Комплексная оптимизация низкотемпературных поверхностей нагрева котельных агрегатов маневренных энергоблоков Васильев Алексей Викторович

Содержание к диссертации

Введение

1. Методика технико-экономической оптимизации низкотемпературных поверхностей нагрева котельных агрегатов маневренных блоков 38

1.1. Общие положения 38

1.2. Определение затрат в замещаемые установки при технико-экономической оптимизации маневренных блоков 47

1.3. Влияние степени маневренности исследуемой установки на затраты по обеспечению надежности работы энергосистемы 51

1.4. Влияние характеристик органического топлива на технико-экономическую оптимизацию поверхностей нагрева маневренных котлоагрегатов 60

2. Выбор схемы подогрева воздуха в условиях переменных режимов работы маневренных блоков 72

2.1. Выбор схемы предварительного подогрева воздуха иоптимизация температуры предварительного подогрева воздуха и уходящих газов 72

2.2. Схемы подогрева воздуха с использованием поверхностей нагрева, изготовленных из антикоррозионных материалов 108

2.3. Оптимизация схем водяного подогрева воздуха с использованием экономайзера низкого давления 115

2.4. Сравнительный анализ различных схем подогрева воздуха в условиях маневренной работы энергоблоков 123

2.5. Возможные способы повышения маневренности энергоблоков путем усовершенствования схем подогрева воздуха 126

2.5.1. Способ увеличения диапазона разгрузки МТЭЦ 126

2.5.2. Снижение пусковых потерь за счет использования сбросного тепла для нагрева воздуха 131

3. Особенности оптимизации скоростей газов и воздуха в низкотемпературных поверхностях нагрева маневренных котлоагрегатов 137

3.1. Выбор оптимальных скоростей продуктов сгорания в конвективных поверхностях нагрева с учетом их золово-го заноса и абразивного износа 137

3.2. Совместная оптимизация скоростей продуктов сгорания и воздуха в трубчатых и регенеративных воздухоподогревателях 153

3.2.1. Оптимизация скоростей продуктов сгорания и воздуха в регенеративных вращающихся воздухоподогревателях 154

3.2.2. Совместная оптимизация скоростей газов и воздуха в трубчатых воздухоподогревателях 163

3.3. Оптимизация скоростей воздуха в калориферах 172

4. Комплексная оптимизация низкотемпературных поверхностей нагрева котлоагрегатов маневренных энергоблоков 180

4.1. Одноступенчатая компоновка низкотемпературных поверхностей нагрева 181

4.2. Двухступенчатая компоновка низкотемпературных поверхностей нагрева 198

Основные выводы 206

Литература 210

Приложения 224

• Определение затрат в замещаемые установки при технико-экономической оптимизации маневренных блоков
• Схемы подогрева воздуха с использованием поверхностей нагрева, изготовленных из антикоррозионных материалов
• Совместная оптимизация скоростей продуктов сгорания и воздуха в трубчатых и регенеративных воздухоподогревателях
• Двухступенчатая компоновка низкотемпературных поверхностей нагрева

Введение к работе

В укреплении материально-технической базы нашей страны вопросы развития топливно-энергетических отраслей, и в частности совершенствование основного оборудования электростанций, играют важнейшую роль. Они нашли свое отражение в постановлениях партии и правительства, в решениях ХХП съезда КПСС /I / и положены в основу Энергетической программы СССР на длительную перспективу.

Энергетическая программа СССР предусматривает ориентацию отечественной энергетики на преимущественное развитие атомных электростанций, крупных гидроэлектростанций и мощных тепловых электростанций, использующих дешевые угли восточных районов и природный газ Западной Сибири /2 /.В этих условиях все тепловые электростанции Европейской части СССР со временем будут вынуждены работать в переменных режимах нагрузки.

В связи с этим возникла необходимость разработки тепло -энергетических блоков, обладающих высокими маневренными свойствами. Специфические условия работы такого оборудования выдвинули задачу определения оптимального профиля маневренного паротурбинного блока. Решению этой задачи было посвящено много работ в нашей стране /3, 6, 56, 63, 64, 66, 85 / и за рубежом /123,124,126-128 /. Однако в большинстве указанных прорабо -ток в качестве топлива для маневренных энергоустановок рассматривался только мазут. В настоящее же время Энергетическая программа СССР ориентирует на сжигание в котлоагрегатах тепловых электростанций твердого топлива и природного газа. Вид используемого топлива наиболее существенное влияние оказывает на котельный агрегат. Поэтому среди задач повышения технико--экономических показателей маневренных блоков особо остро стоят задачи повышения экономичности и надежности работы на частичных нагрузках прежде всего котельных агрегатов. В связи с отмеченным, особую актуальность приобретают вопросы выбора температур уходящих газов и предварительного подогрева воздуха на основании комплексной оптимизации низкотемпературных поверхностей нагрева котельного агрегата.

Современный маневренный паротурбинный блок, работающий в составе энергосистемы, представляет собой единый комплекс разнородных элементов оборудования со сложной системой технологических связей /6,8, 73,100 /, где изменение любой характеристики элемента оборудования, в частности параметров низкотемпературных поверхностей нагрева котлоагрегата, влияет на технико-экономические показатели всего комплекса.

Исходя из этого, комплексная оптимизация требует системного подхода с учетом таких общеэнергетических факторов, как реальные режимы эксплуатации оборудования, графики электрических и тепловых нагрузок электростанции и энергосистемы , надежность работы и заданные санитарные нормы предельно допустимых концентраций вредных веществ.

Настоящая диссертация посвящена выбору прогоиля низкотемпературной части котельного агрегата маневренных энергоблоков на органическом топливе (твердое топливо, природный газ, мазут) для различных графиков электрической нагрузки и стоимостей замыкающего топлива.

Для этого разработана методика учета при технико-экономической оптимизации маневренных конденсационынх и теплофикационных блоков качественного состава используемого топлива, затрат в замещаемые установки, влияния степени маневренности исследуемой установки на затраты по обеспечению надежности энергосистемы.

В работе большое внимание уделено оптимизации и выбору схем нагрева воздуха в котлоагрегатах маневренных блоков.

Получены аналитические решения комплексной оптимизации температур горячего воздуха, уходящих газов и предварительного подогрева воздуха.

Выявлено влияние графиков электрических нагрузок блока, а также некоторых характеристик топлива на оптимальные значения скоростей теплоносителей низкотемпературных поверхностей на -грева котельных агрегатов маневренных энергоблоков.

Предложены новые схемы подогрева воздуха, повышающие маневренность энергоблоков.

Тема диссертации является составной частью исследований, выполнявшихся по важнейшей теме " Совершенствование тепловых о-хем, компоновок и оптимизация параметров ТЭС и АЭС" (номер гос.регистрации 76083357. Постановление Совета Министров РСФСР от 25 ноября 1976 года, № 611) и целевой комплексной научно--технической программы ГКНТ 0.Ц.002, задания 06 - " Разра -ботать и освоить маневренные режимы теплофикационных турбин с целью использования ТЭЦ для регулирования графика электрических нагрузок ", по которым диссертант являлся исполнителем работ.

Значительная часть диссертационной работы выполнена по договорам с Белорусским отделением ВНИПИЭнергопром, РЭУ Са-ратовэнерго, РЭУ Башкирэнерго. Результаты проведенных исследований представлены в виде научных отчетов /,53 ,54 , 87 , 97 /и оформлены соответствующими актами о внедрении (см.приложение к диссертации). Основные положения и результаты диссертации опубликованы в научно-технической и патентной , литературе / 18 , 22 , 23 , 25 , 26 , 41 А

Работа выполнялась под руководством Заслуженного деятеля науки и техники РСФСР, доктора технических наук, профессора ,А.И. Андрющенко при консультации кандидата технических наук ,Г.В. Антропова.

На защиту выносятся :

1. Методика технико-экономического учета различных системных факторов, влияющих на выбор оптимальных характеристик и параметров низкотемпературных поверхностей нагрева котельных агрегатов маневренных конденсационных и теплофикационных блоков.

2. Методика и результаты комплексной технико-экономической оптимизации температур горячего воздуха, уходящих газов и предварительного подогрева воздуха для различных видов органического топлива.

3. Аналитические зависимости для расчета изменения электрической мощности блока при варьировании температуры предварительного подогрева воздуха.

4. Аналитические решения и полученные обобщенные расчетные формулы для определения оптимальных скоростей дымовых газов в конвективных поверхностях нагрева с учетом их заноса и абразивного износа.

5. Методика учета затрат, связанных с низкотемпературной коррозией поверхностей нагрева.

6. Результаты выбора наивыгоднейших схем нагрева воздуха.

7. Новые схемы подогрева воздуха, повышающие маневренность энергоблоков.

Результаты работы докладывались на научно-технических конференциях Саратовского политехнического института 1979-1984 г.г., на межвузовском научном семинаре по технико-экономической оптимизации и повышению эффективности тепловых и атомных элвктро -станций ( Саратов, СПИ, 1983 г.), на научной секции НТС БО ВНИПИ-энергопром (г. Минск, 1984- г.), на научно-техническом семинаре кафедр " Котельные установки и охрана окружающей среды " и " Тепловые электрические станции " (г. Минск, БПИ, 1984 г.).

Автор выражает глубокую благодарность всем лицам, оказавшим ему помощь своими критическими замечаниями, высказанными во время предварительного обсуждения отдельных вопросов диссертации . ВВЕДЕНИЕ 0.1. Структура и перспективные графики электрических нагрузок

энергосистем и агрегатов паротурбинных электростанций

Характерной особенностью современных и перспективных энергосистем является тенденция к разуплотнению суточных, недельных и сезонных графиков нагрузок , обусловленная структурными сдвигами в электропотребления /6о,35,ПО,129 Л

Плотность графиков электрических нагрузок 0ЭС для отдельных регионов различна и зависит от состава, концентрации и режима работы отраслей народного хозяйства и потребления электроэнергии в быту.

Суточные графики нагрузок ОЭС, а значит и отдельных электростанций видоизменяются в зависимости от времени года, от дней недели и т.д. Это оказывает непосредственное влияние на формирование режимов работы ТЭС и правильный выбор основных пара -метров и конструктивных характеристик теплоэнергетических установок, привлекаемых к покрытию переменной части графика нагрузки. 

Определение затрат в замещаемые установки при технико-экономической оптимизации маневренных блоков

При оптимизации теплоэнергетических установок, работающих в составе какой-либо энергосистемы возможны варианты, в которых электрическая мощность оптимизируемых установок будет различна. «Идя приведения таких вариантов к сопоставимым условиям, то есть обеспечения потребителей равным количеством энергии, необходимо обязательно учитывать изменение затрат в энергоси -стеме на производство недостающей электроэнергии на замещаемой электростанции ( $ ). Эти затраты определяются согласно /8 /, как сумма капитальной составляющей и ежегодных издержек, куда входят в основном расходы на топливо на замещаемой станции при замыкающих затратах на топливо Ггде (ЭЦ2 - сумма нормативного коэффициента эффективности и коэффициента отчислений на амортизацию и ремонт от капитало -вложений в замещаемую установку, I/год; У - удельные капи N5 Sталовложения в замещаемую установку, руб/кВт; Р - замыкаю щие затраты на топливо, руб/т у.т.; $. - удельный расход ус 9 ловного топлива на замещаемой электростанции, кг/(кВт.ч);Т -число часов использования установленной мощности, ч/год;дНг.--изменение мощности исследуемого энергоблока, кВт.

Данная формула полностью справедлива только для базовых энергоблоков, так как она не учитывает режимные факторы, графики электрической нагрузки оптимизируемого блока и всей энергосистемы в целом.

Спецификой маневренных теплоэнергетических установок является работа их в широком диапазоне суточного графика электрических нагрузок энергосистемы, который, как уже отмечалось, имеет четыре зоны. Каждой зоне графика электрической нагрузки соответствует своя замещаемая станция. В базовой - это АЗС, в полубазовой - крупная КЭС, в полупиковой - полупиковая КЭС и, наконец, в пиковой зоне - это ГТУ или ГАЭС. В известных методиках технико-экономической оптимизации маневренных ТЭС / 6,100/ затраты в замещаемую установку находились как средневзвешенные по показателям базовых и пиковых электростанций в зависимости от числа часов использования установленной мощности маневренной ТЭС %- . Такой подход допускает определенную погрешность, так как число часов использования установленной мощности полностью не отражает режим работы маневренной ТЭС и не учитывает время работы оптимизируемого блока в каждой зоне графика электрической нагрузки энергосистемы. Следовательно, указанные методики не учитывают того положения, что при одном и том же Х9 маневренная ТЭС может работать как в одной зоне, так и в различных зонах графика. Например, маневренная КЭС в основном предназначена для работы в полупиковой зоне графика электрической нагрузки энергосистемы с остановами в ночные часы, поэтому для нее в качестве замещаемой необходимо принимать такую же маневренную КЭС. При этом надо учитывать, что в разрезе суточного графика электрической нагрузки топливная составляющая затрат в замещаемую установку будет различна, так как удельный расход топлива на замещаемой электростанции изменяется в зависимости от ее нагрузки.

Принципиальным отличием маневренной ТЭЦ от полупиковой КЭС является наличие у ТЭЦ графика тепловой (паровой) выра -ботки, который несовпадает с графиком ее электрической на -грузки. Несовпадение графиков позволяет в часы минимума электрической нагрузки в энергосистеме отключением теплофикационных отборов и покрытием имеющейся тепловой нагрузки теплотой редуцированного острого пара разгрузить турбину вплоть до холостого хода при минимально-допустимой паропроизводительности котла. При этом отпуск теплоты потребителю GL сохраняется заданным. Такие возможности маневренных ТЭЦ позволяют использовать их не только для покрытия полупиковой зоны графика электрической на грузки энергосистемы, но и для прохождения ночных и воскресныхминимумов без останова основного оборудования. В ночное время в энергосистеме имеется достаточный резерв мощности, которую можно использовать в качестве замещаемой. Следовательно в период минимума электрической нагрузки энергосистемы для покрытия недовыработки электроэнергии оптимизируемой установки целесообразно использовать крупную пылеугольную КЭС с блоками К-800-240, которые в это время разгружены. В дневное время , когда маневренная ТЗЦ работает в полупиковой зоне графика электрической нагрузки энергосистемы, в качестве замещаемой станции выступает маневренная КЭС, затраты в которую зависят от удельного расхода топлива на каждом режиме работы оптимизируемой ТЭЦ.

Исходя из сказанного выше и проведенных исследований /23 / можно сделать вывод, что для маневренных блоков годовые расходы на I кВт замещаемой мощности У . на каждом peelжиме будут переменной величиной, которые зависят от типа замещаемой установки, замыкающих затрат на топливо и режима работы, то есть от относительной нагрузки на каждом рассматриваемом режиме. Используя положения /8,23 / приведенные затраты в замещаемую установку и (руб/год) на каждом режиме мож-но представить в следующем видезамещаемой мощности,руб/(кВт.год);Т. Х./tf - относи а Отельное время работы на \ -ом режиме; %, - время работы на V -ом режиме, ч/год ; Х_ - время работы в году, ч/год ; НМ(1 , - удельные капиталовложения в замещаемую установку ,участвующей в покрытии графика электрической нагрузки на

Схемы подогрева воздуха с использованием поверхностей нагрева, изготовленных из антикоррозионных материалов

Как показали расчеты, приведенные в 2.1, наличие низкотемпературной коррозии и учет затрат связанных с ней вызывает увеличение температуры предварительного подогрева воздуха и, как следствие, температуры уходящих газов Vyj,.

Одним из способов борьбы в низкотемпературной коррозией является изготовление поверхности нагрева воздухоподогревателя из антикоррозионных материалов. Перспективным направлени -ем, получившим развитие и в СССР Д4,51,97 / и за рубежом Аз/, является использование для трубчатых воздухоподогревателей специальных сортов стекла, которые не подвержены воздействию серной кислоты, а также агрессивной среды, получающейся при удалении отложений путем водных обмывок. Зарубежный опыт примене-ния стеклянных воздухоподогревателей (СВП) достаточно подробно изложен в обзорной информации /50/.

В СССР воздухоподогреватели из стеклянных труб начали применяться в 70-х годах, сначала на котлах малой мощности ГРЭС-1 Мосэнерго и др., а затем и на более крупных котлоагрегатах ПК-4І для блоков К-300-240 Кармановской ГРЭС / 14, 50 ,51 , 97 /. Эффективность применения СВП объясняется тем, что с одной стороны обеспечивается безкоррозиояная работа воздухоподогревате ля, а с другой стороны снижается температура уходящих газов, чтоприводит к повышению экономичности котлоагрегата /14,97/. Опыт Кармановской ГРЭС в целом подтверждает перспективность и экономическую эффективность применения СВП для базовых блоков.

В работах /26,86,96 / с участием автора проведены исследования по выбору схемы подогрева воздуха для Кармановской ГРЭС и Саратовской ТЭЦ-2 с целью обеспечения безкоррозионной работы котельных агрегатов.

В указанных работах сравнивались две основные схемы подогрева воздуха. Первая схема предусматривает последовательное расположение по газовому тракту водяного экономайзера, основного воздухоподогревателя и СВП. Воздух последовательно проходит калориферную установку, СВП, холодную и горячую набивку РВП или трубчатый воздухоподогреватель. Вторая схема отличается от первой отсутствием стеклянного воздухоподогревателя. Для безкоррозионной работы основного воздухоподогревателя в этой схеме применяется предварительный подогрев воздуха в энергетических или сантехнических калориферах. При расчете оптимальной температуры подогрева воздуха в СВП возможны два случая. Первый случай -увеличение температуры подогрева воздуха вызывает возрастание поверхности нагрева СВП, повышение гидравлического сопротивления газового тракта СВП и снижение сопротивления воздушного тракта СВП. Поверхность нагрева "горячей" набивки РВП остается неизменной, а поверхность "холодной" набивки уменьшается, что позволяет температуры горячего воздуха І .с и газов на входе в РВП поддерживать постоянными. Потери напора на преодоление сопротивлений по газовому и воздушному трактам РВП при атом уменьшаются.

Второй случай - при тех же изменениях температуры воздуха за СВП поверхности нагрева "холодной" и "горячей" набивки РВЇІ остаются неизменными. Температуры газов перед РВП и горячего воздуха возрастают, что приводит к изменению температур по газовому тракту котельного агрегата.

В расчетах по определению оптимального подогрева воздуха в СВП и выбору схемы предварительного подогрева воздуха был рассмотрен первый случай как не требующий значительных затрат в изменениях поверхностей нагрева котлоагрегата, связанных с поддержанием номинальных параметров пара.

Оптимальная схема подогрева воздуха определяется по минимуму приведенных затрат в блок, которые в данном случае с учетом методических положений первой главы и 2.1 , запишутся следующим образомгДе а. годовые расходы на I г поверхности нагрева СВП Ht n , включающие в себя себестоимость поверхности нагрева вместе с каркасом, изоляцией,стоимости изготовления и монтажа , руб/(м .год).

Для избежания низкотемператзфной коррозии в воздухоподогревателе устанавливается ограничение по температуре металла выходной части основного воздухоподогревателя, которая должна быть выше температуры точки росы t .

Были проанализированы четыре возможные схемы подогрева воздуха, которые изображены на рис.2,4.

В первой схеме по ходу воздуха последовательно включены I ступень калорифера типа CO-IIO, дутьевой вентилятор, П ступень калориферов типа CO-IIO, стеклянный и основной воздухоподогрева

Совместная оптимизация скоростей продуктов сгорания и воздуха в трубчатых и регенеративных воздухоподогревателях

Для всех типов воздухоподогревателей коэффициенты теплоот -дачи обоих потоков теплоносителей (газов и воздуха) соизмеримы / 21,11 /. Отсюда следует, что приведенные расчетные затраты в воздухоподогреватель определяются двумя связанными между собой переменными - скоростью газов W. и скоростью воздуха Wg . Поэтому для всех типов воздухоподогревателей необходимо проводить совместную оптимизацию скоростей продуктов сгорания и воздуха на основе минимума функции двух переменных /8,25,46,48 /? С учетом методических положений первой главы и 3.1 условие минимума функции приведенных затрат для воздухоподогрева -теля в общем виде примет вид

Вопросы оптимизации скоростей газов и воздуха с учетом режимных факторов разработаны автором совместно с Дубовым B.C. /25 /. где Но - поверхность воздухоподогревателя, м ; \L . , vi% го довые расходы на преодоление I Па аэродинамических сопротивленийсоответственно по газовому и воздушному трактам , руб/(Па.год)(определяются согласно 3.1); j\M . , Кв. - аэродинамические со І і ответственно по газовому и воздушному трактам, Па.

Отличительной особенностью регенеративных воздухоподогревателей (РВП) является то, что они как правило, выполняются из двух слоев - "горячего" и "холодного" / 21,111/. Каждый из этих слоев отличается своими геометрическими и стоимостными характеристиками. Это приводит К необходимости комплексной оптимизации скоростей газов и воздуха в обоих частях РВП / 47/.

В данном случае решение задачи сводится к отысканию единого оптимального сечения ротора для обоих частей РВП. При этом предполагаем, что соотношение скоростей газов и воздуха в соот -ветствии с /46 / является оптимальным и заданным.

В этом случае условие минимума суммарных приведенных затрат можно представить следующим образом

Необходимо отметить, что при изменении характеристик воздухоподогревателей и калориферов надежность котлоагрегата и всего блока в целом не изменяется, так как при выходе из строя этих поверхностей нагрева блок не останавливается. Поэтому при определении годовых расходов на преодоление I Па аэродинамических сопротивлений воздухоподогревателя и калорифера по формуле (3.14) не надо учитывать затраты в резервные установки.Используя методические положения по оптимизации скоростейтеплоносителей в РВП для базовых блоков /8,47 / поверхность воздухоподогревателя можно представить в виде

Здесь WrQ($,Q\» oCro/ - соответственно скорости газов (воздуха) и коэффициент теплоотдачи по газовой (воздушной) стороне в исходном варианте ; - коэффициент использования ; % - коэффициент, учитывающий влияние скорости вращения ротора и конструктивных параметров /8/ ;d ,$- относительные величины живых сечений для прохода газов и воздуха.В соответствии с /19/ 1\ ,»у определяется по формулеС другой стороны,согласно /87,47/,аэродинамическое сопротивление РВП для каждого слоя набивки можно представить ис -пользуя данные исходного варианта. В отличие от исследований /47,87 / для маневренных котлоагрегатов необходимо учитывать изменение аэродинамического сопротивления РВП в зависимости от режима работы установки, поэтому где tQC , П-Г0 0\г соответственно длина каналов и сопротивление по газовой (воздушной) стороне соответствующей части РВП в исходном варианте, для I -го слоя ; CL - показатель степени определяется согласно /87/.

Сопротивление по газовому и воздушному трактам в исходном варианте определяется по формуле (.3.42). Для маневренных кот-лоагрегатов показатель степени CL зависит от режимов работы установки, так как он определяется в зависимости от шероховатости стенки к и критерия Рейнольдса ( R, ), величина которого в свою очередь зависит от режима работы. Это обстоятельство необходимо учитывать в конкретных расчетах.

Длину каналов I представим как функцию величины Цгде Y ,.ч, - объемный расход газов (воздуха) через L -ый слой набивки РВП при средней температуре газов (воздуха), м3/с. После подстановки (3.41) и (3.44; в (3.43) и некоторых преобразований получим

Согласно /III/ зависимость скорости газов Му_ от полного сечения ротора F- может быть определена по формуле где \ . - коэффициент, учитывающий загромождение сечения ротора ступицей и перегородкой; \( . - коэффициент, учитывающий за -громождение сечения ротора набивкой.

Взяв частные производные по W . и г. из выражений (3.41), (3.4-5),(3.46),(1.6) с учетом, что W tO Wr» и подставив полученные значения в уравнение (3.40) после некоторых преобразований получим котла ТГМЕ-206 (Ї = 670 т/ч) для маневренного теплофикационного блока с турбиной Т-І80-І30. В качестве исходных данных принимались заводские расчеты котла ТГМЕ-206 (тепловой и аэроди -намический) при его работе на природном газе и мазуте. Для определения влияния режимов работы блока на оптимальные скорости продуктов сгорания и воздуха рассмотрено 14- возможных графиков электрических и паровых нагрузок маневренного теплофикационного блока. Данные характеризующие рассмотренные графики и значения комплексов, входящих в расчетное уравнение (ЗЛ7) приведены в таблице 3.1. В этой же таблице приведены результаты оптимизации скоростей газов и воздуха в РВП для случая сжигания в котлоагрегате природного газа.

При анализе результатов оптимизации и для использования их при проектировании конкретных энергоустановок часто принимался показатель CTtg/6,8,12 /, который характеризует влияние стоимости замыкающего топлива и графика электрической нагрузки блока. Для современных маневренных энергоблоков данный показатель полностью не отражает влияние внешних (системных) факторов на значения оптимальных характеристик, так как при работе маневренных установок в различных зонах графика электрических нагрузок энергосистемы вид замыкающего топлива и его стоимость определяется зоной, в которой работает оптимизируемая установка на і -й нагрузке, а также типом самой установки.Из полученных результатов (табл.3.1) видно, что число часовгу fa использования установленном мощности X также не отражает за

Двухступенчатая компоновка низкотемпературных поверхностей нагрева

При двухступенчатой компоновке хвостовых поверхностей нагрева экономайзер или его первая ступень размещаются в рассечку воздухоподогревателя. Как известно, такая компоновка обусловлена требованиями очень высокого подогрева воздуха . При этом конечная температура подогрева воздуха tr зада -на и при выооре оптимального распределения тепловосприятия 199 между ступенями нагрева воздухоподогревателя ВП I и ВП 2 и экономайзером необходимо определить экономически наивыгоднейшую температуру в рассечке "К .

Вывод и конечный вид первого и третьего уравнений системы (4.42) аналогичен соответствующим уравнениям при одноступенчатой компоновке воздухоподогревателя, необходимо лишь заменить в формулах температуру горячего воздуха Х.о на температуру воздуха в рассечке te . Исключение в данном случае составляет формула для определения количества тепла переданного лучевос-принимающим поверхностям нагрева Q , в которой учитывается именно. \,_о,

При оптимизации температуры воздуха в рассечке и (второе уравнение системы (4.42) условие оптимутла для двухступенчатой компоновки примет вид :

Исходя из известных уравнений теплопередачи / III/, выра Здесь \їв - температура газов на входе во вторую ступень воздухоподогревателя.Используя уравнения тепловых балансов определим температу ры газов на входе vQt и выходе ІІли из экономайзера и температзг ру воды на выходе из экономайзера xg. ,

Лучевоспринимающая поверхность определяется согласно выражениям (4.29) и (4.33).Взяв частные производные по ti из (4.44)-(4.46),(4.29) с учетом (4.33),(4.47)-(4.49) и подставив полученные значения Vl, ЗНЦ,/ 3t»n 8У 8tu и 3HJ Іїіп в (4.43) .поо

(4.42), получим расчетную систему уравнений для комплексной оптимизации низкотемпературнБК поверхностей нагрева в случае их двухступенчатой компоновки

_ Vtna. ОЛп»,

ШЕ-2І2, который работает в блоке с турбиной Т-І80 на кузнецком угле марки СС, используя программу расчета на ЭВМ (см.Приложение).

Выбранная во второй главе схема нагрева воздуха для данного котла включает в себя водяной калорифер CO-ПО и две ступени трубчатого воздухоподогревателя.

Исходные данные и графики электрической и тепловой нагрузок соответствуют принимаемым во второй и третьей главах для котла ТПЕ-2І2.

Оптимальные значения скоростей газов и воздуха в экономайзере, трубчатом воздухоподогревателе и калорифере принимаются по результатам расчетов главы 3 в зависимости от замыкающих затрат на топливо Ст и плотности графика патюпроизводительности котла.

Результаты комплексной оптимизации низкотемпературных по -верхностей нагрева для котла ТПЕ-2І2 представлены на рис.4.2 , из которого видно, что с ростом замыкающих затрат на топливо РftvMTоптимальные значения температур уходящих газов TJU„ , воздуха наI опт выходе из воздухоподогревателя tt , газов на выходе из эконо fл \опт .оптмайзера fUau ) и предварительного подогрева воздуха t„e умень луОЛТ О 10ПТ 0 шаются соответственно до :\r = 205...185 С ;ti = 240...I75C,/ ИчОПТ п .опт чх п faL] = 320...250 С ;t„i = 106... 94 С.4 } Ah L«\T

Высокие значения Vygj И"Ц4 П0 сРавнению с котлом ТГМЕ-206..(топливо мазут) объясняется наличием более дорогостоящей поверхности трубчатого воздухоподогревателя (1L = 8 руб/м »llrftf 2,5 руб/м2) и меньшими присосами в ТВП. Повышенное содержание серы в кузнецком угле марки СС (5 = 1,2 %) по отношению к карагандинскому углю также объясняет некоторое отличие в оптималь -ных температурах уходящих газов и горячего воздуха.

На рис.4.2 также проиллюстрировано влияние плотности суточ-ного графика паропроизводительности котла Т_ на оптимальные значения tfyx , tft , t и tt .

С уменьшением Пґ от 0,624 до 0,51 оптимальные параметры в среднем увеличиваются на 5...10 %, Причем чем выше замыкающие затраты на топливо, тем ниже это увеличение.