Исследование возможности применения турбодетандеров в системах теплогазоснабжения

Введение 4
1 Теоретические предпосылки исследования. Современное состояние проблемы. 6
1.1 Энергия потока газа. Преимущества высокого давления при транспортировке газа. 6
1.2 Необходимость снижения давления газа в местах газопотребления. Физика процессов снижения давления газа. 7
1.3 Детандирование как технология снижения давления газа с совершением механической работы. Оценка потенциала превращения энергии потока газа в механическую работу при детандировании. 12
1.4 Современное состояние проблемы применения турбодетандеров: литературный обзор и патентный поиск. 16
2 Технологические аспекты использования детандер-генераторных установок (ДГУ) в энергетических установках систем теплогазоснабжения. 24
2.1 Принцип работы, классификация, основные параметры турбодетандеров. 24
2.2 Встраивание ДГУ в технологическую схему работы ТЭЦ. 29
2.3 Расчёт показателей работы ТЭЦ с ДГУ. 35
3 Оценка эффективности применения ДГУ на ТЭЦ. 41
3.1 Свод эффектов от применения ДГУ на ТЭЦ в физическом и денежном выражении. 41
3.2 Формирование сценариев «до» и «после» внедрения ДГУ. 42
3.3 Общие положения финансово-экономического моделирования 49
3.4 Финансово-экономическая модель внедрения ДГУ на ТЭЦ. 53
4 Выводы и рекомендации по результатам исследования. 55
4.1 Границы применимости результатов исследования. 55
4.2 Анализ рисков, связанных с применением ДГУ. 56
4.3 Общие рекомендации по выбору и установке ДГУ в системах теплогазоснабжения. 57
Заключение 60
Список использованных источников 61
Приложение А 69
Приложение Б 72

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность темы, поставленной во главе выпускной квалификационной работы, имеет реальные обоснования, и заключаются они в необходимости повышения энергоэффективности и снижения эксплуатационных расходов в системах теплогазоснабжения. В качестве объекта исследования рассмотрим Сызранскую ТЭЦ, предмет исследования – изменение технико-экономических показателей при установке ДГУ и выработке дополнительной электроэнергии за счёт получаемой механической работы при детандировании газа без изменения существующих параметров и режимов работы оборудования ТЭЦ.
В 2012 году в рамках инвестиционной программы на станции был реализован крупный инвестиционный проект «Волжский агат»: введен в эксплуатацию блок ПГУ суммарной мощностью 225 МВт. Это позволило вывести из эксплуатации устаревший первый энергоблок станции, увеличить энергетическую, экономическую и экологическую эффективность ТЭЦ. Для достижения этих целей на станции было установлено современное оборудование: две газотурбинные установки PG6111FA, 80 МВт каждая (General Electric), паротурбинная установка SST PAC 600, 75 МВт (Siemens) и другое.
Турбодетандеры представляют собой устройства, которые позволяют преобразовывать теплоту, содержащуюся в газах, в механическую энергию, что может значительно повысить общую эффективность систем теплогазо-снабжения. Исследование возможностей применения этих устройств в раз-личных системах позволяет выявить их потенциал, а также определить условия, при которых они могут быть наиболее эффективными. В условиях растущих цен на энергетические ресурсы и ужесточения экологических норм, использование турбодетандеров может существенно снизить затраты на энергию и улучшить экономические показатели различных предприятий.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Теоретические предпосылки исследования. Современное состояние проблемы.

1.1 Энергия потока газа. Преимущества высокого давления при транспортировке газа.


Энергия потока газа — это кинетическая и потенциальная энергия, связанная с движением газа. Она определяется множеством факторов, таких как скорость потока, плотность газа и его давление. Она имеет ключевое значение в различных областях, включая транспортировку, сжигание и переработку газа. Энергия потока газа частично теряется при транспортировке, так как газ преодолевает силы трения между газом и стенкой трубы, а также между слоями газа. Эта энергия рассеивается в виде тепла. Однако энергию потока газа можно преобразовывать в другие виды энергии, например в механическую и электроэнергию. Для этого используют детандер-генераторные установки (ДГУ), которые преобразуют энергию потока газа и расходуют её на нужды газоредуцирующего пункта, в том числе на подогрев газа после дросселирования.
Можно выделить следующие преимущества высокого давления при транспортировке газа:
1. Увеличение плотности - при повышении давления газ сжимается, что позволяет перевозить большее количество газа в одном объеме. Это особенно важно для магистральных газопроводов, где пространство ограничено.
2. Снижение затрат на транспортировку - высокое давление позволяет уменьшить диаметр трубопроводов, что сокращает стоимость строительства и эксплуатации магистралей.
3. Увеличение дальности транспортировки - газ под высоким давлени-ем может преодолевать большие расстояния без значительных потерь в энергии и качестве. Это критично для доставки газа из удаленных месторождений в потребительские регионы.
4. Устойчивость к утечкам - высокое давление снижает вероятность утечек, так как газ, находясь под давлением, менее подвержен влиянию внешних факторов, таких как температура и механические воздействия.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Методика определения термодинамической эффективности включе-ния детандер-генераторного агрегата в тепловую схему ТЭЦ / Ю. Л. Гуськов, В. В. Кудрявый, Э. К. Аракелян, В. С. Агабабов // Вестник МЭИ. Сер. Теплоэнергетика: Сводный том. - М.: МЭИ, 1997.-С . 86-89.
2. Степанец А. А. Оценка эффективности влияния детандер-генераторных агрегатов на работу ТЭЦ // Теплоэнергетика. - 1999. - № 12. - С. 28-32.
3 . Положение о пересмотре (разработке) энергетических характери-стик оборудования и порядок определения нормативных удельных расходов топлива на энергопредприятиях. П34-70-012-87. -М.: СПО «Союзтехэнерго», 1987.
4. Рубинштейн Я. М., Щепетильников М. И. Исследование реальных тепловых схем ТЭС и АЭС. - М.: Энергоиздат, 1982. - 272 с.
5. Щегляев А.В. Паровые турбины. - М.: Энергия, 1976. - 368 с.
6. Автоматизированная парогазотурбинная установка для ТЭЦ элек-трической мощностью 40 МВт: Техническое предложение. - М.; Мн.: НПО «Сатурн», ИПЭ АН РБ, ВНИПИ Компрессормаш, ВГНИПИ Теплоэлектро-проект, БелНИПИэнергопром, 1991.
7. В.В. Куличихин, О.О. Лазарева, Современное состояние применения турбодетандеров на газопотребляющих промышленных объектах
8. Степанец А.А. Энергосберегающие турбодетандерные установ-ки/Под ред. А.Д. Трухния.-М.: ООО «Недра-бизнесцентр»,1999.
9. Загорученко В.А., Журавлева А.М. Теплофизические свойства газо-образного и жидкого метана.-М.: Изд-во Комитета стандартов,19 9.
10. Термодинамические свойства метана: ГСССД / В.В. Сычев, А.А. Вассерман, В.А. Загорученко, А.Д. Козлов, В.А. Цымарный.-М.: Изд-во стандартов,1979.

Весь текст будет доступен после покупки