ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Вступ

Теплоенергетичні системи промислових підприємств (ТЕС ПП) об'єднують потоки всіх енергоресурсів (ЕР) на підприємстві, як вступників з боку, так і внутрішніх (ВЕР), з метою їх найбільш повного і раціонального використання. При цьому повинні бути забезпечені: безперебійне постачання ЕР всіх споживачів та захист навколишнього середовища. ТЕС будь-якого підприємства визначається характером його виробництва, а так само енергетичними та режимними характеристиками вхідних в нього технологічних агрегатів і виробництв. Енергетична ефективність та економічність даного технологічного виробництва залежить від багатьох підприємств, особливо енергоємних, від досконалості ТЕС ПП. Так як при цьому існують зворотні взаємодії, оптимізацію ТЕС ПП і технології виробництва треба вести спільно.

1. Актуальність теми

У нашій країні склалася парадоксальна ситуація: централізація теплопостачання найвища в Європі, а стан котелень, обладнання теплотрас і внутрішньобудинкові мережі - одні з найгірших. Саме це заважає якісному обслуговуванню споживачів. Централізація також однозначно не сприяє підвищенню ефективності систем теплопостачання та реструктуризації. Цілком можливо, що незабаром великі теплоенергетичні та комунальні підприємства-монополісти перетворюються в середні і малі з різними формами власності та спрощеної системою управління, що підвищить ефективність їх роботи. В даний момент велика частина підприємств теплоенергетики є боржниками, а деякі з них вже стали банкрутами. Погіршує ситуацію в цій сфері існуюча система дотацій і значні борги населення. Частина споживачів взагалі не оплачує послуги теплопостачання за їх низької якості. Теплопостачальні підприємства не мають можливості модернізувати або відремонтувати старе обладнання, тому що сплачених населенням грошей не вистачає навіть на поточні витрати. Ці та ряд інших причин змушують споживачів вирішувати проблеми теплопостачання своїми силами.

Проте варто зауважити, що при переході такого роду підприємств у приватні руки, існує ризик зниження якості обслуговування, т.к. підприємець завжди зацікавлене в максимізації прибутку. За відсутності низки регулюючих законів перехід до такої системи буде лише погіршувати становище теплоенергетики в Україні. Тому варто докласти зусиль для модерніцазціі системи централізованого теплопостачання.

2. Мета і задачі дослідження та заплановані результати

Метою даного дослідження є вибір оптимального режиму і структури роботи існуючої енергетичної системи, шляхом використання максимально ефективних схем і технологій, доступних на сьогоднішній день.

Основні завдання дослідження:

  1. Оцінка работи існуючої системи енергопостачання.
  2. Аналіз структури системи енергопостачання (теплопостачання, электропостачання…).
  3. Аналіз показників ефективності її роботи шляхом складання математичної моделі.
  4. Розробка енергоефективних проектів та заходів.

Об'єкт дослідження:енергетична система

Предмет дослідження:оптимізація работи енергетичної системи

У рамках магістерської роботи планується отримання актуальнихнаучних результатів за наступними напрямками:

  1. Забезпечення безперебійного постачання основних споживачів енергоресурсами потрібних видів і параметрів.
  2. Минимальное потребление на единицу готовой продукции топлива и электроэнергии со стороны с учётом народнохозяйственной ценности топлива, потребляемого предприятием.
  3. Мінімальне споживання на одиницю готової продукції палива та електроенергії з боку з урахуванням народногосподарської цінності палива, споживаного підприємством.
  4. Мінімізація капітальних витрат на ТЕС ПП.
  5. Мінімізація викидів шкідливих речовин в навколишнє середовище.

3. Огляд досліджень та розробок

Існує безліч досліджень, щодо досягнення максимально ефективної роботи централізованих теплоелектростанцій. Наприклад в Данії та Нідерландах розглядають ідею про міні ТЕС, які будуть розташовані поблизу населених пунктів, тому що велика кількість тепла, що виробляється при виробництві електрики викидається. Ця схема пропонує направляти тепло на виробництво або ж використовувати для забезпечення комунальних послуг.

Не менш важливий і екологічний аспект. Європейські країни прагнуть використовувати найменш шкідливі ресурси та технології. Електрика виробляють шляхом спалювання вугілля в котлах і напрям теплової енергії на турбіни. Це найбільш поширений метод. Однак при наявності матеріальних ресурсів можна дозволити собі спалювати газове паливо, комбінуючи його з біомасою або вугіллям. За такої схеми викиди шкідливих речовин в атмосферу знижуються.

Наближаючись до пострадянської реальності один з найбільш відповідних методів удосконалення технології спалювання палива є спалювання твердого палива в котлах ЦКШ.

Оскільки національних запасів вугілля України вистачить ще на кілька століть, то цілком з'ясовна активна розробка нових технологій щодо його використання. Вугілля, насамперед, застосовують при виробництві електроенергії на ТЕЦ і КЕС, і одним з нових етапів розвитку методів його термічної переробки стала розробка технологій спалювання твердого палива в агрегатах з циркуляційним киплячим шаром (ЦКШ) при атмосферному тиску.

Згідно з «Технічним рішенням з модернізації енергоблоку № 4 Старобешівської ТЕС», від 15.04.1997 квітні 1997, енергоблок № 4 у квітні був виведений з експлуатації для реконструкції з заміною існуючого пиловугільного котла продуктивністю 640 т / год, на котел з цир-кулір киплячим шаром продуктивністю 670 тонн пари. Котлоагрегат АЦКС фірми Lurgi Lentjes AG (Німеччина) електричною потужністю 210 МВт і з коефіцієнтом корисної дії в середньому складає 88,5% був введений в експлуатацію 25.05.2011 р. В якості основного палива на даний час використовується шлам антрациту. Відмінною особливістю даної технології є організація процесу горіння як в киплячому шарі, так і в надслоевом просторі з поверненням та багаторазовою циркуляцією паливних частинок в реакційній зоні.

Котел з ЦКШ має ряд переваг над пиловугільним котлом, серед яких можна виділити наступні:

  1. ефективне спалювання палива будь-якої якості без газової або мазутної підсвічування за рахунок турбулізації двофазної системи в шарі;
  2. можливість спалювання різного за якістю палива в одному і тому ж котлі при спрощеній схемі топлівоподготовкі і високої изотермичности у всьому обсязі шару;
  3. можливість глибокого розвантаження без застосування допоміжного палива (до 25%) і швидкий пуск з гарячого стану;
  4. дані установки мають більшу маневреність. У них розділені області горіння та інтенсивного тепло-і масообміну між фазами;
  5. зважаючи на специфіку організації процесу горіння котли з ЦКШ не вимагають установки додаткового газоочисного обладнання та зводять до мінімуму експлуатаційні витрати, що йдуть на те, щоб енергоблок зміг відповідати самим жорстким європейським вимогам щодо викидів шкідливих речовин.

Основні розробники ЦКШ - технологій для спалювання вугілля і виробники котельного обладнання: фірми Lurgi, Steinmueller, Deutsche Babcock (Германія), Foster Wheeler Energia Oy (ранее Ahlstrom Pyropower; Фінляндия - США), Riley Stoker (CША), а також Stein Industrie (Франція) и Mitsubishі (Японія) за ліцензією Lurgi.

Розглянемо більш докладно технологію спалювання твердого палива фірмою «Lurgi». На малюнку представлена ??принципова схема ЦКШ - котлоагрегату цієї системи.

Принципова схема ЦКШ – котлоагрегата системи «Lurgi»

Рисунок – Принципова схема ЦКШ – котлоагрегата системы «Lurgi»

1 – циклон; 2 – топка; 3 – теплообмінник кип'ячого шару; 4 – рукавний фільтр; 5 – L – клапан; 6 – випарювальні поверхні нагріву.

Котли системи «Lurgi» оснащені виносними циклонами і містять виносної теплообмінник киплячого шару. Виведені з топки тверді частинки уловлюються в циклонах, повертаючись в її нижню частину по зовнішньому тракту циркуляції. У наслідок багаторазової циркуляції паливних частинок забезпечується необхідний час їх перебування в реакційній зоні, а також рівномірне напруга всього топкового об'єму. Процес горіння вугільних частинок відбувається при температурі 850°С – 900 °С, швидкостях газу в топці 4 - 7 м / с.

Підводячи підсумки, слід зауважити необхідність інтенсивного впровадження технологій спалювання палива з циркулюючим киплячим шаром на теплоенергетичних установках України, у зв'язку з необхідністю поліпшення техніко-економічних показників роботи ТЕС, а також зниження шкідливих викидів оксидів сірки та азоту.

3.1 Огляд національних джерел

Актуальність проблеми модернізації систем теплопостачання населених пунктів наголошується в роботах Кулика М. М., Куц Г.О., Білодіда В.Д. Капр І.М. і Нікітін Є.Є. розглядають основні шляхи вирішення проблем комунальної енергітікі, вирішують питання розробки енергоефективних систем теплопостачання міст [1-4].

Дудник О.М., Майстренко А.Ю., Онищенко С.В., Топал А.І. викладають термодинамічні розрахунки процесів горіння та газифікації вугілля в ЦКШ під тиском, проводять порівняльний аналіз техніко-економічних показників роботи ТЕС, які використовують чисті вугільні технології[5-7].

Особливу увагу існуючим вугільним технологіям приділяють Корчевой Ю.П. і Гайстер Г., вони дають оцінку стану та подальшого їх розвитку [8-10].

Корчевой Ю.П. і Майстренко А.Ю. розглядають питання реконструкції пиловугільних ТЕС, обгрунтовують доцільність запровадження технологій ЦКШ у використання. Наводять приклади роботи даних установок за технологією «Lurgi», «Pyroflow», «Multisolid», «Circofluid», «Babcock&Wilcox» [11,12].

Висновки

На жаль, міста ще не готові до глибокої модернізації систем теплопостачання на поворотній основі, потрібен тривалий підготовчий період, необхідно зміна законів і нормативної бази модернізації систем теплопостачання. Для країни і міст потрібна довгострокова стратегія модернізації, де на першому етапі проводиться модернізація існуючої системи ТЗ, одночасно здійснюється підготовка другого етапу - заміщення природного газу місцевими джерелами палива та енергії. Технічних проблем для малої і глибокої модернізації немає, практично всі рішення відомі і випробувані в містах розвинених країн США і ЄС. У світі накопичено досвід міждержавної кооперації при реалізації проектів модернізації муніципальних систем теплопостачання. У зв'язку з цим, досить доцільно почати позитивні зміни у сфері теплоенергетики.

При написанні даного реферату магістерська робота ще була не завершена. Остаточне завершення: грудень 2013 року. Повний текст роботи та матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його керівника після зазначеної дати.

Перелік посилань

  1. Кулік М.М., Куц Г.О., Бглодгд В.Д. Аналіз стану розвітку 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 І.М., Нікітін Є.Є. Шляхи вирішення проблем комунальної енергетики / / Житлово-комунальне господарство України. - 2011. - №6 (39). - С. 16 - 22.
  4. Нікітін Є.Є. Системний підхід до розробки енергоефективних схем теплопостачання міст і населених пунктів / / Енерготехнології та ресурсозбереження. -2009. - №4. - С. 89 - 97.
  5. Майстренко А.Ю, Топал А.І. Динаміка вігоранія частинок твердого палива в киплячому шарі під тиском / / Там же. – 2000. - №3. –С. 12-16.
  6. Дудник А.Н., Майстренко А.Ю, Онищенко С.В., Топал А.И Балансовіе термодинамічні розрахунки процесів горіння та газифікації вугілля в ЦКШ під тиском// Там же. – 1999. - №6. – С. 19 – 293.
  7. Майстренко А.Ю., Дудник А.Н., Топал А.И. Порівняльний аналіз техніко-економічних показників роботи ТЕС, які використовують чисті вугільні енерготехнологій // Пром. теплотехніка. – 1998. – 20, №4. – С. 33-38.
  8. Корчевий Ю.П., Майстренко А.Ю., Шидловский А.К., Яцкевич С.В. Сучасний стан вугільних електростанцій України і перспективи їх розвитку / / Екотехнології та ресурсозбереження. – 1996. - №3. – С. 3 – 8.
  9. Корчевой Ю.П., Майстренко А.Ю., Чернявский Н.В., Яцкевич С.В. Напрями реконструкції пиловугільних ТЕС України// Там же. – 1997. - №5. – С. 3 – 13
  10. Гайстер Г., Стамателопоулос Г.Н. Вугільні електростанції - сучасний рівень техніки і перспективи розвитку на майбутнє// Черн. металлы. – 2002. - №10 – С. 26-35.
  11. Корчевой Ю.П., Майстренко А.Ю., Яцкевич С.В. Технології спалювання вугілля в циркулюючому киплячому шарі / Мінжнерго України / НАН України. Відділення високотемпературного перетворення енергії Ін-ту проблем енергозбереження НАН України - препр. - Київ, 1994. - 64с.
  12. Корчевой Ю.П., Майстренко А.Ю., Топал А.И. Екологічно чисті вугільні енерготехнологій / / Київ. Наукова думка. - 2004. - С. 183