Регистрация / Вход
Прислать материал

Повышение энергетической эффективности котельных путем разработки и внедрения автоматизированной системы управления и новой термоэлектрической установки

Номер контракта: 14.574.21.0013

Руководитель: Садыков Ренат Ахатович

Должность: Заведующий кафедрой теплоэнергетики, газоснабжения и ваентиляции

Организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет"
Организация докладчика: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
теплогенерирующая установка, термоэлектрическая установка, система теплоснабжения, автоматизация, микропроцессорный комплекс, моделирование, оптимизация, энергоэффективность, ресурсосбережение

Цель проекта:
1. Задачи создания автоматизированной системы управления: управление и оптимизация котельной установки (КУ) в нормальных, растопочных, пиковых, полупиковых, предаварийных и аварийных режимах работы; повышение экономичности, надежности и долговечности работы котла; создание более совершенной автоматизированной системы управления на основе новых принципов, методических подходов, методов и алгоритмов управления режимами; сокращение ошибок оперативного персонала. Задачи создания термоэлектрической установки: расширение применения технологий выработки электроэнергии с помощью ТЭУ, работающих по органическому циклу Ренкина, для утилизации избыточной тепловой энергии в системах теплоснабжения; снижение теплового загрязнения окружающей среды; расширения номенклатуры оборудования для утилизации тепловой энергии в системах теплоснабжения за счет разработки новых видов ТЭУ; стандартизация (типизация) ТЭУ для применения на источниках тепловой энергии в зависимости от их тепловой мощности. 2. Цель: повышение энергетической эффективности теплогенерирующих установок (котлоагрегатов) и снижение топливно-энергетических ресурсов в системе теплоснабжения за счет разработки и внедрения автоматизированной системы управления (микропроцессорного комплекса) и новой термоэлектрической установки (ТЭУ) преобразования избыточной (невостребованной) тепловой энергии на источнике.

Основные планируемые результаты проекта:
Математические модели термодинамических и газодинамических процессов, протекающих в турбодетандере ТЭУ.
Математическая модель термодинамических процессов, протекающих в теплообменных аппаратах ТЭУ.
Алгоритм расчета технологических параметров и основных конструктивных элементов ТЭУ.
Методика проектирования ТЭУ; эскизная конструкторская документация на экспериментальный образец ТЭУ.
Программа и методика проведения испытаний экспериментального образца ТЭУ; акты изготовления и протоколы испытаний экспериментального образца ТЭУ.
Структурная схема микропроцессорного комплекса котельной установки.
Алгоритм управления режимами работы котельной установки и ее вспомогательного оборудования.
Алгоритм резервирования элементов микропроцессорного комплекса котельной установки.
Технический регламент на проектирование ТЭУ.
Проект технического задания на ОКР по созданию опытного образца ТЭУ.
Программная документация на программное обеспечение для компьютерного моделирования теплоэнергетических процессов котельной установки.
Техническая документация на микропроцессорный комплекс автоматизированной системы управления котельной установки.
Получение инструментов для проектирования детандеров ОЦР-установок, не уступающих по эффективности европейским и американским аналогам.
Получение опытных результатов, подтверждающих заявленные параметры эффективности разрабатываемого детандера.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1. Разработка автоматизированной системы управления для управления и оптимизации КУ в нормальных, растопочных, пиковых, полупиковых, предаварийных и аварийных режимах работы; повышения экономичности, надежности и долговечности работы котла; создания более совершенной автоматизированной системы управления на основе новых принципов, методических подходов, методов и алгоритмов управления режимами; сокращения ошибок оперативного персонала. Создание экспериментального образца и разработка технической документации по изготовлению опытного образца ТЭУ. Получение инструментов для проектирования детандеров ОЦР-установок, не уступающих по эффективности европейским и американским аналогам. Расширение применения технологий выработки электроэнергии с помощью ТЭУ, работающих по органическому циклу Ренкина с целью утилизации избыточной тепловой энергии в системах теплоснабжения, снижения теплового загрязнения окружающей среды, расширения номенклатуры оборудования для утилизации тепловой энергии в системах теплоснабжения за счет разработки новых видов ТЭУ, стандартизации (типизация) ТЭУ для применения на источниках тепловой энергии в зависимости от их тепловой мощности.
2. Научная новизна: развитие аппарата компьютерного моделирования котельных установок в реальном времени на основе нового принципа моделирования основных процессов по всем трактам водогрейного котла, основанной на материальном и тепловом балансе жидкости и газовых фракций, а также разработанной структурной схемы микропроцессорного комплекса; получение новых результатов и знаний о термодинамических и газодинамических процессах в турбодетандере и в ТЭУ в целом при использовании разработанных конструкций рабочих колес.
3. Разработанная методика проектирования термоэлектрических установок позволяет конструировать подобные установки для применения на объектах малой энергетики (котельных), опыт применения которых отсутствует на территории РФ и есть небольшой опыт в Европе. Эффективность установок и отдельных элементов не уступают некоторым мировым известным аналогам подобного оборудования, что подтверждается результатами испытаний экспериментального образца.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. В области науки и образования, в эксплуатирующих и проектных организациях. В различных отраслях промышленности: крупные производственные предприятия с собственной котельной и системой теплоснабжения, теплофикационные ТЭС, предприятия коммунального теплоснабжения. Результаты исследований послужат развитию общей теории компьютерного моделирования, будут полезны при постановке исследований по энерго- и массопереносу, расчете обменных процессов; позволят значительно сократить объем экспериментальных исследований или полностью заменить натурные эксперименты на численные. Возможность создания типовых схем систем теплоснабжения с применением новых ТЭУ. Существует перспективная возможность разработки, сборки и внедрения новой ТЭУ на основе отечественного производителя, а также создания импортозамещающего оборудования.
2. Совместно с ООО «Эталон МКС» планируется проведение тестирования и отладки работоспособности нового АМК. Опытный образец ТЭУ планируется испытать в работе совместно с оборудованием котельной ОАО «Казэнерго».
3. Автоматизированное управление котла на основе АМК в оптимальном режиме улучшит процесс горения, уменьшит выброс вредных газов в атмосферу, снизит нормы газа на производство тепло-носителя, уменьшить себестоимость тепловой энергии для населения, исключит субъективный (че-ловеческий) фактор, влияющий на безопасность, эффективность работы, увеличение срока службы котельной в целом, а также улучшит условий труда эксплуатационного персонала. ТЭУ повысит энергоэффективность всей котельной, повлияет на уменьшение себестоимости выработки и транспортировки тепловой энергии, повысит надежность и качество теплоснабжения, что благоприятно скажется на социальной атмосфере населения в связи с повышением комфорта его жизнедеятельности.

Текущие результаты проекта:
Разработана методика проектирования термоэлектрических установок.
Разработана эскизная конструкторская документация на экспериментальный образец термоэлектрической установки.
Разработана программа и методика проведения испытаний экспериментального образца термоэлектрической установки.
Изготовлен и проведены испытания экспериментального образца термоэлектрической установки.
Разработан алгоритм управления режимами работы котельной установки и ее вспомогательного оборудования.
Разработан алгоритм резервирования элементов микропроцессорного комплекса котельной установки.
Разработан технический регламент на проектирование термоэлектрической установки.
Разработан проект технического задания на ОКР по созданию опытного образца термоэлектрической установки.
Разработана программная документация на программное обеспечение для компьютерного моделирования теплоэнергетических процессов котельной установки. Получен патент на программу автоматизированного микропроцессорного комплекса.
Разработана техническая документация на микропроцессорный комплекс автоматизированной системы управления котельной установки.