Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Анализ технических решений по созданию ПГУ-ТЭЦ с КУ и работ по оптимизации струк туры тепловой схемы 9
1.1. Актуальность создания парогазовых энергоблоков с котлами-утилизаторами 9
1.2. Проблемы и особенности работы тепловых схем теплофикационных парогазовых энергоблоков с котлами-утилизаторами 14
1.3. Опыт разработок и применения парогазовых теплофикационных энергоблоков 21
1.4. Обзор работ по методикам расчета и оптимизации структуры схем ПГУ-ТЭЦ с котлами-утилизаторами 28
1.5. Постановка задачи и цели исследования 38
ГЛАВА 2. Методические основы учета климатических условий при расчете схем пгу-тэц с котлами-утилизаторами 39
2.1. Исследуемые типы тепловых схем ПГУ-ТЭЦ с КУ и обоснование их выбора 39
2.2. Выбор климатических регионов и влияния их характеристик на график тепловых нагрузок ПГУ-ТЭЦ 47
2.3. Способы покрытие графика тепловой нагрузки в схемах ПГУ-ТЭЦ утилизационного типа 51
2.4. Определение показателей тепловой экономичности теплофикационных ПТУ утилизационного типа с учетом влияния климатических факторов 58
2.5. Алгоритм расчета тепловых схем утилизационных ПГУ-ТЭЦ с учетом влияния климатических особенностей регионов 63
2.6. Основы методические положения и алгоритм сравнения вариантов парогазовых ТЭЦ 67
2.7. Описание программных продуктов 75
2.8. Выводы повтором главе 80
ГЛАВА 3. Исследование влияния климатических условий на работу основных элементов схем пгу-тэц с котлами-утилизаторами 81
3.1. Выбор типа ГТУ и анализ влияния климатических условий на их характеристики 81
3.2. Влияние типа ГТУ на работу котла-утилизатора 87
3.3. Исследование влияния климатических условий и типа ГТУ на выбор режима проектирования котла-утилизатора 93
3.4. Анализ влияние климатических условий и типа ГТУ на работу паротурбинной установки 107
3.5. Влияние климатических условий на показатели тепловой экономичности парогазовых ТЭЦ утилизационного типа 116
3.6. Выводы по третьей главе 132
ГЛАВА 4. Оптимизация режима отпуска теплоты от оборудования пгу-тэц в зависимости от типа гту и климатических условий 133
4.1. Проблема оптимизации режима отпуска тепла ПГУ-ТЭЦ 133
4.2. Номограмма годовых показателей работы вариантов ПТУ-ТЭЦ при различных режимах отпуска тепла 135
4.3. Основные методические положения построения номограммы годовых показателей работы вариантов ПТУ-ТЭЦ при различных режимах отпуска тепла 140
4.4. Использование номограммы годовых показателей работы вариантов ПТУ-ТЭЦ 145
4.5. Выводы по четвертой главе 149
ГЛАВА 5. Оценка технико-экономических показателей работы пту-тэц с котлами-утилизаторами при учете влияния климатических условий и типа ГТУ 150
5.1. Особенности определения прибыли от строительства ПГУ-ТЭЦ с котлами-утилизаторами по системному эффекту 1SQ
5.2. Оценка стоимости строительства вариантов ПТУ-ТЭЦ утилизационного типа 155
5.3. Оценка экономической эффективности инвестиционного проекта 158
5.4. Анализ чувствительности показателей экономической эффективности вариантов строительства ПТУ-ТЭЦ утилизационного типа 164
5.5. Выводы по пятой главе 171
Выводы по диссертации 172
Список использованной литературы
- Проблемы и особенности работы тепловых схем теплофикационных парогазовых энергоблоков с котлами-утилизаторами
- Определение показателей тепловой экономичности теплофикационных ПТУ утилизационного типа с учетом влияния климатических факторов
- Влияние типа ГТУ на работу котла-утилизатора
- Номограмма годовых показателей работы вариантов ПТУ-ТЭЦ при различных режимах отпуска тепла
Введение к работе
Ввиду особенности климатических условий, в которых находится значительная часть Российской Федерации, для отечественной энергетики всегда была актуальной задача теплофикации. Структура оборудования энергосистем России характеризуется тем, что доля установленной электрической мощности ТЭЦ составляет порядка 48 % общей мощности тепловых электростанций России сжигающих органическое топливо [1]. При этом, в настоящее время удельный вес природного газа в суммарном расходе топлива на электростанциях РФ составляет 62%, а на перспективу до 2020 года он возрастет до 65%.
Прогрессивность ТЭЦ заключалась не только в существенной экономии топлива, расходуемого на электро- и теплоснабжение, но и в заметном оздоровлении воздушного бассейна городов. Сооружение ТЭЦ вместо многочисленных мелких котельных, которые занимали значительное место в структуре источников теплоснабжения большого числа городов России, и работали в большинстве случаев на низкосортном топливе, загрязняя воздушную атмосферу этих городов, способствовало решению этих вопросов [2].
В новых экономических условиях, комбинированный способ производства электрической и тепловой энергии сохраняет свои преимущества перед раздельным. Однако, несмотря на достигнутые успехи в этом направлении, в настоящее время, проявился ряд негативных тенденций ее развития, к числу которых относятся следующие:
физическое и моральное старение оборудования большого числа действующих ТЭЦ;
замедление темпов снижения удельных расходов топлива;
стабилизация доли выработки электроэнергии на тепловом потреблении;
значительная продолжительность строительства ТЭЦ и освоения тепловой мощности турбоагрегатов.
Одним из современных и технологичных подходов к качественному изменению ситуации в отрасли, повышающих общий уровень эффективности
Стр. 6
производства электрической и тепловой энергии, является внедрение газотурбинных и парогазовых технологий. При этом из всех возможных вариантов использования ГТУ наибольшими технико-экономическими и экологическими показателями обладают схемы ПГУ-ТЭЦ с котлами-утилизаторами.
Как показывают исследования, в режимах с максимальной тепловой нагрузкой коэффициент использования теплоты топлива примерно одинаковый как у паротурбинных, так и у парогазовых ТЭЦ [3]. Однако теплофикационная нагрузка сильно зависит от температуры наружного воздуха и заметно меняется в течении года. В этом случае, достаточно большой период времени паросиловым ТЭЦ приходится работать на частичной тепловой нагрузке и, как следствие, с невысоким КПД [4,5]. При этих же условиях парогазовые ТЭЦ в силу большей гибкости в регулировании электрических и тепловых нагрузок имеют более высокие показатели. Поэтому применение ПГУ-ТЭЦ позволяет повысить эффективность использования топлива в годовом разрезе [6,7].
Работа парогазовых установок с котлами-утилизаторами имеет некоторую специфику, которая обуславливается влиянием климатических факторов на график тепловых нагрузок потребителя и особенностью работы основного оборудования, входящего в состав ПТУ. В этой связи актуальной встает задача исследования эффективности работы различных вариантов ПГУ-ТЭЦ утилизационного типа при покрытии годового графика тепловой нагрузки с учетом влияния климатических условиях. Необходимо провести технико-экономическую оценку целесообразности реализации проекта, сравнить показатели финансовой эффективности различных вариантов тепловых схем, оптимально проработать режимы работы и структуру применительно к конкретным условиям: региону сооружения, его климатическим условиям, финансовой политике региона и т.д.
В силу этого, настоящая работа посвящена исследованию и анализу влияния климатических условий, типа ГТУ на выбор структуры тепловых схем парогазовых ТЭЦ утилизационного типа и выработке рекомендаций по проектированию с учетом данных особенностей.
Стр. 7
Выполнение диссертационной работы позволило скорректировать основные методические положения расчета годовых показателей работы ПГУ в зависимости от климатических условий, выявить особенности работы отдельных элементов входящих в состав рассматриваемых схем, разработать алгоритм сопоставления рассматриваемых вариантов ПТУ-ТЭЦ на основании системной эффективности. Предложена методика построения номограмм годовых показателей работы ПТУ-ТЭЦ с КУ, позволяющая определять оптимальное значение отпуска тепла от парогазового энергоблока, а также использовать ее на стадиях финансово-экономического анализа. Проведена оценка и выполнен анализ экономической эффективности предложенных решений с учетом влияния тарифов.
Работа выполнена под руководством кандидата технических наук, доцента кафедры ТЭС МЭИ (ТУ), науч. рук. НИЛ «ГТУ и ПГУ ТЭС» МЭИ (ТУ) Бурова В.Д., которому автор выражает глубокую благодарность. Автор выражает благодарность профессору каф. ТЭС к.т.н. Цаневу СВ. за ценные замечания, советы и консультации при выполнении диссертационной работы. Автор благодарит коллектив НИЛ «ГТУ и ПГУ ТЭС» за сотрудничество и помощь в процессе оформления данной работы, а также к.т.н. Дудко А.П., к.т.н. Торжкова В.Е., к.т.н. Соколову М.А., к.т.н. Конакотина Б.В. за оказанную поддержку и содействие при проведении исследований и создании расчетных средств.
Стр. 8
Проблемы и особенности работы тепловых схем теплофикационных парогазовых энергоблоков с котлами-утилизаторами
Отсюда следуют некоторые особенности работы теплофикационных парогазовых энергоблоков утилизационного типа под которыми подразумеваются факторы влияющие как на количественные, так и на качественные показатели энергоблоков.
Основные особенности работы ПГУ-ТЭЦ с КУ: зависимость характеристик газотурбинной установки от атмосферных факторов; Стр. влияние аэродинамического сопротивления на входе в компрессор и на выходе из газовой турбины на работу ГТУ; зависимость работы котла-утилизатора от характеристик ГТУ; зависимость характеристик паровой турбины от характеристик КУ и климатических условий; возможность различных способов регулирования при покрытии тепловой нагрузки в зависимости от типа схемы ПГУ-ТЭЦ«
Основным элементом тепловой схемы ПГУ является газотурбинная установка, которая определяет режим работы всего оборудования энергоблока и по отношению к которой оптимизируются все технические решения- Однако газотурбинная установка в силу своей специфики имеет некоторые особенности связанные с постоянным изменением характеристик под воздействием атмосферных факторов. Так на на рис. 1.3 [б] приведен пример изменение характеристик современной энергетической ГТУ зарубежного производства в широком диапазоне температур наружного воздуха. Из приведенных зависимостей видно, что некоторые характеристики ГТУ меняются более, чем на 20% по сравнению с базовым режимом, за который принималась температура наружного воздуха равная +15 С.
Во всех случаях при изменении давления, влажности или температуры наружного воздуха изменяется его плотность. Уменьшение плотности снижает весовой расход воздуха, забираемого компрессором из атмосферы, в результате чего уменьшается мощность ГТУ и изменяются все ее характеристики.
Дополнительные потери давления воздуха на входе в компрессор (Дрвх) также воздействуют на работу установки. К таким потерям относятся потери в воздушных фильтрах, шумоглушителях, элементах антиобледенительной системы и др. На рис. 1.4 (а) на примере агрегата ГТЭ-110 представлены относительные изменения параметров ГТУ в зависимости от аэродинамического сопротивления воздухоприемного устройства. При работе газотурбиной установки в составе ПГУ большое значение имеет аэродинамическое сопротивление котла-утилизатора, связанных с ним газоходов и т.д. - АрВЬ[Х. На рис. 1.4 (б) показано влияние этого сопротивления на характеристики ГТУ. Следует отметить, что указанный фактор необходимо учитывать при рассмотрении работы энергетического модуля «ГТУ-КУ» в составе ПГУ в годовом разрезе, т.к. изменение характеристик выхлопных газов в зависимости от t неизбежно отражается на величине аэродинамического сопротивления Арвых.
Следующей особенностью ПТУ-ТЭЦ является зависимость работы котла-утилизатора от характеристик ГТУ В отличии от паротурбинных ТЭЦ, где паровой котел позволяет путем регулирования подачи топлива обеспечить широкий диапазон изменения паропроизводительности при требуемых параметрах пара, котел-утилизатор в составе ПТУ-ТЭЦ играет достаточно «пассивную» роль. Возможности по регулированию нагрузок ограничены, параметры пара и паропроизводительность в значительной мере определяются характеристиками газов после ГТУ, которые значительно зависят от атмосферных и климатических условий.
Относительное изменение параметров ГТУ типа ГТЭ-110 (НПО «Сатурн») в зависимости от потерь давления: (а) — в воздухоприем-ном устройстве, (б) — газоотводящем устройстве
При проектировании ПТУ-ТЭЦ утилизационного типа необходимо решить вопросы о выборе типа тепловой схемы и о режиме по которому будет проводится конструкторский расчет котла-утилизатора (КУ). Это также связано с особенностями работы теплофикационных 111 У, когда необходимо увязать изменение количества генерируемого в котле-утилизаторе тепла в течении года с графиком тепловой нагрузки потребителя
Определение показателей тепловой экономичности теплофикационных ПТУ утилизационного типа с учетом влияния климатических факторов
При оценке показателей тепловой экономичности теплофикационных энергоблоков важную роль играет соотношение выработки электроэнергии и тепла, которые изменяются в зависимости от температуры наружного воздуха и режима работы. При оценке эффективности ТЭЦ, при их финансово-экономическом анализе необходимо определить годовые объемы производства электроэнергии и теплоты в соответствии с требуемыми графиками нагрузок. В качестве критерия экономичности работы тепловых схем автором предлагается использовать суммарные годовые показатели работы ПГУ, характеризующие количественную сторону работы ПГУ-ТЭЦ, к которым относится количество отпущенной потребителям электрической и тепловой энергии, а также необходимое суммарное количество топлива на ТЭЦ. Использование данных показателей позволяют определить затраты на топливо и прибыль от реализации отпущенной тепловой и электрической энергии.
В основу определения показателей тепловой экономичности ПГУ-ТЭЦ утилизационного типа с учетом влияния климатических факторов, положена разработанная Дудко А.П. методика для расчета годовых показателей ПГУ [37].
Однако, данная методика дает только общий подход к расчету схем ПГУ-ТЭЦ и не раскрывает всех особенностей работы энергоблоков в различных климатических условиях.
В силу этого автором были выполнены необходимые преобразования и получен ряд коэффициентов, позволяющих оценивать влияние основных факторов при смене климатических условий.
А именно, был введен коэффициент, учитывающий продолжительность отопительного периода региона: k TssL, (2.14) г где Тот- продолжительность отопительного периода; т - число часов работы энергоблока.
Заметное влияние климатические условия оказывают на работу основного оборудования, и в первую очередь, на работу ГТУ. При изменении климатических условий будут меняться не только параметры ГТУ, но и характер их изменения. В силу этого при определении показателей работы ПГУ-ТЭЦ, и в первую очередь выработки электроэнергии необходимо вводить поправочный коэффициент на изменение характеристик ГТУ (в данном случае мощности) из-за смены климатических условий: кя.ус. Л -{акт ) -7 гту N1 где ДДГ . - изменение мощности ГТУ из-за климатических условий; дг _ мощность ГТУ в автономном режиме; f - температура наружного воздуха; h - высота над уровнем моря; ф - влажность. Последовательность расчета суммарных годовых показателей состоит из нескольких этапов: анализа климатических характеристик региона и построение графика Россандера; выбора типа схемы ПГУ-ТЭЦ с КУ; выбора ГТУ и пересчет их характеристик с учетом климатических условий; определения часовых показателей работы парогазового энергоблока; определения годовых показателей тепловой экономичности парогазового энергоблока; На первом этапе согласно климатическим особенностям региона весь диапазон температур наружного воздуха делится на несколько характерных участков для которых определяется изменение среднесуточной температуры в течении года и число часов в году, соответствующее этой температуре рис.2.10.
Далее для каждой температуры наружного воздуха определяются часовые показатели работы энергоблока к которым относятся: - тепловая мощность схемы ПГУ-ТЭЦ с КУ: 1=1 где G ce, - расход -потока сетевой воды через ГВТО; Ькусввш, й / — энтальпия сетевой воды на выходе и входе из ГВТО; G ce - расход І-потока сетевой воды через сетевые подогреватели паротурбинной установки; /w» / , hnm,ce(i)ex — энтальпия сетевой воды на выходе и входе из теплофикационной установки для і-потока; Q J" - тепло получаемое в пиковых водогрейных котлах ПВК (для схем с ПВК).
На практике удобнее использовать преобразованное выражение для определения мощности паровой турбины, которое в общем случае имеет вид: пт =2 ку.и/ і Ради/,-1 "ф,ле/0} РтЭЦ ппее( ) "VWttTtJ "пт#е(і)) Огіт У т » \ " ) где: Агки(} кг/с — расход пара, поступающего в ПТУ от контуров давления КУ; h t „ фвых, h т р, МДж/кг — энтальпия пара и питательной воды высокого и низкого давления для потока пара г-го контура; Q„mK- потери теплоты в конденсаторе ПТ и в окружающую среду; QnnPm - потери теплоты в проточной части паровой турбины. - теплота, подведенная с топливом: &У = GL + О - /О Qb fi (2.20) где: QFgta, - тепло, подведенное с топливом в камеру сгорания ГТУ; ffmy. - тепло, подведенное с топливом в ПВК. На основании прогноза или в соответствии с планом эксплуатации оборудования станции оценивается количество часов вывода электростанции из-под нагрузки (для планового ремонта и т.п.) — п?. В результате, учитывая Стр. продолжительность соответствующего і-го участка (щ), определяется количество часов, в течение которых работает энергоблок: щ - nf. Коэффициент, учитывающий плановые и ремонтные работы находится из соотношения: -п. м, (2.21) Далее, исходя из тепловой нагрузки потребителя и количества часов и, от температуры наружного воздуха, строятся графики продолжительности тепловой нагрузки (графики Россандера). На основании полученных часовых показателей работы ПГУ-ТЭЦ определяются годовые показатели по следующим зависимостям: - суммарное годовое количество отпущенной тепловой энергии: где QTi - тепловая мощность парогазовой ТЭЦ при температуры наружного воздуха f,; qCHi\- доля теплоты на собственные нужды ТЭЦ; - суммарное годовое количество отпущенной электроэнергии: 3 = t[N )(kr 3Z) + Nfny.,a-3Z)J-fC-a Ml)n )K (2.23) І=/ где Nnrvj - электрическая мощность паротурбинной установки при температура наружного воздуха ґ, ; эСн.г доля электроэнергии на собственные нужды ТЭЦ;
Влияние типа ГТУ на работу котла-утилизатора
Известно, что максимальную эффективность паротурбинные ТЭЦ теплофикационного типа достигают при максимальной загрузке теплофикационных отборов паровой турбины. При этом соблюдается минимально необходимый по условиям работы ПТ вентиляционный пропуск пара в конденсатор, т.е обеспечиваются минимальные потери тепла подведенного с топливом в паротурбинном цикле. Коэффициент использования ПТУ тепла топлива « для этого случая может достигать значений до 85-87%.
Следует также отметить, что таких показателей на ПТ ТЭЦ удается достигнуть за счет высоких показателей работы парового котла с КПД 90-92 % в расчетном режиме.
Однако, на парогазовых ТЭЦ с котлами-утилизаторами (КУ) в силу специфики работы, топливо подводится не в КУ, отвечающий за генерацию пара, а в камеру сгорания (КС) газотурбинной установки (ГТУ). В следствии этого, котел-утилизатор ПГУ выполняет пассивную роль теплообменного устройства, осуществляющего утилизацию тепла с уходящими газами ГТУ. При этом коэффициент полезного действия котла-утилизатора без дожигания топлива tj зависит от характеристик газовой турбины и определяется по балансу тепловых потоков из выражения: где: Q!f- теплота, отпускаемая от КУ; Q y- теплота уходящих газов КУ; Qxy- потери теплоты в окружающую среду; QuKy теплота, поступающая с паром от КУ на ПТУ.
В работе [37] для модуля «ГТУ-КУ» было показано влияние температуры газов на выходе из ГТУ и степени охлаждения уходящих газов в котле-утилизаторе (температуре газов на выходе из КУ) на КПД котла-утилизатора. В результате были получены зависимости представленные на рис.3.3.
Однако, данные зависимости не дают ответ на то, как будет меняться КПД различных типов КУ в течении года при изменении температуры наружного стр. воздуха и трафика тепловой нагрузки. Данные зависимости наиболее важны при определении эффективности работы схемы за весь год. К этому также следует добавить влияние климатических условий при работе в различных регионах.
Помимо этого, для схем ПТУ-ТЭЦ необходимо проводить расчеты не только применительно к модулю «ГТУ-КУ», но и всей схемы в целом. Так, как сочетание параметров ГТУ и графика тепловой нагрузки определяют работу всего оборудования, влияют на степень охлаждения газов в КУ.
Поэтому в работе были проведены соответствующие исследования для выбранных типов ГТУ по изменению КПД КУ в зависимости от температуры наружного воздуха с учетом структурных особенностей схемы.
В результате были получены зависимости КПД котла-утилизатора от температуры наружного воздуха для рассматриваемых типов схем и ГТУ представленные на рис.3.4 для КУ одного давления в составе схем ПТУ и для
Из иллюстраций видно, что характер изменения КПД КУ в течении года для рассматриваемых ГТУ различен. Для ГТУ типа V64.3A и ГТЭ-160 изменение показателя составляет 1-3%, в то время как для ГТЭ-110 КПД КУ при tHB=±30 С меняемся более чем на 10%. Этот факт также объясняется неравномерностью характеристик газовых турбин (рис. 3.1). Для таких режимов работы ГТУ, когда имеет место снижение теплового потенциала уходящих газов, из-за снижения tKT происходит снижение и КПД КУ.
Различное поведение КПД КУ, приведенных на рис.3.4 и 3.5 объясняется сочетанием характеристик газовых турбин и вариантом схемного решения. Максимальное значение КПД КУ было выявлено для схем ПТУ-ТЭЦ с котлами-утилизаторами одного давления на базе ГТУ V64.3A и ГТЭ-160, так как для этого типа тепловых схем возможна более глубокая утилизация выхлопных газов ГТУ за счет установки в хвостовой части газоводяного теплообменника (ГВТО). Котел-утилизатор одного давления для ГТЭ-110 так же обладает высокой эффективностью, но в зимний период времени с уменьшением температур наружного воздуха его экономичность резко падает из-за сильного падения температуры уходящих газов из ГТУ.
Эффективность работы котла-утилизатора сказывается в первую очередь на работе паротурбинной установки (ПТУ). Так из формулы (3.1) можно выявить влияние КПД КУ на теплоту поступающую с паром от КУ на ПТУ; аіу=Чку(2у-Ят (3-2)
Данная зависимость показывает, что чем меньше КПД котла-утилизатора при прочих равных условиях, тем меньшее количество тепла будет передано с паром паровой турбине.
Следующей важной особенностью ПГУ-ТЭЦ является зависимость глубины утилизации выхлопных газов в КУ ПГУ-ТЭЦ от графика тепловой нагрузки. Для одноконтурных схем ПГУ-ТЭЦ тепловая нагрузка напрямую влияет на возможность охлаждения дымовых газов в КУ и определяется температурой обратной сети и количеством сетевой воды, циркулируемой через ВВТО (см. рис. 2.9-2.10). Для двухконтурных схем ПГУ-ТЭЦ глубина охлаждения в КУ также определяется величиной температуры питательной воды на входе в ГПК. Так, при максимальной тепловой нагрузки устанавливается максимальное давление в теплофикационном отборе паровой турбины, при этом температура питательной воды, поступающая в ГПК, определяется в результате смешения потоков воды из конденсатора с температурой tk и слива дренажей из сетевых подогревателей с температурой tap, которая в данном случае будет тоже максимальной. В результате величина температуры питательной воды имеет самое большое в году значение и ограничивает дальнейшее охлаждение уходящих газов из котла. С уменьшением тепловой нагрузки происходит снижение давления в нижнем теплофикационном отборе, за счет снижения температуры прямой сети, согласно температурному графику, что приводит к уменьшению температуры дренажа из сетевых подогревателей. Следовательно, уменьшается температура питательной воды на входе в КУ, что позволяет более глубоко утилизировать уходящие газы и улучшить экономичность КУ.
Для того чтобы оценить влияние КПД котла-утилизатора на эффективность работы всей схемы ПГУ-ТЭЦ в целом воспользуемся известным уравнением по определению полного КПД (КИТ ПГУ-ТЭЦ) без дополнительного сжигания топлива [37]:
Номограмма годовых показателей работы вариантов ПТУ-ТЭЦ при различных режимах отпуска тепла
С целью оптимизации работы оборудования в зависимости от климатических условий и типа ГТУ автором была разработана номограмма годовых показателей работы вариантов ПГУ-ТЭЦ при различных режимах отпуска тепла и продолжительностях отопительного периода. Использование номограммы позволит значительно упростить оптимизацию оборудования в составе ТЭЦ за счет рационального распределения получаемой тепловой нагрузки между оборудованием энергоблока ПГУ-ТЭЦ и водогрейными котлами (ВК) ТЭЦ. Помимо этого, данная номограмма может быть использована на стадиях финансово-экономического анализа, когда в зависимости от конъюнктуры рынка цен на производимые продукты, можно оперативно определять основные показатели работы энергообъекта, и использовать их при расчете сроков окупаемости.
Разрабатываемая номограмма строится индивидуально для рассматриваемого типа схемы ПГУ-ТЭЦ на базе заданной ГТУ.
Основные параметры работы ПГУ-ТЭЦ, оказывающие влияние на ее экономичность, являются величинами взаимосвязанными и их можно представить не только в аналитическом, но и графическом виде. В качестве основных величин, на основе которых проводится построение номограммы годовых показателей работы ПГУ-ТЭЦ в зависимости от продолжительности отопительного периода, выступают следующие показатели: - доля тепла получаемая от оборудования ПГУ-ТЭЦ, 3 - годовая выработка тепловой энергии, ( , МВт ч/год; - годовая выработка электрической энергии, Э , МВт ч/год; - годовой расход топлива с учетом приведения схем к равному энергетиче-скому эффекту путем ввода в расчет замещающих мощностей, В , м .
Эти параметры взаимосвязаны между собой и зависят от продолжительности отопительного периода тотоп.
Предлагаемая автором номограмма состоит из четырех отдельных частей графически связанных между собой. Первая четверть представляет собой зависимость значений доли тепла получаемой от энергоблока ПГУ-ТЭЦ и годовой выработки тепловой энергии в зависимости от продолжительности отопительного периода
Проектирование ПГУ-ТЭЦ с КУ имеет свои особенности, которые связаны, в первую очередь, с постоянным изменением параметров рабочего тела в ГТУ, режимов работы, с характером изменения тепловой нагрузки потребителя. Необходимо постоянно согласовывать энергетический потенциал тепловой схемы с потребностями покупателя производимых на ТЭЦ продуктов. Как уже было показано в предыдущих главах, заметное влияние на эффективность работы схем ПГУ-ТЭЦ оказывают климатические условия, которые в конечном итоге сказываются на характере работы всего энергетического оборудования энергоблоков.
Опыт проектирования и эксплуатации классических паросиловых теплоэлектроцентралей, работающих по температурному графику, показывает, что наилучшие показатели тепловой экономичности ТЭЦ такого типа достигаются при полной загрузке по теплу, обеспечивая по условиям надежности минимальный вентиляционный пропуск пара через последние ступени паровой турбины.
Для уменьшения конденсационной выработки электрической энергии на паротурбинных ТЭЦ используются пиковые водогрейные котлы. При этом тепловая нагрузка потребителя покрывается отработавшим паром теплофикационных турбин не полностью, а частично.
Современный опыт создания паротурбинных ТЭЦ показывает, что доля расчетной тепловой нагрузки системы, удовлетворяемой из отборов турбин (коэффициент теплофикации), в настоящее время составляет 0,45-0,65.
Однако, как было показано в п.2.3, парогазовые ТЭЦ имеют возможность покрытия тепловой нагрузки, не только из отборов паровой турбины, но и за счет полезного использования тепла в других теплообменных устройствах (пиковом бойлере, ВВТО (см. рис. 2.1,2.2,2.4)). Поэтому, коэффициент теплофикации не отражает всех возможностей по использованию тепла топлива. Существующий диапазон его изменения может быть не оптимальным для парогазовых ТЭЦ.
Для обозначения доли тепловой нагрузки, покрываемой от ПГУ ТЭЦ ранее был введен коэффициент - R Тогда доля тепловой нагрузки покрываемой водогрейными котлами будет равна: ft =1-R VT VT (4.1) где рт - доли тепловой нагрузки получаемой от водогрейных котлов.
Отсутствие четких рекомендаций определяют актуальность данного вопроса и требуют проведения соответствующих исследований по оптимизации режима отпуска тепла от парогазовой ТЭЦ.
В отличие от паротурбинных ТЭЦ, где паровой котел позволяет путем регулирования подачи топлива обеспечить широкий диапазон изменения паро-производительности при требуемых параметрах пара, котел-утилизатор в составе ПТУ-ТЭЦ играет достаточно «пассивную» роль. Возможности по регулированию нагрузок ограничены, параметры пара и паропроизводительность в значительной мере определяются характеристиками газов после ГТУ, которые как отмечалось выше значительно зависит от климатических условий.
В силу этого, необходимо оптимизировать долю тепловой нагрузки, покрываемую от оборудования ПГУ ТЭЦ, с учетом влияния характеристик ПГУ и климатических условий. Для оптимизации отпуска тепла от ПГУ ТЭЦ была использована ранее разработанная автором методика сравнения вариантов схем по системной эффективности (при равном отпуске тепла и электроэнергии). В данном случае в качестве вариантов выступают различные режимы отпуска тепла от оборудования ПГУ.
С целью оптимизации работы оборудования в зависимости от климатических условий и типа ГТУ автором была разработана номограмма годовых показателей работы вариантов ПГУ-ТЭЦ при различных режимах отпуска тепла и продолжительностях отопительного периода. Использование номограммы позволит значительно упростить оптимизацию оборудования в составе ТЭЦ за счет рационального распределения получаемой тепловой нагрузки между оборудованием энергоблока ПГУ-ТЭЦ и водогрейными котлами (ВК) ТЭЦ. Помимо этого, данная номограмма может быть использована на стадиях финансово-экономического анализа, когда в зависимости от конъюнктуры рынка цен на производимые продукты, можно оперативно определять основные показатели работы энергообъекта, и использовать их при расчете сроков окупаемости.
Разрабатываемая номограмма строится индивидуально для рассматриваемого типа схемы ПГУ-ТЭЦ на базе заданной ГТУ.
Основные параметры работы ПГУ-ТЭЦ, оказывающие влияние на ее экономичность, являются величинами взаимосвязанными и их можно представить не только в аналитическом, но и графическом виде. В качестве основных величин, на основе которых проводится построение номограммы годовых показателей работы ПГУ-ТЭЦ в зависимости от продолжительности отопительного периода, выступают следующие показатели: - доля тепла получаемая от оборудования ПГУ-ТЭЦ, 3 - годовая выработка тепловой энергии, ( , МВт ч/год; - годовая выработка электрической энергии, Э , МВт ч/год;
