energsecurityНадежность и безопасность энергетикиSafety and Reliability of Power Industry1999-55552542-2057ООО «НПО Энергобезопасность»10.24223/1999-5555-2018-11-3-227-234energsecurity-589Research ArticleПРОЕКТИРОВАНИЕ, ИССЛЕДОВАНИЯ, РАСЧЕТЫDESIGN, RESEARCH, CALCULATIONSЭксергетический анализ системы теплоснабжения с пониженной температурой обратной сетевой водыExergy analysis of a heat supply system with a lower temperature of return delivery waterВолковА. В.VolkovA. V.

Ул. Красноказарменная, 14, 111250, Москва

Krasnokazarmennaya  str., 14, 111250, Moscow

МаленковА. С.MalenkovA. S.

Кафедра ПТС.

Department IHES.

Krasnokazarmennaya  str., 14, 111250, Moscow

mal21177@yandex.ruШелгинскийА. Я.ShelginskyA. Ia.

Ул. Красноказарменная, 14, 111250, Москва

Krasnokazarmennaya  str., 14, 111250, Moscow

КутькоН. Е.KutkoN. E.

Ул. Красноказарменная, 14, 111250, Москва

Krasnokazarmennaya  str., 14, 111250, Moscow

ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет «МЭИ»РоссияMoscow Power Engineering InstituteRussian Federation201821102018113227234Copyright © Волков А.В., Маленков А.С., Шелгинский А.Я., Кутько Н.Е., 20182018Волков А.В., Маленков А.С., Шелгинский А.Я., Кутько Н.Е.Volkov A.V., Malenkov A.S., Shelginsky A.I., Kutko N.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.sigma08.ru/jour/article/view/589

Рассматриваются вопросы оценки энергетической эффективности систем централизованного тепло- электроснабжения на основе ТЭЦ при снижении температуры обратной сетевой воды. В качестве способа снижения температуры обратной сетевой воды предложено использование абсорбционных трансформаторов теплоты (АТТ) на центральных тепловых пунктах (ЦТП), функционирующих по циклу абсорбционного теплообменника.  В качестве критерия оценки выбран эксергетический коэффициент полезного действия, поскольку он, учитывая разнородность видов энергии в системе, позволяет выполнить как относительную, так и абсолютную оценку степени термодинамической эффективности, а также учитывает потери от неравновесности процессов в системе. Приведены результаты многопараметрического анализа АТТ, полученные на основе разработанной математической модели, достоверность которой проверена экспериментально. При анализе системы теплоснабжения учитывается влияние температуры обратной сетевой воды на расходы теплоносителей и энергозатраты на привод циркуляционных насосов в тепловой сети и насосов в сети потребителя. В формулу для определения эксергетического КПД ТЭЦ вводятся дополнительные составляющие. Приводится сравнение традиционной системы теплоснабжения с ЦТП и новой системы с абсорбционным трансформатором АТТ (ЦТП) для различных температур сетевой воды в подающей линии. Для сравнения используется метод относительного соответствия, предложенный В.П.Мотулевичем. Анализируются результаты по следующим контурам системы теплоснабжения: Источник-АТТ (ЦТП), Источник-Потребитель.  В контуре Источник-Потребитель показано значительное увеличение эксергетического КПД в новой системе при достаточно высокой температуре сетевой воды в подающей линии, что связано с изменением энергозатрат на привод циркуляционных насосов и приростом мощности электрогенератора. В роли источника выбран турбоагрегат Т-100-130 ТМЗ.

The questions of evaluation of energy efficiency of municipal heating and electric power supply systems based on the combined heat and power supply plant (CHPP) with a reduced temperature of return delivery water are considered in the paper. As a method of reducing the return delivery water temperature, using heat absorption transformers (HAT) at central heat supply stations operating as absorption heat-exchange facility was considered. The exergetic efficiency was chosen as an evaluation criterion, because, given the difference in kinds of energy in the system, it allows to perform both relative and absolute estimates of thermodynamic effectiveness as well as takes into account the losses from non-equilibrium of processes in the system. Results are given of HAT multiparameter analysis that were obtained on the basis of a developed mathematical model, the reliability of which was experimentally tested. During analysis of the heat supply system, one should take into account the influence of return delivery water temperature on consumption of heat-transfer agents and power consumptions on driving the recycling pumps in the heating network and pumps in the consumer network. Additional components are inntroduced into the equation for determining the exergetic efficiency of CHPP. The traditional heat supply system is compared to the central heat supply station and the new system with an absorption transformer AT (central heat supply station) for different temperatures of delivery water in the flow line. The relative correspondence method proposed by V. P. Motulevich was used for the comparative analysis. The results are analyzed by the following lines of the heat supply system: Source-AT (central heat supply station), SourceConsumer. In the Source-Consumer line, a considerable increase is shown of exergetic efficiency in the new system at a rather high temperature of delivery water in the flow line. This is due to variation of power consumption on driving the recycling pumps and the generator unit capacity gains. Turbine-generator set T-100-130TMZ is selected as a source.

система теплоснабженияэнергозатратыТЭЦабсорбционный трансформатор теплотыабсорбционный теплообменникэксергетический КПДheat supply systempower consumptionCHPPabsorption heat transformerabsorption heat exchangerexergetic efficiencyРФФИ, проект №17-08-00984 A (договор 17-08-00984/18 от 27.02.2018)ReferencesМирасова Л. Р. Влияние температуры наружного воздуха на основные энергетические показатели турбоустановки и ТЭЦ. Устойчивое развитие науки и образования 2017; (7): 86–90.Mirasova L. R. The effect of the outer air temperature on the main energy data of turbine plant and CHPP. Ustojchivoe razvitie nauki i obrazovaniya 2017; (7): 86–90.Ротов П. В. Сравнение показателей энергетической эффективности ТЭЦ при количественном и качественном регулировании тепловой нагрузки. Электрические станции 2015; (10): 19–23.Rotov P. V. Factors comparison of CHPP energy performance by quantitative and qualitative regulation of thermal characteristic. Elektricheskie Stancii 2015; (10): 19–23.Sun J., Ge Z., Fu L. Investigation on operation strategy of absorption heat exchanger for district heating system. Energy and Buildings 2017; (156): 51–7.Sun J., Ge Z., Fu L. Investigation on operation strategy of absorption heat exchanger for district heating system. Energy and Buildings 2017; (156): 51–7.Волков А. В., Жигулина Е. В., Яворовский Ю. В., Маленков А. С. Абсорбционный теплообменник – способ снижения температуры обратной сетевой воды. Энергосбережение и водоподготовка 2017; (5): 25–32.Volkov A. V., Jigulina E. V., Yavorovsky Ju. V., Malenkov A. S. Absorption heat exchanger – Method of reducing the temperature of return delivery water. Energosberezhenie i vodopodgotovka 2017; (5): 25–32.Volkov A. V., Yavorovsky Ju. V., Malenkov A. S., Shelginsky A. Ia., Zhigulina E. V. Absorption heat exchanger: Energy and exergy analysis. International Journal of Civil Engineering and Technology 2017; (10): 1466–80.Volkov A. V., Yavorovsky Ju. V., Malenkov A. S., Shelginsky A. Ia., Zhigulina E. V. Absorption heat exchanger: Energy and exergy analysis. International Journal of Civil Engineering and Technology 2017; (10): 1466–80.Sangi R., Jahangiri P., Thamm A., Müller D. Dynamic exergy analysis – Modelicar-based tool development: A case study of CHP district heating in Bottrop, Germany. Thermal Science and Engineering Progress 2017; (4): 231–40.Sangi R., Jahangiri P., Thamm A., Müller D. Dynamic exergy analysis – Modelicar-based tool development: A case study of CHP district heating in Bottrop, Germany. Thermal Science and Engineering Progress 2017; (4): 231–40.Ertesvag I. S. Exergetic comparison of efficiency indicators for combined heat and power (CHP). Energy 2007; (11): 2038–50.Ertesvag I. S. Exergetic comparison of efficiency indicators for combined heat and power (CHP). Energy 2007; (11): 2038–50.Taillon J., Blanchard R. E. Exergy efficiency graphs for thermal power plants. Energy 2015; (88): 57–66.Taillon J., Blanchard R. E. Exergy efficiency graphs for thermal power plants. Energy 2015; (88): 57–66.Мотулевич В. П. Метод относительного соответствия и его применение в задачах тепло- и массообмена. Инженерно-физический журнал 1968; (1): 8–16.Motulevich V. P. Method of relative correspondence and its application in the tasks of heat-mass exchange // Inzhenerno-fizicheskij zhurnal 1968; (1): 8–16.Marc O., Sinama F., Praene J-P., Lucas F., Castaing-Lasvignottes J. Dynamic modeling and experimental validation elements of a 30 kW LiBr/H2O single effect absorption chiller for solar application. Applied Thermal Engineering 2015; (90): 980–93.Marc O., Sinama F., Praene J-P., Lucas F., Castaing-Lasvignottes J. Dynamic modeling and experimental validation elements of a 30 kW LiBr/H2O single effect absorption chiller for solar application. Applied Thermal Engineering 2015; (90): 980–93.Franchini G., Notarbartolo E., Padovan L. E., Perdichizzi A. Modeling, Design and Construction of a Micro-scale Absorption Chiller. Energy Procedia 2015; (82): 577–83.Franchini G., Notarbartolo E., Padovan L. E., Perdichizzi A. Modeling, Design and Construction of a Micro-scale Absorption Chiller. Energy Procedia 2015; (82): 577–83.Figueredo G. R., Bourouis M., Coronas A. Thermodynamic modelling of a two-stage absorption chiller driven at two-temperature levels. Applied Thermal Engineering 2008; (2): 211–7.Figueredo G. R., Bourouis M., Coronas A. Thermodynamic modelling of a two-stage absorption chiller driven at two-temperature levels. Applied Thermal Engineering 2008; (2): 211–7.

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