Ensuring increased reliability and efficiency of heat supply systems due to the use of microturbines in conditions of unstable power supply

Abstract

Дослідження ефективності використання мікротурбін для надійного енергозабезпечення при роботі котельних, теплових насосів та інших систем малої та нетрадиційної енергетики. З огляду на тотальну світову економію паливно-енергетичних ресурсів, важку енергетичну ситуацію в Україні на перше місце виходять питання енергозбереження та надійної роботи систем теплопостачання, в тому числі автономних. Все більш актуальними стають розробки та впровадження нових технологій у галузі малої енергетики. Компактні розміри генераторів енергії, і, відповідно, їх мобільністьмвикликають інтерес у дослідженнях, розробці та застосуванні в малій енергетиці сучасних автономних енергетичних установок. В якості автономних можуть бути застосовані теплоенергетичні установки з різними типами агрегатів, кожен може виявитися раціональним для тієї або іншої конкретної сфери застосування і виду палива. На сьогодні існує ряд проблем, що по позволяє здійснювати організацію надійного енергопостачання. Серед них: енергодефіцит в регіонах, відсутність якісної енергетичної інфраструктури, перебої в енергопостачанні, низька енергоефективність генерації, високий знос устаткування теплових електростанцій і мережевої інфраструктури, відсутність централізованого теплопостачання на видалених територіях, висока енергоємність виробництва. Зараз для споживачів виникають ряд перешкод в надійній роботі системи енергопостачання, тому застосування мікротурбін в якості джерела енергії для об’єктів різноманітного призначення дозволять ефективно вирішути цю проблему. Застосування протитискових парових мікротурбін в котельних з паровими котлами – найбільш простий спосіб утилізації енергії парового потоку для вироблення електроенергії та подальшої утилізації тепла пари в бойлері. Переведення існуючих котельних у міні-ТЕЦ дозволить зробити ці підприємства високорентабельними. У розрахунках були прийняті в якості базових котли серії ДКВР, які є переважаючими нині на котельних. Розрахунок робочого колеса мікротурбіни робиться спираючись на рівняння Ейлера для плоскопаралельної течії. Аналізуючи виконані дослідження роботи мікротурбіни, можно зробити висновок про доцільність її використання для підвищення ККД та надійності функціювання автономних енергетичних установок.

Research on the effectiveness of using microturbines for reliable energy supply during the operation of boilers, heat pumps and other small and non-traditional energy systems. In view of the total global economy of fuel and energy resources, the difficult energy situation in Ukraine, the issues of energy saving and reliable operation of heat supply systems, including autonomous ones, come first. The development and implementation of new technologies in the field of small energy are becoming more and more relevant. The compact size of energy generators, and, accordingly, their mobility, arouse interest in research, development and application in small energy of modern autonomous power generation installations. Thermal power plants with different types of aggregates can be used as autonomous units, each of which can be rational for one or another specific field of application and type of fuel. Today, there are number of problems that make it possible to organize a reliable energy supply. Among them: energy deficit in the regions, lack of high-quality energy infrastructure, interruptions in energy supply, low energy efficiency of generation, high wear and tear of thermal power plant equipment and network infrastructure, lack of centralized heat supply in remote areas, high energy intensity of production. Now for consumers there are a number of obstacles in the reliable operation of the energy supply system, so the use of microturbines as an energy source for objects of various purposes will allow to effectively solving this problem. The use of counter-pressure steam microturbines in boiler rooms with steam boilers is the easiest way to utilize the energy of the steam flow to generate electricity and further utilize the steam heat in the boiler. The transfer of existing boiler houses to mini-CHP will make these enterprises highly profitable. In the calculations, the boilers of the DKVR series, which are predominant today in boiler rooms, were taken as the basic boilers. The calculation of the microturbine impeller is based on the Euler equation for plane-parallel flow. After analyzing the studies of the microturbine, it is possible to conclude about the expediency of its use to increase the efficiency and reliability of the operation of autonomous power plants.