ОСНОВНІ НАУКОВІ ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЇ ВИКЛАДЕНО В РОБОТАХ

1. Басок Б.І. Розробка новітніх технологій комбінованого виробництва теплової та електричної енергії (когенерації) для комунальної теплоенергетики / Б.І. Басок, Д.А. Коломейко, Є.Т. Базєєв, І.А. Піроженко // Комунальна теплоенергетика України: стан, проблеми, шляхи модернізації. - К., 2007. - Т.1. - С 210 - 229. (особистий внесок - запропоновані схемні рішення на базі когенераційних установок для комунальної теплоенергетики)

2. Долинский А.А. Термодинамический цикл геотермальной когенерационной установки / А.А. Долинский, Т.А. Резакова, Д.А. Коломейко // Промышленная теплотехника. - 2004. - № 4. - C. 62 - 67. (особистий внесок - розраховано параметри термодинамічного циклу геотермальної когенераційної установки)

3. Коломейко Д.А. Термодинамический цикл когенерационной установки TEDOM серии QUANTO / Д.А. Коломейко // Промышленная теплотехника. - 2004. - № 6. - С. 201-204.

4. Коломейко Д.А. Анализ энергетической эффективности когенерационной установки фирмы WILSON типа PG1250B / Д. А. Коломейко, І. Ю. Корнєєв // Промышленная теплотехника. - 2005. - № 3. - С. 46 - 49. (особистий внесок - розраховані основні показники енергетичної ефективності діючої установки)

5. Басок Б.І. Анализ когенерационных установок 1. Классификация и основные показатели / Б.І. Басок, Є.Т. Базєєв, В.М. Діденко, Д.А. Коломейко // Промышленная теплотехника. - 2006. - № 3. - С. 83 - 89. (особистий внесок - визначені основні показники енергетичної, економічної, технологічної та екологічної ефективності, які впливають на роботу обладнання)

6. Басок Б.І. Анализ когенерационных установок 2. Анализ энергетической эффективности / Б.І. Басок, Д.А. Коломейко // Промышленная теплотехника. - 2006 - № 4. - С. 79 - 83. (особистий внесок - розраховані показники обладнання, яке пропонується на ринку України та діючих об'єктах)

7. Басок Б.І. Анализ когенерационных установок 3. Сравнительный анализ когенерационных схем / Б.І. Басок, Д.А. Коломейко // Промышленная теплотехника. - 2006. - № 5. - С. 91 - 94. (особистий внесок - проведено аналіз схемних рішень різних модифікацій когенераційних установок)

8. Недбайло А.М. Автоматизированное измерение температуры при помощи аппаратно-программного комплекса / А.М. Недбайло, Д.А. Коломейко, Т.Г. Беляєва, Л.В. Декуша // Промышленная теплотехника. - 2007. - № 4. - С. 86 - 88. (особистий внесок - розроблений програмний комплекс для швидкісного та високоточного виміру великого масиву температур)

9. Басок Б.І. Анализ энергетической эффективности когенерационной установки / Б.І. Басок, Д.А. Коломейко // Турбины и дизели. - 2006. - №5. - С. 14-22. (особистий внесок - розраховано показники енергетичної ефективності когенераційних установок різних виробників)

10. Басок Б.І. Анализ экономической эффективности когенерационной установки / Б.І. Басок, І.А. Піроженко, Д.А. Коломейко, А.А. Рутенко // Турбины и дизели. - 2008. - №5. - С. 10-13. (особистий внесок - розраховано показники економічної ефективності когенераційної установки виробництва FG Wilson)

11. Басок Б.І. Эколого-теплотехнические испытания газопоршневой энергетической установки электрической мощностью 1 МВт и котлов утилизаторов тепловой мощностью 1,034 ГКал/час./ Б.І. Басок, Л.М. Кужель, Д.А. Коломейко, Самсонов В.Н., // Промышленная теплотехника. - 2009. - № 2. - С. 91 - 94. (особистий внесок - проведено аналіз екологічних показників когенераційних установок)

Окремі аспекти дисертаційної роботи викладено в 5 тезах.

АНОТАЦИЯ

Коломейко Д.А. Енергоекономічний аналіз когенераційних схем на основі поршневих теплових двигунів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук по спеціальності 05.14.06 - технічна теплофізика й промислова теплоенергетика. - Інститут технічної теплофізики Національної академії наук України, Київ, 2009.

Дисертація присвячена розробці наукових основ, створенню методів аналізу ефективності когенераційних схем і установок на основі поршневих теплових двигунів.

У роботі викладені основні переваги та недоліки застосування децентралізованих когенераційних джерел енергозабезпечення. На підставі проаналізованих робіт з даної тематики, показана динаміка росту когенераційних потужностей в європейськім співтоваристві у зв'язку зі стійкою тенденцією до збільшення виробництва й споживання енергії. В дисертаційній роботі був розглянутий понятійний апарат когенерації. На основі проаналізованих тематичних робіт було запропоноване визначення когенерації. Для проведення аналізу ефективності когенераційних технологій були запропоновано чотири групи показників ефективності: енергетичні, економічні, технологічні й екологічні. Для визначення енергетичних показників ефективності запропонований метод термодинамічного й ексергетичного аналізу.

На підставі енергетичних, екологічних і технологічних показників ефективності наведено порівняльний аналіз і запропоновані схеми й устаткування в діапазоні електричної й/або теплової потужності до 20 МВт. Розраховано тепловий баланс схем конкретної реалізації реформування комунального енергозабезпечення. На основі нормативного методу поділу витрат на вироблення електричної й теплової енергії були визначені показники економічної ефективності для кожного типу устаткування.

Ключові слова: когенерація, газопоршневий двигун, енергоекономічний аналіз, теплопостачання, електропостачання, комбіноване вироблення.

АННОТАЦИЯ

Коломейко Д.А. Энергоэкономический анализ когенерационных схем на основе поршневых тепловых двигателей. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.14.06 - техническая теплофизика и промышленная теплоэнергетика. - Институт технической теплофизики Национальной академии наук Украины, Киев, 2009.

Диссертация посвящена разработке научных основ, созданию методов анализа эффективности когенерационных схем и установок на основе поршневых тепловых двигателей. Традиционные централизованные энергогенерирующие системы не обеспечивают расчетной экономии топлива и общей эффективности. Это связано, в основном, с двумя причинами- изношенность основного и вспомогательного оборудования, а также большие потери при транспортировке тепловой и электрической энергии. В этих условиях в стране наметилась тенденция на строительство децентрализованных комбинированных источников электро- и теплоснабжения, располагаемых вблизи потребителей. В работе изложены основные преимущества применения децентрализованных когенерационных источников энергообеспечения и их недостатки. На основании проанализированных работ по данной тематике, показана динамика роста когенерационных мощностей в европейском сообществе в связи со стойкой тенденцией к увеличению производства и потребления энергии. Учитывая то, что в Украине современные когенерационные технологии появились сравнительно недавно, были систематизированы данные о существующих типах когенерационных установок. Наибольший интерес был уделен установкам, работающим на базе газопоршневых двигателей, в связи с их высокими показателями энергетической эффективности.

В диссертационной работе был рассмотрен понятийный аппарат когенерации. На основе проанализированных тематических работ было предложено определение когенерации. Также были определены основные отличия между теплофикацией и когенерацией. Была предложена классификация когенерационных технологий в зависимости от диапазона тепловой и/или электрической мощности, а также в зависимости от области применения. Приведена структурная схема когенерационных установок, разделяющая различные типы в зависимости от применяемого типа оборудования. Для проведения анализа эффективности когенерационных технологий были предложены четыре группы показателей эффективности: энергетические, экономические, технологические и экологические. Для определения энергических показателей эффективности предложен метод термодинамического и эксергетического анализа. На основании предложенных методов были рассчитаны показатели энергетической эффективности когенерационных установок работающих на базе газопоршневых двигателей производства: Perkins (Великобритания); GE Jenbacher (Австрия); DEUTZ AG (Германия); Caterpillar (США); ОАО «Первомайскдизельмаш» (Украина). Также были рассмотрены шесть реально действующих когенерационных объекта, работающих как на основе газопоршневого, так и на основе газотурбинного двигателя. Произведено их сравнение по показателям энергетической эффективности и в качестве сопоставления приведена типовая малая ТЭЦ. Рассмотрены основные преимущества и недостатки реализованных схем.

В работе была рассмотрена когенерационная установка, работающая по циклу «Водолей». Приведены основные принципы работы установки, произведен термодинамический анализ цикла. Определено, что при одновременном увеличении доли пара, подаваемого в камеру сгорания, и температуры в зоне горения можно достигнуть существенного повышения КПД.

На основании энергетических, экологических и технологических показателей эффективности был произведен сравнительный анализ и предложены схемы и оборудование в диапазоне электрической и/или тепловой мощности до 800 кВт. В связи с высокими эксплутационными показателями, было предложено применять когенерационные установки на базе микротурбинных двигателей, в связи с их высокой маневренностью и низкими экологическими показателями. В диапазоне мощностей 0,8 - 20 МВт, наиболее эффективными оказались когенерационные установки, работающие на базе газопоршневых установок. При энергообеспечении свыше 6 МВт рекомендуется применение среднеоборотных ГПУ (750 об./мин), в связи с их высокой энергетической эффективностью. Электрический КПД таких установок достигает 44%. В диапазон средних мощностей (0,8 - 6 МВт) наиболее эффективно применение ГПУ на базе высокооборотных двигателей (1500 об/мин). Это связано с их высокими энергетическими показателями и маневренностью. Предложено пять схем конкретной реализации когенерационных установок на базе ГПУ для нужд коммунальной теплоэнергетики. Определены показатели энергетической эффективности и приведены их тепловые балансы, основные потери энергии в когенерационной схеме приходятся на теплоту, уходящую с выхлопными газами. Приведенная схема глубокой утилизации теплоты показала, что возможно повысить коэффициент использования теплоты топлива когенерационной установки на 5- 8 %.

Приведены основные схемы использования когенерационных установок, работающих на биогазе. Рассмотрены биогазовые технологии аграрного сектора и технологии утилизации биогаза полигонов твердых бытовых отходов.

На основе нормативного метода разделения затрат на выработку электрической и тепловой энергии были определены показатели экономической эффективности для каждого типа оборудования. Рассчитана себестоимость тепловой и электрической энергии производимая когенерационными установками при различных тарифах на природный газ. Окупаемость когенерационных проектов определялась при различных тарифах на электрическую энергии. Для расчета тарифа тепловой энергии был выбран котел КВВ-2,0, разработка ИТТФ НАН Украины, тепловой мощностью 2МВт в связи с высоким КПД 93%. Наиболее рентабельным оборудованием оказались когенерационные установки на базе среднеоборотных газопоршневых двигателей. Это связано с высоким сроком эксплуатации до капитального ремонта (96 000 моточасов), а также низкими эксплутационными затратами и высоким электрическим КПД.

Результаты диссертационной работы использованы на предприятии «МАДЕК» (Киев), а также для технико-экономической оценки когенерационных проектов технологического парка «Институт технической теплофизики».

SUMMARY

Kolomeyko D.A. Energo-economic analysis cogeneration schemes on the basis of piston thermal engines. - Manuscript.

Thesis for Candidate Degree of Technical Sciences, Speciality 05.14.06 - Technical thermophysics and industrial power system. - Institute of Engineering Thermophysics of National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 2009.

The dissertation is devoted working out of scientific bases, creation of methods of the analysis of efficiency cogeneration schemes and installations on the basis of piston thermal engines. In work the basic advantages of application decentralised cogeneration sources of power supply and their lacks are stated. On the basis of the analysed works on the given subjects, dynamics of growth cogeneration capacities in the European community in connection with the proof tendency to increase in manufacture and energy consumption is shown. In dissertational work were the conceptual device cogeneration is considered. On the basis of the analysed thematic works definition cogeneration was offered. For carrying out of the analysis of efficiency cogeneration technologies four groups of indicators of efficiency have been offered: power, economic, technological and ecological. For definition energy efficiency indicators the method thermodynamic and exergic analysis is offered.

In work the installation working on a cycle "Vodoley" has been considered cogeneration. Main principles of work of installation are resulted, the thermodynamic analysis of a cycle is made.

On the basis of power, ecological and technological indicators of efficiency the comparative analysis has been made and schemes and the equipment in a range of electric and-or thermal capacity to 20 MW are offered. It is offered five schemes of concrete realisation cogeneration installations on the basis of gas engine for needs of municipal power system. Indicators of power efficiency are defined and their thermal balances are resulted. On the basis of a standard method of division of expenses for development electric and thermal energy indicators of economic efficiency for each type of the equipment have been defined.

Keywords: cogeneration, internal-combustion engine, energo-economic analysis, heat supply, the electrosupply, the combined development.

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ

Размещено на Allbest.ru