Estimating the Engineering and Technical Performances for the Stage Thermal Circuit of Turbine Unit Operating on Low-Boiling Working Media

Oleksandr Shubenko, Mykola Babak, Oleksandr Volodymyrovych Senetskyi, Volodymyr Sarapin

Анотація


The data of engineering and economical analysis on the estimation of the value of required investments and the payback period in the case of implementation of the two-cascade cogeneration plant of a low power to realize "the biopower village" strategy have been given. The basic engineering and economical performances of mini-heat power plant were defined for climatic conditions in the city of Zaporozie. It has been established that the realization of this mini-HPP with the installed electric power of 110 KW can be promising (the 3.2 – year payback period) only at the standard fuel price of at least 40 USD and the energy price of 2.2. UAH (KW∙h) and the heat price of 2200 UAH/Gcal. At the installed electric power of mini-HPP of 450 KW (350 KW∙e for the first ORC (organic Rankin Cycle) loop) and 100 kW∙e for the second loop and the same prices for the electric power and the heat the realization of it can be promising at 70 USD/t.s.f. (tons of standard fuel). The research was done to compare a change in payback periods for the given mini HPP depending on the prices for energy carriers. The obtained data showed that for the project of mini-HPP operating on the biomass with the power of 110 kW∙e at available prices for power carriers the payback period will exceed 5 years. To shorten the payback period it is expedient to realize mini-HPP starting from the electric power of 450–550 kW∙e. The ordinary payback period for such a power plant will range from 2.7 to 4 years depending on the specific cost of the equipment. If the biomass power energy is sold at a current "green rate" (0.1239 EUR/(kW∙h) available in Ukraine the payback period for the given mini-HPP will be reduced 1.5 times. The preferences established by the State (+5 %) using the equipment manufactured in Ukraine will make the proposed mini HPP even more competitive.

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Cabinet of Ministers of Ukraine (2011), "Postanova KabInetu Ministriv Ukrayni no. 942 vid 7 veresnya 2011 r. Pro zatverdzhennya pereliku prioritetnih tematichnih napryamiv naukovih doslidzhen i naukovo-tehnichnih rozrobok na period do 2020 roku [Resolution of the Cabinet of Ministers of Ukraine no. 942 on September 7, 2011. On approving the list of priority thematic areas of research and scientific and technological development for the period till 2020]", Cabinet of Ministers of Ukraine, No. 942, available at: http://zakon.rada.gov.ua/laws/ show/942-2011-п (accessed 13 January 2017).

Cabinet of Ministers of Ukraine (2013), "Postanova PrezidiY NAN Ukrayni no. 179 vid 20 grudnya 2013 r. Osnovni naukovi napryami ta nayvazhlivishi problemi fundamentalnih doslidzhen u galuzi prirodnichih, tehnichnih i gumanitarnih nauk Natsionalnoy akademiy nauk Ukrayni na 2014–2018 roki [Resolution of the Presidium of the National Academy of Sciences of Ukraine no. 179 on December 20, 2013 The main research areas and the most important problems of basic research in the field of natural, technical and humanitarian sciences of the National Academy of Sciences of Ukraine on 2014–2018]", Cabinet of Ministers of Ukraine, No. 179, available at: www.nas.gov.ua/text/CouncilOfPresidents/Napryamky.pdf (accessed 12 December 2016).

Geletuha, G. G., Zheleznaya, T. A. and Prahovnik, A. K. (2015), "Analiz energeticheskih strategiy stran ES i mira i roli v nih vozobnovlyaemyih istochnikov energii. Analiticheskaya zapiska BAU № 13 [An analysis of the energy strategies of the EU and the world and the role into them of renewable energy sources. Analytical Note BAU number 13]", Bioenergeticheskaya assotsiatsiya Ukrainy, available at: www.uabio. org/activity/uabio-analytics (accessed 26 November 2016).

Kozhuhovskiy, I. S. (2013), "Kontseptsiya razvitiya infrastrukturyi elektrosnabzheniya i tsentralizovannogo teplosnabzheniya na osnove raspredelennoy generatsii i kogeneratsii [The concept of infrastructure development electric power supply and district heating based on cogeneration and distributed generation]", Sankt-Peterburgskiy politehnicheskiy universitet Petra Velikogo, available at: http://nnhpe.spbstu.ru/wp-content/uploads/2015/09/2013 _10_24_АПБЭ.pdf, (accessed 10 December 2016).

(2015), "SShA investiruyut v stroitelstvo 10 mini-TETS v Harkovskoy obl. [United States to invest in the construction of 10 mіnі-CHP in the Kharkiv region]", ElektroVesti. Portal pro elektrosnabzhenie, available at: http://elektrovesti.net/41896_ssha-investiruyut-v-stroitelstvo-10-mini-tets-v-kharkovskoy-obl (accessed 12 December 2016).

Matiyuk, L. N. (2016), "Osnovnaya kontseptsiya: "Bioenergeticheskaya derevnya" [The basic concept: "Bioenergy Village"]". Special Agency for Renewable Resources (FNR), Gülzow, Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., available at: http://saee.gov.ua/sites/default/files/1_Bio.pdf, (accessed 04 January 2017).

Shubenko, O., Malyarenko, V., Babak, М., Senetskyi, О. and Sarapin, V. (2017), "Developing the Cascade Thermal Circuit for the Turbine Unit Operating on Low-Boiling Working Medium Intended for Agricultural Power Engineering", Bulletin of NTU "KhPI". Series: Power and heat engineering processes and equipment, no. 10(1232), pp. 13–24, ISSN 2078-774X, doi: 10.20998/2078-774X.2017.10.02.

Sokolov, E. Ya. (2006), "Teplofikatsiya i teplovyie seti: uchebnik dlya vuzov [District heating and heat networks: a textbook for high schools]", Publishing House MEI, Moscow.

Shubenko, A. L., Malyarenko, V. A., Senetskyi, A. V. and Babak, N. Yu. (2014), "Kogeneratsionnye tehnologii v energetike na osnove primenenija parovyh turbin maloy moshchnosti [Cogeneration technologies in energy on based the use of low-power steam turbines]", IPMach NAS of Ukraine, Kharkov, ISBN 978-966-02-7059-6.

Gerasimov, S. M., Vinnitskiy, I. P., Misak, Y. S. and Kahikalo, T. G. (1998), "GKD 34.09.108-98. Rozpodil vitrati paliva na teplovih elektrostantsiyah na vidpuschenu elektrichnu i teplovu energiyu pri Yh kombinovanomu virobnitstvi. Metodika [GCD 34.09.108-98. fuel distribution at the thermal power stations for the supplied electricity and heat with their combined production. Methodology]", LvivORGRES, Lviv, Ukraine.

Nezhentsev, V. V. and Dubovik, V. S. (1990), "Povyishenie effektivnosti ispolzovaniya toplivno-energeticheskih resursov v promyishlennosti [More efficient use of energy resources in the industry]", Technik, Kiev, Ukraine.

Shubenko, A.L., Babak, N. Yu., Senetskyi, A. V. and Rogovoy, S. V. (2014), "Perevod maloy teploelektrotsentrali na szhiganie mestnogo topliva v ob'emah, obespechivayuschih ee rabotu v letnee vremya [Translation of small heat and power plant on the local combustion of fuel in quantities that ensure its work in the summer time]", Energy saving. Energy. Energy audit, No. 04(122), pp. 17–26, ISSN 2218-1849.

Geletuha, G. G., Zheleznaya, T. A. and Drozdov, O. I. (2013), "Kompleksnyy analiz tehnologiy vyrobnitstva energii z tverdoi biomasy v Ukraini. Chastyna 1. Soloma [Comprehensive analysis of the technologies of energy production from solid biomass in Ukraine. Part 1. Straw]", Prom. teplotehnIka, Vol. 35, No. 3, pp. 57–63, ISSN 0204-3602.

Zinchenko, V. and Yashin, M. (2011), "Energiya miskantusa. Deshevoy nefti ne budet! [Energy miscanthus. Cheap oil will not!]", LesProm inform, No. 6, pp. 134–140, ISSN 1996-0883.

Perederiy, S. (2010), "Schepa kak tverdoe biotoplivo v Evrope [Wood chips as a solid biofuel in Europe]", LesProm inform, No. 5, pp. 132–135, ISSN 1996-0883.

(1993), "DSTU 2042-92. Briketi torf'yani na komunalno-pobutovi potrebi. Tehnichni umovi [DSTU 2042-92. Briquettes of peat for household needs. Technical conditions]", State Committee for Standardization and Certification Ukraine, Kiev, Ukraune.

Tyurina, E. A. (2013), "Innovatsionnye tehnologii pererabotki biomassy v ekologicheski chistye topliva i elektroenergiyu [Innovative technologies for processing biomass into clean fuel and electricity]", Vozobnovlyaemaya energetika. Puti povyisheniya energeticheskoy i ekonomicheskoy effektivnosti REENROR-2013: mater. Pervogo Mezhdun. foruma 22-23 oktyabrya 2013 g, , pp. 361–363, Ob'edinennyy institut vyisokih temperatur RAN, Moscow, Russia.

(2016), "My delaem energiyu zelenoy! [We make green energy!]", Bioenergeticheskaya assotsiatsiya Ukrainy. Official website of the manufacturer, available at: http://www.uabio.org/ru/ (accessed 20 December 2016).

Gneushev, V. A., Stadnik, A. S. and Krohmalyuk, Yu. A. (2012), "Logika sooruzheniya i obespecheniya biotoplivom mini-TETS v Ukraine [Logic of construction and ensure biofuels mіnі-CHP in Ukraine]", Energy saving. Energy. Energy audit, No. 07 (101), pp. 44–52, ISSN 2218-1849.

(2011), "DSTU B V.1.1-27:2010. Budivelna klImatologiya [DSTU B V.1.1-27:2010. Construction climatology]", Minregionbud Ukraine, Kiev, Ukraine.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1    Постанова Кабінету Міністрів України № 942 від 7 вересня 2011 р. Про затвердження переліку пріоритетних тематичних напрямів наукових досліджень і науково-технічних розробок на період до 2020 року [Електронний ресурс] / Кабінет Міністрів України. – 2011. – № 942. – 5 с. – Режим доступу: http://zakon.rada.gov.ua/laws/ show/942-2011-п. – Загл. з екрану. – 13.01.2017.

 

2    Постанова Президії НАН України № 179 від 20 грудня 2013 р. Основні наукові напрями та найважливіші проблеми фундаментальних досліджень у галузі природничих, технічних і гуманітарних наук Національної академії наук України на 2014–2018 роки [Електронний ресурс] / Кабінет Міністрів України. – 2013. – № 179. – 42 с. – Режим доступу: www.nas.gov.ua/text/CouncilOfPresidents/ Napryamky.pdf. – Загл. з екрану. – 12.12.2016.

 

3    Гелетуха, Г. Г. Анализ энергетических стратегий стран ЕС и мира и роли в них возобновляемых источников энергии. Аналитическая записка БАУ № 13 [Электронный ресурс] / Г. Г. Гелетуха, Т. А. Железная, А. К. Праховник // Биоэнергетическая ассоциация Украины. – 2015. – 18 с. – Режим доступа: www.uabio.org/activity/uabio-analytics. – Загл. с экрана. – 26.11.2016.

 

4    Кожуховский, И. С. Концепция развития инфраструктуры электроснабжения и централизованного теплоснабжения на основе распределенной генерации и когенерации [Электронный ресурс]. – 2013. – 29 с. – Режим доступа: http://nnhpe.spbstu.ru/wp-content/uploads/2015/09/2013 _10_24_АПБЭ.pdf. – Загл. с экрана. – 10.12.2016.

 

5    США инвестируют в строительство 10 мини-ТЭЦ в Харьковской обл. [Электронный ресурс] /ЭлектроВести. Портал про электроснабжение. – 2015. – Режим доступа: http://elektrovesti.net/41896_ ssha-investiruyut-v-stroitelstvo-10-mini-tets-v-kharkovskoy-obl. – Загл. с экрана. – 12.12.2016.

 

6    Матиюк, Л. Н. Основная концепция: «Биоэнергетическая деревня» [Электронный ресурс] / Л. Н. Матиюк // Специальное агентство по возобновляемым ресурсам (FNR). – Gülzow : Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., 2016. – 54 с. – Режим доступа: http://saee.gov.ua/sites/ default/files/1_Bio.pdf. – Загл. с экрана. – 04.01.2017.

 

7    Шубенко, А. Л. Разработка каскадной тепловой схемы турбоустановки на низкокипящих рабочих телах для сельской энергетики / А. Л. Шубенко, В. А. Маляренко, Н.Ю. Бабак, А.В. Сенецкий, В. ПСарапин // Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Енергетичні та теплотехнічні процеси й устаткування. – Харків : НТУ «ХПІ», 2017. – № 10(1232). – С. 13–24. – Бібліогр.: 26 назв. – ISSN 2078-774X. – doi: 10.20998/2078-774X.2017.10.02.

 

8    Соколов, Е. Я. Теплофикация и тепловые сети : учеб. для вузов / Е. Я. Соколов. – Москва : Издательский дом МЭИ, 2006. – 472 с.

 

9    Когенерационные технологии в энергетике на основе применения паровых турбин малой мощности [Текст] / А. Л. Шубенко, В. А. Маляренко, А. В. Сенецкий, Н. Ю. Бабак // Институт проблем машиностроения НАН Украины. – Харьков, 2014. – 320 с. – ISBN 978-966-02-7059-6.

 

10  ГКД 34.09.108-98. Розподіл витрати палива на теплових електростанціях на відпущену електричну і теплову енергію при їх комбінованому виробництві. Методика / С. М. Герасимов, І. П. Винницький, Й. С. Мисак, Т. Г. Кахикало. – Львів : ЛьвівОРГРЕС, 1998. – 18 с.

 

11  Неженцев, В. В. Повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов в промышленности / В. В. Неженцев, В. С. Дубовик. – Киев : Техника, 1990. – 128 с.

 

12  Перевод малой теплоэлектроцентрали на сжигание местного топлива в объемах, обеспечивающих ее работу в летнее время / А. Л. Шубенко, Н. Ю. Бабак, А. В. Cенецкий, С. В. Роговой // Энергосбережение. Энергетика. Энергоаудит. – 2014. – № 04(122). – С. 17–26. – ISSN 2218-1849.

 

13  Гелетуха, Г. Г. Комплексний аналіз технологій виробництва енергії з твердої біомаси в Україні. Частина 1. Солома / Г. Г. Гелетуха, Т. А. Желєзна, О. І. Дроздова // Промислова теплотехніка. – 2013. – Т. 35. – № 3. С. 57–63. – ISSN 0204-3602.

 

14  Зинченко, В. Энергия мискантуса. Дешевой нефти не будет! / В. Зинченко, М. Яшин // ЛесПром информ. – 2011. – № 6. – С. 134–140. – ISSN 1996-0883.

 

15  Передерий, С. Щепа как твердое биотопливо в Европе / С. Передерий // ЛесПром информ. – 2010. – № 5. – С. 132–135. – ISSN 1996-0883.

 

16  ДСТУ 2042-92. Брикети торф'яні на комунально-побутові потреби. Технічні умови. – Введено 01.01.1993. – Київ : Державний комітет стандартизації метрології та сертифікації України, 1993. – 4 с.

 

17  Тюрина, Э. А. Инновационные технологии переработки биомассы в экологически чистые топлива и электроэнергию / Э. А. Тюрина // Возобновляемая энергетика. Пути повышения энергетической и экономической эффективности REENROR-2013: матер. Первого Междун. форума 22–23 октября2013 г. – Москва : Объединенный институт высоких температур РАН, 2013. – С. 361–363.

 

18  Мы делаем энергию зеленой! [Электронный ресурс] / Биоэнергетическая ассоциация Украины : официальный сайт. – 2016. – Режим доступа: http://www.uabio.org/ru/. – Загл. с экрана. – 20.12.2016.

 

19  Гнеушев, В. А. Логика сооружения и обеспечения биотопливом мини-ТЭЦ в Украине / А. В. Гнеушев, А. С. Стадник, Ю. А. Крохмалюк // Энергосбережение. Энергетика. Энергоаудит. – 2012. – № 07(101). – С. 44–52. – ISSN 2218-1849.

 

20    ДСТУ Б В.1.1-27:2010. Будівельна кліматологія. – Введено 01.11.11. – Київ : Мінрегіонбуд України, 2011. – 127 с.




DOI: https://doi.org/10.20998/2078-774X.2017.11.01

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.