Содержание выпуска (elibrary.ru)
АНАЛИЗ ЗАРУБЕЖНОГО ОПЫТА В ЧАСТИ ПОСТРОЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ТЭС НА ТВЕРДЫХ КОММУНАЛЬНЫХ ОТХОДАХ
Ефремов А.Н., Дудолин А.А.
Национальный исследовательский университет «МЭИ», Россия, г. Москва.
Резюме: ЦЕЛЬ. Провести анализ показателей работы ТЭС на твердых коммунальных отходах (ТКО), с целью выявления зависимости между применяемой технологией утилизации твердых коммунальных отходов термическим способом и эксплуатационными показателями: общий органический углерод (ТОС) и недожег топлива (LOI). На основе данных о структурной схеме современных зарубежных ТЭС на ТКО провести анализ для формирования рекомендаций по выбору количества линий термического обезвреживания предприятия. Определить зависимость между производительностью ТЭС на ТКО и начальными параметрами пара энергетической установки. Исследовать влияние производительности предприятия на электрическую мощность. МЕТОДЫ. При решении поставленной задачи применялся метод математического моделирования с использованием расчетного комплекса Boiler Designer, исходные данные для анализа опыта эксплуатационных показателей работы зарубежных ТЭС на ТКО получены из открытых источников и отчетов о работе заводов термического обезвреживания ТКО. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье описана актуальность темы, рассмотрены особенности влияния применяемой технологии термического обезвреживания ТКО на показатели ТОС и LOI. Приведен анализ количества линий термического обезвреживания отходов со ссылками на достоверные источники, отражающий фактические зависимости которые могут быть применены на практике. В результате произведенных расчетов определена нелинейная зависимость между производительностью предприятия и электрической мощностью. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Установленная зависимость количества линий термического обезвреживания отходов от производительности позволят определить диапазон рассматриваемого количества линий ТЭС на ТКО в зависимости от планируемой производительности предприятия на этапе технико- экономического обоснования (ТЭО). Определена зависимость начальных параметров пара ТЭС на ТКО от производительности предприятия. Сделан вывод об отсутствии однозначной зависимости начальных параметров пара, в мировой практике для ТЭС на ТКО широко применяются параметры пара 40…60 бар, +380…+400 оС. Рассмотрение повышенных параметров должно быть обосновано технической или экономической целесообразностью, но для подавляющего большинства предприятий является не обоснованным.
Ключевые слова: ТЭС на ТКО; термическая утилизация отходов; начальные параметры пара; надежность энергетических объектов; механический недожог; химический недожог.
ANANYSIS OF FOREIGN EXPERIENCE IN THE ENERGY STRUCTURE OF WTE PLANT
AN. Efremov, AA. Dudolin
National Research University «Moscow Power Engineering Institute» Russia,
Abstract: PURPOSE. To analyze the performance indicators of thermal power waste to energy plants (WTE plants), in order to identify the relationship between the technology used for the disposal of solid municipal waste by thermal method and the operational indicators of total organic carbon (TOC) and fuel underburning (LOI). Based on the data on the structural scheme of modern foreign WTE plants, an analysis is carried out to form recommendations for choosing the number of lines for thermal neutralization of the enterprise. Determine the relationship between the performance of WTE plants and the initial parameters of the steam of the power plant. To investigate the impact of enterprise productivity on electrical power. METHODS. When solving this problem, the method of mathematical modeling was used using the Boiler Designer calculation complex, the initial data for analyzing the experience of operational performance of foreign WTE plants were obtained from open sources and reports on the work of MSW thermal neutralization plants. RESULTS. The article describes the relevance of the topic, considers the features of the influence of the applied technology of thermal neutralization of MSW on the indicators of TOC and LOI. The analysis of the number of thermal waste disposal lines with references to reliable sources, reflecting the actual dependencies that can be applied in practice, is given. Because of the calculations, a nonlinear relationship between the enterprise’s productivity and electric power is determined. CONCLUSION. The established dependence of the number of thermal waste disposal lines on the productivity will allow us to determine the range of the considered number of WTE plants, depending on the planned productivity of the enterprise at the stage of the feasibility study (feasibility study). The dependence of the initial parameters of WTE plants steam on the productivity of the enterprise is determined. It is concluded that there is no unambiguous dependence of the initial steam parameters, in the world practice for WTE plants, the steam parameters 40…60 bar, +380…+400 oC are widely used. Consideration of the increased parameters should be justified by technical or economic feasibility, but for the vast majority of enterprises it is not justified.
Keywords: WTE plant; Waste to energy plant; thermal waste disposal; initial steam parameters; reliability of power facilities; mechanical underburning; chemical underburning.
ТЕРМОХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА НИЗКОСОРТНОГО ТОРФА НА ОСНОВЕ ГАЗИФИКАЦИИ
Тимофеева1 С.С., Караева2 Ю.В.
1Казанский государственный энергетический университет, г. Казань,
2ИЭПТ ФИЦ КазНЦ РАН
Резюме: ЦЕЛЬЮ работы является исследование процесса газификации торфа, характеризующегося низкими показателями качества, а также разработка технологической схемы автономного энергоснабжения с поточным газогенератором. ЗАДАЧИ. Исследовать основные физико-химические процессы, происходящие при газификации в поточном газогенераторе. Разработать методику расчета состава генераторного газа, получаемого из торфа. Выполнить расчет состава генераторного газа из низинного и верхового торфа на парокислородном дутье. Разработать технологическую схему автономного энергоснабжения на основе газификации низкосортного топлива в поточном газогенераторе. МЕТОДЫ. При решении поставленной задачи использовались балансовые уравнения, методы расчета концентраций продуктов химических реакций с учетом констант равновесия, а также основные принципы формирования технологических схем. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье исследован процесс термохимической переработки торфа на основе его газификации, а также рассматривается возможность автономного энергоснабжения с поточным газогенератором. Исследованы основные физико-химические процессы, происходящие в поточном газогенераторе вертикального типа. На основании разработанной методики рассчитан состав газов, полученных из низкосортных низинного и верхового торфа Владимирской области. Разработана технологическая схема автономного энергоснабжения с поточным газогенератором. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Результаты расчетов показали, что основными компонентами оксиводяного газа являются оксид, углерода и водород, также в небольшом количестве содержится метан. Инертные примеси в газе составляют от 0,18 до 0,24 % для низинного и верхового торфа. Средняя теплотворная способность полученных газов из торфа составила 10,2 МДж/кг. Сравнительный анализ показал, что полученные расчетные значения по составу и теплотворной способности хорошо согласуются с литературными данными. На основании полученных результатов была разработана технологическая схема автономного энергоснабжения с поточным газогенератором, которая может включаться в технологический цикл в местах непосредственной добычи торфа, поскольку энергоснабжение перерабатывающего комплекса будет осуществляться за счет собственных торфяных ресурсов и будет независимым от других источников.
Ключевые слова: газификация; торф; поточный газогенератор; технологическая схема; автономное энергоснабжение.
THERMOCHEMICAL PROCESSING OF LOW-GRADE PEAT BASED ON GASIFICATION
SS. Timofeeva1, YV. Karaeva2
1Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russia
2IPEAT FRC Kazan Scientific Center of RAS
Abstract: THE PURPOSE. The aim of the work is to study the process of gasification of peat, characterized by low quality indicators, as well as the development of the technological scheme of autonomous power supply with an in-line gasifier. RESEARCH OBJECTIVES. To investigate the main physical and chemical processes occurring during gasification in an in-line gasifier. To develop a methodology for calculating the composition of the generator gas obtained from peat. To calculate the composition of generator gas from lowland and upland peat at steam-oxygen blowing. To work out the technological scheme of the autonomous energy supply on the basis of gasification of low-grade fuel in an in-line gasifier. METHODS. The balance equations, methods of calculating the concentrations of chemical reactions products with the equilibrium constants as well as the basic principles of forming the technological schemes were used when solving the problem in question. RESULTS. The process of thermochemical processing of peat based on its gasification is investigated in the article, and the possibility of autonomous power supply with an in-line gasifier is considered. The basic physical and chemical processes taking place in an in-line gasifier of vertical type are investigated. On the basis of the developed methodology the composition of gases obtained from low-grade lowland and upland peat of the Vladimir region is calculated. Technological scheme of an autonomous power supply with an inline gas generator is developed. CONCLUSIONS. Results of calculations show that the main components of the oxyhydrogen gas are oxide, carbon and hydrogen, also in small amounts contain methane. Inert impurities in the gas are from 0,18 to 0,24 % for low- and high-moor peat. The average calorific value of the obtained peat gases was 10.2 MJ/kg. Comparative analysis showed that the obtained calculated values on the composition and calorific value are in good agreement with the literature data. On the basis of the obtained results the technological scheme of autonomous energy supply with in-line gasifier was developed, which can be included into the technological cycle in the places of direct peat extraction, as the energy supply of the processing complex will be carried out at the expense of its own peat resources and will be independent of other sources.
Keywords: gasification; peat; in-line gasifier; process flow diagram; autonomous power supply.
ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ ГАЗОВЗВЕСИ В МОДЕЛЯХ ФИЛЬТРОВ С ТВЕРДОТЕЛЬНЫМИ И ПОРИСТЫМИ ГРАНУЛАМИ
Соловьева О.В., Соловьев С.А., Талипова А.Р., Белоусова Л.А., Ганиев Д.Л.
Казанский государственный энергетический университет, г. Казань, Россия
Резюме: ЦЕЛЬ. Провести сравнение фильтрующих и гидродинамических свойств гранулированных фильтров со сферическими гранулами и сферическими гранулами с модификациями в виде микропор. МЕТОДЫ. Для построения геометрии фильтров используется метод отдельного элемента (DEM). Созданы модели гранулированных фильтров со сферическими гранулами, диаметры которых составили 3, 4 и 5 мм со значениями пористости 0,439, 0,466 и 0,477, соответственно. Результаты численного моделирования хорошо согласуются с экспериментальными данными других авторов. Для исследования влияния микропор на гидродинамические и фильтрующие свойства были созданы модели гранулированных фильтров, содержащие микропоры с разными значениями пористости. РЕЗУЛЬТАТЫ. Определено, что микропоры способствуют снижению гидродинамического сопротивления и увеличению эффективности осаждения частиц. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Существует предельное значение микропористости гранул в диапазоне 0,37-0,38 (при суммарной пористости среды 0,81-0,82), обеспечивающее максимальную эффективность работы фильтра. Дальнейшее увеличение микропористости ведет к снижению эффективности осаждения за счет проскока частиц.
Ключевые слова: гранулированный фильтр; DEM, сферические гранулы; микропористость; CFD; эффективность осаждения частиц; перепад давления; коэффициент качества фильтра.
Благодарности: Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 19-07-01188.
INVESTIGATION OF THE MOTION OF A GAS SUSPENSION IN FILTER MODELS WITH SOLID-STATE AND POROUS GRANULES
OV. Solovyova, SA. Solovyov, AR. Talipova, LA. Belousova, DL. Ganiev
Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russia
Abstract: THE PURPOSE. To compare the filtering and hydrodynamic properties of granular filters with spherical granules and spherical granules with modifications in the form of micropores. METHODS. The Separate Element method (DEM) is used to construct the filter geometry. Models of granular filters with spherical granules with diameters of 3, 4 and 5 mm with porosity values of 0.439, 0.466 and 0.477, respectively, were created. The results of numerical modeling are in good agreement with the experimental data of other authors. To study the effect of micropores on hydrodynamic and filtering properties, models of granular filters containing micropores with different porosity values were created. RESULTS. It is determined that micropores contribute to a decrease in hydrodynamic resistance and an increase in the efficiency of particle deposition. CONCLUSION. There is a limit value of the microporosity of the granules in the range of 0.37-0.38 (with a total porosity of the medium of 0.81-0.82), which ensures maximum efficiency of the filter. A further increase in microporosity leads to a decrease in the deposition efficiency due to particle slip.
Keywords: granular filter; DEM, spherical granules; microporosity; CFD; particle deposition efficiency; pressure drop; filter quality coefficient.
Acknowledgements: The study was carried out with the financial support of the RFBR as part of the scientific project No. 19-07-01188.
ЭЛЕКТРОДУГОВЫЕ ПЛАЗМЕННЫЕ УСТАНОВКИ С ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ПОЛОЙ РАБОЧЕЙ КАМЕРОЙ
Мещеряков1 В.Н., Пикалов1 В.В., Валтчев2 С., Грачева3 Е.И.
1Липецкий государственный технический университет, Россия
2Новый университет Лиссабона, Португалия
3Казанский государственный электротехнический университет, Россия
Резюме: ЦЕЛЬ. Практическая реализация плазменной установки с полой цилиндрической камерой и исследование возможности стабилизации и регулирования положения электрической дуги и выхода языка плазмы из рабочей камеры на заданное расстояние. Проанализировать особенности конструкций электроплазменных установок (плазмотронов), предназначенных для выполнения различных технологических операций. МЕТОДЫ. Исследования выполнялись на основе анализа существующих установок, разработки экспериментальной электродуговой плазменной установки и проведения экспериментов. РЕЗУЛЬТАТЫ. Показано, что для выработки плазмы c температурой до 2500 о С, используемой для поверхностной обработки металлоизделий и сжигания твердых отходов, перспективна конструкция плазмотрона, выполненная на базе полой цилиндрической рабочей камеры с входным и выходным каналами. Предложена и проанализирована базовая конструкция плазмотрона с цилиндрической рабочей камерой, изготовленной из тугоплавкого материала, не проводящего электрический ток, и пары расходных графитовых электродов, устанавливаемых друг против друга в отверстиях, выполненных в стенке рабочей камеры, а также с магнитной системой стабилизации положения электрической дуги. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. При работе плазмотрона с полой цилиндрической рабочей камерой между электродами с помощью осциллятора зажигается электрическая дуга, а в рабочую камеру подается под давлением плазмообразующий газ. Рассмотрены особенности конструкций электроплазменных установок с горизонтальным расположением рабочей камеры, предназначенной для поверхностного нагрева металлоизделий, и с вертикальным расположением рабочей камеры, предназначенной для сжигания твердых отходов. Приведена фотография работающей экспериментальной электроплазменной установки, выполненной на базе горизонтально расположенной полой цилиндрической рабочей камеры, указаны параметры ее основных компонентов.
Ключевые слова: электродуговая плазменная установка; плазмотрон; электрическая дуга; низкотемпературная плазма; плазмообразующий газ; магнитная стабилизация дуги; система управления.
Благодарность: Статья написана при поддержке гранта РФФИ 19-48-480001 «Разработка, исследование и оптимизация энергосберегающих электротехнических и электроприводных автоматизированных комплексов для плазменных, электрометаллошлаковых и индукционных технологий и агрегатов».
ELECTRIC ARC PLASMA UNITS WITH A CYLINDRICAL HOLLOW CHAMBER
VN. Meshcheryakov1, VV. Pikalov1, S. Valtchev2, EI. Grachieva3
1 Lipetsk State Technical University, Russia
2 University NOVA of Lisbon, Portugal
3 Kazan State Power Engineering University, Russia
Abstract: THE PURPOSE. Practical implementation of the plasma installation with the hollow cylindrical chamber and the study of the possibility of stabilizing and regulating the position of the electric arc and the exit of the plasma tongue from the working chamber at a given distance are considered. Furthermore, the design features of electro plasma installations (plasmatrons) designed to perform various technological operations are analyzed. METHODS. The research was carried out by analyzing existing installations, experimental studies of the proposed installation were carried out. RESULTS. It is shown that for the production of plasma with the temperature of up to 2500 degrees Celsius, used for surface treatment of metal products and incineration of solid waste, the design of the plasmatron, which was made based on the hollow cylindrical working chamber with inlet and outlet channels, is promising. The basic design of the plasmatron with the cylindrical working chamber made of a refractory material that does not conduct an electric current and a pair of consumable graphite electrodes installed opposite each other in holes made in the wall of the working chamber, which is made of refractory material, as well as with a magnetic system for stabilizing the position of an electric arc, are proposed and analyzed. CONCLUSION. When the plasmatron is in operation, the electric arc is ignited between the electrodes with the help of an oscillator, and a plasma-forming gas is supplied to the working chamber under pressure. The electro plasma installation design with the featured vertical working chamber intended for solid waste incineration is considered. A figure of the working experimental electro plasma installation, made based on the horizontally located hollow cylindrical working chamber, is shown, the parameters of its main components are indicated.
Keywords: electric arc plasma unit; plasmatron; electric arc; low-temperature plasma; plasma-forming gas; magnetic arc stabilization; control system.
Acknowledgments: The paper was powered by research grant RFBR 19-48-48000. Development, investigation and optimization of energy-saving electrical and electrically driven automated systems for plasma, electrometal slag and induction technologies and units.
ВВОД В РАБОТУ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ КОММЕРЧЕСКОГО УЧЕТА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА КЕРЧЕНСКОМ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОМ ЗАВОДЕ
Савенко А.Е., Савенко П.С.
Керченский государственный морской технологический университет, г. Керчь, Россия
Резюме: ЦЕЛЬ. Проанализировать работу автоматизированной системы коммерческого и технологического учета электроэнергии позволяющей снизить затраты на энергоресурсы, а также исследовать систему на примере внедрения её на Керченском металлургическом заводе. МЕТОДЫ. В состав информационно-измерительного комплекса (ИИК) входят: микропроцессорные счетчики электрической энергии, измерительные трансформаторы тока и напряжения, вторичные измерительные цепи. Связь по IP каналу и каналу CSD обеспечивает автоматический сбор информации по учету электроэнергии от ИИК. Сечение и длина проводов и кабелей в цепях напряжения расчетных счетчиков должны выбираться такими, чтобы потери напряжения в этих цепях составляли не более 0,25 % номинального напряжения. РЕЗУЛЬТАТЫ. Значения погрешностей для каждого ИИК и значения предела допускаемых относительных погрешностей измерительного комплекса рассчитаны для диапазонов 1÷5%, 5÷20%, 20÷100% от I1НОМ. Приведены результаты расчетов максимальных значений погрешностей ИИК. При внедрении АСКУЭ и стоимостью около 4 млн. рублей в три этапа, система окупает себя за один два месяца на крупном промышленном предприятии. Введение технического учета (АСТУЭ) для внутренних потребителей предприятия формирует дополнительные возможности по снижению потерь на электроэнергию за счет оптимизации режима работы производства. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Благодаря оптимизации системы АСКУЭ стало возможным наблюдение за работой одних из самых энергоёмких потребителей завода – сталеплавильных печей, мощностями 2500 кВт и 5000 кВт. Это позволяет регулировать работу печей, видеть их расходы, производить производственные расчеты (экономические и плановые). АСКУЭ является одним из самых актуальных (малозатратных) инструментов по решению проблем энергосбережения и улучшению технико-экономических показателей, влияющих на конкурентоспособность предприятия.
Ключевые слова: электрические сети; генерация; электроэнергия; энергосистема; мощность; рассредоточенные источники энергии.
COMMISSIONING OF AN AUTOMATED SYSTEM OF COMMERCIAL ELECTRICITY MEASUREMENT AT THE KERCH METALLURGICAL PLANT
AE. Savenko, PS. Savenko
Kerch State Maritime Technological University, Kerch, Russia
Abstract: THE PURPOSE. Analyze the operation of an automated system for commercial and technological metering of electricity, which allows to reduce the cost of energy resources, as well as study the system by the example of its implementation at the Kerch Metallurgical Plant. METHODS. The information-measuring complex (IMC) includes: microprocessor-based electric energy meters, measuring current and voltage transformers, secondary measuring circuits. Communication via IP channel and CSD channel provides automatic collection of information on electricity metering from IMC. The cross-section and length of wires and cables in voltage circuits of settlement meters should be selected so that voltage losses in these circuits are not more than 0.25% of the rated voltage. RESULTS. The error values for each IMC and the values of the limit of permissible relative errors of the measuring complex are calculated for the ranges 1 ÷ 5%, 5 ÷ 20%, 20 ÷ 100% of I1NOM. The results of calculations of the maximum values of the IMC errors are presented. With the introduction of ASCEM and costing about 4 million rubles in three stages, the system pays for itself in one or two months at a large industrial enterprise. The introduction of technical accounting (ASTEM) for internal consumers of the enterprise creates additional opportunities to reduce energy losses by optimizing the production mode. CONCLUSION. Thanks to the optimization of the AMR system, it became possible to monitor the operation of one of the most energy-intensive consumers of the plant — steel-making furnaces with a capacity of 2500 kW and 5000 kW. This allows you to regulate the operation of furnaces, see their costs, make production calculations (economic and planned). ASKUE is one of the most relevant (low-cost) tools for solving energy conservation problems and improving technical and economic indicators that affect the competitiveness of an enterprise.
Keywords: electric networks; generation; electric power; power system; power; dispersed energy sources.
РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГЕНЕРАТОРНОГО ГАЗА ИЗ НИЗКОСОРТНОГО УГЛЯ В ПГУ
Савина М.В., Тимофеева С.С.
Казанский государственный энергетический университет, г. Казань
Резюме: ЦЕЛЬ. Рассмотреть возможность получения генераторного газа из низкосортного угля на основе технологии газификации. Исследовать основные способы газификации угля, рассмотреть основные преимущества и недостатки. Представить основные этапы разработки схемы использования генераторного газа в парогазовых установках (ПГУ). На основании литературного обзора и результатов расчета процесса газификации Березовского угля, разработать алгоритм выбора технологической схемы производства тепловой и электрической энергии с газификацией угля, сформулировать основные критерии оценки таких схем. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ. При исследовании состава генераторного газа из угля использовались методы расчета концентраций продуктов химических реакций с учетом констант равновесия. При разработке схемы использования генераторного газа из низкосортного угля в ПГУ применялись основные принципы формирования технологических схем. При разработке критериев оценки использовались основы теплового расчета и технико-экономические методы оценки технологических схем. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье был проведен обзор современных технологий переработки традиционного и искусственного (альтернативного) топлива с выработкой электроэнергии, а также расчет процесса газификации Березовского угля. Была разработана схема использования генераторного газа из низкосортного угля в ПГУ. ОБСУЖДЕНИЕ. При использовании в качестве основного топлива низкосортного бурого угля была выбрана схема, в которой измельченный в молотковой мельнице уголь проходит стадию сушки воздухом, а затем подается в поточный газогенератор с парокислородным дутьем. Газификация пыли Березовского бурого угля в поточном газогенераторе позволяет получить газ с теплотой сгорания 12,5 МДж/м3, который может использоваться в качестве топлива для энергетических установок. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. С целью снижения расходов на эксплуатацию оборудования, экономии ценного сырья для химической промышленности и снижения вреда экологии, был предложен алгоритм разработки технологической схемы ПГУ, использующей внутрицикловую газификацию. Критериями оценки эффективности технологии ПГУ на генераторном газе из низкосортного топлива являются расходы, термодинамические параметры, теплотехнические свойства исходного топлива, окислителя генераторного газа. Для энергетической установки такими параметрами является мощность, КПД, расходы топлива и воздуха. Критерием для сравнения технологических схем на природном газе и газе, полученном из угля, выступает себестоимость полученной энергии, срок окупаемости, капитальные и эксплуатационные затраты.
Ключевые слова: газификация; низкосортное топливо; газотурбинная установка; поточный газогенератор; технологическая схема; автономное энергоснабжение.
DEVELOPMENT OF A SCHEME FOR THE USE OF GENERATOR GAS FROM LOW-GRADE COAL IN THE CCGP
MV. Savina, SS. Timofeeva
Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russia
Abstract: THE PURPOSE. Consider the possibility of obtaining generator gas from low-grade coal on the basis of gasification technology. To study the main methods of coal gasification, to consider the main advantages and disadvantages. To present the main stages of developing a scheme of using generator gas in combined-cycle plants (CCPP). On the basis of a literature review and the results of calculating the process of gasification of Berezovsky coal to develop an algorithm for selecting the technological scheme of heat and electricity generation with coal gasification, to formulate the main criteria for evaluating such schemes. MATERIALS AND METHODS. In studying the composition of the generator gas from coal, methods for calculating the concentrations of chemical reactions products were used, taking into account the equilibrium constants. When developing a scheme of using the generator gas from low-grade coal in the CCPP, the basic principles of formation of technological schemes were used. In developing the evaluation criteria were used the basics of thermal calculation and technical and economic methods of evaluation of technological schemes. RESULTS. In the article a review of modern technologies of processing traditional and artificial (alternative) fuel with the production of electricity was conducted, as well as the calculation of the process of gasification of Berezovsky coal. A scheme of using the generator gas from low-grade coal in the CCU was developed. DISCUSSION. When using low-grade lignite as the main fuel, a scheme was selected in which the coal crushed in a hammer mill goes through the air drying stage and then is fed to the in-line gas generator with steam-oxygen blowing. Gasification of pulverized Berezovsky lignite in an in-line gas generator makes it possible to obtain gas with calorific value 12.5 MJ/m3 which can be used as fuel for power units. CONCLUSIONS. In order to reduce the operating costs of equipment, save valuable raw materials for the chemical industry and reduce harm to the environment, an algorithm for developing a technological scheme of CCPP, using intra-cycle gasification, was proposed. The criteria for assessing the efficiency of CCPP technology on the generator gas from low-grade fuel are costs, thermodynamic parameters, thermal properties of the original fuel, the oxidizer of the generator gas. For power plant such parameters are power, efficiency, fuel and air consumption. The criterion for comparison of technological schemes on natural gas and gas, received from coal, is the cost price of the received energy, payback period, capital and operational costs.
Keywords: gasification; low-grade fuel; gas turbine unit; inline gas generator; process flow diagram; autonomous power supply.
КРИТЕРИИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЕРЕХОДНЫХ РЕЖИМОВ ДЛЯ АНАЛИЗА ПОВЕДЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ
Осинцев А.А., Литвинов И.И.
Новосибирский государственный технический университет, г. Новосибирск, Россия
Резюме: ЦЕЛЬ. Выпускаемые в настоящее время устройства дифференциальной защиты генератора отличаются друг от друга как по способу формирования тормозного сигнала, характеристики срабатывания, так и по методам отстройки от внешних коротких замыканий. В связи с этим возникает вопрос, какая из этих защит обладает большей эффективностью функционирования? Для сопоставления таких защит можно использовать методы математического моделирования с последующим воспроизведением наиболее «значимых» режимов на реальных устройствах. Для выявления таких режимов требуется автоматизировать процесс поиска с «отсеиванием» процессов, не влияющих на устойчивость функционирования защит. МЕТОДЫ. Для достижения поставленной цели в работе рассмотрен критерий такого «отсеивания» с использованием метода вспомогательных функций, позволяющего составить уравнения магнитного состояния трансформаторов тока, работающих в группе. Анализ переходных процессов в группе ТТ «звезда» выполняется с учётом активно-индуктивного характера нагрузки. РЕЗУЛЬТАТЫ. Предложенный в статье критерий «отсеивания» непоказательных режимов путем определения ресурса ТТ и его аналитическая интерпретация справедливы для всего переходного процесса, вызванного КЗ вне зоны защиты. Однако действительная длительность режима внешнего КЗ ограничена временем действия защит смежных элементов, что необходимо также учитывать при определении запаса ресурса ТТ. Более того, необходимо учитывать и особенности самих защит – признаки выявления внешних КЗ и способы отстройки от них. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. В работе предложен критерий «отсеивания» части режимов внешних КЗ, не приводящих к излишней работе дифференциальной защиты генератора, что позволяет уменьшить время исследования цифрового двойника этой защиты в автоматическом режиме.
Ключевые слова: трансформаторы тока; дифференциальная защита; остаточный ресурс; время до насыщения.
THE CRITERIA OF FINDING THE TRANSIENTS FOR ANALYSIS OF DIFFERENTIAL PROTECTION BEHAVIOR
AA. Osintsev, II. Litvinov
Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russia
Abstract: THE PURPOSE. The currently produced generator differential protection devices differ from each other both in the method of generating the brake signal, response characteristics, and in the methods of detuning from external short circuits. In this regard, the question arises, which of these protections is more effective in functioning? To compare such devices, you can use the methods of mathematical modeling with subsequent reproduction of the most «significant» modes on real relays. To identify such modes, it is required to automate the search process with «screening out» of processes that do not affect the stability of the protection functioning. METHODS. To achieve this goal, the criterion of «screening out» is considered using the method of auxiliary functions, which describes the magnetic state of current transformers operating in a group. Analysis of transient processes in the «star» CT group is carried out taking into account the active-inductive nature of the load. RESULTS. The criterion proposed in the article for «screening out» non-indicative modes by determining the CT resource and its analytical interpretation are valid for the entire transient process caused by a short circuit outside the protection zone. However, the actual duration of the external short circuit mode is limited by the duration of the protection of adjacent elements, which must also be taken into account when determining the reserve of the CT resource. Moreover, it is necessary to take into account the peculiarities of the defenses themselves — signs of identifying external short circuits and ways to tune from them. CONCLUSION. The paper proposes a criterion for «screening out» a part of external short-circuit modes that do not lead to false operation of the generator differential protection, which makes it possible to reduce the research time for the digital twin of this protection in automatic mode.
Key words: current transformers; differential protection; residual life; time to saturation.
ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ВЛИЯНИЯ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ПРИСАДКИ К КОТЕЛЬНОМУ ТОПЛИВУ
Зверева1 Э.Р., Плотникова2 В.П., Сафина1 Г.Г., Дударовская1 О.Г., Шагеев1 М.Ф.,
Зверев3 Л.О., Романов4 С.Р., Назаров1 А.И.
1 Казанский государственный энергетический университет, г. Казань, Россия
2 ПАО «ТГК-1», г. Санкт-Петербург, Россия
3 Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна, Высшая школа технологий и энергетики, г. Санкт-Петербург, Россия
4Казанский (Приволжский) федеральный университет, г. Казань, Россия
Резюме: ЦЕЛЬ. На основе экспериментальных исследований оценить влияние многофункциональной присадки на коррозионную активность мазута, на реологические свойства и теплоту сгорания топлива, установить механизм процесса и предельно допустимую концентрацию присадки. МЕТОДЫ. Лабораторный эксперимент по исследованию коррозионной активности и скорости коррозии мазута М100 Нижнекамского НПЗ в присутствии деэмульгатора Дипроксамин-157 при температуре 80 0С; экспериментальные исследования влияния деэмульгатора на скорость и полноту обезвоживания мазута при температурах от 60-85 0С, исследования влияния Дипроксамина-157 на физико-химические и эксплуатационные характеристики мазута М 100. Для изучения свойств топочного мазута были определены: условная вязкость при температуре 70℃, 80℃, 90, температура застывания, низшая теплота сгорания рабочей массы топлива при концентрациях присадки от 0,1 до 1,0 % масс. РЕЗУЛЬТАТЫ. Проведенные исследования показывают, что деэмульгатор Дипроксамин-157 концентрации 0,5 %, проявляет достаточно высокую деэмульгирующую способность в разрушении водомазутной эмульсии (98%). Также были проведены исследования по изучению влияния температуры в широком диапазоне от 60-85 0С на степень обезвоживания мазута с деэмульгатором Дипроксамин-157. Поверхностная активность и деэмульгирующая способность неионогенного деэмульгатора Дипроксамин-157 наиболее полно проявляются при температуре 85 0С. Механизм отделения влаги в мазуте заключается во внедрении деэмульгатора в межфазовое пространство и в вытеснении присутствующих там природные поверхностно-активные вещества (асфальтены, нафтены, смолы, парафины), тем самым происходит изменение поверхностного натяжения и соответственно разрушаются образовавшиеся микроэмульсии. Были проведены исследования влияния Дипроксамина-157 на реологические характеристики мазута М 100. Улучшение текучести мазута при введении в них депрессоров можно объяснить, как поверхностным, так и объемным механизмом их действия. Изучение влияния присадки на теплоту сгорания топлива показало, что калорийность мазута не изменяется при добавлении в него присадки в количестве не более 0,5 % (масс.). ЗАКЛЮЧЕНИЕ. На основании теоретических, расчетных и экспериментальных данных показано, что Дипроксамин-157 может использоваться как многофункциональная присадка для разрушения стойких нефтяных эмульсий, и как следствие уменьшения скорости коррозии нефтяного и теплоэнергетического оборудования, так и для улучшения реологических свойств мазутов, что способствует повышению текучести топлива, при этом уменьшаются энергетические затраты на подогрев мазута и на перекачку его по трубопроводам. Изучен механизм влияния присадки на реологические свойства топочного мазута, в результате показано, что снижение температуры застывания и вязкости мазута объясняется поверхностным и объемным механизмом действия многофункциональной – деэмульгирующей и депрессорной присадки Дипроксамин-157. Определена предельно-допустимая концентрация многофункциональной присадки в мазуте – 0,5 масс. %.
Ключевые слова: мазут; многофункциональная присадка; деэмульгатор; скорость коррозии; теплота сгорания; вязкость.
STUDY OF THE MECHANISM OF INFLUENCE OF A MULTIFUNCTIONAL ADDITIVE TO BOILER FUEL
ER. Zvereva1, VP. Plotnikova2, GG. Safina1, OG. Dudarovskaya1, MF. Shageev1,
LO. Zverev3, SR. Romanov4, AI. Nazarov1
1Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russia
2PJSC «TGK-1», St. Petersburg, Russia
3St. Petersburg State University of Industrial Technologies and Design, Higher School of Technology and Energy, St. Petersburg, Russia
4Kazan (Volga Region) Federal University, Kazan, Russia
Аbstract: PURPOSE. On the basis of experimental studies, to evaluate the effect of a multifunctional additive on the corrosiveness of fuel oil, on the rheological properties and heat of combustion of fuel, to establish the mechanism of the process and the maximum permissible concentration of the additive. METHODS. Laboratory experiment to study the corrosiveness and corrosion rate of M100 fuel oil at the Nizhnekamsk refinery in the presence of a demulsifier Diproxamine-157 at a temperature of 80 ° C; experimental studies of the effect of a demulsifier on the rate and completeness of fuel oil dehydration at temperatures from 60-85 ° C, studies of the effect of Diproxamine-157 on the physicochemical and operational characteristics of fuel oil M 100. To study the properties of fuel oil, the relative viscosity was determined at a temperature of 70 ℃, 80 ℃ , 90, pour point, lower heat of combustion of the working mass of fuel at additive concentrations from 0.1 to 1.0% of the mass. RESULTS. The studies carried out show that the demulsifier Diproxamine-157 with a concentration of 0.5% exhibits a sufficiently high demulsifying ability in the destruction of water-oil emulsion (98%). Also, studies were carried out to study the effect of temperature in a wide range from 60-85 ° C on the degree of dehydration of fuel oil with a demulsifier Diproxamine-157. The surface activity and demulsibility of the nonionic demulsifier Diproxamine-157 are most fully manifested at a temperature of 85 ° C. The mechanism for separating moisture in fuel oil consists in introducing a demulsifier into the interphase space and in displacing the natural surfactants present there (asphaltenes, naphthenes, resins, paraffins), thereby changing the surface tension and, accordingly, destroying the formed microemulsions. Studies have been carried out on the effect of Diproxamine-157 on the rheological characteristics of fuel oil M 100. The improvement in the fluidity of fuel oil when depressants are introduced into them can be explained by both surface and volumetric mechanisms of their action. The study of the effect of the additive on the heat of combustion of the fuel showed that the calorific value of fuel oil does not change when the additive is added to it in an amount of no more than 0.5% (wt.). CONCLUSIONS. Based on theoretical, calculated and experimental data, it was shown that Diproxamine-157 can be used as a multifunctional additive for the destruction of persistent oil emulsions, and as a consequence of a decrease in the corrosion rate of oil and heat power equipment, and to improve the rheological properties of fuel oils, which contributes to an increase in fuel fluidity. , at the same time, energy costs for heating fuel oil and for pumping it through pipelines are reduced. The mechanism of the effect of the additive on the rheological properties of fuel oil has been studied, as a result, it has been shown that the decrease in the pour point and viscosity of fuel oil is explained by the surface and volumetric mechanism of action of the multifunctional demulsifying and depressant additives Diproxamine-157. The maximum permissible concentration of a multifunctional additive in fuel oil has been determined – 0,5 wt. %.
Keywords: fuel oil; multifunctional additive; demulsifier; corrosion rate; heat of combustion; viscosity.
РАЗРАБОТКА И РЕАЛИЗАЦИЯ СТЕНДА ДЛЯ ПОДТВЕРЖДЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТОПОЛОГИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ РОТОРА СИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ
Петров Т.И., Сафин А.Р.
Казанский государственный энергетический университет, г. Казань, Россия
Резюме: Синхронные двигатели с постоянными магнитами (СДПМ) находят все большее применение в различных приводных технических комплексах. Для каждого приводного комплекса необходимо выполнение требований по развиваемому крутящему моменту, условиям охлаждения и прочностным характеристикам. Синхронные двигатели энергоэффективнее, чем асинхронные двигатели, однако они имеют большую стоимость, в том числе из-за высокой стоимости ПМ. Необходимо уменьшить используемый объем ПМ, при этом сохранив высокое значение энергоэффективности, или увеличить его. Для решения данной задачи возможно использование топологической оптимизации, в нашем случае, переход от стандартных положений магнитов (поверхностное или внутренне расположение) к новым топологиям роторов СДПМ. ЦЕЛЬ. Для подтверждения эффективности комплексной топологической оптимизации, необходимо измерить значения вращающего момента и частоту вращения для исходного и модернизированного СДПМ, что можно сделать при помощи созданного стенда. МЕТОДЫ. Представлены методы, используемые при разработке и реализации стенда, которые позволяют измерить вращающий момент и частоту вращения. РЕЗУЛЬТАТЫ. Исходя из результатов экспериментов, можно утверждать о сохранении вращающего момента при наличии нагрузки у модернизированного СДПМ. Отличия значений среднеквадратичного момента составляет меньше 5%, при уменьшении объема ПМ на 32,9%. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. В статье представлены принципы построения стенда, проведения экспериментов и анализ полученных результатов.
Ключевые слова: стенд; постоянные магниты; вращающий момент; частота вращения; синхронный двигатель; ротор.
Благодарности: Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 19-37-90134.
DEVELOPMENT AND IMPLEMENTATION OF A STAND TO CONFIRM THE EFFICIENCY OF TOPOLOGICAL OPTIMIZATION OF THE ROTOR OF PERMANENT MAGNET SYNCHRONOUS MOTORS
TI. Petrov, AR. Safin
Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russia
Abstract: Permanent magnet synchronous motors (PMSM) are increasingly used in various drive engineering systems. For each drive complex, it is necessary to fulfill the requirements for the developed torque, cooling conditions and strength characteristics. Synchronous motors are more energy efficient than induction motors, but they are more expensive, including due to the high cost of PM. It is necessary to reduce the used volume of PM, while maintaining a high value of energy efficiency, or to increase it. To solve this problem, it is possible to use topological optimization, in our case, the transition from the standard positions of the magnets (surface or internal location) to the new topologies of the PMSM rotors. THE PURPOSE. To confirm the effectiveness of complex topological optimization, it is necessary to measure the values of the torque and rotation frequency for the original and modernized PMSM, which can be done using the created stand. METHODS. Methods used in the development and implementation of the stand, which allow measuring the torque and rotation frequency, are presented. RESULTS. Based on the results of the experiments, it can be argued that the modernized PMSM retains the torque in the presence of a load. The difference in the values of the root-mean-square moment is less than 5%, with a decrease in the PM volume by 32.9%. CONCLUSION. The article presents the principles of building a stand, conducting experiments and analyzing the results obtained.
Keywords: stand; permanent magnets; torque; rotation frequency; synchronous motor; rotor.
Acknowledgments: The reported study was funded by RFBR, project number 19-37-90134.
ИЗМЕНЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ РАБОТЫ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ПРИ ПОЭТАПНОМ ВНЕДРЕНИИ АИТП
Звонарева Ю.Н., Кузборская К.С.
Казанский государственный энергетический университет, г. Казань, Россия
Резюме: ЦЕЛЬ. Рассмотреть вопросы повышения эффективности работы систем централизованного теплоснабжения при внедрении новых технологий. Исследовать влияния поэтапного внедрения автоматизированных индивидуальных тепловых пунктов (АИТП) у потребителей при варианте оснащения начиная с самого удаленного от центрального теплового пункта (ЦТП) потребителя к самому приближенному. Дать общую оценку эффективности работы системы централизованного теплоснабжения при внедрении автоматизированных индивидуальных тепловых пунктов. МЕТОДЫ. При решении поставленных задач использовался численный метод моделирования режимов работы исследуемой системы теплоснабжения, реализованный средствами программного комплекса «ZuluThermo» и натурные испытания на реально действующем объекте – тепловые сети г. Елабуга. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье описана актуальность темы, приведен опыт внедрения аналогичных проектов в крупных городах Республики Татарстан, приведены результаты ранее выполненных исследований при оснащении от наиболее приближенного до наиболее удалённого от ЦТП потребителя. Выявлена зависимость процента оснащения потребителей АИТП на ключевые показатели работы системы теплоснабжения. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. В результате работы был определен оптимальный процент оснащённости абонентских узлов АИТП от общего числа потребителей. Установлено, что процент оснащенности потребителей АИТП, тепловая нагрузка которых составляет менее 45 % от общей, не вносит значимых изменений в нарушение режима работы систем теплоснабжения. При переводе части потребителей на АИТП, имеющих подключенную тепловую нагрузку в диапазоне от 45 % до 100 % от общей, наблюдается снижение расхода теплоносителя на нужды отопления и горячего водоснабжения (ГВС), а также снижается требуемое количество тепла, за счет гидравлической балансировки системы и рационального теплопотребления. Экономия тепловой энергии в среднем составляет 18%.
Ключевые слова: Система теплоснабжения; гидравлическая балансировка системы; энергетическая эффективность, автоматический индивидуальный тепловой пункт.
CHANGE OF OPERATING PARAMETERS OF HEAT SUPPLY SYSTEMS DURING STEP-BY-STEP IMPLEMENTATION OF AIHP
YuN. Zvonareva, KS. Kuzborskaya
Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russia
Abstract: THE PURPOSE. Consider improving the efficiency of district heating systems when introducing new technologies. Investigate the effects of the phased implementation of automated individual heat points (AIHP) in consumers with the option of equipment starting from the most distant consumer from the central heat point (CTP) to the closest. To make a general assessment of the efficiency of the district heating system when introducing automated individual heating stations. METHODS. In solving the set tasks, the method of modeling the operating modes of the analysed heat supply system was used, implemented by means of the software complex «ZuluThermo» and natural tests at a real object — heat networks Yelabuga. RESULTS. The article describes the relevance of the topic, presents the experience of introducing similar projects in large cities of the Republic of Tatarstan, presents the results of previously completed studies when equipping a consumer from the closest to the most distant from the Central Service Center. The dependence of the percentage of equipment of AIHP consumers on key indicators of the heat supply system was revealed. CONCLUSION. As a result of the work, the optimal percentage of the equipment of AIHP subscriber units of the total number of consumers was determined. It was established that the percentage of equipment of AIHP consumers, whose heat load is less than 45% of the total, does not make significant changes in violation of the mode of operation of heat supply systems. When transferring part of consumers to AIHP, which have a connected heat load in the range from 45% to 100% of the total, there is a decrease in coolant consumption for heating and hot water, as well as a decrease in the required amount of heat due to hydraulic balancing of the system and rational heat consumption. Thermal energy savings averaged 18%.
Key words: Heat supply system; hydraulic balancing of the system; energy efficiency; automatic individual heating point.
PYTHON КАК ИНСТРУМЕНТАРИЙ ОПТИМИЗАЦИИ РЕЖИМА ГЭС В СОСТАВЕ ЭЭС
Сидорова А.В., Черемных А.А., Русина А.Г.
Новосибирский государственный технический университет,
г. Новосибирск, Россия
Резюме: ЦЕЛЬ. Реализовать расчетную модель энергосистемы Памира с единственным источником выработки – ГЭС. Провести расчет электроэнергетических режимов и статической устойчивости энергосистемы с помощью программного-вычислительного комплекса RastrWin3. Реализовать экспорт полученных результатов в высокоуровневый язык программирования Python и провести оптимизацию электроэнергетического режима. Определить узкие места, влияющие на экономичность работы энергосистемы и определить варианты повышения эффективности работы электроэнергетической системы Памира. Проанализировать полученные результаты и оценить эффективность функционирования ГЭС с учетом ввода критериев оптимизации. МЕТОДЫ. Исходные данные энергосистемы приведены к унифицированной форме RastrWin3 с помощью математических расчетов. Моделирование энергосистемы и расчет установившихся режимов реализован с помощью итерационного процесса методом Ньютона в RastrWin3. Оптимизация режимов выполнена с помощью временных рядов от проекта simbench и библиотеки pandapower в языке программирования Python. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье описана актуальность темы, разработана и смоделирована расчетная модель энергосистемы Памира. Проведены расчеты установившихся режимов зимнего максимума и статической устойчивости в программе RastrWin3. Результаты расчетов показали, что аварийное отключение любой из ВЛ приводит к нарушению статической устойчивости. Проведена оптимизация электроэнергетического режима с помощью языка программирования Python, получены численные результаты. Оптимизационные расчеты показали целесообразность разгрузки ГЭС путем увеличения холостых сбросов и внедрения современных средств управления генераторами. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. При введении критериев оптимизации в режим работы энергосистемы с ГЭС происходит улучшение режимных параметров, а также определяются возможные варианты повышения эффективности работы энергосистемы с целью снижения нагрузочных потерь в непиковые часы.
Ключевые слова: возобновляемые источники энергии; гидроэлектростанция; энергосистема Памира; моделирование; PYTHON, имитационная модель; расчёт режимов энергосистем; оптимизация.
PYTHON AS A TOOL FOR OPTIMIZATION THE HPP MODE IN THE COMPOSITION OF THE EPS
AV. Sidorova, AA. Cheremnykh, AG. Rusina
Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russia
Abstract: THE PURPOSE. Realize a calculated model of the Pamir power system with a single source of generation — a hydroelectric power plant. Calculate the electric power modes and static stability of the power system by using the RastrWin3 software. Realize the export obtained results into a high-level programming language Python and optimizing electric power mode. Identify neck stage, which influence the efficiency of the power system work and to identify options for increasing the efficiency of the power system Pamir. Analyze the results obtained and evaluate the efficiency work of the HPP taking into account the introduction of optimization criteria. METHODS. The initial data of the power system are reduced to the unified form RastrWin3 by using mathematical calculations. Modeling of the power system and calculation of steady-state modes is implemented by using an iterative process Newton’s method in RastrWin3. Optimization of modes is completed by using time series from the simbench project and the pandapower library in the programming language Python. RESULTS. The article describes the relevance of the topic, developed and modeled a calculation model of the power system Pamir. The calculations of the steady-state modes of the winter maximum and static stability calculation in the program RastrWin3. The calculation results showed that an emergency shutdown of any transmission lines leads to a violation of the static stability. The optimization of the electric power mode was carried out using by the programming language Python and numerical results were obtained. Optimization calculations have shown the feasibility of unloading HPP by increasing idle discharges and introducing modern generator controls. CONCLUSION. When the optimization criteria are introduced into the operating mode of the power system with HPP, the operating parameters are improved, and possible options for increasing the efficiency of the power system are determined in order to reduce the load losses during off-peak hours.
Keywords: renewable energy sources; hydro power station; Pamir power system; simulation; PYTHON; simulation model; calculation of power system operating conditions; optimization.
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЗАГРЯЗНЕННОГО НЕФТЕПРОДУКТАМИ ТОРФА В ЭНЕРГЕТИКЕ
Дремичева Е.С., Эминов А.
Казанский государственный энергетический университет, г. Казань, Россия
Резюме: ЦЕЛЬ. В условиях больших запасов торфяных ресурсов и неизменном росте цен на традиционные энергоносители насыщенных нефтепродуктами торф можно рассматривать как перспективное высококалорийное топливо. Поэтому в статье была поставлена цель определить величину нефтенасыщения торфа и рассмотреть, каким образом изменяются его основные теплотехнические свойства по сравнению с исходным образцом. МЕТОДЫ. В статье рассмотрен метод сорбционной очистки при помощи торфа для ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов. В качестве нефтепродуктов были выбраны отработанное моторное масло и дизельное топливо. Для оценки теплотехнических свойств торфа, насыщенного нефтепродуктами, были проведены экспериментальные исследования по определению влажности, зольности, выхода летучих веществ и теплоты сгорания на рабочую массу. Были рассмотрены варианты перекачки к котельным установкам нефтепродуктов совместно с торфом, для этого была произведена оценка показателя условной (относительной) вязкости, с дальнейшим расчетом мощности, требуемой на перекачивание суспензии. Кроме непосредственного сжигания торфа и нефтепродукта в котельных установках также может быть предложен вариант переработки загрязненного торфа с целью получения твердого и жидкого топлива, а также вариант его газификации. РЕЗУЛЬТАТЫ. Получено, что торф насыщается нефтепродуктом в течение первых 30 минут контакта. Насыщенный торф прочно удерживает нефтепродукты в своей структуре. Сорбированные нефтепродукты увеличивают как влажность, так и зольность торфа в сравнении с исходным образцом. Однако при увеличении содержания торфа в нефтепродукте увеличивается его вязкость, от которой зависит мощность на перекачивание нефтепродукта к котельной установке. ВЫВОДЫ. Было установлено, что торф обладает сорбционными свойствами по отношению к нефти и нефтепродуктам. Также получено, что отработанный торф в качестве сорбционного материала может быть перспективным калорийным видом топлива.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Таким образом, торф может быть использован для решения экологической проблемы ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов и как дополнительный ресурс при решении проблемы поиска доступного энергетического сырья.
Ключевые слова: торф; моторное масло; дизельное топливо; поглощение; вязкость суспензии; теплота сгорания.
PROSPECTS FOR THE USE OF PEAT POLLUTED PETROLEUM PRODUCTS IN POWER ENGINEERING
ES. Dremicheva, A. Eminov
Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russia
Abstract: THE PURPOSE. Given the large reserves of peat resources and the constant growth of prices for traditional energy sources, peat saturated with petroleum products can be considered as a promising high-calorie fuel. Therefore, the goal was set in the article to determine the value of oil saturation of peat and to consider how its main thermal properties change. METHODS. The article discusses the method of sorption cleaning using peat for liquidation of emergency spills of oil and oil products. Waste motor oil and diesel fuel were selected as petroleum products. To assess the thermal properties of peat saturated with petroleum products, experimental studies were carried out to determine the moisture content, ash content, the release of volatile substances and the heat of combustion per working mass. Variants of pumping oil products to boilers together with peat were considered; for this, the conditional (relative) viscosity index was estimated, with further calculation of the power required to pump the suspension. In addition to direct combustion of peat and petroleum products in boiler plants, a variant of processing contaminated peat in order to obtain solid and liquid fuel, as well as a variant of its gasification, can also be proposed. RESULTS. It was found that peat is saturated with oil during the first 30 minutes of contact. Saturated peat firmly holds oil products in its structure. Sorbed petroleum products increase both moisture and ash content of peat in comparison with the original sample. However, with an increase in the content of peat in the oil product, its viscosity increases, on which the power for pumping the oil product to the boiler plant depends. CONCLUSIONS. It was found that peat has sorption properties in relation to oil and oil products. It was also found that waste peat as a sorption material can be a promising high-calorie type of fuel.
Thus, peat can be used to solve the environmental problem of liquidating emergency oil and oil products spills and as an additional resource in solving the problem of finding available energy raw materials.
Keywords: peat; engine oil; diesel fuel; absorption; suspension viscosity; heat of combustion.
МЕТОД ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ТРУБОПРОВОДОВ
Гапоненко С.О., Фазлиев Р.А., Калинина М.В.
Казанский государственный энергетический университет, г. Казань, Россия
Резюме: ЦЕЛЬ. В статье, опубликованной ранее: «Метод повышения эффективности тепловой изоляции путем применения отражающего элемента», результаты расчета программного комплекса ANSYS FLUENT, нами доказано, что тепловая изоляция с отражающим элементом более эффективна, нежели без нее, так как температура на поверхности теплоизоляции составила 7,871 оС и 8,667 оС соответственно. В продолжение исследований в вышеуказанной статье, автором определяются теплопотери изоляции с отражающим элементом и без него с помощью BIM моделирования в программе Autodesk Revit и программы ООО «НТП Трубопровод» «Гидросистема». МЕТОДЫ. Программа «Гидросистема» предназначена для проведения на ПЭВМ выбора диаметров, определения пропускной способности трубопроводов, теплового и гидравлического расчета разветвленных и неразветвленных трубопроводов, перекачивающих газы, жидкости или газо-жидкостные смеси. РЕЗУЛЬТАТЫ. В результате расчета могут быть получены графическое отражение градиента температуры на 3D модели исследуемого трубопровода, а также полный теплогидравлический расчет. После чего определяется разность в теплопотерях и срок окупаемости применения отражающего элемента.
Ключевые слова: трубопровод; тепловые сети; теплопотери; теплоизоляционные материалы; инфракрасное излучение; отражающая теплоизоляция; гидравлический расчет; гидросистема.
METHOD OF INCREASING THE EFFICIENCY OF THERMAL INSULATION OF PIPELINES
SO. Gaponenko, RA. Fazliev, MV. Kalinina
Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russia
Abstract: THE PURPOSE. In the article « Method of increasing the efficiency of thermal insulation by applying a reflective element», the results of the calculation of the ANSYS FLUENT software complex, proved that thermal insulation with a reflective element is more effective than without it, since the temperature on the surface of the thermal insulation was 7.871 ° C and 8.667 ° C, respectively. Continuing the research in the above article, the author determines the heat loss with insulation with and without a reflective element using BIM modeling in the Autodesk Revit program and the NTP Truboprovod LLC program Hydrosystem. METHODS. The program «Hydrosystem» is designed for PC selection of diameters, determination of the throughput of pipelines, thermal and hydraulic calculation of branched and unbranched pipelines that pump gases, liquids or gas-liquid mixtures. RESULTS. As a result of the calculation, a graphical reflection of the temperature gradient on a 3D model of the investigated pipeline can be obtained, as well as a complete thermal-hydraulic calculation. After that, the difference in heat loss and the payback period of the use of the reflecting element are determined.
Keywords: pipeline; heating networks; heat loss; thermal insulation materials; infrared radiation; reflective thermal insulation;тhydraulic calculation; hydraulic system.