ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

Теплоэнергетические системы промышленных предприятий (ТЭС ПП) объединяют потоки всех энергоресурсов (ЭР) на предприятии, как поступающих со стороны, так и внутренних (ВЭР), с целью их наиболее полного и рационального использования. При этом должны быть обеспечены: бесперебойное снабжение ЭР всех потребителей и защита окружающей среды. ТЭС любого предприятия определяется характером его производства, а так же энергетическими и режимными характеристиками входящих в него технологических агрегатов и производств. Энергетическая эффективность и экономичность данного технологического производства зависит от многих предприятий, особенно энергоёмких, от совершенства ТЭС ПП. Так как при этом существуют обратные взаимодействия, оптимизацию ТЭС ПП и технологии производства надо вести совместно.

1. Актуальность темы

В нашей стране сложилась парадоксальная ситуация: централизация теплоснабжения наивысшая в Европе, а состояние котельных, оборудование теплотрасс и внутридомовые сети – одни из наихудших. Именно это мешает качественному обслуживанию потребителей. Централизация также однозначно не способствует повышению эффективности систем теплоснабжения и реструктуризации. Вполне возможно, что вскоре большие теплоэнергетические и коммунальные предприятия-монополисты преобразуются в средние и малые с различными формами собственности и упрощенной системой управления, что повысит эффективность их работы. В настоящий момент большая часть предприятий теплоэнергетики являются должниками, а некоторые из них уже стали банкротами. Ухудшает ситуацию в этой сфере существующая система дотаций и значительные долги населения. Часть потребителей вообще не оплачивает услуги теплоснабжения из-за их низкого качества. Теплоснабжающие предприятия не имеют возможности модернизировать или отремонтировать старое оборудование, т.к. уплаченных населением денег не хватает даже на текущие расходы. Эти и ряд других причин заставляют потребителей решать проблемы теплоснабжения своими силами.

Однако стоит заметить, что при переходе такого рода предприятий в частные руки, существует риск снижения качества обслуживания, т.к. предприниматель всегда заинтересовано в максимизации прибыли. При отсутствии ряда регулирующих законов переход к такой системе будет лишь ухудшать положение теплоэнергетики в Украине. Поэтому стоит приложить усилия для модерницазции системы централизованного теплоснабжения.

2. Цель и задачи исследования, планируемые результаты

Целью данного исследования является выбор оптимального режима и структуры работы существующей энергетической системы, путем использования максимально эффективных схем и технологий, доступных на сегодняшний день.

Основные задачи исследования:

  1. Оценка работы существующей системой энергоснабжения.
  2. Анализ структуры системы энергоснабжения (теплоснабжения, электроснабжения…).
  3. Анализ показателей эффективности ее работы путем составления математической модели.
  4. Разработка энергоэффективных проектов и мероприятий.

Объект исследования:энергетическая система

Предмет исследования:оптимизация работы энергетической системы

В рамках магистерской работы планируется получение актуальных научных результатов по следующим направлениям:

  1. Обеспечение бесперебойного снабжения основных потребителей энергоресурсами требующихся видов и параметров.
  2. Минимальное потребление на единицу готовой продукции топлива и электроэнергии со стороны с учётом народнохозяйственной ценности топлива, потребляемого предприятием.
  3. Сведение к минимуму или даже у отсутствию потерь энергоресурсов из-за различных дисбалансов и наиболее эффективное использование имеющихся энергоресурсов с народнохозяйственной точки зрения.
  4. Минимизация капитальных затрат на ТЭС ПП.
  5. Минимизация выбросов вредных веществ в окружающую среду.

3. Обзор исследований и разработок

Существует множество исследований, относительно достижения максимально эффективной работы централизованных теплоэлектростанций. Например в Дании и Нидерландах рассматривают идею о мини ТЕС, которые будут расположены вблизи населенных пунктов, так как большое количество тепла, вырабатываемое при производстве электричества выбрасывается. Эта схема предлагает направлять тепло на производство или же использовать для обеспечения коммунальных услуг.

Не менее важен и экологический аспект. Европейские страны стремятся использовать наименее вредные ресурсы и технологии. Электричество вырабатывают путем сжигания угля в котлах и направление тепловой энергии на турбины. Это наиболее распространенный метод. Однако при наличии материальных ресурсов можно позволить себе сжигать газовое топливо, комбинируя его с биомассой или углем. При такой схеме выбросы вредных веществ в атмосферу снижаются.

Приближаясь к постсоветской реальности один из наиболее подходящих методов совершенствования технологии сжигания топлива является сжигание твердого топлива в котлах ЦКС.

Поскольку национальных запасов угля Украине хватит еще на несколько столетий, то вполне объяснима активная разработка новых технологий по его использованию. Уголь, прежде всего, применяют при производстве электроэнергии на ТЕЦ и КЭС, и одним из новых этапов развития методов его термической переработки стала разработка технологий сжигания твердого топлива в агрегатах с циркуляционным кипящим слоем (ЦКС) при атмосферном давлении.

Согласно с «Техническим решением по модернизации энергоблока № 4 Старобешевской ТЭС», от 15.04.1997 апреля 1997 г., энергоблок № 4 в апреле был выведен из эксплуатации для реконструкции с заменой существующего пылеугольного котла производительностью 640 т/ч, на котел с цир-кулирующим кипящим слоем производительностью 670 тонн пара. Котлоагрегат АЦКС фирмы Lurgi Lentjes AG (Германия) электрической мощностью 210 МВт и с коэффициентом полезного действия в среднем составляет 88,5% был введен в эксплуатацию 25.05.2011 г. В качестве основного топлива на данное время используется шлам антрацита. Отличительной особенностью данной технологии является организация процесса горения как в кипящем слое, так и в надслоевом пространстве с возвратом и многократной циркуляцией топливных частиц в реакционной зоне.

Котел с ЦКС имеет ряд преимуществ над пылеугольным котлом, среди которых можно выделить следующие:

  1. эффективное сжигание топлива любого качества без газовой или мазутной подсветки за счет турбулизации двухфазной системы в слое;
  2. возможность сжигания разного по качеству топлива в одном и том же котле при упрощенной схеме топливоподготовки и высокой изотермичности во всем объеме слоя;
  3. возможность глубокой разгрузки без применения вспомогательного топлива (до 25 %) и быстрый пуск из горячего состояния;
  4. данные установки обладают большей маневренностью. В них разделены области горения и интенсивного тепло- и массообмена между фазами;
  5. ввиду специфики организации процесса горения котлы с ЦКС не требуют установки дополнительного газоочистного оборудования и сводят к минимуму эксплуатационные затраты,идущие на то, чтобы энергоблок смог отвечать самым жестким европейским требованиям по выбросам вредных веществ.

Основные разработчики ЦКС – технологий для сжигания углей и изготовители котельного оборудования: фирмы Lurgi, Steinmueller, Deutsche Babcock (Германия), Foster Wheeler Energia Oy (ранее Ahlstrom Pyropower; Финляндия - США), Riley Stoker (CША), а так же Stein Industrie (Франция) и Mitsubishі (Япония) по лицензии Lurgi.

Рассмотрим более подробно технологию сжигания твердого топлива фирмой «Lurgi». На рисунке представлена принципиальная схема ЦКС - котлоагрегата этой системы.

Принципиальная схема ЦКС – котлоагрегата системы «Lurgi»

Рисунок – Принципиальная схема ЦКС – котлоагрегата системы «Lurgi»

1 – циклон; 2 – топка; 3 – теплообменник кипящего слоя; 4 – рукавный фильтр; 5 – L – клапан; 6 – испарительные поверхности нагрева.

Котлы системы «Lurgi» оснащены выносными циклонами и содержат выносной теплообменник кипящего слоя. Выводимые из топки твердые частицы улавливаются в циклонах, возвращаясь в ее нижнюю часть по внешнему тракту циркуляции. В следствие многократной циркуляции топливных частиц обеспечивается необходимое время их пребывания в реакционной зоне, а также равномерное напряжение всего топочного объема. Процесс горения угольных частиц происходит при температуре 850°С – 900 °С, скоростях газа в топке 4 – 7 м/с.

Подводя итоги, следует заметить необходимость интенсивного внедрения технологий сжигания топлива с циркулирующим кипящим слоем на теплоэнергетических установках Украины, в связи с необходимостью улучшения технико-экономических показателей работы ТЭС, а так же снижения вредных выбросов оксидов серы и азота.

3.1 Обзор национальных источников

Актуальность проблемы модернизации систем теплоснабжения населенных пунктов отмечается в работах Кулика М. М., Куц Г.О., Білодіда В.Д. Капр И.Н. и Никитин Е.Е. рассматривают основные пути решения проблем коммунальной энергитики, решают вопрос разработки энергоэффективных систем теплоснабжения городов[1-4].

Дудник А.Н., Майстренко А.Ю., Онищенко С.В., Топал А.И. излагают термодинамические расчеты процессов горения и газификации углей в ЦКС под давлением, проводят сравнительный анализ технико-экономических показателей работы ТЭС, использующих чистые угольные технологии [5-7].

Особое внимание существующим угольным технологиям уделяют Корчевой Ю.П. и Гайстер Г., они дают оценку состояния и дальнейшего их развития [8-10].

Корчевой Ю.П. и Майстренко А.Ю. рассматривают вопрос реконструкции пылеугольных ТЭС, обосновывают целесообразность введения технологий ЦКС в использование. Приводят примеры работы данных установок по технологии «Lurgi», «Pyroflow», «Multisolid», «Circofluid», «Babcock&Wilcox» [11,12].

Выводы

К сожалению, города еще не готовы к глубокой модернизации систем теплоснабжения на возвратной основе, нужен длительный подготовительный период, необходимо изменение законов и нормативной базы модернизации систем теплоснабжения. Для страны и городов нужна долгосрочная стратегия модернизации, где на первом этапе проводится модернизация существующей системы ТС, одновременно осуществляется подготовка второго этапа - замещение природного газа местными источниками топлива и энергии. Технических проблем для малой и глубокой модернизации нет, практически все решения известны и испытаны в городах развитых стран США и ЕС. В мире накоплен опыт межгосударственной кооперации при реализации проектов модернизации муниципальных систем теплоснабжения. В связи с этим, весьма целесообразно начать позитивные изменения в сфере теплоэнергетики.

При написании данного реферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: декабрь 2013 года. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты.

Список источников

  1. Кулик М.М., Куц Г.О., Бглодгд В.Д. Анализ стану розвитку систем теплопостачання в Укранїні //Проблеми загальної енергетики. -2007. - №15. - С. 13 - 25.
  2. Долiнський А.А., Басок Б.1., Базеее С.Т., Кучин Т.П. Основні положення концепції Национальної стратегії теплозабезпечення населених пунктів України // Промышленная теплотехника. - 2009. -Т.31, №4. - С. 68 - 78.
  3. Карп И.Н., Никитин Е.Е. Пути решения проблем коммунальной энергетики // Житлово-комунальне господарство України. - 2011. - №6 (39). - С. 16 - 22.
  4. Никитин Е.Е. Системный подход к разработке энергоэффективных схем теплоснабжения городов и населенных пунктов // Энерготехнологии и ресурсосбережение. -2009. - №4. - С. 89 - 97.
  5. Майстренко А.Ю, Топал А.И. Динамика вігорания частиц твердого топлива в кипящем слое под давлением // Там же. – 2000. - №3. –С. 12-16.
  6. Дудник А.Н., Майстренко А.Ю, Онищенко С.В., Топал А.И Балансовіе термодинамические расчеты процессов горения и газификации углей в ЦКС под давлением // Там же. – 1999. - №6. – С. 19 – 293.
  7. Майстренко А.Ю., Дудник А.Н., Топал А.И. Сравнительный анализ технико-экономических показателей работы ТЭС, использующих чистые угольные энерготехнологии // Пром. теплотехника. – 1998. – 20, №4. – С. 33-38.
  8. Корчевой Ю.П., Майстренко А.Ю., Шидловский А.К., Яцкевич С.В. Современное состояние угольных электростанций Украины и перспективы их развития // Экотехнологии и ресурсосбережение. – 1996. - №3. – С. 3 – 8.
  9. Корчевой Ю.П., Майстренко А.Ю., Чернявский Н.В., Яцкевич С.В. Направления реконструкции пылеугольных ТЭС Украины // Там же. – 1997. - №5. – С. 3 – 13
  10. Гайстер Г., Стамателопоулос Г.Н. Угольные электростанции - современный уровень техники и перспективы развития на будущее // Черн. металлы. – 2002. - №10 – С. 26-35.
  11. Корчевой Ю.П., Майстренко А.Ю., Яцкевич С.В. Технологии сжигания угля в циркулирующем кипящем слое / Минжнерго Украины/ НАН Украины. Отделение высокотемпературного преобразования энергии Ин-та проблем энергосбережения НАН Украины – препр. – Киев, 1994. – 64с.
  12. Корчевой Ю.П., Майстренко А.Ю., Топал А.И. Экологически чистые угольные энерготехнологии // Киев. Наукова думка. – 2004. – С. 183