energyЭнергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations1029-74482414-0341BNTU10.21122/1029-7448-2016-59-4-376-390energy-1023Research ArticleТЕПЛОЭНЕРГЕТИКАНEAT POWER ENGINEERINGЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ СХЕМ ТЭЦ С ПОМОЩЬЮ ИХ ТОПОЛОГИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙNUMERICAL STUDY OF THERMAL SCHEMES OF THERMAL POWER PLANTS FULFILLED WITH THE АID OF THEIR TOPOLOGICAL MODELSРоманюкВ. Н.RomaniukV. N.

Адрес для переписки: Романюк Владимир Никанорович – Белорусский национальный технический университет, просп. Независимости, 65/2, 220013, г. Минск, Республика Беларусь  Тел.: +375 17 293-92-16 pte@bntu.by

Address for correspondence: Romaniuk Vladimir N. – Belаrusian National Technical University, 65/2 Nezavisimosty Ave., 220013, Minsk, Republic of Belarus Tel.: +375 17 293-92-16 pte@bntu.by

pte@bntu.byБобичА. А.BobichA. A.pte@bntu.byБелорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarusБелТЭИ, МинскБеларусьBelTEI, MinskBelarus201609082016594376390Copyright © Романюк В.Н., Бобич А.А., 20162016Романюк В.Н., Бобич А.А.Romaniuk V.N., Bobich A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://energy.bntu.by/jour/article/view/1023

Дальнейшее совершенствование использования природного газа в энергетике связано с переходом к парогазовой технологии, прежде всего на теплоэлектроцентралях. Модернизацию технологии преобразования энергии топлива во вторичные энергопотоки эффективнее производить совместно с развитием тепловых схем ТЭЦ путем введения в их структуру тепловых аккумуляторов, абсорбционных бромисто-литиевых тепловых насосов, что обеспечивает не только улучшение энергетических, экономических и экологических показателей модернизации, но и развивает ТЭЦ в плане маневренности. Способность ТЭЦ обеспечивать тепловую нагрузку в полном объеме и без перерасхода топлива изменять мощность потока генерации электроэнергии чрезвычайно актуальна для энергосистемы, в которой доминируют тепловые электростанции и при этом происходит вытеснение из генерации традиционных регуляторов ее мощности. Выполнение подобных проектов требует развития методов расчета тепловых схем ТЭЦ и определения соответствующих показателей. Приведены результаты численного исследования энергетических характеристик ТЭЦ с помощью топологических моделей существующих тепловых схем ТЭЦ, в которые интегрированы абсорбционные бромисто-литиевые тепловые насосы для утилизации вторичных низкотемпературных тепловых потоков систем циркуляционного охлаждения. Приведены пример расчета, результаты оценки термодинамической эффективности ТЭЦ и изменение их энергетических характеристик для различных режимов работы в результате внедрения абсорбционных бромисто-литиевых тепловых насосов в состав ТЭЦ. Определены условия эффективного применения таких насосов, степень повышения термодинамической эффективности, изменения маневренности ТЭЦ повышенных начальных параметров и системная экономия природного газа в условиях Беларуси.

Further improvement of natural gas usage in power industry is associated with transition to the combined-cycle gas technology, primarily at combined heat and power plants (CHP). Renovation of technology of conversion of fuel energy into heat and electricity flows is effective while it is performed simultaneously with the elaboration of thermal circuits of CHP by insertion heat accumulators and absorption lithium bromide heat pumps (ALBHP) in the structure of CHP; the mentioned insertion amends thermodynamic as well as economic and environmental indicators of CHP renovation and also develops CHP maneuverability. The ability of CHP to provide heat in required quantity, their capacity to change electricity generation output without excessive fuel consumption is extremely relevant for the energy system that incorporates thermal power plants as dominating component. At the same time the displacement of traditional electrical power regulators take place. Implementation of projects of this kind requires the elaboration of CHP flow diagram calculation methods and determining relevant indicators. The results of the numerical study of the energy characteristics of CHP with the aid of the topological models of the existing heat flow diagrams of CHP that incorporate ALBHP for recovery of low-temperature waste of heat flows of systems of cooling water circulating are presented in the article. An example of calculation, the results of the CHP thermodynamic efficiency evaluation, the change of the energy characteristics for different modes of operation of CHP caused by implementation of ALBHP are shown. The conditions for the effective application of lithium bromide absorption heat pumps are specified, as well as the rate of increase of thermodynamic efficiency; the changes of maneuverability of CHP with high initial parameters are identified, the natural gas savings in The Republic of Belarus are determined.

тепловые схемыТЭЦтопологическая модельтермодинамическая эффективностьприродный газthermal schemescombined heat and power plants (CHP)topological modelthermodynamic efficiencynatural gasReferencesРоманюк, В. Н. Абсорбционные или парокомпрессионные тепловые насосы в схемах ТЭЦ / В. Н. Романюк, А. А. Бобич, С. В. Мальков // Энергия и Менеджмент. 2013. № 4–5. С. 7–10.Romaniuk V. N., Bobich A. A., Malkov S. V. (2013) Absorption or Vapor Compression Heat Pumps in the Schemes of Thermal Power Plants. Energiya i Menegment [Power and Management], 4–5, 7–10 (in Russian).Абсорбционные тепловые насосы в тепловой схеме ТЭЦ для повышения ее энергетической эффективности / В. Н. Романюк [и др.] // Энергия и Менеджмент. 2013. № 1. С. 14–19.Romaniuk V. N., Muslina D. B., Bobich A. A., Kolomytskaia N. A., Bubyr T. V., Malkov S. V. (2013) Absorption Heat Pumps in the Thermal Scheme of a Thermal Power Plant Aimed at the Increase of its Power Efficiency. Energiya i Menegment[Power and Management], 1, 14–19 (in Russian).Романюк, В. Н. Абсорбционные тепловые насосы на ТЭЦ Белорусской ОЭС на примере Мозырской ТЭЦ / В. Н. Романюк, А. А. Бобич // Энергия и Менеджмент. 2015. № 1. С. 13–20.Romaniuk V. N., Bobich A. A. (2015) Absorption Heat Pumps at a Thermal Power Plant of the United Power System on the Behalf of the Mozyr Thermal Power Plant. Energiya i Menegment [Power and Management], 1, 13–20 (in Russian).Романюк, В. Н. Развитие тепловых схем ТЭЦ в условиях Объединенной энергосистемы Беларуси / В. Н. Романюк, А. А. Бобич // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2015. № 4. С. 31–43.Romaniuk V. N., Bobich A. A. (2015) Development of the Chp-Thermal Schemes in Contexts of the Consolidated Energy System of Belarus. Energetika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii I Energeticheskikh Obedinenii SNG [Energetika. Proc. CIS Higher Educ. Inst. and Power Eng. Assoc.], 4, 31–43 (in Russian).Романюк, В. Н. Обоснование параметров АБТН для утилизации ВЭР на ТЭЦ с помощью пассивного эксперимента и определение соответствующих изменений различных оценок работы энергосистемы / В. Н. Романюк, А. А. Бобич // Энергия и Менеджмент. 2016. № 1. С. 14–23.Romaniuk V. N., Bobich A. A. (2016) Justification of ABTN Parameters for Disposal ?f Secondary Energy Resources in CHP at Thermal Power Plants by Means of a Passive Experiment and Determining the Appropriate Changes in the Various Estimates of the Power System. Energiya i Menegment [Power and Management], 1, 14–23 (in Russian).Попырин, Л. С. Математическое моделирование и оптимизация теплоэнергетических установок / П. С. Попырин. М.: Энергия, 1978. 342 с.Popyrin P. S. (1978) Mathematical Modeling and Optimization of Thermal Power Plants. ?oscow, Energiya. 342 (in Russian).Седнин, В. А. Моделирование, оптимизация и управление теплотехническими системами: учеб. метод. пособие по курсовому проектированию для студ. энергетич. специализаций по спец. Т.01.02 «Теплоэнергетика» / В. А. Седнин. Минск: БГПА, 2001. 65 с.Sednin V. A. (2001) Modeling, Optimization and Control of Thermal Systems. Minsk, BSPA. 65 (in Russian).Revised Release on the IAPWS Industrial Formulation 1997 for the Thermodynamic Properties of Water and Steam [Электронный ресурс] // International Association for the Properties of Water and Steam. 2014. Режим доступа: http://www.lanomixsoftware. com/steam. Дата доступа: 08.07.2014.Revised Release on the IAPWS Industrial Formulation 1997 for the Thermodynamic Properties of Water and Steam (2014).International Association for the Properties of Water and Steam. Available at: http://www.lanomixsoftware.com/steam. (Accessed 08 June 2014).Александров, А. А. Система уравнений IAPWS-IF97 для вычисления термодинамических свойств воды и водяного пара в промышленных расчетах. Ч. 1: Основные уравнения / А. А. Александров // Теплоэнергетика. 1999. № 9. С. 69–77.Aleksandrov A. A. (1998) The IAPWS-IF97 Formulation for the Thermodynamic Properties of Water and Steam for Industrial Use. Part 1: Basic Equations. Teploenergetika [Heat Power Engineering], 9, 69–77 (in Russian).Андрющенко, А. И. Показатели эффективности сложных систем энергоснабжения и взаимосвязь между ними / А. И. Андрющенко // Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности: материалы IV Рос. науч.-техн. конф., Ульяновск, 24-25 апр. 2003 г. / Ульяновский государственный технический университет. Ульяновск, 2003. С. 12-14.Andryuschchenko A. I. (2003) Indicators of Efficiency of Complex Systems of Energy Supply and the Relationship Between them. Energosberezhenie v Gorodskom Khoziaistve, Energetike, Promyshlennosti: Materialy IV Ros. Nauch.-Tekhn. Konf. [Power Saving in Municipal Econome, Power Enginering and Industry. Materials of the IV Russian Scientific-and-Practical Conference]. Ulyanovsk State Technical University. Ulyanovsk, 12-14 (in Russian).Бродянский, В. М. Эксергетический метод и его приложения / В. М. Бродянский, В. Фратшер, К. Михалек. М.: Энергоатомиздат, 1998. 288 с.Brodyansky V. M., Fratcher V., Mihalek K. (1998) Exergy Method and its Applications. Moscow, Energoatomizdat. 288 (in Russian).Бродянский, В. М. Эксергетический метод термодинамического анализа / В. М. Бродянский. М.: Энергия, 1973. 296 с.Brodyansky V. M. (1973) Exergy Method of Thermodynamics Analysis. Moscow, Energiya. 296 (in Russian).Дудолин, А. А. Исследование влияния климатических условий и типа ГТУ на выбор структуры тепловых схем парогазовых ТЭЦ утилизационного типа / А. А. Дудолин. М.: МЭИ, 2004. 20 с.Dudolin ?. ?. (2004) Study of the Influence of Climatic Conditions and Type of Gas Turbines to the Choice of the Structure of Thermal Combined-Cycle Recycling-Type CHP. ?oscow: ?oscow Power Engineering Institute. 20 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.