Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

Շոգեգազային էներգաբլոկների արդյունավետության բարձրացումը ջերմային տրանսֆորմատորների օգտագործմամբ

Խաչատրյան, Ռուբեն Գևորգի (2017) Շոգեգազային էներգաբլոկների արդյունավետության բարձրացումը ջերմային տրանսֆորմատորների օգտագործմամբ. PhD thesis, Հայաստանի ազգային պոլիտեխնիկական համալսարան.

[img]
Preview
PDF (Thesis)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (5Mb) | Preview
    [img]
    Preview
    PDF (Abstract)
    Available under License Creative Commons Attribution.

    Download (972Kb) | Preview

      Abstract

      Տնտեսական զարգացմանը զուգընթաց աճում է էլեկտրաէներգիայի պահանջարկը: Հաշվի առնելով, որ Հայաստանում սպառվող առաջնային էներգակիրների շուրջ երկու երրորդը ներկրվում է՝ տնտեսության զարգացումն ապահովելու համար էներգաարդյունավետության բարձրացմանն ուղղված քաղաքականությունն այլընտրանք չունի: Այդ կապակցությամբ ՀՀ էներգահամակարգում նկատվում է նոր տեսակի, մոդեռնիզացված ջերմային էլեկտրակայանների (ՋԷԿ) ստեղծման անհրաժեշտություն: Բարձր շահավետությամբ և մանևրայնությամբ օժտված համակցված ցիկլով տեղակայանքների կառուցումը վերջին երկու տասնամյակում համաշխարհային ջերմաէներգետիկայի հիմնական միտումն է: Հայաստանում նույնպես հնացած և ցածր արդյունավետությամբ աշխատող հզորությունների փոխարինումը, ինչպես նաև նոր արդիական տեղակայանքների ներդրումը կատարվում է ժամանակակից տեխնոլոգիաներով գազատուրբինային տեղակայանքների (ԳՏՏ) հիման վրա` Երևանի համակցված շոգեգազային ցիկլով էլեկտրակայանում (ՀՇԳՑԷ) և Հրազդանի ՋԷԿ-ի 5 րդ էներգաբլոկում: Այս տարի Երևանում սկսվել է 234ՄՎտ հզորությամբ երկրորդ ՀՇԳՑԷ-ի շինարարությունը, որի գործարկումը նախատեսվում է 2019թ.-ին: Քանի որ ԳՏՏ-ների արտադրողականությունը և աշխատանքի արդյունավետությունը խիստ կախվածության մեջ են մթնոլորտային պարամետրերից, ՀՀ էներգահամակարգի համար շոգեգազային ցիկլով աշխատող էներգաբլոկների էներգետիկական և արդյունավետության ցուցանիշների` նախագծային արժեքներին մոտեցումը ապահովող տեխնոլոգիաների մշակումը գործնական կարևոր նշանակություն ունեցող խնդիր է: Աշխարհի տարբեր երկրներում լայն տարածում են գտել մթնոլորտային օդի բարձր ջերմաստիճանի հետևանքով արտադրողականության անկումը փոխհատուցելու նպատակով ԳՏՏ-ի կոմպրեսոր տրվող օդի հովացման տարատեսակ եղանակներ, որոնց թվին է պատկանում սառնարանային մեքենաների օգտագործումը: Ջերմային էլեկտրակայանների աշխատանքի ընթացքում ջերմության զգալի կորուստները պայմանավորված են շոգու կոնդենսացման ջերմության և քսայուղի ու գեներատորների ստատորների փաթույթների հովացման համակարգերի ցածրպոտենցիալային ջերմության արտանետմամբ մթնոլորտ: Վերոնշյալ ջերմային կորուստների կրճատման եղանակներից մեկը երկրորդային ջերմության օգտահանումն է ջերմային պոմպերով (ՋՊ): Ավանդական ջերմագեներատորների համեմատ ՋՊ օգտագործումը կարող է ապահովել վառելիքի գրեթե կրկնապատիկ տնտեսում՝ նպաստելով ներկրված գազի պահանջարկի կրճատմանը՝ համա-մասնորեն կրճատելով դրա հետ կապված ջերմոցային գազերի արտանետումները: Հետևաբար խիստ արդիական է ջերմային տրանսֆորմատորների (ՋՏ)՝ ջերմային պոմպերի և սառնարանային մեքենաների կիրառմամբ՝ շոգեգազային էներգաբլոկների արդիականացման սխեմաների հետազոտությունը, վերլուծությունը և այնպիսի տեխնիկական լուծումների մշակումը, որոնք կնպաստեն էլեկտրական և ջերմային էներգիայի արտադրության գործող տեխնոլոգիայի կատարելագործմանը, ինչպես նաև ջերմաէներգետիկ համալիրի կողմից շրջակա միջավայրի վրա բացասական ազդեցության նվազմանը: Ատենախոսական աշխատանքի նպատակն է ՋՏ օգտագործմամբ երկրորդային ջերմության օգտահանման առավել արդիական սխեմաների ուսումնասիրմամբ և վերլուծությամբ այնպիսի տեխնիկական լուծումների մշակումը, որոնք թույլ են տալիս բարձրացնել շոգեգազային ՋԷԿ-երի տեխնիկատնտեսական ցուցանիշները: Դրված նպատակին հասնելու համար առաջադրվել են և լուծվել հետևյալ հիմնական խնդիրները.ուսումնասիրել ՀՀ-ում ջերմային պոմպերի օգտագործման նպատակահարմարությունը, գնահատել ՋԷԿ-երում ՋՏ կիրառման դեպքում ջերմային շահավետության ցուցանիշների փոփոխությունները և օրգանական վառելիքի տնտեսումը, իրականացնել աբսորբցիոն և շոգեկոմպրեսորային ջերմային տրանսֆորմատորների համեմատական վերլուծությամբ ընտրության հիմնավորում, իրականացնել ԳՏՏ-ի կոմպրեսոր ներծծվող օդի՝ սառնարանային մեքենաներով և գոլորշարար հովացման համակարգերի համեմատություն, մշակել ԳՏՏ-ի աշխատանքի վրա տարածաշրջանի բնակլիմայական պայմանների ազդեցության հաշվի առնմամբ և ԳՏՏ-ի մուտքում օդի հովացման դիտարկմամբ ՇԳՏ-ի ջերմային հաշվարկի մեթոդ, տարածաշրջանի կլիմայական պարամետրերի վիճակագրության օգտագործմամբ, կիրառման նպատակահարմարության ուսումնասիրմամբ և համապատասխան վերլուծությամբ՝ իրականացնել ԳՏՏ-ի մուտքում օդի հովացման համակարգի օպտիմալ տարբերակի ընտրություն: Поскольку атмосферные условия в значительной степени воздействуют на производительность и эффективность работы газотурбинных установок, для Армянской энергосистемы очень важна разработка технологий, позволяющих приблизить к проектным значениям энергетические показатели энергоблоков, работающих по парогазовому циклу. В различных странах мира, для компенсации падения производительности, в следствие высокой температуры атмосферного воздуха, широкое применение находят различные способы охлаждения воздуха поступающего в компрессор ГТУ, к числу которых относится применение холодильных машин (ХМ). В течение работы тепловых электических станций, значительные потери тепла обусловлены рассеянием в атмосфере низкопотенциального тепла конденсации пара и систем охлаждения обмоток статоров генераторов, системы газоохлаждения генератора и смазочного масла. Одним из способов снижения вышеперечисленных тепловых потерь является утилизация вторичного тепла тепловыми насосами (ТН). Принимая во внимание вышеизложенное, исследование и анализ схем модернизации парогазовых энергоблоков с использованием тепловых трансформаторов (ТТ) - тепловых насосов и холодильных машин, и разработка таких технических решений, которые бы способствовали улучшению действующих технологий производства электрической и тепловой энергии, а также уменьшению отрицательного воздействия теплоэнергетического комплекса на окружающую среду является задачей, имеющей чрезвычайно важное практическое значение. Целью диссертации является разработка таких технических решений, которые позволяют повысить технико-экономические показатели парогазовых энергоблоков ТЭС, на основе анализа самых актуальных схем утилизации вторичных тепловых энергетических ресурсов с использованием ТТ. Разработана методика расчета энергетических параметров ГТУ, которая учитывает изменение расхода воздуха, поступающего в компрессор, в зависимости от его параметров, влияние температуры воздуха на входе в компрессор на степень повышения давления, а также объемный состав природного газа поступающего в камеру сгорания. Предложены двухпараметрические функции для определения термодинамических параметров водного раствора бромида лития в диапазоне работы абсорбционных ТТ. Разработана определенная методика выбора теплообменной поверхности, на основе сравнения термогидравлической эффективности оребренных трубных пучков с вариантом выбранным в качестве эталона с помощью относительного параметра Ē. Разработана методика оценки оптимальной расчетной температуры окружающего воздуха при проектировании системы охлаждения абсорбционной холодильной машиной, на основе расчета технико-экономической эффективности. Определены схемы использования ТН, в качестве источника горячего водоснабжения и отопления, в технологической схеме ТЭС, отвечающие требованиям энергетической эффективности и экономичности во все времена года. Разработанные методология и компютерная расчетная программа могут быть использованы эксплуатационными и проектирующими организациями для оценки воздействия высокой температуры наружного воздуха на энергетические характеристики и показатели экономичности парогазовых энергоблоков в летний период. Since the atmospheric conditions significantly affect the productivity and efficiency of gas turbines, it is very important for the Armenian energy system to develop technologies that allow the energy indicators of combined-cycle power plants to be brought closer to the design values. In various countries of the world, to compensate for the drop in productivity due to the high temperature of the atmospheric air, various ways of cooling the air entering the GT compressor are widely used, such as the use of refrigeration machines (chillers). During the operation of thermal power plants, there are significant heat losses, caused by the scattering in the atmosphere of low-potential heat of vapor condensation process and of various cooling systems, for example, those of the stator winding of the generators, the gas cooling system of the generator and the cooling of lubricating oil. One of the ways to reduce the abovementioned heat losses is to utilize secondary heat by heat pumps (HP). In connection with the above, it is extremely important to investigate and analyze the schemes for the modernization of combined-cycle power units using heat transformers (HT): heat pumps and refrigerating machines, and the development of such technical solutions that would improve the existing technologies for the production of electrical and thermal energy, as well as reduce the negative impact of thermal power complex on the environment. The aim of the thesis is to develop such technical solutions that allow to increase the technical and economic parameters of combined-cycle power units of TPPs, based on the analysis of the most suitable schemes for recycling secondary thermal energy resources using heat transformers. A methodology for calculating the GT energy parameters is developed, which takes into account the change in the air flow rate to the compressor, depending on the ambient air parameters, the impact of the compressor inlet air temperature on its pressure ratio and the composition of the natural gas entering the combustion chamber. Two-parameter functions are proposed for determining the thermodynamic parameters of an aqueous solution of lithium bromide in the range of operation of absorption heat transformers. A method for selecting a heat exchange surface is developed, that is based on a comparison of the thermo-hydraulic efficiency of finned tube bundles using the relative parameter Ē. This parameter shows the degree of perfection of the given finned surface in comparison with the version chosen as a reference. For the design of an absorption cooling system a technique for evaluating the optimal design ambient temperature, based on the calculation of the technical and economic efficiency, is developed. Schemes for the use of heat pumps in the technological cycle of TPPs, as an energy efficient and cost-effective source of hot water supply and heating are determined. The developed methodology and computer calculation program can be used by operational and design organizations to assess the effect of high ambient air temperature on the energy characteristics and efficiency indicators of combined-cycle power plants in the summer. Also they can be used for designing new and upgrading existing thermal power plants with the goal of introducing an air cooling system by thermal transformers. From the point of view of the beneficial use of low-potential waste heat of steam turbine condensation in thermal power plants, the most promising are absorption heat pumps, since they consume only the thermal energy of the main technological cycle of TPPs and practically do not consume electricity for their own needs. As a result of calculations using the example of the Yerevan Thermal Power Plant, it was shown that, at a high outdoor temperature, the effective power of the combined-cycle plant falls and a simultaneous increase in the specific fuel consumption occurs. On the basis of a calculation study, it is shown that, for example, with an increase in temperature from 12 to 36 °C, the relative decrease in the effective power of the CCGT is more than 15%.

      Item Type: Thesis (PhD)
      Additional Information: Повышение эффективности парогазовых энергоблоков с использованием тепловых трансформаторов. Increasing the efficiency of combined cycle power plants by using heat transformators.
      Uncontrolled Keywords: Хачатрян Рубен Геворгович, Khachatryan Ruben Gevorg
      Subjects: Electrical and Power Engineering
      Divisions: UNSPECIFIED
      Depositing User: NLA Circ. Dpt.
      Date Deposited: 16 Nov 2017 10:12
      Last Modified: 16 Nov 2017 11:24
      URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/5961

      Actions (login required)

      View Item