНУ на эффективность работы установки.

6. В результате сравнительного анализа энергетической эффективности схем установок без регенерации и с регенерацией теплоты газа после детандера определены степени влияния параметров процессов (температур, давлений, подведенной теплоты) на эффективность применения регенеративного подогрева в схеме энергогенерирующей установки на базе ДГА, ТНУ И ВЭУ.

Так, показано, что эффект от применения регенерации заметно возрастает при уменьшении отношения давлений входа/выхода и при увеличении температуры газа на выходе из конденсатора ТНУ. Например, при отношении давлений входа/выхода 6,0 полезная мощность в схеме с регенерацией при прочих.

144 равных условиях превосходит полезную мощность в схеме без регенерации в 1,04 раза, а при отношении давлений входа/выхода 2,67 — в 1,35 раза.

Показано также, что отдаваемые в сеть и полезная электрическая мощность, и доля электроэнергии при увеличении тепловой мощности, подводимой от ВЭУ в теплообменнике перед детандером, в схеме с регенерацией теплоты газа после детандера возрастают более интенсивно, чем в схеме без регенерации. Так, при принятых условиях расчета и доля электроэнергии, отдаваемой в сеть, и отдаваемая в сеть полезная электрическая мощность в схеме с регенерацией теплоты газа после детандера превосходит аналогичный показатель для схемы без регенерации для температуры 50 °C в 1,14 разадля 60 °C — в 1,23 разадля 70 °C — в 1,37 раза и для 80 °C — в 1,61 раза.

Показать весь текст

Список литературы

  1. А.Б., Кабулашвили А. Ш., Шерстюк А. Н. Расчет и конструирование турбодетандеров.-М.: Машиностроение, 1987.
  2. В.И. Компрессорные и расширительные турбомашины радиального типа.-М.: Изд-во МВТУ им Н. И. Баумана, 1998.
  3. В.И. Низкотемпературные радиальные турбодетандеры. М.: Машиностроение, 1974.
  4. Обзор докладов на заседании криогенного общества США // Холодильная техника. 1992. — № 2.
  5. Berge W., Zahner С. Erdgas-Entspannungsturbine Goeppingen // Gas-Erdgas gwf (BRD).-132(1991). Nr.7. S.302−304.
  6. Cronin P. The application of turboexpanders for energy conservation // Материалы фирмы Rotoflow Corporation, США, 1999.
  7. Huenning R., Hube W., Rickenberg R. Projektierung eine Expansionsanlage fuer die Stadatwerke Guetersloh // Gas-Erdgas gwf (BRD). -132(1991). -Nr.9. -S.433−437.
  8. L 'installatore technico.-1990.-Anno 4.-№l.-P. 18−32. Ит.
  9. Martel U., Brogli A. Technische Beschreibung einer Gasexpansionsanlage // GasErdgas gwf (BRD). -136(1995). —Nr. 11. -S.601−609.
  10. Welzel B. Stand der Entwicklung einer einfach regelbaren Axial Wasserturbine zum Einsatz als Entspannungsturbine in Rohrleitungssystemen // VDI-Berichte.-1994.-1141.-S.49−60.
  11. Надстройка Сургутской ГРЭС газопроточными турбинами / Э. К. Аракелян, В. А. Макарчьян, С. А. Голованов и др. // Теплоэнергетика.-1988.-№ 8. -С.45−48.
  12. М.Влияние детандер-генераторного агрегата на тепловую экономичностьТЭЦ / В. С. Агабабов, А. В. Корягин, Э. К. Аракелян, Ю. Л. Гуськов и др.// Электрические станции.-1997.-Спец.выпуск.-С.77−82.
  13. Ю.Л. Повышение эффективности работы ТЭЦ на основе внедрения детандер-генераторных агрегатов: Автореферат дис.. канд. техн. наук. -М., 1997. -19с.
  14. Использование детандер-генераторных агрегатов в промышленности / В. С. Агабабов, Корягин A.B. Титов B.JI. Хаймер Ю. Ю. // Науч.-техн. конф. «Инженерная экология — XXI век»: Тез. докл. —М., 2000. -С.133−134.
  15. В.П., Степанец A.A., Шпак В. Н. Детандер-генераторные агрегаты, разрабатываемые АО «Криокор» для утилизации избыточного давления природного газа // Химическое и нефтяное машиностроение. -1977. -№ 4.
  16. Опытно-промышленная эксплуатация турбодетандерной установки / В. П. Мальханов, МА. Петухов, В. А. Лопатин и др. // Газовая промышленность. -1994. -№ 1.
  17. A.A., Горюнов И. Т., Гуськов Ю. Л. Энергосберегающие комплексы, основанные на использовании перепада давления на газопроводах // Теплоэнергетика.- 1995.-№ 6. —С.33—35.
  18. A.A. Об эффективности детандер-генераторных агрегатов в тепловой схеме ТЭЦ // Энергетик.-1999. -№ 4.
  19. Степанец, А А. Энергосберегающие турбодетандерные установки / Под ред.
  20. A.Д.Трухния. М.: ООО «Недра — Бизнес центр». -1999.- 258с.
  21. В.И., Мальханов В. П. Утилизационные установки для ГРС и КС // Газовая промышленность.-1985.-№ 7.
  22. А.Д. Термодинамические основы использования утилизационных турбодетандерных установок // Вестник МЭИ. —1999. -№ 5. -С.10—14.
  23. Утилизационная газотурбинная установка ТГУ-11 / Г. В. Проскуряков,
  24. B.Н.Горшков, В. Е. Авербух и др. // Тяжелое машиностроение. —1991. -№ 4.
  25. В.Н. Разработки АО «Криокор» в области малой энергетики на базе газовых технологий // Газовая промышленность. -1997. -№ 5.
  26. Детандер-генераторная установка / Ю. М. Архаров, А. Ю. Архарова, В. С. Агабабов, А. В. Корягин // Патент на пол. мод. № 43 345 РФ, МПК 7 F 25 В 11/02 по заявке № 2 004 128 211/22 от 29.09.2004 Опубл. 10.01.2005 Бюл. № 1
  27. B.C., Корягин A.B., Титов B.JI., Михайлов H.A. О подогреве газа в детандер-генераторных агрегатах // Энергосбережение и водоподготовка. — 2001. —№ 1. с.38−42.
  28. Сравнение различных способов подогрева газа в детандер-генераторном агрегате / В. С. Агабабов, Е. В. Джураева, А. В. Корягин и др.// Теплоэнергетика — 2003. -№ 11. -с.46−50.
  29. Об использовании детандер-генераторных агрегатов в котельных / В. С. Агабабов, А. В. Корягин, В. Л. Титов, Ю. Ю. Хаймер // Энергосбережение и водоподготовка. -2002. -№ 2. -с. 14−18.
  30. B.C. Оценка эффективности использования детандер-генераторных агрегатов для получения электроэнергии.// Энергосбережение и водоподготовка. —2001. —№ 2. -с.13—15.
  31. B.C., Аракелян Э. К., Корягин A.B. Изменение удельного расхода топлива на электростанции конденсационного типа при включении в ее тепловую схему детандер-генераторного агрегата // Изв. Вузов. Проблемы энергетики. -2000. -№ 3−4. С.42−47.
  32. Сравнение различных способов подогрева газа в детандер-генераторных агрегатах на ТЭЦ / В. С. Агабабов, Е. В. Джураева, А. В. Корягин и др. // Вестник МЭИ 2003.- № 5.- С.101−103.
  33. Подогрев газа в детандер-генераторном агрегате на ТЭС за счет высокопотенциальных вторичных энергетических ресурсов / В. С. Агабабов, А. В Ко-рягин., Ю. А Карасев., Е. В. Джураева // Труды международной конференции «СИНТ '03».-С.318—325.
  34. B.C., Хаймер Ю.Ю, Утенков В. Ф.,. Получение экологически чистой электроэнергии при утилизации энергии давления транспортируемого природного газа.// Энергосбережение и водоподготовка. —1999. —№ 4. -СП— 10.
  35. B.C. Способ работы детандерной установки и устройство для его осуществления // Патент на изобретение № 2 150 641. Россия. Бюл. № 16. 10.06.2000 г. Приоритет от 15.06.99.
  36. Детандер-генераторная установка / Ю. М. Архаров, А. Ю. Архарова, В. С. Агабабов, А. В. Корягин // Патент на пол. мод. № 39 937 РФ, МПК 7 F 25 В 11/02, F 01К 27/00 по заявке № 2 004 110 563/22 от 08.04.2004 Опубл. 20.08.2004 Бюлл. № 1
  37. Детандер-генераторная установка / Ю. М. Архаров, А. Ю. Архарова, В. С. Агабабов, А. В. Корягин // Патент на пол. мод. № 43 345 РФ, МПК 7 F 25 В 11/02 по заявке № 2 004 128 211/22 от 29.09.2004 Опубл. 10.01.2005 Бюл. № 1.
  38. B.C. О применении детандер-генераторных агрегатов в газовой промышленности // Сборник «Энергосбережение на объектах ОАО «Газ-пром».—2000. -С. 18−23.
  39. B.C., Корягин А. В., Утенков В.Ф.Автономное устройство для тепло- и электроснабжения/ Св-во на пол. мод. 14 603 МКИ 7 F 01 D 15/08.
  40. B.C., Архаров Ю. М., Архарова А. Ю. Детандер-генераторная установка / Патент на пол. мод. № 49 199 РФ, МПК F 25 В 11/02, F 01 К 27/00 10.11.2005 Бюл.№ 31
  41. В.П. Об утилизационной турбодетандерной установке УТДУ-2500 // Энергосбережение и водоподготовка 2002. -№ 4. -С.45−47.
  42. В.П. Турбодетандерные агрегаты в системах подготовки и распределения природного газа.// М.: ФГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина-2004. -228 с.
  43. Оборудование возобновляемой и малой энергетики. Справочник-каталог под ред. П.П./Безруких М.: ЗАО НТЦ ВИЭН, ООО ИД «ЭНЕРГИЯ», 2005. -268с.
  44. A.M. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии. -Махачкала: Юпитер, 1996. 244 с.
  45. .В., Войцеховская Ф. Ф., Войцеховский М. Б. Микромодульная ветроэнергетика. Новосибирск, 1995. — 71 с.
  46. А.Ф., Перминов Э. М., Шакарян Ю. Г. Ветроэнергетика России: состояние и перспективы развития. М.: МЭИ, 1996. -219 с.
  47. C.B. Использование энергии ветра в системах энергоснабжения Северных районов // Теплоэнергетика. 2003. — N 10. — С.37−40.
  48. В.А., Дмитриев Г. С. Перспективы развития ветроэнергетики на Кольском полуострове. Апатиты, 1998. — 97 с.
  49. В.А. Перспективы применения ветроэнергетических установок для теплоснабжения потребителей Севера // Теплоэнергетика. 2003. -N 1. -С.48−53.
  50. Э.М. Развитие ветроэнергетики в европейских странах // Энергетик 2004. — N 6. — С.30−31.
  51. Э.М. Состояние и перспективы развития мировой ветроэнергетики // Энергетик 2005. — N 7. — С.32−33.
  52. Е.М. Ветродвигатели и ветроустановки. М.: Сельхозгиз, 1948. -544 с.
  53. ГОСТ Р 51 237−98. Нетрадиционная энергетика. Ветроэнергетика. Термины и определения. М.: ИПК Изд-во стандартов, 1999.
  54. Г., Гили П. Тепловое аккумулирование энергии: Пер. с англ. — М.: Мир, 1987. -272с.
  55. Детандер-генераторная установка // B.C. Агабабов, A.A. Александров, Е. В. Джураева, П. А. Костюченко / Патент на пол. мод. № 72 049 RU МПК F25B 11/02, 14.11.2007 Опубл. 27.03.2008 Бюл. № 9, приоритет от 14.11.2007.
  56. A.B., Джураева Е. В. Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ № 2 001 611 044 РФ. Расчет детандер-генераторных агрегатов и ожижителей природного газа / (РФ) — 1 с.
  57. Метан жидкий и газообразный. Термодинамические свойства, коэффициенты динамический вязкости и теплопроводности при температурах 91 — 700 К и давлениях 0, 1 -100 МПа. ГСССД 195−01.//А.Д. Козлов, Ю. В. Мамонов, М. Д. Сычев и др./, Москва, 2001, 43 с.
  58. Справочная книжка энергетика / Сост. А. Д. Смирнов.- М.: Энергия, 1978. — 3-е изд., перераб. и доп. -336 с.
  59. ГОСТ 30 319.0 96 Газ природный. Методы расчета физических свойств. Общие положения. М.: Изд-во стандартов, 1996.
  60. ГОСТ 30 319.1−96. Газ природный. Методы расчета физических свойств. Определение физических свойств природного газа, его компонентов и продуктов его переработки. М.: Изд-во стандартов, 1996.
  61. ГОСТ 30 319.2−96. Газ природный. Методы расчета физических свойств. Определение коэффициента сжимаемости. — М.: Изд-во стандартов, 1996.
  62. ГОСТ 30 319.3−96. Газ природный. Методы расчета физических свойств. Определение физических свойств по уравнению состояния. — М.: Изд-во стандартов, 1996.
  63. Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. 1972 г.
  64. В.М. Эксергетический метод термодинамического анализа. -М., «Энергия», 1973. 296 с.
  65. A.A. Термодинамические основы циклов теплоэнергетических установок / М.: Издательство МЭИ, 2004.
Заполнить форму текущей работой

Заказал и сдал!