Г.В. НОЗДРЕНКО, П.А. ЩИННИКОВ
КОМПЛЕКСНЫЙ
ЭКСЕРГЕТИЧЕСКИЙ
АНАЛИЗ ЭНЕРГОБЛОКОВ ТЭС
С НОВЫМИ ТЕХНОЛОГИЯМИ
НОВОСИБИРСК
2009
УДК 621.311.22
Н 781
Рецензент академик РАН В.Е. <...> Комплексный эксергетический анализ энергоблоков ТЭС с новыми технологиями : монография / Г.В. Ноздренко, П.А. Щинников. <...> Приведены методики определения показателей эксергетической
эффективности, эксергетических и технико-экономических характеристик энергоблоков ТЭС и их агрегатов, распределения затрат между
энергопродуктами при их комплексном производстве агрегатами и в
целом ТЭС, а также способы решения оптимизационных техникоэкономических задач. <...> УДК 621.311.22
ISBN 978-5-7782-1194-0
© Ноздренко Г.В., Щинников П.А., 2009
© Новосибирский государственный
технический университет, 2009
Ministry of Education and Science of the Russian Federation
NOVOSIBIRSK STATE TECHNICAL UNIVERSITY
G.V. <...> SHCHINNIKOV
COMPLEX EXERGY ANALYSIS
OF POWER UNITS OF HEAT
POWER PLANTS BASED
ON NEW YECHNOLOGIES
NOVOSIBIRSK
2009
UDC 621.311.22
N 781
Reviewer B.E. <...> Complex Exergy Analysis of Power Units of Heat Power Plants
Based on New Technologies : monograph / G.V. <...> ISBN 978-5-7782-1194-0
The main points of the complex exergy analysis of power units of heat
power plants based on new technologies (boiler, station and combined heat
supply plants) are described in the monograph. <...> В монографии обобщены результаты многолетней работы авторов
по комплексному исследованию ТЭС с применением эксергетической
методологии и сделан шаг в развитии комплексного эксергетического
анализа энергоблоков ТЭС с новыми технологиями (котельными,
станционными, комбинированного теплоснабжения). <...> 2) рассмотреть практические методики определения показателей
эксергетической эффективности, эксергетических и технико-экономических характеристик энергоблоков ТЭС и их агрегатов, распределения затрат между энергопродуктами при их комплексном производстве
агрегатами и в целом ТЭС, а также способы решения оптимизационных технико-экономических задач. <...> Впервые выполнен комплексный эксергетический анализ многоцелевых энергоблоков ТЭС с применением вероятностной оптимизации
их функционирования в реальных условиях и при использовании
8
ПРЕДИСЛОВИЕ
в составе <...>
Комплексный_эксергетический_анализ_энергоблоков_ТЭС_с_новыми_технологиями.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Г.В. НОЗДРЕНКО, П.А. ЩИННИКОВ
КОМПЛЕКСНЫЙ
ЭКСЕРГЕТИЧЕСКИЙ
АНАЛИЗ ЭНЕРГОБЛОКОВ ТЭС
С НОВЫМИ ТЕХНОЛОГИЯМИ
НОВОСИБИРСК
2009
Стр.1
УДК 621.311.22
Н 781
Рецензент академик РАН В.Е. Накоряков
Ноздренко Г.В.
Н 781 Комплексный эксергетический анализ энергоблоков ТЭС с новыми
технологиями : монография / Г.В. Ноздренко, П.А. Щинников.
– Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2009. – 190 с. (Серия «Монографии
НГТУ»).
ISBN 978-5-7782-1194-0
В монографии рассмотрены основные положения комплексного эксергетического
анализа энергоблоков ТЭС с новыми технологиями (котельными,
станционными и комбинированного теплоснабжения).
Приведены методики определения показателей эксергетической
эффективности, эксергетических и технико-экономических характеристик
энергоблоков ТЭС и их агрегатов, распределения затрат между
энергопродуктами при их комплексном производстве агрегатами и в
целом ТЭС, а также способы решения оптимизационных техникоэкономических
задач.
Книга предназначена для теплоэнергетиков: научных работников,
специалистов, аспирантов, магистрантов, студентов.
УДК 621.311.22
ISBN 978-5-7782-1194-0
© Ноздренко Г.В., Щинников П.А., 2009
© Новосибирский государственный
технический университет, 2009
Стр.2
Ministry of Education and Science of the Russian Federation
NOVOSIBIRSK STATE TECHNICAL UNIVERSITY
G.V. NOZDRENKO, P.A. SHCHINNIKOV
COMPLEX EXERGY ANALYSIS
OF POWER UNITS OF HEAT
POWER PLANTS BASED
ON NEW YECHNOLOGIES
NOVOSIBIRSK
2009
Стр.3
UDC 621.311.22
N 781
Reviewer B.E. Nakoryakov, Full Member of RAS
Nozdrenko G.V.
N 781 Complex Exergy Analysis of Power Units of Heat Power Plants
Based on New Technologies : monograph / G.V. Nozdrenko,
P.A. Shchinnikov. – Novosibirsk : NSTU Publisher, 2009. – 190 p.
(NSTU Monograph series)
ISBN 978-5-7782-1194-0
The main points of the complex exergy analysis of power units of heat
power plants based on new technologies (boiler, station and combined heat
supply plants) are described in the monograph.
The authors propose methods of determining efficiency indices, exergic
and performance characteristics of power units of heat power plants and their
installations, distribution of costs between power products generated by
complex installation production and by the entire heat power plant as well as
methods of solving technical and economic optimization problems.
The book is intended for heat power engineers, researchers, postgraduate,
graduate and undergraduate students.
UDC 621.311.22
ISBN 978-5-7782-1194-0
© Nozdrenko G.V., Shchinnikov P.A., 2009
© Novosibirsk State
Technical University, 2009
Стр.4
186
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ...................................................................................................
Введение
....................................................................................................
1.1. Эксергия вещества в потоке ...................................................
1.2. Эксергия топлива ....................................................................
1.3. Эксергетические балансы и эксергетическая производительность
.................................................................................
1.4. Эксергетические потери .........................................................
1.5. Моделирование эксергетических связей между энергоагрегатами
и энергосистемами энергоблока ...........................
1.6. Эксергетическое распределение затрат между продуктами,
производимыми многоцелевыми энергоагрегатами и
энергоблоками ........................................................................
1.7. Выводы .....................................................................................
Г л а в а 2. ОСНОВЫ МЕТОДИКИ КОМПЛЕКСНОГО ЭКСЕРГЕТИЧЕСКОГО
АНАЛИЗА ЭНЕРГОБЛОКОВ ТЭС.....................
2.1. Методические предпосылки комплексного эксергетического
анализа ..........................................................................
2.2. Сущность подхода к комплексному эксергетическому
анализу ....................................................................................
2.3. Выбор и обоснование критерия технико-экономической
эффективности ........................................................................
2.4. Определяющие принципы сравниваемых вариантов ..........
2.5. Определение составляющих эксергетического критерия
эффективности ........................................................................
2.6. Принципы и алгоритмы вычислительного комплекса для
проведения расчетов по эксергетическому анализу энергоблоков
..................................................................................
7
9
Г л а в а 1. ЭКСЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОМУ
АНАЛИЗУ ПРОЦЕССОВ В ЭНЕРГОБЛОКАХ 11
11
13
15
22
31
40
42
43
43
45
57
70
73
93
Стр.184
187
2.7. Оценка генерирующих мощностей ПГУ, вводимых в региональную
энергетику в условиях топливно-энергетического
баланса и системных ограничений ............................
2.8. Выводы .....................................................................................
Г л а в а 3. АНАЛИЗ НОВЫХ КОТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В
СОСТАВЕ ЭНЕРГОБЛОКОВ ТЭС ........................................
3.1. Технологические особенности новых котельных технологий
............................................................................................
3.2. Эксергетический анализ новых котельных технологий ......
3.3. Выводы .....................................................................................
4.2. Комплексный эксергетический анализ .................................
4.3. Выводы .....................................................................................
Заключение .....................................................................................................
Библиографический список ..........................................................................
102
104
105
105
121
128
Г л а в а 4. АНАЛИЗ НОВЫХ СТАНЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ТЭС 130
4.1. Исходные и технологические предпосылки .........................
130
139
151
152
153
Стр.185
188
CONTENTS
Foreword ..........................................................................................................
Introduction ......................................................................................................
C h a p t e r 1. AN EXERGY APPROACH TO THERMODYNAMIC
ANALYSIS OF POWER PLANT PROCESSES ..................
1.1. Substance exergy in a flow .................................................
1.2. Fuel exergy .........................................................................
1.3. Exergy balances and exergy efficiency ..............................
1.4. Exergy losses ......................................................................
1.5. Simulation of exergy relations between power installations
and power units .........................................................
1.6. Exergic distribution of costs between products generated
by multipurpose power installations and power units .......
1.7. Conclusions ........................................................................
C h a p t e r 2. BASIC METHODS OF THE COMPLEX EXERGY
ANALYSIS OF POWER UNITS OF HEAT POWER
PLANTS ................................................................................
2.1. Methodological grounds of the complex exergy analysis...
2.2. The essence of the complex exergy analysis approach .......
2.3. Selection and validation of criteria of technical and economic
efficiency ................................................................
2.4. Determinative principles of alternatives under comparison
2.5. Calculation of components of the exergy efficiency criterion
...................................................................................
2.6. Computational principles and algorithms for making the
exergy analysis of power units ..........................................
2.7. Estimation of power generating unit capacities introduced
into the regional power system under conditions of
supply-demand balance and system restrictions ...............
2.8. Conclusions ........................................................................
7
9
11
11
13
15
22
31
40
42
43
43
45
57
70
73
93
102
104
Стр.186
189
C h a p t e r 3. ANALYSIS OF NEW BOILER TECHNOLOGIES USED
IN POWER UNITS OF HEATPOWER PLANTS................
3.1. Technological peculiarities of new boiler technologies .....
3.2. Exergy analysis of new boiler technologies .......................
3.3. Conclusions ........................................................................
C h a p t e r 4. ANALYSIS OF NEW STATION TECHNOLOGIES USED
AT HEAT POWER PLANTS ...............................................
4.1. Initial and technological grounds .......................................
4.2. Complex exergy analysis ....................................................
4.3. Conclusions ........................................................................
Summary ..........................................................................................................
References ........................................................................................................
105
105
121
128
130
130
139
151
152
153
Стр.187