You are currently viewing Проект Теплосиловая установка Гончарюка

Проект Теплосиловая установка Гончарюка

Содержание

В последние годы часто в информационном поле поднимается вопросы эффективности «Зеленой Энергетики».

Только существует один простой нюанс, мы еще из распространённых источников энергии не все возможности выжали.

 Данная публикация посвящена памяти, Изобретателя — Ивана Михайловича Гончарюка.

Это его последняя его работа над которой он трудился, но как это бывает со многими техническими изобретениями, до промышленного внедрения данное решение, не получилось довести.

 

Инвестиционное предложение

Предметная область проекта:

  • Отрасль – машиностроение.
  • Специализация — производство паровых турбин блочных конденсационных и конденсационных электростанций (КЭС).

Техническое решение и продукт:

Разработка теплообменника, позволяющего увеличить эффективность КЭС на 32% где:

  • 25% — достигаются за счет использования нового парового рекуператора компенсирующего скрытую теплоту парообразования рабочего агента.
  • 7% — достигаются за счет возможности использования конструкционных материалов с более низкими техническими характеристиками.

В свою очередь достигается экономия топлива до 30% на единицу вырабатываемой энергии КЭС.

Подробное описание изобретения описано в разделе «Описание продукта и реализация проекта».

Защита интеллектуальной собственности:

Получен патент на изобретение MD 4322 С1 от 2015.07.31, дата публикации Решения о выдаче патента 2015.01.31 в MDBOPI nr.1/2015.

В рамках реализации проекта на все технические разработки будут оформляется патенты на полезные модели и изобретения.

Маркетинг проекта:

По результатам статистики за последние пять лет, следует в среднем за один год:

  • Объем вырабатываемой энергии в мире составляет 5874 ГВт.
  • Объем вырабатываемой энергии турбогенераторами составляет 657,89 ГВт.
  • Общемировой объем сбыта турбогенераторов составляет 190 единиц в натуральном выражении и 128038,96 млн. руб. в денежном выражении.
  • Средняя стоимость одной установки составляет 552,73 млн.руб.
  • Средняя себестоимость одной установки составляет: 368,44 млн.руб.
  • Средний уровень рентабельности чистой прибыли составляет: 27,12%.

Динамика роста рынка генерации электроэнергии в последующие годы сохранится, что является положительным фактором для реализации проекта.

План реализации:

Реализация проекта разбита на следующие этапы:

Этап № 1 – длительность 12 месяцев:

  • Проведение дополнительных НИР.
  • Разработка лабораторных испытательных моделей.

Этап № 2 – длительность 12 месяцев:

  • Проведение НИОКР создание масштабируемых моделей «турбогенераторов блочных ТГУ 500К» в новой модификации.
  • Проведение серии промышленных испытаний опытных образцов.

Этап № 3 – длительность 12 месяцев:

  • Разработка комплекта технической документации промышленного образца для «турбогенераторов блочных ТГУ 500К»
  • Проведение промышленных испытаний.
  • Лицензирование предприятий изготовителей новых инновационных турбин и систем для КЭС.

Бизнес-модель:

Реализация проекта возможна при создании под проект «Технико-внедренческого инженерного центра».

Среднесписочная численность персонала составит порядка 11 человек.

Способы монетизации деятельности организации:

  • Оказание инжиниринговых услуг персоналом компании.
  • Лицензирование предприятий изготовителей разработанными объектами интеллектуальной собственности.

В свою очередь 95% вновь организованной компании будет принадлежать бенефициарам и 5% остается за проектной группой.

Вся вновь разработанная интеллектуальная собственность разделяется по аналогичной пропорции.

Экономические показатели:

Формирование монетизации проекта путем лицензирования предприятий изготовителей оборудования для КЭС приведены в таблице 1:

Таблица 1 - Формирование монетизации проекта по лицензированию предприятий изготовите-лей систем КЭС
Таблица 1 - Формирование монетизации проекта по лицензированию предприятий изготовите-лей систем КЭС

Поскольку проект является НИОКР то в первые три года реализации, доходная часть компании будет формироваться за счет предоставления инжиниринговых услуг.

Средний объем выручки от данного вида услуг составит порядка 40 000 тыс. руб. к четвертому году реализации проекта.

Доходы от лицензирования предприятий изготовителей начнут поступать только с 4-го года реализации проекта и именно за счет поступлений от лицензирования продукции происходит возврат первоначальных инвестиций в проект.

Инвестиционный план реализации проекта по этапам представлен в таблице 2:

Таблица 2 - Инвестиционный план реализации проекта
Таблица 2 - Инвестиционный план реализации проекта

Основные технико-экономические показатели проекта сведены в таблицу 3:

Таблица 3 - Основные показатели проекта
Таблица 3 - Основные показатели проекта

При формировании финансовой модели ставки по налоговым отчислениям приняты согласно Налогового кодекса Российской Федерации.

Результаты проекта:

С внедрением в промышленное производство «Теплосиловой установки Гончарюка» будут получены следующие результаты:

  • Генерирующие компании получат инновационное оборудование, которое позволит снизить издержки на топливо до 30%.
  • Заводы-изготовители получат готовый инновационный продукт, который будет пользоваться стабильным спросом.

Описание продукта и реализация проекта

Концепция технического решения

На основании проведенных исследований была разработана термодинамическая схема в системе координат TS тепловой ресорбционной установки, рисунок 1:

Рисунок 1 - Термодинамическая диаграмма в системе координат TS теплового ресорбционного процесса
Рисунок 1 - Термодинамическая диаграмма в системе координат TS теплового ресорбционного процесса

Как видно из графиков в установке происходят следующие процессы:

  • I — II — процесс расширения основного потока пара в турбине, выполнение полезной работы.
  • I — III — процесс расширения поглощенного потока пара в турбине, выполнение полезной работы и конденсация потока пара в турбине.
  • II — III — процесс охлаждение и конденсация отработанного пара в конденсаторе.
  • III — IV — процесс сжатия конденсата с помощью питательного насоса.
  • IV — V — подогрев конденсата в контакте с теплом продуктов горения топлива.
  • V — VI — процесс испарения основного потока конденсата в котле.
  • VI — VII — процесс перегрева основного потока пара.
  • V — VII — процесс перегрева поглощенного потока пара.
  • VII — I — отдача тепловой энергии от перегретого острого пара в паровом рекуператоре, равной 0,3 от скрытой теплоты при конденсации отработанного влажного пара.

При реализации данной схемы можно сэкономить до 30% полезной энергии за счет извлечения скрытой теплоты от пара перед турбиной при использовании уникальных теплообменных аппаратов.

Реализация предлагаемого технического решения представлена на рисунке 2:

Рисунок 2 - Схема «Теплосиловой установки Гончарюка»
Рисунок 2 - Схема «Теплосиловой установки Гончарюка»

Спецификация элементов схемы приведена в таблице 4:

Таблица 4 - Спецификация элементов технологической схемы «Теплосиловой установки Гончарюка»
Таблица 4 - Спецификация элементов технологической схемы «Теплосиловой установки Гончарюка»

Предлагаемая схема работает следующим образом:

  1. В результате горения топлива в топке 1 нагревается теплообменник-перегреватель 2, при этом образуется острый пар с давлением, равным давлению, развиваемому питательным насосом 15.
  2. Полученный острый пар проходит по трубопроводу 19 через высокотемпературную полость теплообменника парового рекуператора 20, преобразуется и через 6 направляется в турбину 7.
  3. От высокотемпературной полости парового рекуператора 20 происходит отдача теплоты от острого пара численно равной 0,3 от латентной теплоты при конденсации отработанного пара.
  4. После отдачи латентной теплоты, острый пар преобразуется (трансформируется) в перегретый свежий пар, который поступает по трубопроводу 6 в турбину 7.

Данный, пар обладает особыми свойствами:

  • Давление равно рабочему давлению острого пара.
  • Массовый расход равен расходу острого пара.
  • Пониженной температурой.
  • Повышенной плотностью.
  1. При поступлении в турбину 7 свежий пар отдает свою потенциальную энергию и сообщает вращательное движение электрическому генератору 8. При этом происходит расширение пара, охлаждение и последующая конденсация. В связи с этим, общий объем в каждой последующей ступени турбины 7 уменьшается.
  2. Образовавшийся конденсат поступает в редуктор — сепаратор сбора конденсата 9, а остатки мятого пара направляются в конденсатор 11, где охлаждается и конденсируется.
  3. По трубопроводам 12, 13 и 14 происходит всасывание конденсата насосом 15.
  4. Сжатый конденсат по трубопроводу 16 подается в подогревательную секцию топливного теплообменника 3.
  5. После подогревательной секции теплообменника 3, поток конденсата делится на две части, основной и поглощенный потоки.
  6. Одна часть (основной) потока направляется в испарительную секцию теплообменника 3 и через сепаратор 17, трубопровод 18 влажный пар поступает в теплообменник перегреватель 2.
  7. Вторая часть (поглощенный) горячего конденсата по трубопроводу 21 поступает в паровой рекуператор 20, где происходит его преобразование во влажный пар.
  8. Из парового рекуператора 20 через сепаратор 22 и трубопровод 23 влажный пар поступает в теплообменник перегреватель 2.
  9. Далее цикл повторяется, начиная с п. 1.

Теоретические расчеты и выводы:

В рамках проведенных работ над проектом были произведены теоретические расчеты, доказывающие эффективность предлагаемого технического решения.

  1. Параметры перегретого пара:
  • P = 90 ат.
  • tпе= 550 оС.

2. Теплофизические свойства пара при заданных параметрах:

  • iпе = 3516,24  кДж/кг.
  • iп = 2744,76 кДж/кг.
  • r = 1389,33 кДж/кг.

где 

  • iпе — энтальпия перегретого пара.
  • iп — энтальпия сухого насыщенного пара.
  • r — теплота парообразования.
  1. Параметры конденсации пара:        
  • P = 1,12 ат.
  • tкон = 17,51 оС.
  • iп = 2460,19 кДж/кг, — энтальпия сухого насыщенного пара.
  • r = 2533,64 кДж/кг, — теплота конденсации.
  • rk  = 0,3 * r = 0,3 * 2533,64 = 760,09 кДж/кг, — теплота конденсации в количестве 0,3 (30%) от потока пара в системе.
  1. Необходимое количество теплоты (Проект) на парообразование поглощенного потока в зоне высокой температуры:
  • Qисп(к)  = (0,3 * r) G = (0,3 * 1389,33) G = 416,8 G кДж/кг.
  1. Количество теплоты перегретого острого пара:
  • Qпе = G ( iпе — iп ) = (3516,24 — 2744,76) G = 771,5 G кДж/кг.
  1. Избыток теплоты перегретого свежего пара перед турбиной:
  • А = Qпе — Qисп(к)  = (771,5 – 416,8) G = 354,7 G кДж/кг.

Существует естественная физическая диспропорция затрат теплоты на процессы парообразования и конденсации в горячей и холодной зонах замкнутого термодинамического цикла.

В рамках исходных и конечных параметров рабочего агента, расчеты показывают, что нет отклонений от действующих требований норм эксплуатации КЭС.

Из теоретических расчетов следует, что предлагаемое техническое решение является работоспособным. 

Предложенная схема дает следующие преимущества:

  1. Разделение горячего конденсата на основной и поглощенный потоки;
  2. Поток, поглощаемый латентную теплоту, позволяет использовать бросовые потери от рабочего агента при конденсации его путем образования параллельного замкнутого контура системы;
  3. Экономия тепловой энергии топлива, затрачиваемой на испарение подогретого жидкого конденсата в замкнутой высокотемпературной части системы станции;
  4. Предложенная теплосиловая схема превосходит все существующие и цикл Ренкина по экономичности, уменьшает тепловое и экологическое загрязнение атмосферы.

Выше наглядно описано за счет чего достигается экономия топлива до 30% в производстве полезной электрической энергии и улучшении экологии при реализации Проекта.

Планируемый объем работ в рамках НИОКР

Во время реализации проекта планируется проведение следующего объема работ.

  1. Систематизация технологической схемы теплосиловой установки проекта.

1.1. Теоретические расчеты и обоснования экспериментальной установки.

1.1. Проведение лабораторных испытаний и моделирования процессов КЭС.

1.2. Выбор оптимального технологического процесса реализации схемы КЭС.

  1. НИОКР по двуполостному теплообменнику паровой рекуператор позиция 20.

2.1. Проведение лабораторных испытаний и оптимизация тепловых и конструктивных параметров теплообменник-рекуператор позиция 20.

  1. НИОКР по топливному двухсекционному теплообменнику 3.

3.1. Проведение лабораторных испытаний и оптимизация тепловых и конструктивных параметров топливный двухсекционный теплообменник 3.

  1. НИОКР по редуктору-сепаратору сбора жидкого конденсата позиция 9.

4.1. Проведение лабораторных испытаний и оптимизация технологических и конструктивных параметров редуктор-сепаратор позиция 9.

Техническая инновация Проекта

  • Внесения изменений в соответствие Патента МД 4322 С1 2015.07.31 в технологическую схему существующих КЭС (ТЭС) и проведение дополнительных НИР позволяет экономить 30% топлива на единицу вырабатываемой электрической энергии.
  • Установлена необходимость разработки лабораторных испытательных инновационных моделей для выработки технических (технологических) требований к конструкции и материалам аппаратов, режимам эксплуатации и технико экономическим показателям масштабируемых Теплосиловых установок.
  • Данный анализ экспериментальных технических требований позволяют проведение НИОКР и создание масштабируемых моделей «турбогенераторов блочных ТГУ 500К» в новой модификации.
  • Выявленные результаты проведенных НИОКР, позволяют их применение в проведении серии промышленных испытаний опытных образцов. Разработка комплекта технической документации промышленного образца для инновации «турбогенератор блочный ТГУ 500К».
  • Лицензирование предприятий изготовителей новых инновационных турбин.

Материалы для скачивания

Инвестиционное предложение

Презентация проекта

Investment proposal

Добавить комментарий

Gekoms LLC

Коллектив экспертов большая часть опыта и знаний которых востребованы в области промышленной автоматизации, разработке технически сложного оборудования, программировании АСУТП, управлении электроприводом. Телефон: +7(812) 317-00-87 Email: info@gekoms.com Сайт: https://gekoms.org