Определение эффективности применения биогаза в когенерационных энергогенерирующих установках тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.01, кандидат технических наук Смирнова, Ульяна Ивановна

• Смирнова, Ульяна Ивановна
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Смирнова, Ульяна Ивановна

Оглавление

Введение

1 ОБЗОР ЛИТЕРАРУРЫ. ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 История развития биогазовой технологии

1.2 Различные способы реализации биогазовой технологии

1.2.1 Технология производства биогаза

1.2.2 Различные типы установок для реализации биогазовой технологии

1.3 Природа и схема функционирования «»генерационной биогазовой установки для производства электроэнергии и теплоты

1.4 Научные исследования в области биогазовой технологии

1.5 Использование биогаза в бестопливных установках на базе детандер-генераторных агрегатов и теплонасосных установок

1.6 Выбор метода термодинамического анализа

1.7 Цель и задачи исследования

2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЙСТВУЮЩИХ БИОГАЗОВЫХ УСТАНОВОК

2.1 Краткое описание биогазовых установок в Германии

2.2 Исследования термодинамической эффективности действующих ГПА на биогазе в зависимости от мощности

2.3 Оценка влияния мощности на КПД по выработке электроэнергии установки фирмы Шм^еп (8епЙепЬе^, Германия)

3 РАЗРАБОТКА И АПРОБАЦИЯ МОДИФИКАЦИИ МЕТОДА ЭКСЕРГЕТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА - МЕТОД РАЗНОСТИ ЭКСЕРГЕТИЧЕСКИХ КПД

3.1 Разработка модификации метода эксергетического анализа - метод разности эксергетических КПД

3.2 Апробация модификации метода эксергетического анализа - метод разности эксергетических КПД

4 ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СХЕМ КОГЕНЕРАЦИОННЫХ БИОГАЗОВЫХ УСТАНОВОК

4.1 Когенерационные установки

4.2 Анализ преимуществ и недостатков когенерационных установок на базе различных типов двигателей

4.3.1 Соотношение необходимых для потребителя электрической энергии и теплоты

4.3.2 Диапазон рабочих режимов

4.3.3 Давление поступающего газа

4.3.4 Изменение КПД установки в зависимости от изменения нагрузки

4.3.5 Условия работы энергетического оборудования

4.3.6 Обеспечение бесперебойной работы источника энергоснабжения

4.3.7 Удельный расход топлива

4.3.8 Проектный срок службы, интервалы техобслуживания

4.3.9 Экологические показатели

4.3.10 Паспортные характеристики установок

4.3.11 Экономическая составляющая

4.4 Замена ГТУ на ГПА

4.5 Определение эффективности работы когенерационной биогазовой установки на базе противодавленческой паротурбинной установки при различных давлениях пара до и после турбины с использованием метода разности эксергетических КПД

5 РАЗРАБОТКА И ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СХЕМ УСТАНОВОК НА БАЗЕ ДЕТАНДЕР-ГЕНЕРАТОРНОГО АГРЕГАТА, ТЕПЛОНАСОСНОЙ УСТАНОВКИ И УСТАНОВКИ,

ИСПОЛЬЗУЮЩЕЙ ЭНЕРГИЮ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

5.1 Разработка схем установок

5.2 Термодинамический анализ схем установок

Выводы

Список использованных источников

Приложение А

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Определение эффективности применения биогаза в когенерационных энергогенерирующих установках»

Введение

Развитие высокоэффективных энергосберегающих технологий является на сегодняшний день задачей государственной важности. Это объясняется, в основном, значительно более высокой (в 3 - 4 раза), чем в экономически развитых странах Западной Европы и Америки, энергоемкостью промышленного и сельскохозяйственного производства, нерачительными затратами энергии в жилищно-коммунальном хозяйстве, приводящими к разбазариванию природных запасов страны, нерациональному расходованию невосполняе-мых запасов органического топлива, излишним затратам общественного труда. Принятый в ноябре 2009 года Федеральный закон № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации», последовавшие за ним подзаконные акты определяют основные направления деятельности научных и производственных организаций, в том числе в повышении и в развитии энергосберегающих технологий.

Одним из направлений экономии невосполняемых запасов органического топлива является применение для генерации установок, работающих с использованием энергии возобновляемых источников. Генерация электроэнергии и теплоты на установках, использующих энергию возобновляемых источников, является на сегодняшний день одним из бурно развивающихся направлений развития мировой энергетики. Доля энергии, генерированной с их применением в общем энергетическом балансе, со временем непрерывно возрастает.

Традиционно к возобновляемым источникам относят энергию солнца, ветра, геотермальную энергию Земли, гидроэнергию. Возобновляемым источником энергии является также и биотопливо. К биотопливу относятся древесина, солома, продукты переработки растительной массы, а также отходы животноводства и птицеводства. Биотопливо используется в твердом,

жидком и газообразном виде. Биотопливо в газообразном виде носит название биогаз.

Использование биогаза как топлива возможно как при его сжигании в котлах для производства теплоты в виде пара или жидкого теплоносителя, так и при сжигании в камерах сгорания газотурбинных установок и в цилиндрах газопоршневых агрегатов. Наличие в сыром биогазе значительной доли (30 - 50 %) негорючих газов, в первую очередь двуокиси углерода, делает использование биогаза в ГТУ и ГПА более предпочтительным, чем в котлах, т.к. в этих случаях СОг выступает в качестве части рабочего тела этих установок. При сжигании же в топках котлов СО2 является балластом. Однако сжигание биогаза в котлах для получения теплоты также нашло практическое применение, и использование такого рода установок может привести к достижению положительного результата.

По мнению Генерального директора ФГБУ «Российское энергетическое агентство» Минэнерго России Т.В. Иванова, применение биогазовых установок позволит не только развивать наиболее перспективное технологическое направление повышения энергетической эффективности генерации энергии - распределенную генерацию, но и представляет собой эффективный метод утилизации отходов сельскохозяйственной отрасли. Конечно же, применение биогаза для генерации энергии не следует рассматривать как метод повышения эффективности «большой» энергетики, но в локальных энергетических системах и комплексах использование установок, работающих на биогазе, представляется весьма перспективным. Подтверждением тому является опыт Германии. Более 10% потребляемого в стране газа составляет биогаз. В эксплуатации в Германии находятся более 4200 установок, вырабатывающих электроэнергию и теплоту. В стране поставлена задача довести к 2030 году долю потребляемого биогаза до 17%. В последние годы в Германии, Голландии и некоторых других странах решается задача очистки биогаза от негорючих примесей с тем, чтобы его можно было подмешивать в сети транспортируемого природного газа.

Биогазовые установки могут быть использованы также в сочетании с другими установками для генерации энергии, такими, например, как бестопливные установки на базе детандер-генераторных агрегатов (ДГА) и тепловых насосов, для повышения их эффективности. Детандер-генераторная технология, основанная на использовании технологических перепадов давления транспортируемого природного газа в системах газоснабжения, является одной из наиболее эффективных энергосберегающих технологий производства электроэнергии. На базе детандер-генераторных агрегатов могут быть созданы также и бестопливные установки, однако для этого в сочетании с ДГА должны быть применены тепловые насосы, используемые для повышения температурного потенциала подводимой к транспортируемому газу теплоты. При этом для привода двигателя теплового насоса используется часть электроэнергии, вырабатываемой детандер-генераторным агрегатом. Оставшаяся электроэнергия передается в электрическую сеть. Применение установки, вырабатывающей теплоту при сжигании биогаза, позволяет увеличить долю электроэнергии, отдаваемую в сеть, повышая тем самым при прочих равных условиях энергетическую эффективность работы бестопливной установки.

Детандер-генераторные агрегаты могут использоваться на газораспределительных станциях (ГРС), а также на компрессорных станциях (КС), в га-зорегуляторных пунктах (ГРП) всех промышленных предприятий - крупных потребителей газа. В связи с исторически сложившейся высокой степенью газификации промышленного и энергетического производства в России, потенциал энергосбережения и повышения энергетической эффективности при внедрении ДГА достаточно высок.

Как показал практический опыт, использование установок, работающих на биогазе, детандер-генераторных агрегатов, тепловых насосов позволяет значительно повысить эффективность генерации энергии. Очевидно, что следствием повышения энергетической эффективности установок неизбежно является улучшение их экологических характеристик.

Точность определения эффективности применения энергосберегающих мероприятий в энергогенерирующих установках, представительность полученных при анализе результатов в значительной степени зависит от правильного выбора критериев и методов оценки эффективности. Так, при исследованиях эффективности работы установок одновременно генерирующих энергию различных видов (например, электроэнергию и теплоту) предпочтительно использовать эксергетический метод термодинамического анализа, основанный на определении эксергетического КПД установки. В настоящей работе предложена модификация эксергетического метода термодинамического анализа, т.н. метод разности эксергетических КПД. Предложенный метод основан на определении изменения Дг|е эксергетического КПД установок после проведения каких-либо энергосберегающих мероприятий - технологических или конструктивных усовершенствований, направленных на повышение их энергетической эффективности, и влияния различных факторов на это изменение эксергетического КПД. Предложенный метод, принципиально не отличаясь от традиционного метода эксергетического анализа, позволяет упростить оценку эффективности внедрения энергосберегающего мероприятия, особенно в тех случаях, когда существует несколько возможных способов повышения энергетической эффективности работы какого-либо устройства, сравнить ожидаемые результаты внедрений энергосберегающих мероприятий между собой.

Непрерывное увеличение потребление газа в мире, а также повышенные экологические требования к действующим и создаваемым энергетическим объектам, необходимость значительного повышения энергетической эффективности российской экономики требуют существенного развития научных исследований в этой области знаний. Настоящая работа - это попытка внести посильный вклад в развитие научных знаний в области повышения эффективности работы энергогенерирующего оборудования энергетических систем и комплексов.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАРУРЫ. ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 История развития биогазовой технологии

История развития биогазовой технологии насчитывает несколько тысячелетий. Отдельные случаи использования примитивных биогазовых технологий были зафиксированы в Индии, Китае, Персии и Ассирии начиная с XVII века до нашей эры. Однако систематические научные исследования биогаза начались только в XVIII веке нашей эры [1].

Первое научное обоснование образования воспламеняющихся газов в болотах и озерных отложениях дал Александре Вольта в 1776 г., установив наличие метана в болотном газе. После открытия химической формулы метана Дальтоном в 1804 году, европейскими учеными были сделаны первые шаги в исследованиях практического применения биогаза. В 1881 году, начались опыты европейских ученых по использованию биогаза для обогрева помещений и освещения улиц. Начиная с 1895 года, уличные фонари в одном из районов города Эксетер снабжались газом, который получался в результате брожения сточных вод и собирался в закрытые емкости. Двумя годами позже появилось сообщение о получении биогаза в Бомбее, где газ использовался в качестве моторного топлива в различных двигателях.

В начале XX века были продолжены исследования в области повышения количества биогаза путем увеличения температуры брожения. Немецкие ученые Имхофф и Бланк в 1914-1921 гг. запатентовали ряд нововведений, которые заключались во введении постоянного подогрева емкостей. В период Первой мировой войны началось распространение биогазовых установок по Европе, связанное с дефицитом топлива.

Одним из важнейших научных шагов в истории развития биогазовых технологий являются успешные эксперименты Бусвелла по комбинированию

различных видов органических отходов с навозом в качестве сырья в 30-х годах XX столетия.

Первый крупномасштабный завод по производству биогаза был построен в 1911 году в английском городе Бирмингеме и использовался для обеззараживания осадка сточных вод этого города. Вырабатываемый биогаз использовался для производства электроэнергии. Уже к 1920 году английские ученые разработали несколько типов установок для переработки сточных вод.

В годы Второй мировой войны, когда наблюдался острый дефицит энергоносителей, в Германии и Франции был сделан акцент на получение биогаза из навоза. Во Франции к середине 40-х годов эксплуатировалось около 2 тысяч биогазовых установок для переработки навоза. Этот опыт распространялся на соседние страны. Установки для производства биогаза. Существовали в Венгрии

Европейские установки довоенного периода не выдержали конкуренции в послевоенное время со стороны дешевых энергоносителей (жидкое топливо, природный газ, электроэнергия) и были демонтированы. Новым импульсом для их развития на новой основе стал энергетический кризис 70-х годов, когда началось стихийное внедрение биогазовых установок в странах юго-восточной Азии.

Использование электроэнергии и тепла, производимого с помощью анаэробной переработки биомассы, в Европе сосредоточено, в основном, в Австрии, Финляндии, Германии, Дании и Великобритании. Так, в Германии на настоящий момент насчитывается более 3200 больших установок анаэробного сбраживания.

В Швеции энергия биомассы предоставляет 50% необходимой тепловой энергии. В Англии с помощью биогаза еще в 1990 г. удалось покрыть все энергозатраты в сельском хозяйстве. В Лондоне действует один из крупнейших в мире комплексов по переработке бытовых сточных вод.

В 30-е годы опыт Европы был перенесен в США. Сейчас в США насчитывается несколько сотен крупных биогазовых установок, перерабатывающих отходы животноводства и тысячи установок, утилизирующих городские сточные воды. Биогаз используется в основном для получения электричества, отопления домов и теплиц.

Биогазовые технологии являются одним из важных компонентов в цепи мер по борьбе с загрязнением окружающей среды. Прогноз роста вклада биомассы как источника возобновляемой энергии в мире предполагает достижение 23,8% от общего потребления энергии к 2040 году. В 2010-ом году страны ЕС увеличили этот вклад до 12%.

Доля энергии, получаемой из биомассы в развивающихся странах, составляет около 30-40% от всей потребляемой энергии, а в некоторых странах (в основном в Африке) достигает 90%.

Среди развивающихся стран распространено производство энергии и тепла с помощью переработки отходов на небольших биогазовых установках. Около 16 миллионов хозяйств по всему миру используют энергию для освещения, обогрева и приготовления пищи, производимую в биогазовых установках. Это включает 12 миллионов хозяйств в Китае, 3,7 миллиона хозяйств в Индии и 140 тысяч хозяйств в Непале.

В СССР научные основы метанового брожения исследовались начиная с 40-х годов XX века. Применение технологии метанового сбраживания к сельскохозяйственным отходам в СССР было начато Г.Д. Ананиашвили в 1948 г. В Тбилисском филиале ВИЭСХ, впоследствии ГрузНИ И МЭСХ (ГИМЭ). Там в 1948-1954 гг. была разработана и построена первая в СССР лабораторная и производственная биоэнергетическая установка. Производственный вариант установки был рассчитан на утилизацию навоза от десяти коров. Переработка проводилась при мезофильном режиме (32-34°С). Уста-

3 3

новка обеспечивала удельный выход 1 м газа с 1 м реактора. Однако технология не получила широкого распространения вследствие дешевизны энергоресурсов и отсутствия крупных животноводческих хозяйств.

В середине 70-х годов, с наступлением мирового энергетического кризиса, руководство СССР решило проводить в стране политику энергосбережения. Кроме того, в сельском хозяйстве стали применяться интенсивные технологии, было создано много крупных животноводческих комплексов, которые столкнулись с проблемой утилизации навозных стоков. В этой связи интерес к биогазовым технологиям возрос, ив 1981 г. при Госкомитете по науке и технике СССР была создана специализированная секция по программе развития биогазовой отрасли промышленности. Предложения по развитию микробиологической анаэробной технологии вошли в директивные документы СССР, но не были обеспечены надлежащими денежными и материальными ресурсами, многие из намечавшихся мероприятий по освоению технологии анаэробной переработки биомассы остались невыполненными. Тем не менее, за это время была создана научная основа технологий микробиологической анаэробной переработки биомассы. Было построено несколько опытных установок, одна из которых - в совхозе "Огре" Латвийской ССР (1982 г., 75 м3). Это были установки опытного характера, на которых отрабатывался процесс переработки биомассы.

В России биогазовая технология развита слабо. Число действующих установок исчисляется единицами. Положительным примером использования биогаза в России может служить биогазовая установка на Люберецкой станция аэрации (ЛСА), сырьем для получения биогаза которой являются сточные воды города Москвы.

1.2 Различные способы реализации биогазовой технологии 1.2.1 Технология производства биогаза

Биогаз состоит в основном из метана и углекислого газа, образующихся в процессе анаэробного сбраживания в специальных реакторах - метантен-

ках, устроенных и управляемых таким образом, чтобы обеспечить максимальное выделение метана. В биогазе могут присутствовать также в небольших количествах сероводород, азот, кислород. Энергия, получаемая при сжигании биогаза, может достигать от 60 до 90% той, которой обладает исходный материал. Другое - и очень важное - достоинство процесса переработки биомассы состоит в том, что в его отходах содержится значительно меньше болезнетворных микроорганизмов, чем в исходном материале.

В соответствии с данными, приведенными в [2, 3], для производства биогаза может быть использовано различное исходное сырье. При этом содержание метана в биогазе зависит от того, из какого сырья он получен (таблица 1.1).

При низшей рабочей теплоте сгорания метана, равной 35,880 МДж/м , при сжигании биогаза, полученного из 1 кг сухого вещества, можно получить от 4,3 до 18,3 МДж теплоты.

Таблица 1.1- Выход биогаза и процентное содержание в нем метана

Исходное сырье Выход биогаза из 1 кг сухого вещества, м3. Содержание метана в газе, %

Трава 0,6-0,7 70-73

Древесная листва 0,20-0,25 59

Ботва картофеля 0,40-0,50 60-64

Солома пшеничная 0,30-0,37 58-59

Навоз КРС 0,20-0,50 60-63

Свиньи 0,3-0,6 65-67

Птица 0,5-0,7 70-75

Процесс получения биогаза

Процесс разложения разделяется на 4 этапа, в каждом из которых участие принимают разные группы бактерий [2]:

- гидролиз;

- образование кислот;

- образование ацетатов;

- образование метана.

При использовании различных видов сырья полные схемы установок для производства биогаза могут иметь незначительные различия, связанные, в основном, с предварительной подготовкой субстрата. Но в тоже время все схемы имеют общие элементы. Это промежуточная емкость для гомогенизация субстрата, реактор (другое название биореактор, метантенк, ферментатор) для производства биогаза; газгольдер. Затраты тепловой и электрической энергии на нужды самой установки составляют от 5 до 15% всей энергии, которую дает биогазовая установка. Это вызвано необходимостью поддерживать определенную температуру в промежуточной емкости и реакторе.

На выходе установки получаются два продукта: биогаз и биоудобрения (компостированный и жидкий субстрат). Биогаз из газгольдера подается на дальнейшее использование. Так, в частности, биогаз может использоваться как топливо в когенерационной установке, производящей тепло и электроэнергию.

1.2.2 Различные типы установок для реализации биогазовой технологии

На сегодняшний день существуют различные типы установок реализации биогазовой технологии. Это уже давно реализованные и прошедшие достаточную апробацию установки для непосредственного сжигания биогаза в котлах, предназначенные для котельных, когенерационные установки на базе ГТУ и ГПА, предназначенные для генерации электроэнергии и теплоты. В последние несколько лет в странах Западной Европы появились первые установки, назначением которых является подготовка биогаза к подаче в сети природного газа.

Примером использования биогаза в котельной может служить Люберецкая станция аэрации (ЛСА). Сырьем для получения биогаза являются сточные воды города. Теплоту для технологических нужд, а также отопления, горячего водоснабжения и отпуска сторонним потребителям ЛСА вырабатывает в собственной котельной. Часть котлов ЛК работает на собственном газе (биогазе, содержащем около 69 % метана, 30 % углекислоты, 1% азота с теплотворной способностью 5480 ккал/нм ). В летний период тепловая мощность, вырабатываемая на биогазе, оказывается достаточной для покрытия собственных нужд ЛСА и всех остальных потребностей. Зимой же в работу включается часть котлов, работающих на природном газе.

Наибольшее распространение при использовании биогаза получили ко-генерационные установки - энергетические установки, вырабатывающие два вида энергии - электроэнергия и тепло. Это связано с тем, что применяемая в настоящее время технология производства электроэнергии предполагает сжигание топлива и использование полученной теплоты в тепловых машинах, к которым относятся паротурбинные установки (ПТУ), газотурбинные установки (ГТУ) и двигатели внутреннего сгорания, т.н. газопоршневые агрегаты (ГПА). При использовании в установках когенерационного типа для выработки электроэнергии ГТУ и ГПА поток уходящих газов имеет достаточно большую температуру (до 550 °С), что позволяет полезно использовать эту теплоту в различных целях, чаще всего - для организации теплоснабжения.

В работающих в настоящее время биогазовых установках для производства электроэнергии находят применение, в основном, ГПА и ГТУ. Это связано, в первую очередь, с тем, что ГПА и ГТУ являются значительно более простыми в эксплуатации, чем ПТУ.

Так, например, в Германии насчитывается около 4200 установок, работающих на биогазе. В основном это биогазовые установки на базе ГПА. Ситуационный план одной из таких установок, расположенной в г.Зенфтенберг (ФРГ), приведен на рисунке 1.1.

Поставка зерна

Насосная

Емкость предварительной ферментации

ЯПЯНПЯИПИИ

Ферментер

Помещение для приема сырья

Транспортные весы

Административное здание

Емкость для дображивания

Осушка

Сушильная установка

Биофильтр

ГПА (3* 1.000 кВт)

Газовый факел

Рисунок 1.1- Биогазовая установка на базе ГПА

Получившая развитие в последнее время в мировой практике технология впрыска биогаза в сети природного газа требует его предварительной подготовки, которая заключается в очистке биогаза от двуокиси углерода и других содержащихся в нем примесей. Очистка биогаза от двуокиси углерода может производиться различными способами. Наиболее распространенными из них являются мембранная очистка, адсорбция при низких температурах, вымораживание, очистка в потоке жидкости.

Теплота, полученная при сжигании биогаза, может быть использована также в установках производства энергии на базе детандер-генераторных агрегатов (ДГА) и теплонасосных установок (ТНУ).

В настоящей работе будут рассмотрены когенерационные биогазовые установки для производства электроэнергии и теплоты.

1.3 Природа и схема функционирования когенерационной биогазовой установки для производства электроэнергии и теплоты

Структурная схема когенерационной биогазовой установки с производством электроэнергии и теплоты приведена на рисунке 1.2.

1 - установка производства биогаза; 2 - линия подачи биогаза на энергогене-рирующую установку; 3 - линия отвода выработанной электроэнергии от энергогенерирующей установки; 4 - линия подачи части выработанной энер-гогенерирующей установкой электроэнергии на установку производства биогаза; 5 - линия подачи части выработанной энергогенерирующей установкой электроэнергии потребителю; 6 - линия подачи сырья на установку производства биогаза; 7 - линия подачи окислителя (воздуха) на энергогене-рирующую установку; 8 - энергогенерирующая установка; 9 - линия подачи теплоты на установку производства биогаза; 10 - линия отвода дымовых газов от энергогенерирующей установки на установку теплоснабжения; 11 -линия отвода уходящих газов от установки теплоснабжения; 12 - линия подачи теплоносителя потребителю от установки теплоснабжения; 13 - линия подачи теплоносителя от потребителя на установку теплоснабжения; 14- биоудобрения от установки производства биогаза; 15 - установка теплоснабжения.

Рисунок 1.2 - Структурная схема когенерационной биогазовой установки с производством электроэнергии и теплоты

Основными составными частями когенерационной биогазовой установки с производством электроэнергии и теплоты являются установка 1 производства биогаза, энергогенерирующая установка 8 и установка 15 теплоснабжения. Для передачи потоков энергии и массы в установке используются линия 2 подачи биогаза на энергогенерирующую установку; линия 3 отвода выработанной электроэнергии от энергогенерирующей установки; линия 4 подачи части выработанной энергогенерирующей установкой электроэнергии на установку производства биогаза; линия 5подачи части выработанной энергогенерирующей установкой электроэнергии потребителю; линия 6 подачи сырья на установку производства биогаза; линия 7 подачи окислителя (воздуха) на энергогенерирующую установку; линия 9 подачи теплоты на установку производства биогаза; линия 10 отвода дымовых газов от энергогенерирующей установки на установку теплоснабжения; линия 11 отвода уходящих газов от установки теплоснабжения; линия 12 подачи теплоносителя потребителю от установки теплоснабжения; линия 13 подачи теплоносителя от потребителя на установку теплоснабжения.

Установка функционирует следующим образом. Сырье поступает на установку 1 производства биогаза по линии 6. Произведенный биогаз по линии 2 направляется на когенерационную энергогенерирующую установку 8. Туда же по линии 7 направляется окислитель (атмосферный воздух). Сгенерированная в установке 8 электроэнергия отводится от нее по линии 3. Одна часть выработанной установкой 8 электроэнергии по линии 5 направляется потребителю, вторая часть - по линии 4 направляется на установку 1 производства биогаза для покрытия ее собственных нужд. Дымовые газы отводятся от энергогенерирующей установки 8 по линии 10 на установку теплоснабжения 15. Теплоноситель потребителю от установки теплоснабжения 15 направляется по линии 12. Теплоноситель от потребителя на установку теплоснабжения 15 поступает по линии 13. Часть выработанной установкой 15 теплоты подается на установку 1 производства биогаза по линии 9 для покрытия ее собственных нужд. Уходящие газы отводятся от установки

теплоснабжения 15 по линии 11. Биоудобрения от установки производства биогаза направляются потребителю (линия 14).

Основными характеристиками функционирования когенерационной биогазовой установки являются:

- электро- и теплопроизводительность (мощность);

- коэффициент полезного действия;

- маневренность;

- надежность;

- способность выдерживать заданные параметры работы с учетом особенностей потребителей в течение длительного времени.

- удельные расходы биогаза на выработку электроэнергии и теплоты.

Внешними входящими потоками энергии для установки, структурная схема которой приведена на рисунке ЧЧ, являются:

- энергия сырья для производства биогаза;

- энергия теплоносителя, поступающего от потребителя;

- энергия окислителя (атмосферного воздуха).

Внешними выходящими потоками для этой установки являются:

- электроэнергия, отдаваемая в электросеть потребителю;

- теплота, отдаваемая потребителю.

К внешним материальным потокам могут быть также отнесены и полученные при производстве биогаза биоудобрения.

Внешние входящие потоки энергии установки находятся в зависимости от внешних выходящих потоков. Так, заданные электрическая и тепловая нагрузки определяют необходимый расход сырья и окислителя на установку.

Внешние входящие потоки энергии установки также находятся во взаимной зависимости. Например, необходимый расход окислителя на установку зависит от расхода сырья.

Связь когенерационной биогазовой установки с факторами внешней среды определяется следующими параметрами:

- заданиями потребителей на поставку электроэнергии и теплоты;

- составом сырья, используемого для производства биогаза;

- температурой и объемом уходящих газов установки теплоснабжения;

- температурой окислителя, подаваемого на установку.

Внутренние потоки энергии установки:

- часть выработанной установкой электроэнергии, передаваемой на установку производства биогаза;

- часть выработанной установкой теплоснабжения теплоты, передаваемой на установку производства биогаза;

- дымовые газы энергогенерирующей установки.

Внутренние потоки энергии установки находятся в зависимости от внешних потоков, как входящих, так и выходящих. Так, часть выработанной установкой электроэнергии, передаваемой на установку производства биогаза, зависит от состава сырья, используемого для производства биогаза.

Выделившаяся при сжигании биогаза и не преобразованная в электроэнергию теплота, отводимая от энергогенерирующей установки, зависит от КПД по выработке электроэнергии энергогенерирующей установки. При этом КПД по выработке электроэнергии изменяется при отклонении режима работы установки от номинального, а режим работы установки преобразования теплоты зависит, в свою очередь, от выдаваемой в электросеть электроэнергии и отдаваемой потребителю тепловой мощности. Параметры теплоты, отводимой от установки теплоснабжения, зависят от графиков теплоснабжения потребителя.

1.4 Научные исследования в области биогазовой технологии

Научные исследования в области биогазовой технологии проводились как в странах Западной Европы, так и в России. Эти исследования были посвящены, в основном, анализу роли биогаза в мировом энергетическом балансе и энергетическом балансе стран, перспективам развития биогазовой

технологии [4-30], вопросам производства биогаза [31 - 42], описанию действующих установок, анализу опыта их эксплуатации и технико-экономических показателей [43 - 72]. В последние годы получило развитие направление биогазовой технологии, связанное с подмешиванием биогаза в трубопроводы природного газа. Этому вопросу посвящены исследования, проведенные в Германии [73 - 93].

Для России - страны с холодным климатом, большими расстояниями и огромными лесными массивами и развитым сельским хозяйством - использование биотоплива является актуальной задачей. Это позволяет повысить надежность и доступность энергоснабжения, используя собственные, местные энергоносители и собственные энергогенерирующие установки. Такие энергоносители есть в каждом поселении - это биомасса - древесина, органическая часть бытовых отходов, фекалии, а также отходы животноводства, птицеводства, отходы растениеводства и овощеводства и др. Энергию из биомассы можно извлечь, напрямую сжигая древесину в котельных установках, а также подвергая пиролизу и перерабатывая в биохимических установках с получением жидкого топлива и биогаза. В силу определенных причин, использование биотоплива в нашей стране получило распространение, в основном, в жилищном хозяйстве в сельской местности, где отсутствует система централизованного отопления. При этом основным видом биотоплива являются дрова. Этим объясняется направленность исследований научных организаций России в вопросах использования биотоплива. Так, значительная часть публикаций посвящена переработке и использованию отходов лесного хозяйства [20], [32] и их различных способах сжигания, например, в котлах с кипящим слоем [8], [52], в газогенераторах [48], [49], [61]. В работах [52], [64] и [65] приводится опыт работы ТЭЦ после её реконструкции и замене устаревшего оборудования на новое, работающее на лесосечных отходах, коре, опилках, дровах и торфе.

В то же время, часть работ российских ученых посвящена использованию биогазовой технологии. Так, например, работы посвящены вопросу по-

лучения биогаза и его использованию [11], [12], [24], [35], [38]. В работе [41] приводится одна из возможных схем биогазовой установки, особенностью предлагаемой технологии является наличие в её составе блока гидролиза.

Необходимо отметить, что в России появились первые попытки внедрения установок для получения биогаза и его дальнейшего использования для производства тепла и электроэнергии из отходов сельского хозяйства. Так, в работах [23], [36] и [41], рассматриваются вопросы производства электроэнергии и теплоты, с использованием растительных отходов. По мнению большинства авторов, наиболее перспективно применение биогазовой энергетики в фермерских хозяйствах, однако в городских условиях когенераци-онные установки, перерабатывающие фекалии и органическую часть бытовых отходов, могут существенно изменить систему энергоснабжения. Оценочные расчеты показывают, что в России из навоза при полной переработке биоконверсией можно получить около 70 млрд. м биогаза в год [44]. В работе [21] рассматривается вопрос получения электроэнергии из отходов сточных вод на примере Индии, а в работе [54] - использование биогаза в котельной очистных канализационных сооружений.

Несомненно одно - в энергетическом хозяйстве России резко возрастает роль распределенной энергетики и становится актуальной разработка новых систем теплоснабжения и обеспечения электроэнергией потребителей, лишенных централизованного энергоснабжения. В новых экономических условиях в связи с резким увеличением стоимости привозного топлива необходим перевод таких потребителей на более дешевое местное топливо - биогаз.

Значительный интерес для понимания современного состояния и проблем развития биогазовой технологии представляют работы германских ученых в этой области знаний. В энергетическом хозяйстве Германии использование биотоплива играет существенную роль. Биогазовая технология в Германии является динамично развивающейся частью энергетической отрасли. Достаточно сказать, что к 2009 году более 10% потребляемого в стране газа

приходилось на долю биогаза. Этот показатель в Германии планируется к 2030 году довести до 20%.

Наибольший интерес для анализа представляют, по нашему мнению, последние работы германских специалистов, в значительной степени обобщающие и развивающие результаты предыдущих исследований. Так, в фундаментальном четырехтомном труде [72] четырех коллективов немецких ученых, вышедшем в 2005 году, рассмотрены вопросы современного состояния и дальнейшего развития биогазовой технологии в Германии. В работе определены потенциал использования биомассы для получения энергии в Германии, необходимые для этого технические средства, проведены экономическая и экологическая оценки и пути решения проблемы получения биомассы, рассмотрены технологии и определены стоимостные характеристики производства биогаза, потенциал производства энергии на основе биогазовой технологии в Германии, а также ограничения и условия при впрыске биогаза в сети природного газа. В работе убедительно показаны преимущества биогазовой технологии для использования в условиях Германии.

Значительная часть публикаций последующих лет в Германии была посвящена вопросам организации впрыска биогаза в сети природного газа. Так, в работе [74] рассматриваются возможности и предпосылки впрыска биогаза в сети природного газа, в [75] рассматриваются экологические и экономические проблемы впрыска биогаза в сети природного газа, приводятся требования к составу смеси природного и биогаза после впрыска, рассматриваются способы подготовки биогаза к впрыску, в работах [74, 77, 78, 86] рассматриваются правовые основы при решении вопросов впрыска биогаза в сети природного газа, приводятся данные по перспективам использования биогаза, в [76] приводится одна из возможных схем очистки биогаза - в потоке воды, а также требования, предъявляемые к подготовленному к впрыску биогазу, в [79, 84] рассмотрены проблемы измерения расхода и состава биогаз при его впрыске в сети природного газа, приведены схемы измерительных комплексов, в [80] приводится системное технико-экономическое сравнение эффек-

тивности использования биогаза в децентрализованных биогазовых установках и при его впрыске в сети природного газа. Даны шесть схем различных методов подготовки биогаза к впрыску, приведены данные об удельных расходах электроэнергии и теплоты, а также и потерь газа, для всех приведенных схем, в работе [83] рассмотрен опыт эксплуатации установки для впрыска биогаза в сеть природного газа, приведена зависимость стоимости биогаза от содержания в нем метана, в работе [93] рассматриваются вопросы производства, подготовки к впрыску, впрыска и транспорта биогаза, потенциал производства биогаза, проводятся технико-экономический анализ и стоимостная оценка, а также рассмотрены правовые вопросы использования биогаза, в [90, 92] рассмотрены как правовые, так и технические вопросы впрыска биогаза в сети природного газа, получаемого из Норвегии, а в работе [91] -впрыска биогаза в сети природного газа, получаемого из России.

В то же время, в части публикаций рассматривались и другие стороны проблемы использования биогазовой технологии. Так, в работе [89] приводятся данные об энергетической эффективности альтернативных биотоплив. Показано, что наибольшей энергетической эффективностью обладает биогаз. Приведены одна из возможных схем очистки биогаза (схема с десорбером) и данные об удельной стоимости установленного киловатта мощности в зависимости от мощности биогазовой установки. В работе [81] рассматриваются общие вопросы перспективы развития биогазовой технологии в земле Баден-Вюртемберг Германии. Приводятся данные, согласно которым, для обеспечения работы биогазовой установки мощностью 500 кВт требуется посевная площадь 250 га. Приводятся стоимостные данные по стоимостям сырья для производства биогаза, по удельным стоимостям произведенных электроэнергии и теплоты. В [82, 87] приводятся описания экспериментальных установок и результатов экспериментов, позволяющих повысить теплотворную способность биогаза за счет разложения метана с последующим восстановлением полученного С2Н2 до этана. В работе [85] рассмотрены теплотворные способности биогазов различного компонентного состава. В работе [88] приво-

дится мнение автора о значительных перспективах и экономических выгодах использования природного газа и биогаза как топлива. В работе [73] рассматривается биогазовая установка малой мощности, предназначенная для совместного с водогрейным котлом, работающем на древесном топливе, теплоснабжения дома на две семьи. Сырьем для установки является навоз от 36 коров. Приводятся данные о потребности установки и домов в теплоте в летнее и зимнее время, стоимостные показатели.

1.5 Использование биогаза в бестопливных установках на базе детандер-генераторных агрегатов и теплонасосных установок

Одной из наиболее энергетически эффективных технологий генерации энергии является детандер-генераторная технология. Свое начало внедрение детандер-генераторных агрегатов (ДГА) получило в 70-ых годах прошлого века в странах Западной Европы и США. В России активная деятельность, связанная с внедрением и исследованиями в области детандер-генераторной технологии, началась в 90-ых годах XX века, хотя начало исследований в этой области можно отнести к 70-м годам.

Использованию ДГА в системе газоснабжения, на тепловых электростанциям и на промышленных предприятиях - крупных потребителях газа было посвящено большое количество исследований [94 - 120]. В них рассматривались как вопросы теории [94, 97, 99, 102, 103, 105 - 107, 109, 110, 112 - 120], так и вопросы практической значимости [101, 108, 111]. В 1999 году в России был получен патент «Способ работы детандерной установки и устройство для его осуществления» [121], в котором был предложен способ бестопливного производства электроэнергии на установке, сочетающей в себе ДГА и теплонасосную установку (см. также [98]). Тем самым было открыто новое направление в развитии детандер-генераторной технологии - бестопливные установки для производства электроэнергии. Это направление по-

лучило развитие. Было получено более 20 патентов на полезные модели, в основу работы которых был положен предложенный в [121] метод, например, [95, 96, 100, 104]. Дальнейшее развитие исследования в области бестопливных установок получило в работах [123 - 127, 129 - 131]. В них исследовались схемы бестопливных установок на базе ДГА и ТНУ, в состав которых были включены установки, использующие для своей работы энергию возобновляемых источников (солнца и ветра). Учитывая, что биогаз также может быть отнесен к возобновляемым источникам энергии, была разработана схема бестопливной установки, в которой для повышения эффективности работы был применен котел, использующий в качестве топлива биогаз. Технические решения были запатентованы [122, 128].

В предлагаемой работе будут рассмотрены возможности повышения эффективности работы бестопливной установки для производства электроэнергии на базе ДГА, ТНУ и котла, использующего в качестве топлива биогаз.

1.6 Выбор метода термодинамического анализа

Выбор метода определения эффективности энергогенерирующих установок является исключительно важной задачей. Этому вопросу были посвящены многочисленные исследования как российских, так и зарубежных ученых, например, [132 - 135]. Анализ методологических подходов авторов показывает, что для анализа термодинамической эффективности установок, генерирующих один вид энергии, рекомендуется применение энергетического метода термодинамического анализа и использование энергетического коэффициента полезного действия, являющегося отношением полученной полезной энергии к ее затратам. При анализе же термодинамической эффективности установок, генерирующих энергию различных видов [133, 135], рекомендуется использовать эксергетический метод термодинамического анализа.

Рассматриваемые в работе установки в большинстве своем являются установками когенерационного типа, вырабатывающими электроэнергию и теплоту, которые представляют собой энергии различного вида. По этой причине в работе был применен эксергетический метод термодинамического анализа.

Следует отметить, что, несомненно, при решении вопросов внедрения тех или иных установок, либо внесения тех или иных схемных, конструктивных или режимных изменений в существующих установках, необходимо основываться на методе определения технико-экономических показателей установок. Однако определение термодинамической эффективности представляет собой составную часть метода определения технико-экономических показателей. Термодинамический анализ показывает границы возможного применения рассматриваемых технических решений. Кроме того, термодинамический анализ, позволяющий определить эксплуатационные экономические характеристики, входящие в технико-экономические показатели, играет важную роль в решении вопросов внедрения оборудования.

1.7 Цель и задачи исследования

Цель исследования - определение термодинамической эффективности биогазовых установок, а также влияния на неё режимных и конструктивных изменений.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи.

1 Проанализировать технические характеристики работающих на биогазе в режиме когенерации промышленных газопоршневых агрегатов и получить аппроксимирующие зависимости КПД по выработке электроэнергии, КПД по выработке теплоты и эксергетического КПД от их электрической и тепловой мощности.

2 Провести анализ термодинамической эффективности когенерационных биогазовых установок на базе газовой турбины и газопоршневых агрегатов, а также на базе паротурбинной установки с противодавлением, при различных параметрах эксплуатации.

3 Разработать и провести термодинамический анализ схемы бестопливной установки на базе детандер-генераторного агрегата, теплового насоса и установок, использующих возобновляемые источники энергии.

2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЙСТВУЮЩИХ БИОГАЗОВЫХ УСТАНОВОК

2.1 Краткое описание биогазовых установок в Германии

В настоящее время в Германии построено около 4200 биогазовых установок, которые производят около 1600 МВт электрической энергии и тепла [83]. Сырьем для получения биогаза могут служить органические отходы (навоз, птичий помёт, трава, отходы молокозаводов, отходы переработки картофеля и т.д.). Кроме отходов биогаз можно производить из специально выращенных энергетических культур, например, из силосной кукурузы или сильфия.

Одна из разновидностей биогаза - свалочный газ, который образуется на свалках из муниципальных бытовых отходов. Схема установки для сбора биогаза простая: каждые примерно 30 метров через толщу отходов бурят скважину и вставляют перфорированную трубку, через которую откачивают газ. Оттуда газ через трубопровод попадает в систему очистки. Система оснащается устройствами для контроля качества и количества газа, полнотой сжигания т.д. Очищенный метан можно передавать на отопительные системы, электростанции и заправки для газовых авто. Неиспользованный метан сжигают в так называемых «факелах».

Разложение органики - едва ли не самый большой антропогенный источник метана. Согласно научным данным, этот газ является одним из главных виновников парникового эффекта и изменений климата. Он более чем в 20 раз вреднее для климатической системы, чем углекислый газ. Поэтому сокращение выбросов метана, даже простое его сжигание с распадом до С02, улучшает состояние атмосферы [2].

При использовании биогаза могут быть получены: тепло, электроэнергия, биометан в качестве топлива для автомобилей, удобрения, получаемые в виде переброженной массы.

Биогазовые установки могут устанавливаться как очистные сооружения на фермах, птицефабриках, спиртовых заводах, сахарных заводах, мясокомбинатах, тем самым повышая санитарно-гигиеническое состояние предприятий.

2.2 Исследования термодинамической эффективности действующих ГПА на биогазе в зависимости от мощности

В таблице 2.1 представлены исходные данные и результаты расчета эк-сергетического КПД Г|эксерг, КПД по выработке электроэнергии г|эл и теплоты Лтепл для 60-ти работающих на биогазе ГПА различной мощности, полученные в [136].

Исходными данными были электрическая и тепловая мощности ГПА, а также КПД по выработке электроэнергии и теплоты на ГПА. Эксергетиче-ский КПД рассчитывался по выражению [133.]

Р"

г, =— (2.1)

Чэксерг ' 4 7

где Е' и Е" - эксергии потоков на входе и на выходе из установки. На входе ГПА эксергия биогаза Е'вг (учитывается только химическая эксергия, так как эксергия потока незначительна и ей можно пренебречь), а на выходе - сумма эксергий электроэнергии Е"Рэ и теплоты Е"Рпш , которые

определяются по следующим выражениям:

Е'БГ -1,04 • QToпл'

(2.2)

~ Рэ ~ Лзл ' £?топл '

Т Тос

Цъ ~ РтЕПЛ ' (1 ~~ ^ ) = ЦтЕПЛ ' Отопл ' 0 ~ ~ ) > (2-4)

1 ист 1 ист

где QToпл " теплота, полученная при сжигании топлива (биогаза);

Тос- температура окружающей среды, равная 20 °С;

Тист- температура источника, равная 70 °С.

Тогда с учетом (2.2) - (2.4) выражение (2.1) примет вид:

Лэл + Лтерм '

„ =-:_Ж1_ (2.5)

/экс 1,04

Таблица 2.1 - Эксергетический КПД г|эксерг для работающих на биогазе ГПА различной мощности

Электрическая Тепловая мощ- КПД по выра- КПД по выра- Эксергетиче-

№ мощность ность ботке электро- ботке теплоты ский КПД

N3, кВт (}т, кВт энергии Г)эл, % Лтешь % Лэксерг? %

1 14,0 29,5 32,0 66,0 40,02

2 21,0 42,0 27,0 55,0 33,67

3 26,0 54,9 31,0 67,0 39,19

4 29,0 65,0 26,0 58,0 33,13

5 30,0 61,0 29,0 59,0 36,15

6 32,0 49,0 29,0 45,0 34,19

7 38,0 64,0 33,0 55,0 39,44

8 42,0 80,0 31,0 59,0 38,07

9 43,0 75,0 33,0 58,0 39,86

10 50,0 71,0 31,0 44,0 35,97

11 50,0 93,0 30,0 56,0 36,69

Электрическая Тепловая мощ- КПД по выра- КПД по выра- Эксергетиче-

№ мощность ность ботке электро- ботке теплоты ский КПД

N3, кВт Qt, кВт энергии Т|эл, % Лтепл? % Л "жсери

12 50,0 85,0 31,0 52,0 37,09

13 55,0 92,0 33,0 55,0 39,44

14 65,0 110,0 32,0 53,0 38,19

15 68,0 130,0 28,0 54,0 34,49

16 78,0 105,0 37,0 50,0 42,58

17 80,0 140,0 34,0 59,0 40,96

18 95,0 147,0 31,0 49,0 36,67

19 100,0 159,0 30,0 48,0 35,57

20 100,0 180,0 30,0 54,0 36,41

21 104,0 147,0 37,0 53,0 43,00

22 104,0 138,0 38,0 50,0 43,54

23 123,0 191,0 35,0 54,0 41,22

24 123,0 183,0 36,0 53,0 42,04

25 142,0 207,0 33,0 49,0 38,60

26 143,0 182,0 38,0 49,0 43,40

27 189,0 269,0 37,0 53,0 43,00

28 190,0 244,0 39,0 49,0 44,37

29 190,0 195,0 34,0 35,0 37,60

30 191,0 221,0 39,0 45,0 43,80

31 306,0 460,0 36,0 54,0 42,18

32 311,0 421,0 35,0 48,0 40,38

33 344,0 448,0 36,0 47,0 41,20

34 347,0 388,0 38,0 42,0 42,42

35 390,0 488,0 36,0 45,0 40,92

36 469,0 600,0 37,0 47,0 42,16

37 469,0 591,0 37,0 46,0 42,02

38 537,0 524,0 40,0 39,0 43,93

39 537,0 505,0 40,0 38,0 43,79

40 580,0 734,0 36,0 45,0 40,92

41 626,0 797,0 37,0 47,0 42,16

42 626,0 807,0 37,0 47,0 42,16

№ Электрическая мощность N3, кВт Тепловая мощность Qt, кВт КПД по выработке электроэнергии г)эл, % КПД по выработке теплоты Лтепл? % Эксергетиче-ский КПД Лэксерг? %

43 716,0 701,0 40,0 39,0 43,93

44 716,0 676,0 40,0 38,0 43,79

45 943,0 1120,0 38,0 46,0 42,98

46 943,0 1136,0 38,0 46,0 42,98

47 1021,0 1097,0 40,0 43,0 44,49

48 1021,0 1132,0 40,0 44,0 44,63

49 1260,0 1493,0 38,0 46,0 42,98

50 1260,0 1513,0 38,0 46,0 42,98

51 1364,0 1463,0 40,0 43,0 44,49

52 1364,0 1509,0 40,0 44,0 44,63

53 1585,0 1671,0 42,0 44,0 46,55

54 1703,0 1781,0 41,0 42,0 45,31

55 1703,0 1723,0 41,0 41,0 45,17

56 1785,0 1859,0 42,0 44,0 46,55

57 2425,0 2459,0 43,0 44,0 47,51

58 3230,0 3266,0 44,0 44,0 48,47

59 5100,0 4655,0 46,0 42,0 50,12

60 6790,0 7189,0 46,0 49,0 51,10

По данным, приведенным в таблице 2.1, построены графики зависимости КПД по выработке электроэнергии (рисунки 2.1 - 2.3), по выработке теплоты (рисунки 2.4 - 2.6) и эксергетического КПД (рисунки 2.7 - 2.9) от мощности ГПА. На рисунках 2.1 и 2.7 изменения КПД по выработке электроэнергии г|ээ и эксергетического КПД г)эксерг в диапазоне изменения электрических мощностей ГПА от 0 до 7000 кВт. На рисунках 2.2 и 2.8 и 2.3 и 2.9 показаны те же зависимости, но для агрегатов в диапазоне изменения мощностей от 0 до 2000 кВт и от 0 до 200 кВт соответственно. На рисунках 2.4 - 2.6 показаны изменения КПД по выработке теплоты г|тепл в диапазоне изменения тепловых мощностей N3 ГПА 0 - 7500; 0 - 2000 и 0 - 300 кВт соответственно.

♦ ♦

♦ ♦___ ♦ У = 2,71861п(х) + 21,039

♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦♦ /♦ ♦ ♦ /т ♦ ♦

1*

♦

О 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

Хэ, кВт

Рисунок 2.1 - Зависимость КПД по выработке электроэнергии от электрической мощности установки в диапазоне 0-7000 кВт

N3, кВт

Рисунок 2.2 - Зависимость КПД по выработке электроэнергии от электрической мощности установки в диапазоне 0-2000 кВт

35

*

¡•Г л

с

30

25

♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦

♦ ♦ ♦ ♦ у* < ф ► ♦ ^^ у = 3,515 ♦ п(х) +17,947 ♦

/ ** ф ♦ ♦

50

100

N3, кВт

150

200

Рисунок 2.3 - Зависимость КПД по выработке электроэнергии от электрической мощности установки в диапазоне 0-200 кВт

70 65 60

^ 55

е4 Ч

Заключение диссертации по теме «Энергетические системы и комплексы», Смирнова, Ульяна Ивановна

Выводы

1 По результатам анализа технических характеристик работающих на биогазе в режиме когенерации промышленных газопоршневых агрегатов получены аппроксимирующие зависимости КПД по выработке электроэнергии и эксер-гетического КПД от их электрической мощности и КПД по выработке теплоты от тепловой мощности.

2 По результатам проведенного с участием автора эксперимента на действующем оборудовании получено аппроксимирующее уравнение для оценки зависимости КПД по выработке электроэнергии от электрической мощности промышленной когенерационной биогазовой установки на базе газопоршневого агрегата.

3 Разработана и апробирована модификация метода эксергетического анализа - метод разности эксергетических КПД, основанный на определении приращения эксергетического КПД установок после проведения каких-либо режимных или конструктивных изменений их работы.

4 На примере сравнения газовой турбины и газопоршневых агрегатов с применением метода разности эксергетических КПД проведен анализ влияния конструктивных изменений на термодинамическую эффективность когене-рационных биогазовых установок, работающих в режиме отпуска электроэнергии и теплоты на теплофикацию. Показано, что в этом случае использование агрегатов с более высоким КПД по выработке электроэнергии оказывается термодинамически более выгодным. Кроме того, в каждом конкретном случае при выборе ГПА или ГТУ следует учитывать и другие эксплуатационные и технические характеристики: давление топливного газа, диапазон рабочих режимов, ресурс до капитального ремонта, затраты на эксплуатацию и т.д.

5 С применением метода разности эксергетических КПД проведено исследование и получены зависимости влияния изменения давлений пара перед турбиной и после турбины на термодинамическую эффективность работы паротурбинной установки с противодавлением. Показан характер влияния указанных параметров на приращение эксергетического КПД.

6 Показано, что эксергетический КПД ГПА, ГТУ и ПТУ при принятых условиях анализа не зависит от доли содержания метана в биогазе. Рекомендовано оценивать влияние доли содержания метана в биогазе на эффективность работы когенерационных установок по изменению электрической и тепловой мощностей.

7 Разработаны защищенные патентами на полезную модель три схемы бестопливных установок на базе детандер-генераторного агрегата, теплового насоса (парокомпрессионного и воздушного) и установок, использующих возобновляемые источники энергии (солнечную энергетическую установку и установку, работающую на биогазе).

8 С применением метода разности эксергетических КПД проведен термодинамический анализ схемы бестопливной установки на базе детандер-генераторного агрегата, теплового насоса, солнечной энергетической установки и установки, использующей энергию биогаза. Получены графические зависимости прироста эксергетического КПД от теплоты, подводимой от ВИЭ, при различных параметрах работы установки. Показано, что режимы работы установки с переменной температурой газа перед детандером и с регенерацией теплоты газа после детандера, а также режим с постоянной температурой газа перед детандером, термодинамически более эффективны, чем режим работы установки с переменной температурой газа перед детандером без регенерации теплоты газа после детандера.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Смирнова, Ульяна Ивановна, 2012 год

Список использованных источников

1. masek.donto.ru>biogaz/biogas-historv.html

2. Баадер В., Доне Е., Бренндерфер М. Биогаз теория и практика / Пер. с нем. и предисловие М.И. Серебряного. М.: Колос, 1982. 148 с.

3. http://www.agro-consult.ru

4. Кирюшатов А.И. Использование нетрадиционных возобновляющихся источников энергии в сельскохозяйственном производстве. М.: Агропром-издат, 1991.96 с.

5. Панцхава Е.С., Кошкин H.JL, Пожарнов В.А. Биомасса — реальный источник коммерческих топлив и энергии. 4.1. Мировой опыт // Теплоэнергетика. 2001, №2. С. 21-25.

6. Алешина Т.А., Чернышев С.Н. Биогаз как перспективный источник для развития российской электроэнергетики // Экол. урбанизир. территорий. -2010. - N 3. - С.65-68.

7. Алхасов А.Б. Возобновляемые источники энергии: учеб. пособие. -М.: МЭИ, 2011.-272 с.

8. Анискин В.И., Голубкович A.B. Перспективы использования растительных отходов в качестве биотоплив // Теплоэнергетика. - 2004. - N 5. -С.60-65.

9. Биогазовые технологии и решение проблем биомассы и "парникового эффекта" в России / Панцхава Е.С., Пожарнов В.А., Майоров Н.И., Школа И.И. // Теплоэнергетика. - 1999. - N 2. - С.30-39.

10. Дубнова О.С. Тенденции и перспективы развития мирового рынка биотоплива: автореф. дис.... канд. экон. наук / МГИМО. - М., 2010. - 20 с.

11. Зеленин Д.В., Лошаков A.A., Никитин В.П. Этапы развития российской биогазовой отрасли как элемента системы глобальной энергетической и экологической безопасности // Энергетич. политика. - 2006. - Вып.З. - С.38-41.

12. Кашин В.В. Биогаз как альтернативный источник энергии // Вестн. Тверского ГТУ. - 2005. - N 7. - С.17-19.

13. Клименко A.B., Реутов Б.Ф. Биомасса - важнейший источник энергии для России // Экология и жизнь. - 2006. - N 11(60). - С. 16-18.

14. Клименко A.B., Реутов Б.Ф. Биомасса - важнейший источник энергии для России // Энергетика России: проблемы и перспективы: тр. Науч. сессии РАН: Общ. собрание РАН, 19-21 дек. 2005 г. - М.: Наука, 2006. - С.336-340.

15. Любов В.К. Совершенствование топливно-энергетического комплекса путем повышения эффективности сжигания топлив и вовлечения в энергетический баланс отходов переработки биомассы и местного топлива: авто-реф. дис. ... д-ра техн. наук / Арханг. ГТУ. - Архангельск, 2004. - 44 с.

16. Любов В.К. Энергетическое использование биотоплива: учеб. пособие. - Архангельск: АГТУ, 2007. - 156 с.

17. Любов В.К., Любова C.B. Повышение эффективности энергетического использования биотоплив: учеб. пособие. - Архангельск: Солти, 2010. -495 с.

18. Начинов Д.С., Авдеева A.A., Авдеев A.B. Непродуктивная часть урожая сельхозматериалов как источник тепловой энергии // Энергосбережение -теория и практика: тр. 2 всерос. шк.-семинара мол. ученых и специалистов, Москва, 19-21 окт. 2004. - М.: МЭИ, 2004. - С.275-276.

19. Ольховский Г.Г., Тумановский А.Г. Использование органических топлив в электроэнергетике России // Вести в электроэнергетике. - 2006. - N 5. -С. 43-49.

20. Перспективы и проблемы использования биомассы и отходов для производства тепла и электроэнергии / Рябов Г.А., Литун Д.С., Дик Э.П., Земсков К.А. // Теплоэнергетика. - 2006. - N 7. - С.61-66.

21. Рожков А.Н., Кривощекова H.A. Опыт использования биогаза для получения электроэнергии (на примере Индии) // Водоснабжение и санитарная техника. - 2010. - N 4. - С.66-68.

22. Рябов Г.А. Использование биомассы и отходов производства для решения проблем энергосбережения // Электр, ст. - 2005. - N 7. - С.33-38.

23. Чумаков А.Н. Использование органических отходов для производства энергии // Энергосбережение. - 2003. - N 5. - С.66-68.

24. Ягафарова Н.Т. Биогаз как источник энергии // Вестн. Междунар. акад. наук (русская секция). - 2010. - Спец. вып. - С. 192-193.

25. Köppe W. 1, Bajohr S., Graf F., Reimert R. SNG aus Biomasse - Verfahrenstechnische Grundlagen und Herausforderungen // Gas-Erdgas. -148(2007). -Nr.2. -S. 87-94.

26. Mischlich A., Köhler I. Aktuelle Fahrzeugkonzepte für Erdgas und Biogas // Gas-Erdgas. -149(2008). -Nr.l. -S. 36-39.

27. Bernhart M. Technologieplattform Bioenergie und Methan // Gas-Erdgas. -150(2009). -Nr.l. -S. 52-57.

28. Fischer E. Zukünftige Anforderungen an die Bereitstellung von Biomassen für die Biogasproduktion // Gas-Erdgas. -150(2009). -Nr.l 1. -S. 658-661.

29. Analyse und Bewertung der Nutzungsmöglichkeiten von Biomasse: wiss. Bericht / Wuppertal Institut für Klima Umwelt Energie; Projektkoordinator S. Ra-mesohl; Wuppertal, 2006. - 82 S.

30. Арбузова E.B., Щеклеин C.E. К проблеме энергетической эффективности биогазовых технологий в климатических условиях России // Альтернат. энерг. и экол. - 2011. - N 7(99). - С.129-134.

31. Амадзиев А.М., Бессмертных A.B., Зайченко В.М. Технологические аспекты конверсии биомассы в газообразное топливо // Юбилейная научная конференция, посвященная 50-летию ОИВТ РАН, Москва, 21 окт. 2010: сб. тез. докл. - М.: ОИВТ РАН, 2011. - С.252-255.

32. Батенин В.М., Бессмертных A.B., Зайченко В.М. Энергетический комплекс на биомассе // Тепловые процессы в технике. - 2010. - Т.2, N 2. -С.91-96.

33. Биотопливо для котлов / Исьемин Р., Кузьмин С., Коняхин В. и др. // Альтернативная энергетика. - 2008. - N 3(9). - С.34-36.

34. Джонс К., Джиовандо К.Э. Использование биогаза мусорных свалок в качестве топлива для выработки электроэнергии // Мировая электроэнергетика. - 1998.-N 4. - С.39-43.

35. Ковалев A.A. Технологии и технико-энергетическое обоснование производства биогаза в системах утилизации навоза животноводческих ферм: автореф. дис.... д-ра техн. наук. - М., 1998. - 39 с.

36. Масаев И.В. Опыт использования биоотходов сельского хозяйства в качестве топлива в РФ // Энергосбережение и водоподготовка. - 2001. - N 3. -С.23-24.

37. Повышение качества биогаза: достижения и перспективы (обзор ) / Карнацевич J1.B., Хажмурадов М.А., Колобродов В.Г., Волчок О.И. // Эко-технологии и ресурсосбережение. - 2004. - N 5. - С.3-10. - Библиогр.: 32 назв.

38. Пятничко А.И., Крушневич Т.К. Производство биометана из биогаза // Энерготехнологии и ресурсосбережение. - 2009. - N 4. - С.109-112.

39. Топливные свойства пожнивных остатков кукурузы / Крамар В.Г., Жовмир Н.М., Зубенко В.И., Чаплыгин С.М. // Пром. теплотехника. - 2009. -Т.31, N 5. - С.76-80.

40. Фасхутдинов Т.В., Фасхутдинов В.З. Повышение эффективности биогазовой установки // МЭСХ. - 2010. - N 3. - С.32.

41. Швагер М.Ю., Корсакевич В.В. Биогазовая установка // Энергосбережение и водоподготовка. - 2008. - N 4(54). - С.25-28.

42. Шишкин Н.Д. Анализ энергетической эффективности и оптимизация основных параметров биоэнергетических установок // Проблемы совершенствования топливно-энергетического комплекса: сб. науч. тр. Вып.2. - Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2002. - С158-164.

43. Амерханов P.A. Оптимизация сельскохозяйственных энергетических установок с использованием возобновляемых видов энергии. - М.: КолосС, 2003. - 532 с.

44. Амерханов P.A. Получение электроэнергии из биогаза для сельского хозяйства// Энергосбережение и водоподготовка. - 2003. - N 4. - С.63-66.

45. Бокун И.А., Северина С.С. Технико-экономический прогноз при выборе оптимальной технологии использования биомассы и местных ископаемых топлив для производства тепловой и электрической энергии // Изв. вузов и энергетич. объединений СНГ. Энергетика. - 2010. - N 4. - С.80-91.

46. Гелетуха Г.Г., Железная Т.А. Обзор технологий генерирования электроэнергии, полученной из биомассы при ее газификации // Экотехнологии и ресурсосбережение. - 1998. - N 3. - С.3-11.

47. Драганов Б.Х., Амерханов P.A. Основы оптимизации биогазовой установки // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 2005. - N 3(131). -С.34-36.

48. Журавский Г.И., Матвейчук A.C., Фалюшин П.Л. Газогенераторные технологии переработки органических отходов // Инж.-физ. журн. - 2005. -Т.78, N 4. - С.63-67

49. Зысин Л.В., Моршин В.Н., Кошкин Н.Л. Опыт проектирования и испытания газогенераторных установок, работающих на местных видах топлива // Теплоэнергетика. - 2000. - N 1. - С.23-27.

50. Исследование совместной работы дизеля и газогенератора, перерабатывающего растительную биомассу / Зысин Л.В. и др. // Теплоэнергетика. -2002. -N 1.-С.14-18.-

51. Использование биогазовых установок для получения энергии и топлива // Гл. механик. - 2009. - N 6. - С.73-75.

52. Калинин В.П., Кукконен X. Олонецкая теплостанция на биотопливе. Технические решения // Энергосбережение. - 2005. - N 3. - С.73-79.

53. Ковалев A.A. Биогазовые установки России // Чистый город. - 2000. -N 2. - С.39-41.

54. Комина Г.П., Володин С.Е., Шахов Г.С. Использование биогаза в котельной очистных канализационных сооружений // Термокаталитическая очистка и снижение токсичных выбросов в атмосферу: сб. науч. тр. - Киев: Наукова думка, 1989. - С.105-109.

55. Кузьмина Т.Н. Технологии и оборудование для преобразования энергии биомассы в электрическую и тепловую // Техника и оборуд. для села. -2003. - N 7(73). - С.36-38; N 8(74). - С.37-39.

56. Лебедь Д.В. Эффективность инвестиций в использование биотоплива (на примере котельных Ленинградской области): автореф. дис. ... канд. экон. наук / С.-Петерб. гос. технол. ун-т растит, полимеров. - СПб., 2007. - 21 с.

57. Опыт эксплуатации биогазовой установки в условиях Алтайского края / Федянин В .Я., Лавров И.М., Утемесов М.А. и др. // Теплоэнергетика. -1996.-N2.-С.8-11.

58. Патякин В.И., Мацнев В.В., Бит Ю.А. Биотопливо использующие системы для выработки тепловой и электрической энергии // Лесн. пром-сть. -2003.-N 1.-С.16-18.

59. Саламов А. Новые технологии сжигания биомассы // Аква-Терм. -2005.-N 5(27).-С.90-91.

60. Сатьянов С.В. Повышение эффективности биоустановок путем получения альтернативной энергии и биоудобрений: автореф. дис. ... канд. техн. наук / РГАЗУ. - М., 2011. - 23 с.

61. Сорокин О.А. Применение газогенераторных установок для получения тепловой и электрической энергии // Пром. энергетика. - 2005. - N 4. -С.50-52.

62. Староверов В.В., Староверова Л.В. Биогазовая установка для фермерского хозяйства // Моделирование и создание объектов энергоресурсосберегающих технологий: сб. материалов межрегион, науч.-практ. конф., Волжский, 22-25 сент. 2009. - Волжский: филиал МЭИ(ТУ), 2009. - С.47-49.

63. Суслов Д.Ю., Кущев Л.А. Использование биогаза в качестве топлива для получения энергии // Акад. журн. Зап. Сибири. - 2009. - N 1. - С.32-33. -Библиогр.: 2 назв.; N 4. - С. 14-15.

64. Титов A.M., Калинин В.П. Олонецкая ТЭЦ на биотопливе. Состояние и перспективы // Энергосбережение. - 2005. - N 2. - С.96-97.

65. ТЭЦ на биотопливе // Новости теплоснабжения. - 2010. - N 6(118). -С.25.

66. Установки комбинированной выработки теплоты и электроэнергии, работающие на биологическом топливе / Ottosen P., Gullev L., Hansen H.H., Jenseb A.P. // ABOK. - 2006. - N 2. - C.88-90, 92.

67. Хренов K.E., Стрельцов C.A., Хамидов М.Г. Мини-ТЭС, работающая

на биогазе // Жил. и коммун, хоз-во. - 2009. - N 11. - С.39-46.

68. Чудаков Л.Н., Чудаков А.Л. О проекте создания когенерационной газогенераторной установки на производственных отходах растительного происхождения // Экология и сельскохоз. техника: материалы 3 науч.-практ. конф., Санкт-Петербург, 5-6 июня 2002. В 3 т. Т.З. - СПб, СЗНИИМЭСХ,

2002. - С.187-193. -

69. Энергогенерирующие биогазовые установки / Хаймер Ю.Ю., Бергман Р., Смирнова У.И. Даенин К.Е. // Энергосбережение - теория и практика: тр. 5 междунар. шк.-семинара молодых ученых и специалистов, Москва, 18-22 окт.

2010. - М.: МЭИ, 2010. - С.398-401.

70. Кобелев A.B. Повышение эффективности систем электроснабжения с использованием возобновляемых источников энергии. / Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н. г. Липецк. 2004.22. A.c. 37277

СССР, МКИ

71. Копия отчета о НИР Теоретическое исследование эффективности работы биогазовых установок, биологической теплоты в теплицах, эффективности пассивных гелиосистем жилых зданий, воздухораспределения в камерах сушки, г. Курск. 1986.

72. Analyze und Bewertung der Nutzungsmöglichkeiten von Biomasse (Band 1 - Band 4): wiss. Bericht / Institut für Klima, Umwelt, Energie; Frauenhofer Institut SicherheitsEnergietechnik UMSICHT; Wissenschaftszentrum NordrheinWestfalen Institut Arbeit und Technik; Gaswärme Institut Essen; Projektkoordinator S. Ramesohl. - Wuppertal, Leipzig, Oberhausen, Essen, 2005. -82; 131; 237;

126 S.

73. Richter U., Grabbert G., Shurrab M. Biogaserzeugung im Kleinen // GasErdgas. -140(1999). -Nr.8. -S.528-535.

74. Friedrichs G., Hartmann U., Kaesler H., Zingrefe H. Biogas - Möglichkeiten und Voraussetzungen der Einspeisung in die Netze der öffentlichen Gasversorgung// Gas-Erdgas. -144(2003). -Nr.l. -S. 59-64.

75. Scholwin F. Biogas im Erdgasnetz - Neues Gas in bewährten Netzen // Gas-Erdgas. -148(2007). -Nr.7. -S. 413-416.

76. Tentscher W. Anforderungen und Aufbereitung von Biogas zur Einspeisung in Erdgasnetze // Gas-Erdgas. -148(2007). -Nr.9. -S. 505-511.

77. Zuber A. Die Regelungen des Netzzugangs für Biogas // Gas-Erdgas. -148(2007). -Nr.l 1. -S. 631-633.

78. Schmeding Th. Die Einspeisung von Biomethan in Erdgasnetze -Vertragsstrukturen und Rechtsfragen der Gasaufbereitung und Einspeisung // GasErdgas. -148(2007). -Nr. 12. -S. 714-718.

79. Grexa M., Zajc A. Abrechnung von Biogas - eine Herausforderung für die Messtechnik// Gas-Erdgas. -149(2008). -Nr.9. -S. 490-495.

80. Heinen J., Stichtenoth J., Erich E. Systemvergleich dezentrale Biogasnutzung versus Biogaseinspeisung// Gas-Erdgas. -149(2008). -Nr.10. -S. 530-539.

81. Dederer M., Messner J. Erzeugung und Einspeisung von Biogas // GasErdgas. -149(2008). -Nr. 12. -S. 690-693.

82. Goschin M., Rademann K., Ryll Th. Umsetzung von Biogas zu Erdgas H // Gas-Erdgas. -150(2009). -Nr.5. -S. 258-261.

83. Bonsen. Anschluss von Bioerdgasanlagen an das Erdgasnetz -Praxiserfahrungen aus der Sicht eines Anschlussnehmers // Gas-Erdgas. -150(2009). -Nr. 11. -S. 646-651.

84. Kastner J., Halm M., Stirnberg D. Integrierte Gasbeschaff enheits Messung für die Biogas-Einspeisung // Gas-Erdgas. -150(2009). -Nr.l 1. -S. 652-657.

85. Burmeister F. Biogas - Einspeisung, Netz- und Anlagenbetrieb // GasErdgas. -150(2009). - Nr.Jubiläumsausgabe. -S. 64-71.

86. Grassman N. Rechtsrahmen für die Biogaseinspeisung // Gas-Erdgas. -149 (2008). -Nr. 12. -S. 694-699.

87. Goschin M., Rademann K., Ryll Th. Innovative Brennwertregulierung Biogas // Gas-Erdgas. -149 (2008). -Nr. 12. -S. 700-704.

88. Freier M. Erdgas und Bioerdgas lohnen sich // Gas-Erdgas. -149 (2008). -Nr.12.-S. 665.

89. Reher S. Aufbereitung von Biogas für die Netzeinspeisung // Gas-Erdgas. -148(2007). -Nr.7-8. -S. 417-421.

90. Leuschner M. Biogaseinspeisung in L-Gas-Netze // Energie-WasserPraxis. -2007. - №5. - S.30-32.

91. Studie zur Einspeisung von aufbereitetem Biogas in eine H-Gas-Leitung (H-Gas - „Süd" und H-Gas - „Nord"): wiss. Bericht / Gas-Wärme Institut e.V. Essen; Leiter F. Burmeister; Essen, 2007. - 32 S.

92. Studie zur Einspeisung von aufbereitetem Biogas in eine L-Gas-Leitung: wiss. Bericht / Gas-Wärme Institut e.V. Essen; Leiter F. Burmeister; Essen, 2007. -32 S.

93. Studie Einspeisung von Biogas in Erdgasnetz: wiss. Bericht / Institut für Energetik und Umwelt GmBH; Leiter S Kinski; Leipzig, 2006. - 199 S.

94. Методика определения термодинамической эффективности включения детандер-генераторных агрегатов в тепловую схему ТЭЦ / В.С.Агабабов, Ю.Л.Гуськов, В.В.Кудрявый, Э.К.Аракелян // Вестник МЭИ.-1996.-№2.-С.73-76.

95. Св-во на пол. мод. 11574 РФ, МКИ 6 F 04 D 25/04. Устройство для подготовки природного газа в трубопроводах к транспортированию / В.С.Агабабов, А.А.Степанец (РФ).- 2 е.: ил.

96. Св-во на пол. мод. 12434 РФ, МКИ 7 F 01 D 15/08. Детандер-генераторный агрегат / B.C. Агабабов (РФ).- 2 е.: ил.

97. Агабабов B.C. Определение экономии топлива на конденсационной электростанции при включении в тепловую схему детандер-генераторного агрегата // Известия ВУЗ'ов. Проблемы энергетики. -1999. -№12.-С.З-8.

98. Агабабов B.C., Хаймер Ю., Степанец A.A. Применение тепловых насосов для подогрева природного газа // Gas-Erdgas gwf (BRD).-141 (2000).-Nr.3.-S. 182-184. (На нем. яз.)

99. Агабабов B.C. Определение изменения мощности КЭС при включении детандер-генераторного агрегата в ее тепловую схему // Вестник МЭИ -2000. -№2. -С. 83-86.

100. Св-во на пол. мод. 14603 РФ, МКИ 7 F 01 D 15/08. Автономное устройство для тепло- и электроснабжения / В.С.Агабабов, В.Ф.Утенков,

A.В.Корягин (РФ).- 3 е.: ил.

101. Результаты испытаний ДГА на ТЭЦ-21 / Агабабов B.C., Агабабов С.Г., Кудрявый В.В. и др. // Вестник МЭИ.-2000.-№2.-С. 16-20.

102. Агабабов B.C. Влияние детандер-генераторных агрегатов на тепловую экономичность работы конденсационных электростанций // Теплоэнер-гетика.-2001.-№4.-С.51-55.

103. Об использовании ДГА в котельных / В.С.Агабабов, А.В.Корягин,

B.Л.Титов, Ю.Ю.Хаймер // Энергосбережение и водоподготовка. -2000. -№2. -С.14-18.

104. Детандер-генераторная установка / Ю.М. Архаров, А.Ю. Архарова, В.С.Агабабов, А.В.Корягин // Патент на пол. мод. №43345 РФ, МПК 7 F 25 В 11/02 по заявке №2004128211/22 от 29.09.2004 Опубл. 10.01.2005 Бюл. №1

105. Надстройка Сургутской ГРЭС газопроточными турбинами / Э.К.Аракелян, В.А. Макарчьян, С.А.Голованов и др. // Теплоэнергетика.-1988.-№8. -С.45-48.

106. Влияние детандер-генераторного агрегата на тепловую экономично-стьТЭЦ / В.С.Агабабов, А.В.Корягин, Э.К.Аракелян, Ю.Л.Гуськов и др.// Электрические станции.-1997.-Спец.выпуск.-С.77-82.

107. Гуськов Ю.Л. Повышение эффективности работы ТЭЦ на основе внедрения детандер-генераторных агрегатов: Автореферат дис. ... канд. техн. наук. -М., 1997.-19с.

108. Опытно-промышленная эксплуатация турбодетандерной установки / В.П.Мальханов, М.А.Петухов, В.А.Лопатин и др. // Газовая промышленность. -1994. -№1.

109. Твердохлебов В.И., Мальханов В.П. Утилизационные установки для ГРС и КС // Газовая промышленность.-1985.-№7.

110. Трухний А.Д. Термодинамические основы использования утилизационных турбодетандерных установок // Вестник МЭИ. -1999. -№5. -С. 10-14.

111. Утилизационная газотурбинная установка ТГУ-11 / Г.В.Проскуряков, В.Н.Горшков, В.Е.Авербух и др. // Тяжелое машиностроение. -1991. -№4.

112. Агабабов B.C. Оценка эффективности использования детандер-генераторных агрегатов для получения электроэнергии.// Энергосбережение и водоподготовка. -2001. -№2. -с. 13-15.

113. Агабабов B.C., Аракелян Э.К., Корягин A.B. Изменение удельного расхода топлива на электростанции конденсационного типа при включении в ее тепловую схему детандер-генераторного агрегата // Изв. Вузов. Проблемы энергетики. -2000. -№ 3-4. - С.42-47.

114. Сравнение различных способов подогрева газа в детандер-генераторных агрегатах на ТЭЦ / В.С.Агабабов, Е.В.Джураева, А.В.Корягин и др. // Вестник МЭИ 2003.- №5.- С.101-103.

115. Подогрев газа в детандер-генераторном агрегате на ТЭС за счет высокопотенциальных вторичных энергетических ресурсов / В.С.Агабабов, А.В Корягин., Ю.А Карасев., Е.В.Джураева // Труды международной конференции «СИНТ '03». - С.318-325.

116. Агабабов B.C., Корягин A.B. Определение энергетической эффективности использования детандер-генераторного агрегата в системах газоснабжения // Теплоэнергетика. - 2002. -№12. - с.35-38.

117. Агабабов B.C. Основные особенности применения детандер-генераторных агрегатов на ТЭЦ // Энергосбережение и водоподготовка. -2002. -№3. -С.27-29.

118. Агабабов B.C., Корягин A.B., Титов В.Л., Михайлов И.А. О подогреве газа в детандер-генераторных агрегатах // Энергосбережение и водоподго-товка. - 2001. -№ 1. - с.38^2.

119. Сравнение различных способов подогрева газа в детандер-генераторном агрегате / В.С.Агабабов, Е.В.Джураева, А.В.Корягин и др.// Теплоэнергетика - 2003. -№11. -с.46-50.

120. Об использовании детандер-генераторных агрегатов в котельных / В.С.Агабабов, А.В.Корягин, В.Л.Титов, Ю.Ю.Хаймер // Энергосбережение и водоподготовка. -2002. -№2. -с. 14-18.

121. Агабабов B.C. Способ работы детандерной установки и устройство для его осуществления // Патент на изобретение № 2150641. Россия. Бюл. № 16. 10.06.2000 г.. Приоритет от 15.06.99.

122. Детандер-генераторная установка / П.А.Костюченко, B.C. Агабабов, A.A. Александров, Е.В. Джураева//Патент на пол. мод. №72049 RU МПК F25B 11/02, 14.11.2007 Опубл. 27.03.2008. Бюл. №9.

123. Костюченко П.А., Агабабов B.C., Байдакова Ю.О. Повышение эффективности работы бестопливной установки для производства электроэнергии за счет использования ветроэнергетической установки/Энергосбережение и водоподготовка-2010. - №4 (66). - С. 22-27.

124. Костюченко П.А., Агабабов B.C., Байдакова Ю.О. Анализ влияния параметров работы бестопливной энергогенерирующей установки на ее эффективность/Энергосбережение и водоподготовка-2011. - № 1(69). - С.71-73.

125. Агабабов B.C., Зенкина (Смирнова) У.И., Колосов A.M. Зависимость для определения эффективности работы бестопливной установки для производства электроэнергии в системе газоснабжения. // Энергосбережение и во-доподготовка.-2009.-№4. - С. 47-48.

126. Агабабов B.C., Зенкина (Смирнова) У.И., Колосов A.M. К вопросу определения эффективности применения энергосберегающих мероприятий в

установках преобразования энергии. // Энергосбережение и водоподготовка-2009.-№3. С. 40-42.

127. Агабабов B.C., Зенкина (Смирнова) У.И., Колосов A.M. Оценка эффективности работы бестопливных энергогенерирующих установок для производства электроэнергии в системе газоснабжения. // Вестник МЭИ. - 2010.-№2. -С. 15-20.

128. Агабабов B.C., Зенкина (Смирнова) У.И., Колосов A.M. Детандер-генераторная установка. // Патент на пол. мод. №75880 RU МПК F25B 11/02, 10.04.2008 Опубл. 27.08.2008 Бюл. №24

129. Агабабов B.C., Зенкина (Смирнова) У.И., Колосов A.M. Зависимость для определения эффективности работы бестопливной энергогенерирующей установки в системе газоснабжения. // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Пятнадцатая Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов: Тез. докл. в 3-х т. Т. 2. М.: Издательский дом МЭИ, 2009. 480 с.

130. Агабабов B.C., Колосов A.M. Экспериментальные исследования влияния параметров теплоносителей на работу теплонасосной установки. // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Шестнадцатая Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов: Тез. докл. в 3-х т. Т. 2. М.: Издательский дом МЭИ, 2010. 480 с.

131. Сынков И.В., Тепель Т., Колосов A.M. Результаты экспериментальных и аналитических исследований влияния параметров теплоносителей на работу. // Тр. Пятой Международной Школы-семинара молодых ученых и специалистов «Энергосбережение - теория и практика».

132. Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика / М.: Энергия, 1968. - 472с.

133. Бродянский В.М. Эксергетический метод термодинамического анализа. / М.: Энергия, 1973. - 296 с.

134. Александров A.A. Термодинамические основы циклов теплоэнергетических установок: Учебное пособие для вузов. - М.: Издательство МЭИ, 2004.- 158 с.

135. Бродянский В.М., Фратшер В., Михалек к. Эксергетический метод и его приложения. Под ред. В.М. Бродянского. - М.: Энергоатомиздат, 1988. -288 с.

136. BHKW-Kenndaten 2011. Module, Anbieter, Kosten // S. Ruhnau, P. Fay, J. Kahlert u.a. / Franfurkt am Main, 2011. 60 S.

137. Агабабов B.C., Соловьева E.C., Малафеева H.B. Метод определения эффективности применения энергосберегающих мероприятий в установках преобразования энергии / Энергосбережение и водоподготовка.-2005.-№5.-С.53-54.

138. Способ утилизации энергии транспортируемого природного газа без выбросов вредных веществ в окружающую среду // В.С.Агабабов, А.В.Корягин, В.Ф.Утенков и др. / Международная науч.-практич.конф. «Экология энергетики-2000». Москва. 18-20 октября 2000.- С.328-331.

139. Агабабов B.C., Зенкина (Смирнова) У.И., Байдакова Ю.О. Детандер-генераторная установка // Патент на пол. мод. №88781 RU U1 МПК F25B 11/02, 16.07.2009 Опубл. 20.11.2009 Бюл. №32.

140. Агабабов B.C., Зенкина (Смирнова) У.И., Байдакова Ю.О., Захарова А.О. О возможности применения разностного метода эксергетического анализа для определения эффективностивнедрения энергосберегающего мероприятия // Энергосбережение и водоподготовка.-2009.-№5.-С.63-65.

141. http://www.cogeneration.ru

142. Смирнова У.И. Влияние параметров ПТУ на эффективность работы установки // // Энергосбережение и водоподготовка.-2011.-№6.-С.69-71.

143. Агабабов B.C., Смирнова У.И., Сочков М.С. Детандер-генераторная установка // Патент на пол. мод. №101095 RU МПК F25B 11/02, 10.06.10 Опубл. 10.01.11 Бюл. №1.