|
Электронный научно-практический журнал ФЕВРАЛЬ 2016 «МОЛОДЕЖНЫЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК» |
|
|
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ |
29
|
Электронный научно-практический журнал ФЕВРАЛЬ 2016 «МОЛОДЕЖНЫЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК» |
|
|
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ |
29
УДК 62-69
Государственный университет имени Шакарима города Семей, Казахстан, Восточно-Казахстанская область, город Семей
«Оценка эффективности работы котельного агрегата»
Мусатаев Е.?., Степанова О.А.
E-mail: ermek_mysataev_93@mail.ru
Аннотация
энергетический котельный агрегат топливо
В данной статье приведены результаты исследования по оценке эффектиности котельного агрегата на основе эксергетического анализа
Ключевые слова: котельный агрегат, эксергетический КПД котельного агрегата, КПД брутто котельного агрегата, эффективность, характеристики угля.
Угольная промышленность в Казахстане является одной из самых развитых. Казахстан занимает лидирующие места по добыче угля в странах СНГ. Стратегия развития страны на период до 2050 года предусматривает развитие топливно-энергетического комплекса, так как обеспечение населения тепловой и электрической энергией производится в основном за счет ТЭЦ. Топливноэнергетический баланс, энергобезопасность страны и надежность энергоснабжения потребителей ведется за счет использования угля, в виде основного вида топлива, запасы которого, зачастую, создаются в виде складов (на год или несколько лет).
На сегодняшний день, такие развитые страны как США, Германия и др., вновь рассматриваю угольные технологии, как одни из наиболее перспективных, в рамках государственных и национальных программ.
Но энергоблоки ТЭС и ТЭЦ, которые работают на угле, показывают худшие характеристики в сравнении с энергоблоками аналогами, которые работают на газе, как при отклонении параметров, так и на переходных режимах [1].
Существует большое количество методов, которые оценивают эффективность технологий теплоэнергетики, на основе разных показателей, коэффициентов и т. д., но некоторые из них не имеют ясного физического смысла.
Одним из главных недостатков, который показывает эффективность работы системы является то, что в них термодинамические потери учитываются вместе с механическими, химическими, гидро- и аэродинамическими потерями, а так же с потерями через изоляцию, с затратами энергии, которые идут на собственные нужды, и др[2].
Эксергия системы - это показатель, который характеризует максимальную работоспособность этой системы в обратимом процессе. В то же время, эксергия - это форма превратимой энергии, которая не ограниченна, и которая потребляется в разных технологических процессах.
Метод эксергетического анализа позволяет сравнивать различные энергетические системы на основе эксергетического баланса, который более точный относительно классического теплового метода.
Цель работы: на основе эксергетического анализа определить эффективность работы котельного агрегата.
Задачи: опеределить и сравнить значения КПД брутто и эксергетический КПД котельного агрегата.
Этапы проведения работы представлены на рисунке 1.
Так как паровые котлы являются одним из основных объектов энергетических систем, действие работы которых преобразовывать энергию топлива в тепловую и электрическую энергию, то правильная оценка эффективности его работы, т. е. определение КПД котельного агрегата, наиболее влияет на правильность определения совершенства и эффективности энергетической системы в целом.
На основании «классического» термодинамического анализа данной составной единицы системы установлено, что паровые котлы имеют достаточно высокий уровень эффективности. Тем не менее, с позиций анализа, основанного на эксергетическом подходе к оценке эффективности паровых котлов, многими исследователями сделан вывод, опровергающий данный факт и доказывающий, что в составе действующих электростанций именно в котельном агрегате имеют место наибольшие потери эксергии [3].
Создание новых высокоэффективных экологически чистых технологий сжигания топлива и правильная оценка эффективности работы котельного агрегата может быть достигнута только на основе исследований химической структуры углей и зависимости физических и химических свойств и характеристик топлива[4]. Для расчетов выбраны три вида угля распространённых в Казахстане, качественные характеристики которых занесены в таблицу 1.
Рисунок 1 - Этапы проведения работы
Таблица 1 - Качественные характеристики углей
|
Показатели |
Единица измерения |
Уголь Каражыринского месторождения |
Уголь Майкубинского месторождения |
Уголь Карагандинского месторождения |
|
|
Влага общая |
% |
14 |
18 |
14 |
|
|
Зольность |
% |
21,4 |
22 |
16 |
|
|
Низшая теплота сгорания |
МДж/кг |
18 |
16,7 |
20,7 |
|
|
Углерод |
% |
47 |
45,6 |
56 |
|
|
Водород |
% |
3,68 |
2,8 |
3 |
|
|
Азот |
% |
0,92 |
0,6 |
0,4 |
|
|
Кислород |
% |
12,74 |
10,7 |
10 |
|
|
Сера |
% |
0,26 |
0,3 |
0,6 |
Для сжигания угля был выбран котел ДКВР-10-13 с параметрами, которые занесены в таблицу 2 [5, 6].
Таблица 2 - Параметры котла ДКВР-10-13
|
Параметр |
Обозначение и единица измерения |
Значение |
|
|
Расчётная паропроизводительность котла |
D, кг/с |
2,78 |
|
|
Абсолютное давление пара |
Р, МПа |
1,37 |
|
|
Температура перегретого пара |
t, 0С |
250 |
|
|
Температура питательной воды |
tп.в., 0С |
100 |
|
|
Продувка |
Р, % |
3 |
В соответствии с методикой произведены расчеты, в результате которых получены КПД брутто и эксергетический КПД котельного агрегата марки ДКВР - 10 - 13, при сжигании в нем выбранных углей. Связь КПД брутто котельного агрегата и эксергетического КПД котельного агрегата показывает формула определения эксергетического КПД котельного агрегата:
где К.А - эксергетический КПД котельного агрегата;
К.А - КПД брутто котельного агрегата
Полученные данные отображены на графиках (рис. 2).
Рисунок 2 - Графики зависимости КПД
После проведенных расчетов и анализе полученных данных видно, что КПД брутто котельного агрегата больше эксергетического КПД. Это связанно с тем, что метод эксергетического анализа учитывает потери эксергии от необратимости процессов горения топлива и теплообмена в элементах котла.
Список литературы
1. Дворцевой А.И. «Эксергетический анализ влияния параметров регулирования пылеугольных теплофикационных энергоблоков на перерасход топлива»: дис / А.И. Дворцевой - Новосибирск, НГТУ, 2010. - [Режим доступа] https://dvs.rsl.ru/semgu/Vrr/SelectedDocs?docid=%2Frsl01004000000%2Frsl01004615000%2Frsl01004615446%2Frsl01004615446.pdf
2. Ильин Р.А. «Термодинамический анализ эффективности комбинированных теплоэнергетических технологий»: дис / Р.А. Ильин - Астрахань, АГТУ, 2004. - [Режим доступа] https://dvs.rsl.ru/semgu/Vrr/SelectedDocs?docid=%2Frsl01002000000%2Frs l01002729000%2Frsl01002729118%2Frsl01002729118.pdf
3. Батухтин А.Г., Пинигин В.В. «Особенности теплового и эксергетического расчета котлоагрегатов ТЭС» Издательство«Академия Естествознания», 2013 год
4. Гладун Т.Г. «Термодинамический анализ процессов топливного использования углей с учетом структурных характеристик органической массы»: дис / Т.Г. Гладун - Москва, ИГИ МТиЭ РФ, 1993. - [Режим доступа] https://dvs.rsl.ru/semgu/Vrr/SelectedDocs?docid=%2Frsl01000000000%2Frsl01000263000%2Frsl01000263184%2Frsl01000263184. pdf