Evaluating the Effectiveness of Various Design Versions of Raw Water Heaters at a Combined Heat and Power Plant

  • Дмитрий [Dmitriy] Львович [L.] Астановский [Astanovsky]
  • Лев [Lev] Залманович [Z.] Астановский [Astanovsky]
  • Павел [Pavel] Владимирович [V.] Кустов [Kustov]
  • Андрей [Andrey] Владимирович [V.] Охлопков [Okhlopkov]
  • Кирилл [Kirill] Сергеевич [S.] Никишов [Nikishov]
  • Николай [Nikolay] Витальевич [V.] Попов [Popov]
  • Владислав [Vladislav] Дмитриевич [D.] Битней [Bitney]
  • Артём [Artem] Алексеевич [A.] Кулаков [Kulakov]
Keywords: heat exchanger, raw water heater, heat transfer, hardness salt deposition, compactness

Abstract

The article presents the results of the activities conducted by the Mosenergo PJSC and the Fast Engineering OJSC on studying various heat transfer apparatuses (shell-and-tube, plate, and radial-spiral ones) for use as raw water heaters (RWHs). The purpose of the work is to improve the reliability of RWH operation, reduce its mass and dimensions, minimize or completely eliminate maintenance during operation to achieve more economically efficient use of this equipment, which is a pressing problem for this thermal power industry area. To achieve this goal, the following activities were carried out:

- an analytical review of information sources was done. Based on this review, a comparative assessment of the characteristics of existing designs of shell-and-tube heat exchangers and plate heat exchangers used as RWHs was carried out;

- a review of information sources containing information about the design and operating experience of radial-spiral heat exchangers was done, and a comparative assessment of the characteristics of the designs of this type of heat exchangers with respect to the commonly used ones was carried out;

- a radial-spiral RWH with a continuously operating filter for treating raw water prior to feed it to the RWHs was produced.

Information about authors

Дмитрий [Dmitriy] Львович [L.] Астановский [Astanovsky]

Ph.D. (Techn.), President of LLC «Fast Engineering», e-mail: femoscow@mail.ru

Лев [Lev] Залманович [Z.] Астановский [Astanovsky]

Vice President of LLC «Fast Engineering», e-mail: femoscow@mail.ru

Павел [Pavel] Владимирович [V.] Кустов [Kustov]

Head of the Design Dept., LLC «Fast Engineering», e-mail: femoscow@mail.ru

Андрей [Andrey] Владимирович [V.] Охлопков [Okhlopkov]

Head of the Expertise and Technical Development Service, PJSC «Mosenergo», e-mail: OhlopkovAV@mosenergo.ru

Кирилл [Kirill] Сергеевич [S.] Никишов [Nikishov]

Project Manager of the Expertise and Technical Development Service, PJSC «Mosenergo», e-mail: NikishovKS@mosenergo.ru

Николай [Nikolay] Витальевич [V.] Попов [Popov]

Expert of the Expertise and Technical Development Service, PJSC «Mosenergo», e-mail: Popov_NV@mosenergo.ru

Владислав [Vladislav] Дмитриевич [D.] Битней [Bitney]

Expert of the Expertise and Technical Development Service, PJSC «Mosenergo», e-mail: BitneyVD@mosenergo.ru

Артём [Artem] Алексеевич [A.] Кулаков [Kulakov]

Specialist of the Expertise and Technical Development Service, PJSC «Mosenergo», e-mail: Kula-kov_AA@mosenergo.ru

References

1. Иванов С.А., Батухин Л.Г., Сафронов П.Г. Повышение экономичности ТЭЦ путем оптимизации распределения потоков теплоты // Промышленная энергетика. 2011. № 3. С. 2—7.
2. Сафронов П.Г. Об эффективности централизованного теплоснабжении и теплофикации в рыночных условиях // Промышленная энергетика. 2011. № 11. С. 6—9.
3. Аронсон Э. и др. Теплообменники энергетических установок. Екатеринбург: Изд-во УрФУ, 2015.
4. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: ООО ТИД «Альянс», 2004.
5. Гулямов А.А., Зверева В.А. Определение эффективности работы кожухотрубчатого теплообменного аппарата // Энергия — 2018: Материалы XIII Международной науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. Иваново: Ивановский гос. энергетический ун-т им. В.И. Ленина, 2018. Т. 1. С. 93.
6. Новиков Г.Ю., Халютина А.Н., Лупицкая М.И., Ручкина С.А. Повышение эффективности теплоснабжения за счет пластинчатых теплообменных аппаратов // Научный поиск в современном мире: Сб. материалов VIII Междунар. науч.-практ. конф. Махачкала: ООО «Апробация», 2015. С. 49—50.
7. Андреева Е.В. Пластинчатые теплообменные аппараты: экономия энергии, увеличение производительности // Пищевая и перерабатывающая промышленность. 2006. № 2. С. 453.
8. Пат. № 2075020 РФ. Аппарат для проведения теплообменных и диффузионных процессов / Астановский Д.Л., Астановский Л.З. // Бюл. изобрет. 1995. № 5.
9. Астановский Д.Л., Астановский Л.З. Использование теплообменных аппаратов новой конструкции в теплоэнергетике // Теплоэнергетика. 2007. № 7. С. 46—51.
10. Пат. № 2348882 РФ. Теплообменник Астановского радиально-спирального типа (Варианты) / Астановский Д.Л., Астановский Л.З. // Бюл. изобрет. 2009. № 7.
11. Астановский Д.Л. и др. Использование теплообменных аппаратов новой конструкции на предприятиях газовой промышленности // Современное состояние и пути совершенствования оборудования и технологий промысловой подготовки углеводородного сырья на месторождениях ОАО «Газпром»: Материалы заседания секции «Добыча и промысловая подготовка газа и газового конденсата Научно-технического совета ОАО «Газпром»». М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2008. С. 53—61.
12. Астановский Д.Л., Астановский Л.З. Использование высокоэффективных теплообменных аппаратов конструкции «ФАСТ ИНЖИНИРИНГ» в теплоэнергетике // Альтернативные источники энергии для больших городов: Материалы III Междунар. конф. М., 2008. С. 163—168.
13. Астановский Д.Л., Астановский Л.З., Сильман М.А. Применение теплообменных аппаратов нового поколения // Вестник международной академии холода. 2010. № 3. С. 11—17.
14. Астановский Д.Л., Астановский Л.З. Теплообменные аппараты радиально-спирального типа конструкции ФАСТ ИНЖИНИРИНГ® // Химагрегаты. 2015. № 4(32). С. 22—25.
15. Фоминых К.С. Экономическая эффективность замены кожухотрубного теплообменного аппарата на пластинчатый теплообменный аппарат на ТЭЦ-2 г. Йошкар-Ола // Academy. 2019. № 2(41). С. 20—22.
16. Муртазин Д.Д. Сравнение пластинчатых и кожухотрубчатых теплообменных аппаратов // Аллея науки. 2018. Т. 7. № 5(21). С. 537—540.
17. Петров, А.Д., Сысолятин С.А., Ильин В.В. Сравнение пластинчатых и кожухотрубных теплообменных аппаратов // Молодой ученый. 2017. № 18(152). С. 65—70.
18. А.с. № 1109228 A1 СССР. Способ изготовления кожухотрубных теплообменников / Несвит П.М. и др. М.: Всесоюзный Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт компрессорного машиностроения, 1984.
19. Ахманов И.И. Внедрение эффективных пластинчатых теплообменников вместо кожухотрубных // Образование и наука в России и за рубежом. 2020. № 12(76). С. 201—206.
20. Боброва О.Д., Гришкова А.В. Сравнение кожухотрубных и разборных пластинчатых теплообменников для использования в существующих тепловых пунктах // Современные технологии в строительстве. Теория и практика. 2021. Т. 1. С. 198—203.
21. Вивчар А.Н. и др. Инновационная деятельность ПАО «Мосэнерго» // Электрические станции. 2022. № 9(1094). С. 11—15.
22. Такташев Р. и др. Биологическая доочистка сточных вод в энергетике // Энергетическая политика. 2021. № 12(166). С. 80—94.
---
Для цитирования: Астановский Д.Л., Астановский Л.З., Кустов П.В., Охлопков А.В., Никишов К.С., Попов Н.В., Битней В.Д., Кулаков А.А. Оценка эффективности вариантов технических решений конструкций подогревателей сырой воды на теплоэлектроцентрали // Вестник МЭИ. 2023. № 6. С. 77—87. DOI: 10.24160/1993-6982-2023-6-77-87
#
1. Ivanov S.A., Batukhin L.G., Safronov P.G. Povyshenie Ekonomichnosti TETS Putem Optimizatsii Raspredeleniya Potokov Teploty. Promyshlennaya Energetika. 2011;3:2—7. (in Russian).
2. Safronov P.G. Ob Effektivnosti Tsentralizovannogo Teplosnabzhenii i Teplofikatsii v Rynochnykh Usloviyakh. Promyshlennaya Energetika. 2011;11:6—9. (in Russian).
3. Aronson E. i dr. Teploobmenniki Energeticheskikh Ustanovok. Ekaterinburg: Izd-vo UrFU, 2015. (in Russian).
4. Kasatkin A.G. Osnovnye Protsessy i Apparaty Khimicheskoy Tekhnologii. M.: OOO TID «Al'yans», 2004. (in Russian).
5. Gulyamov A.A., Zvereva V.A. Opredelenie Effektivnosti Raboty Kozhukhotrubchatogo Teploobmennogo Apparata. Energiya — 2018: Materialy XIII Mezhdunarodnoy Nauch.-tekhn. Konf. Studentov, Aspirantov i Molodykh Uchenykh. Ivanovo: Ivanovskiy Gos. Energeticheskiy Un-t im. V.I. Lenina, 2018;1:93. (in Russian).
6. Novikov G.Yu., Khalyutina A.N., Lupitskaya M.I., Ruchkina S.A. Povyshenie Effektivnosti Teplosnabzheniya za schet Plastinchatykh Teploobmennykh Apparatov. Nauchnyy Poisk v Sovremennom Mire: Sb. Materialov VIII Mezhdunar. Nauch.-prakt. Konf. Makhachkala: OOO «Aprobatsiya», 2015:49—50. (in Russian).
7. Andreeva E.V. Plastinchatye Teploobmennye Apparaty: Ekonomiya Energii, Uvelichenie Proizvoditel'nosti. Pishchevaya i Pererabatyvayushchaya Promyshlennost'. 2006;2:453. (in Russian).
8. Pat № 2075020 RF. Apparat dlya Provedeniya Teploobmennykh i Diffuzionnykh Protsessov. Astanovskiy D.L., Astanovskiy L.Z. Byul. Izobret. 1995;5. (in Russian).
9. Astanovskiy D.L., Astanovskiy L.Z. Ispol'zovanie Teploobmennykh Apparatov Novoy Konstruktsii v Teploenergetike. Teploenergetika. 2007;7:46—51. (in Russian).
10. Pat № 2348882 RF. Teploobmennik Astanovskogo Radial'no-spiral'nogo Tipa (Varianty). Astanovskiy D.L., Astanovskiy L.Z. Byul. Izobret. 2009;7. (in Russian).
11. Astanovskiy D.L. i dr. Ispol'zovanie Teploobmennykh Apparatov Novoy Konstruktsii na Predpriyatiyakh Gazovoy Promyshlennosti. Sovremennoe Sostoyanie i Puti Sovershenstvovaniya Oborudovaniya i Tekhnologiy Promyslovoy Podgotovki Uglevodorodnogo Syr'ya na Mestorozhdeniyakh OAO «Gazprom»: Materialy Zasedaniya Sektsii «Dobycha i Promyslovaya Podgotovka Gaza i Gazovogo Kondensata Nauchno-tekhnicheskogo Soveta OAO «Gazprom»». M.: OOO «IRTS Gazprom», 2008:53—61. (in Russian).
12. Astanovskiy D.L., Astanovskiy L.Z. Ispol'zovanie Vysokoeffektivnykh Teploobmennykh Apparatov Konstruktsii «FAST INZHINIRING» v Teploenergetike. Al'ternativnye Istochniki Energii dlya Bol'shikh Gorodov: Materialy III Mezhdunar. Konf. M., 2008:163—168. (in Russian).
13. Astanovskiy D.L., Astanovskiy L.Z., Sil'man M.A. Primenenie Teploobmennykh Apparatov Novogo Pokoleniya. Vestnik Mezhdunarodnoy Akademii Kholoda. 2010;3:11—17. (in Russian).
14. Astanovskiy D.L., Astanovskiy L.Z. Teploobmennye Apparaty Radial'no-spiral'nogo Tipa Konstruktsii FAST INZHINIRING®. Khimagregaty. 2015;4(32):22—25. (in Russian).
15. Fominykh K.S. Ekonomicheskaya Effektivnost' Zameny Kozhukhotrubnogo Teploobmennogo Apparata na Plastinchatyy Teploobmennyy Apparat na TETS-2 g. Yoshkar-Ola. Academy. 2019;2(41):20—22. (in Russian).
16. Murtazin D.D. Sravnenie Plastinchatykh i Kozhukhotrubchatykh Teploobmennykh Apparatov. Alleya Nauki. 2018;7;5(21):537—540. (in Russian).
17. Petrov, A.D., Sysolyatin S.A., Il'in V.V. Sravnenie Plastinchatykh i Kozhukhotrubnykh Teploobmennykh Apparatov. Molodoy Uchenyy. 2017;18(152):65—70. (in Russian).
18. A.s № 1109228 A1 SSSR. Sposob Izgotovleniya Kozhukhotrubnykh Teploobmennikov. Nesvit P.M. i dr. M.: Vsesoyuznyy Nauchno-Issledovatel'skiy i Konstruktorsko-tekhnologicheskiy Institut Kompressornogo Mashinostroeniya, 1984. (in Russian).
19. Akhmanov I.I. Vnedrenie Effektivnykh Plastinchatykh Teploobmennikov Vmesto Kozhukhotrubnykh. Obrazovanie i Nauka v Rossii i za Rubezhom. 2020;12(76):201—206. (in Russian).
20. Bobrova O.D., Grishkova A.V. Sravnenie Kozhukhotrubnykh i Razbornykh Plastinchatykh Teploobmennikov dlya Ispol'zovaniya v Sushchestvuyushchikh Teplovykh Punktakh. Sovremennye Tekhnologii v Stroitel'stve. Teoriya i Praktika. 2021;1:198—203. (in Russian).
21. Vivchar A.N. i dr. Innovatsionnaya Deyatel'nost' PAO «Mosenergo». Elektricheskie Stantsii. 2022;9(1094):11—15. (in Russian).
22. Taktashev R. i dr. Biologicheskaya Doochistka Stochnykh Vod v Energetike. Energeticheskaya Politika. 2021;12(166):80—94. (in Russian)
---
For citation: Astanovsky D.L., Astanovsky L.Z., Kustov P.V., Okhlopkov A.V., Nikishov K.S., Popov N.V., Bitney V.D., Kulakov A.A. Evaluating the Effectiveness of Various Design Versions of Raw Water Heaters at a Combined Heat and Power Plant. Bulletin of MPEI. 2023;6:77—87. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2023-6-77-87
Published
2023-09-05
Section
Energy Systems and Complexes (2.4.5)