Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние вопроса определения располагаемой мощности тэс при ограничениях со стороны циркуляцинной системы технического водоснабжения 12
1.1.Критерии выбора циркуляционных систем техническо- го водоснабжения с градирнями
1.2. Основные расчетные условия при проектировании ЦСТВ 13
1.3. Основные расчетные параметры конденсаторов турбин 13
1.4.Основные расчетные параметры типовых градирен 20
1.5.Выбор градирен для электростанций 21
1.6. Основные требования по выбору метеопараметров
1.7. Современное состояние вопроса определения распола-
25
гаемои мощности электростанции
Глава 2. STRONG Анализ характеристик конденсаторов турбин и обоснование коэффициента снижения
паровой нагрузки конденсатора STRONG 28
2.1. Анализ характеристик конденсаторов турбин, их технических условий, зависимости температурного напора от температуры воды и расхода пара при постоянных значениях расхода воды 28
2.2. Обоснование коэффициента снижения паровой нагруз ки конденсатора турбины
Глава 3. Анализ существующих методов расчета градирен, исследование взаимозависимости ме теопараметров, разработка регрессионной мате матической модели градирни 33
3.1.Исследования существующих методов расчета гради рен 33
3.1.1 Вывод упрощенной методики приближенного теплотехнического расчета башенных гради рен 36
3.2 Исследование характеристик (номограмм) градирен, подбор аппроксимирующих кривых 42
3.3 Построение обобщенной характеристики градирен. Вывод универсальных апроксимирующих функций охлаждающей способности градирен 47
3.4 Оценка влияния метеорологических факторов на работу систем технического водоснабжения ТЭС 52
3.4.1 Учет влияния влажности воздуха на работу циркуляционной системы, построение графика поправок на влажность 55
Глава 4. Методика расчета располагаемой мощно сти электростанций в зависимости от темпера туры и влажности воздуха при фактической обеспеченности циркуляционными системами технического водоснабжения с градирнями 59
4.1. Основные обозначения 59
4.2. Термины и определения 61
4.3 Исходные положения 61
4.4. Метод расчета располагаемой мощности электростан ции, ограничиваемой циркуляционными системами техни ческого водоснабжения 65
4.4.1. Этап 1. Определение расчетных нагрузок циркуляционной системы электростанции 66
4.4.2. Этап 2. Построение промежуточного графика зависимости температуры охлаждающей воды от тепловой нагрузки циркуляционной системы 68
4.4.3 Этап 3. Построение расчетной линии ограничения тепловой нагрузки циркуляционной системы 69
4.4.4. Этап 4. Построение графика располагаемой мощ ности ТЭЦ в зависимости от температуры наружного воздуха по сухому термометру Npacn=f(G) 72
4.5. Пример определения располагаемой мощности ТЭС с градирнями 75
4.6. Методика планирования располагаемой мощности электростанции 83
Глава 5. Разработка эффективной теплообменнои насадки градирен и совершенствование цирку ляционных систем ТВС 86
5.1 Повышение охлаждающей эффективности градирен 86
5.2 Влияние повышения равномерности распределения воды по градирням на располагаемую мощность ТЭС 97
Основные выводы и результаты 103
Список использованной литературы 104
Приложение
- Основные расчетные условия при проектировании ЦСТВ
- Обоснование коэффициента снижения паровой нагруз ки конденсатора турбины
- Исследование характеристик (номограмм) градирен, подбор аппроксимирующих кривых
- Термины и определения
Введение к работе
Актуальность темы. Повышение эффективности использования установленного оборудования ТЭС (установленной мощности) достигается решением ряда вопросов, одним из главных является вопрос устранения ограничений мощности. Наиболее актуально это для ТЭЦ с циркуляционными системами технического водоснабжения (ТВС) в неотопительный период при необходимости выработки электроэнергии в конденсационном режиме при пониженных (или их отсутствии) теплофикационных отборах.
На подавляющем большинстве ТЭЦ, введенных в 1935 ... 1985 гг., системы ТВС снабжены градирнями, в настоящее время находится в работе 360 градирен различной производительности, их общая площадь охлаждения 601 тыс. м2, объём циркуляционной воды 425 тыс. м3/час.
В 2001 году по ТЭС РАО "ЕЭС России" установленной мощностью 121600МВт из общего количества летних ограничений 25842 МВт ограничения, связанные с системами ТВС, составили 4052 МВт (15,6%), из них 2900 МВт вызваны отсутствием градирен, 1252 МВт - их недостаточной эффективностью охлаждения (на 61-й ТЭС). В 2002 году указанные ограничения составили 4700МВт.
Динамика изменений ограничения мощности по циркуляционным системам ТВС за 1985...2003 гг. представлена на рисунке 1 (за июль), а за все месяцы 2002 и 2003 гг. - на рис. 2, 3.
В результате анализа систем ТВС с градирнями, их обследований и технических испытаний, проведённых под руководством и участии автора, установлено, что низкая достоверность прогнозирования располагаемой мощности (или ограничений последней) в значительной мере обусловлена отсутствием методики, учитывающей связь характеристик турбинного оборудования, систем ТВС, влияния метеоусловий. Построение такой методики потребовало проведения специальных расчётных и технологических исследований.
[недостаток тепловых нагрузок в регулируемых отборах ^недостаточная производительность охлаждающих устройств
Рис.1. Динамика изменений ограничения мощности по циркуляци онным системам технического охлаждения воды с градирнями за
июль по годам с 1985 по 2003 гг.
/*/ <*//////
Недостаток тепловых нагрузок в регулируемых отборах
Ш Недостаточная производительность охлаждающих устройств
Рис. 2. Диаграмма ограничения мощности по циркуляционным системам технического охлаждения воды с градирнями на 2002 г.
N,MBr
*r
і* JP
& & # JT 4' # *
I Недостаток тепловых нагрузок в регулируемых отборах
1 Недостаточная производительность охлаждающих устройств
Рис. 3. Диаграмма ограничения мощности по циркуляционным системам технического охлаждения воды с градирнями на 2003 г.
Кроме того, уменьшение размеров ограничений мощности, весьма актуальное в условиях ограниченных возможностей строительства новых ТЭС, может быть достигнуто повышением совершенства работающих градирен путем применения новых технических решений, в частности по замене физически и морально устаревших элементов градирен на более эффективные.
Работа выполнена в соответствии с научно-технической отраслевой программой ОНТП-08 «Совершенствование эксплуатации единой энергетической системы».
Цель работы. Определение располагаемой мощности ТЭС, оборудованных системами ТВС с градирнями и разработка мероприятий по снижению ограничений мощности.
Основные пути достижения цели:
- анализ состояния действующих циркуляционных систем и эф
фективности градирен;
- анализ влияющих факторов, принимаемых при разработке
проектов систем ТВС и расчёте располагаемой мощности действую
щих ТЭС;
разработка новой отраслевой методики расчёта располагаемой мощности, учитывающей метеоусловия и максимально-допустимые значения температур охлаждающей воды для конденсаторов турбин и маслогазоохладителей;
разработка новых эффективных конструкций градирен и путей совершенствования систем ТВС на действующих ТЭС.
Научная новизна работы определяется тем, что впервые:
разработана методика определения располагаемой электрической мощности ТЭЦ, учитывающая одновременно фактические диаграммы режимов установленных турбин, характеристики конденсаторов и градирен при разных значениях метеофакторов;
получена регрессионная математическая модель градирни, отличающаяся учётом влияния на температуру охлажденной воды, по-
мимо режимных, также конструктивных факторов и влажности воздуха;
- выведен коэффициент снижения паровой нагрузки конденса
торов в зависимости от превышения температуры насыщенного пара
над предельно-допустимым значением.
Практическая ценность результатов исследований определяется следующим:
предложен метод планирования располагаемой мощности и электрической выработки ТЭЦ в неотопительный период для ожидаемого месячного графика температуры воздуха;
разработанная методика определения располагаемой мощности использована при выборе вариантов строительства и реконструкции циркуляционной системы Пермской ТЭЦ-9, Пермской ТЭЦ-14, Северо-Западной ТЭЦ Ленэнерго и др.;
разработана и внедрена новая эффективная конструкция оросительного устройства градирен, использование которой на Липецкой ТЭЦ-2, Тольяттинской ТЭЦ, Пермской ТЭЦ-14, Южно-Сахалинской ТЭЦ и др. увеличило охлаждающую способность градирен на 3...4С;
подтверждена в промышленных условиях (Пермская ТЭЦ-14) возможность существенного увеличения располагаемой мощности действующих ТЭС путём малозатратных мероприятий по повышению равномерности распределения воды по градирням;
разработанная методика определения располагаемой мощности используется в РАО «ЕЭС России» как нормативная (РД 153-34.1-22.508-2001).
Автор защищает:
- результаты анализа состояния проектирования и эксплуатации систем циркуляционного водоснабжения ТЭС с градирнями;
регрессионную математическую модель градирни и способ учёта влияния влажности воздуха на температуру охлаждённой воды;
новую отраслевую методику по определению обеспеченности электрической мощности циркуляционными системами водоснабжения;
новую эффективную конструкцию оросителя градирни;
результаты промышленных испытаний и совершенствования систем циркуляционного водоснабжения ТЭС.
Личный вклад автора состоит:
в формулировке цели и постановке задач;
в разработке регрессионной математической модели градирни, учитывающей влияние режимных, конструктивных и метеорологических факторов;
в разработке методики расчета располагаемой электрической мощности, ограничиваемой циркуляционными системами технического водоснабжения, её апробации и внедрении;
в проведении натурных испытаний циркуляционных систем технического водоснабжения действующих электростанций;
в проведении испытаний работы градирен;
в разработке, исследовании и внедрении высокоэффективной насадки ИК-100 оросителей градирен из полимерных материалов.
Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций обусловлена применением общепринятых, широко апробированных методов исследований и испытаний при разработке новой методики, а также использованием фактических характеристик турбин, конденсаторов и градирен.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих семинарах, совещаниях, конференциях: школа передового опыта "Эксплуатация систем технического водоснабжения электростанций", Москва, ВДНХ СССР, 29.09. - 03.10.1987; семинар в ИПК Госслужбы "Но-
#
вые технологии и материалы при реконструкции зданий и сооружений электростанций", Москва, 13.09. - 23.09.00; научно-практический семинар "Технологическое оборудование и конструкции для ремонта и модернизации градирен ТЭС", Москва, ВНИИГ им. Веденеева, 16.05. - 18.05.01; семинар в ИПК Госслужбы, Москва 03.06.02 - 07.06.02; конференции ОАО "Фирма ОРГРЭС", Москва 29.11.02 - 30.11.02, ряд тематических селекторных совещаний РАО "ЕЭС России".
Публикации. Материалы, изложенные в диссертации, опубликованы в шести статьях, в центральных журналах, четырёх отраслевых методических указаниях, двух сборниках докладов семинаров, семи авторских свидетельствах и патентах на изобретения.
Структура и объем диссертации. Диссертация содержит введение, пять глав, основные выводы, список литературы и приложения.
Общий объем диссертации 174 страницы; из них основной текст 113 страниц, включая 18 рисунков, 17 таблиц, список литературы из 105 наименований, приложения на 61 странице, включая 30 рисунков, 45 таблиц.
Основные расчетные условия при проектировании ЦСТВ
Циркуляционные системы технического водоснабжения с градирнями (ЦСТВ) являются неотъемлемой частью ТЭС, оказывающей существенное влияние на технико-экономические показатели их работы и экологическую безопасность. Лучшие технические и экономические показатели достигаются при работе ЦСТВ в оптимальном режиме.
Оптимальные режимы работы ЦСТВ с градирнями каждой электростанции имеют свою специфику. Однако для всех ЦСТВ с градирнями существуют общие критерии оптимальности - это обеспечение наивыгоднейшего (экономического) вакуума в конденсаторах и необходимый объем охлаждающей воды при работе турбоагрегатов с номинальной электрической мощностью.
Оптимальные значения зависят: от состава турбинного парка электростанции; режимов работы каждой турбины с учетом вида и количества отбираемого пара на теплофикацию, производство, собственные нужды; количества, типа и расположения циркуляционных насосов, наличия запорно-регулирующей аппаратуры; количества, типов градирен и схемы их включения в системе технического водоснабжения.
От теплофикационных турбин с конденсацией пара требуется развитие установленной (номинальной) электрической мощности при отключенных отборах пара для внешних потребителей.
Согласно нормам технологического проектирования для турбин типов Т и ПТ расчетный расход охлаждающей воды и параметры охладителей определяется по расходу пара в конденсаторы в летний период при условии обеспечения номинальной электрической мощности и покрытия летних тепловых нагрузок. 1.2.Основные расчетные условия при проектировании ЦСТВ
При работе турбоагрегатов с номинальной электрической мощностью в соответствии с их техническими условиями температура охлажденной воды:- должна быть 15 ... 20 С для обеспечения экономического вакуума в конденсаторах турбин;- удовлетворять условиям конденсации отработавшего пара после его расширения в паровых турбинах при давлении не более 0,012 МПа, что соответствует температуре насыщения 49,1 С;- должна быть не более 33С по условиям температурного режима работы вспомогательного оборудования (маслогазоохладите-лей).
Данные по основным характеристикам конденсаторов теплофикационных турбин показаны в таблице 1.1.Из таблицы 1.1. видно, что в большинстве конденсаторов турбин расчетная температура охлажденной воды должна составлять 20 С. Номинальная кратность охлаждения находится в широком диапазоне изменения и для каждого конденсатора имеется свое значение. 1.4.Основные расчетные параметры типовых градирен
Технические характеристики типовых градирен приведены в таблице 1.2.Расчетные условия для всех типов и серий выпусков градирен проектировщиками принимаются одинаковыми.
Сопоставление качественных характеристик однотипных градирен разных годов выпуска наглядно демонстрируют не только разницу между требуемыми значениями температур воды и расчетными в градирнях, но и существенную разницу между температурами градирен разных серий.
По расчетам типовых проектов градирен АЭП (ЛоТЭП) среднемесячные значения температуры охлажденной воды для градирен площадью орошения 1600 и 3200м2 серий 1969 и 1977 г. выпуска показаны в таблице 1.3.
Из таблицы 1.2 и 1.3 следует:-в качестве расчетных метеоусловий приняты среднемесячные значения температуры и влажности атмосферного воздуха для г. Москвы: 18,0 С и влажность 75 %;-расчетные значения температуры охлажденной в градирнях воды во всем диапазоне температур атмосферного воздуха значительно превышают требуемые значения для конденсаторов турбин;-температура охлажденной воды одного и того же типа градирен, но разных серий выпуска при всех прочих равных условиях имеют существенные отличия между собой;Из таблицы 1.3 видно, что типовые проекты градирен рассчитываются по максимально допустимой температуре охлажденной воды 33 С, что удовлетворяет условиям работы газомаслоохладителей и практически не учитывает требования технических условий конденсаторов турбин по обеспечению экономически выгодного вакуума, непревышению предельных значений температуры насыщенного пара и выработке номинальной электрической мощности.
Несоответствие расчетных параметров градирен фактическим результатам их эксплуатации можно проследить и на примере соотношения между расчетным недоохлаждением t2 - Ті (в Пособии по проектированию градирен к СНИП 2.04.02-84 «Водоснабжение. На ружные сети и сооружения» указывается, что при удельной тепловой нагрузке 70-120 кВт/м2ч для башенных градирен недоохлажде-ние t2 - її равно 8.,.10 С) и значениями полученными по результатам натурных испытаний градирен различных типов. Данные соотношения показаны в таблице 1.4. 1.5.Выбор градирен для электростанций
Выбор типов и количества градирен для циркуляционных систем электростанций, выполняется по соответствию расчетного расхода воды в градирнях, остаточному расходу пара в конденсаторы турбин с проектными параметрами производственных и теплофикационных отборов, и номинальной электрической мощности.
Спроектированные, исходя из этого требования, системы технического водоснабжения привели к несоответствию характеристик турбин и градирен и несоответствию водного баланса между градирнями, конденсаторами и циркуляционными насосами. Характеристики некоторых систем показаны в таблице 1.5.
В проектах электростанций при проектировании ЦСТВ неучтенными оказываются:- изменения в составе турбинного оборудования возникающие на стадии строительства;- условия обеспечения теплового равновесия расчетной нагрузки ЦСТВ от конденсаторов турбин с метеорологическими условиями района расположения электростанции;-изменения гидравлических характеристик параллельно работающих градирен, создающие гидравлический перекос- перегруженность одних и недогрузку других, что сопровождается ухудшением охлаждения, неэффективным распределением воды между конденсаторами и ограничением мощности турбоагрегатов.Расчетная температура охлажденной воды по проектам градирен не должна превышать 33 С, тогда как снижение установленной
Обоснование коэффициента снижения паровой нагруз ки конденсатора турбины
Основываясь на выводе, что температурный нагрев воды в конденсаторе и температурный напор прямопропорциональны расходу пара в интересующем нас диапазоне из преобразованной формулы (2.2) к видуследует, что поскольку At и 5t прямо пропорционально расходу пара в конденсатор DK, то и разность (f - t2), также прямо пропорциональна расходу пара в конденсатор DK.
Данный вывод позволяет определить допустимую паровую нагрузку конденсатора при любом значении температуры охлаждающей воды, что необходимо при проведении расчетов.
На основании вывода о том, что разница температуры насыщенного пара и охлаждающей воды (t - t2) прямо пропорциональна расходу пара в конденсатор DK, допустимый расход пара в конденсаторы по второму пределу при конкретных значениях метеорологических параметров атмосферного воздуха будет определяться отношением разности максимально допустимой температуры насыщенного пара и температурой охлаждающей воды к разности температуры насыщенного пара при расчетном его расходе и температурой охлажденной воды, т.е. допустимой суммой нагрева воды в конденсаторе Дtkj и температурного напора в конденсаторе j-й турбины 5tj. Данное соотношение представляет собой коэффициент уменьшения расчетной паровой нагрузки конденсатора j-й турбины Xj » которым определяется допустимый расход пара в конденсатор
где t2CB - температура охлаждающей воды после градирен в условиях соответствующих максимально-возможному пропуску пара в конденсаторы турбин; X = 49,1 С - предельная температура насыщенного пара в конденсаторе; t jP - температура насыщенного пара в конденсаторе j-й турбины при расчетном расходе пара в конденсатор DpKj. Получаемые значения температуры насыщенного пара t jP могут превышать предельно допустимое значение, так как это условная температура необходимая для выполнения приближения к искомому значению.В зависимости от значения коэффициента Xj могут быть выделены следующие случаи:1. При %j 1 турбина работает без ограничений мощности,DKJ=DPKJ.2. npHXj = 1 турбина работает в предельном режиме, DKj=DpKj 3. npnxj 1 турбина испытывает ограничения, DKj—%yDpKj.
В первых двух случаях расход пара в конденсаторах принимается равным расчетному.В третьем расход пара в конденсатор j-й турбины уменьшается на величину значения коэффициента уменьшения паровой нагрузки.
Одной из важнейших задач исследования является установление зависимости охлаждающей способности градирен от состояния атмосферы. Температура охлажденной в градирнях воды может быть определена точным или приближенным теплотехническим расчетом, а также обобщением натурных данных, сведенных в номограммы. Как показывают опыты, методически точный теплотехнический расчет ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева не дает желаемого совпадения натурными данными из-за существенных отклонений реальных исходных характеристик градирен от расчетных. В связи с этим возможно использование приближенных методов их теплотехнического расчета. Поскольку методика расчета располагаемой мощности предназначается для использования в проектных институтах и на электростанциях, то необходимо максимальное ее упрощение.
В связи с этим сокращение числа учитываемых метеопараметров имеет важное значение. В частности, необходимо знать, возможно ли сократить количество учитываемых факторов (температуры воздуха, влажности воздуха, скорости ветра, барометрического давления) за счет учета их взаимного влияния. Исследования основываются на выявлении статистических закономерностей.
Основное направление исследований состояло в выявлении зависимости температуры охлаждающей воды от метеоусловий, режимных и конструктивных параметров градирен
Теория тепломассообмена при испарении разрабатывалась в начале XX века (Уолкер, Леви, Робинсон и др.). Основы теплотехнического расчета градирен были заложены немецким ученым Меркелем в 20-х годах. Им предложено уравнение теплового баланса охладителя в следующем виде: где pF - поверхностный коэффициент массообмена, кг/ (м2 с); F -площадь поверхности оросителя, м2; Сж - теплоемкость воды, равная 4,1868 кДж/(кг С); уж - плотность воды, кг/м3; q - удельный расход воды через 1 м2 сечение оросителя (плотность орошения), м /(м с); Fop - площадь орошения градирни, м ; t и t2 - температура воды на входе и выходе из оросителя, С; h - теплосодержание насыщенного воздуха при температуре воды t, кДж/кг; h - теплосодержание влажного воздуха, кДж/кг.
При получении уравнения (3.1) Меркель предполагал, что массообмен при испарении происходит под воздействием перепада теплосодержания воздуха на границе испаряющейся воды и воздуха, проходящего через ороситель градирни, подобно тому, как теплообмен происходит под воздействием перепада температур физических тел. Это предположение позволило описать тепло- и массообмен одними и теми же уравнениями. Дальнейшее развитие метод расчета гидроохладителей получил в работах Л. Д. Бермана [53, 56]. Им предположена следующая система уравнений:
Исследование характеристик (номограмм) градирен, подбор аппроксимирующих кривых
Одной из важнейших задач исследования является проведение сравнительного анализа различных способов расчета охлаждающей эффективности действующих градирен и установление аналитических зависимостей их охлаждающей способности от состояния атмосферы.
Имеются результаты многочисленных натурных замеров, произведенных ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева и ОАО «Фирма ОРГРЭС» и опубликованных в виде расчетных и нормативных характеристик (номограмм).
Для оценки охлаждающей эффективности градирен имеются номограммы ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева-АЭП включенных в типовые проекты градирен и в Пособие к СНиП и ОАО «Фирма ОРГРЭС» опубликованных в [21...23].
Как показывает опыт натурных испытаний, методически точные теплотехнические расчеты ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева не дают желаемого совпадения с натурными данными.
Номограммы ВНИИГ-АЭП содержат определенную погрешность, связанную с отсутствием учета влияния ветра, определенные допущения при определении коэффициентов тепло-массоотдачи, аэродинамического сопротивления.
Приведенный выше упрощенный метод расчета дает удовлетворительное приближение для летних режимов работы градирен небольшой и средней производительности. Для более холодных температур и для градирен высотой 100 и более метров погрешность составляет 1,5-2С, как правило, в сторону увеличения, т.е. с запасом. Надо отметить, что и точный расчет дает часто значительную погрешность по сравнению с натурными данными.
Номограммы ВНИИГ-АЭП получены расчетным путем, номограммы ОАО «Фирма ОРГРЭС» на основании обработки результатов балансовых испытаний вновь построенных градирен.
Из сравниваемых номограмм определение температуры охлажденной воды по нормативным номограммам ОАО «Фирма ОРГРЭС» дают наиболее точный результат.
Графики ВНИИГ и ОАО «Фирма ОРГРЭС» отличаются своей структурой. Так, графики ВНИИГ представляют собой зависимости температуры охлажденной воды от температуры воздуха. Эти кривые объединены в семейства, построенные при различной влажности воздуха, а также при различной плотности орошения (гидравлической нагрузке). К графикам даны также поправки на температурный перепад воды при охлаждении. На рис. 3.1 приведен пример одного графика из четырех, составляющий комплект номограмм при гидравлической нагрузке, равной 6, 8, 10 и 12 м3/(м2-ч). поправкой на температурный перепад воды. Этот способ следует признать более правильным, так как тепловая нагрузка имеет большее влияние на работу градирни, чем гидравлическая. Поэтому размах поправок в этом случае в 5-10 раз меньше. Кроме того, этот способ удобнее, так как все номограммы умещаются на одном чертеже (рис.3.2).
Анализируя оба графика, можно прийти к выводу о возможности построения номограммы, соединяющей в себе достоинства обеих схем. Так, приняв за основу зависимость температуры воды от температуры и влажности воздуха, можно построить график поправок на тепловую и отдельно-гидравлическую нагрузки градирни. Расчеты показали, что поправка на тепловую нагрузку является главной и зависит, в основном, от температуры воздуха. Поправка на гидравлическую нагрузку является вспомогательной и зависит от тепловой нагрузки и от температуры воздуха. Пример разработанный характеристики для градирни производительностью 100 000 м3/ч приведен на рис. 3.3.
Такие графики несколько более удобны для технико-экономических расчетов, так как позволяют определить начальное значение температуры для данных метеорологических условий, а затем вводить поправки на удельные тепловые и гидравлические нагрузки при вариации площадью орошения. График также удобен при оптимизации расхода воды в циркуляционной системе, так как позволяет в явном виде выделить влияние гидравлической нагрузки.
Однако для сравнения расчетных показателей работы градирни с контрольными замерами удобнее график ВНИИГ (рис. 3.1), так как он содержит непосредственно измеряемый температурный перепад воды At.
Приведенные на рис. 3.1-3.3 графики имеют существенный недостаток - они не являются уйиверсальными, то есть привязаны к одному конкретному конструктивному решению градирни. Этим качеством обладают как графики ВНИИГ-АЭП, так и графики ОАО «Фирма ОРГРЭС». В связи с этим и для удобства пользования автором построен универсальный график, который обобщает данные по действующим типам градирен(рис. 3.4). Этот график учитывает фактические данные о работе градирен разных типов.
Для построения графика за основу принята условная градирня высотой 50 м с плотность орошения 8 м3/(м2-ч) и тепловой нагруз-кой 334,4 кДж/м (80 кВт/м ), что соответствует перепаду температуры 8,6 С.
К основному графику (рис. 3.4.) приложены графики поправок на удельный теплосъем (тепловую нагрузку 1 м2 площади орошения), на плотность орошения (гидравлическую нагрузку на 1 м2 площади орошения), скорость ветра и на общую высоту башни градирни. Графики поправок представляют собой семейства кривых, построенных для различных значений температуры воздуха и высоты градирни.
При построении графиков (рис. 3.4) вначале обобщались данные по температуре воды, снятые с графиков ОАО «Фирма ОРГРЭС» для значений температуры воздуха кратных 10 С, относительной влажности кратной 10% и указанных выше нагрузок, строились
Термины и определения
Установленная электрическая мощность тепловой электростанции (ТЭС) - суммарное значение наибольшей активной электрической мощности турбоагрегатов в соответствии с техническими условиями или паспортом на оборудование.
Ограничение установленной мощности тепловой электростанции - значение вынужденного недоиспользования установленной мощности (ГОСТ 19431-84) [19].Располагаемая мощность - установленная мощность генерирующего агрегата (электростанции) за вычетом ограничений его мощности. 4.3 Исходные положения
Методика предусматривает построение графиков мощности в зависимости от состава работающих турбин, их отборов пара, схемы системы технического водоснабжения, количества и типов установленных градирен, их состояния и метеоусловий.В методике не учитываются турбины, на мощности которых не сказывается изменение температуры охлаждающей воды, т.е. турбины с противодавлением, ухудшенным вакуумом, предвключенные турбины и газотурбинные установки (ГТУ).
В основу методики заложен принцип проверки параметров работы ТЭЦ расчетом по двум ограничивающим параметрам: Максимально допустимое значение температуры охлаждающей воды после охлаждения в градирнях по условиям нормальной работы маслогазоохладителей(МГО) не должно превышать 33С.
В случае, когда маслогазоохладители охлаждаются водой от другого источника, независимого от системы циркуляционного во доснабжения, данное условие не учитывается. Максимально допустимое значение давления отработавшего пара в конденсаторах турбин р2 = 12 кПа (0,12 кгс/см2). Для турбоагрегатов среднего давления и с ухудшенным вакуумом возможны и другие ограничивающие значения давлений отработавшего пара.
Согласно этим условиям проверяется техническая возможность работы конкретной электростанции с установленной мощностью турбин. В случае необходимости учесть ограничения по температуре конденсата, поступающего на ионообменные фильтры БОУ (на ТЭЦ со сверхкритическими параметрами), следует соответствующим образом уточнить предельную температуру насыщенного пара.
Упрощающим допущением является равенство температур охлаждающей воды после градирен и перед конденсаторами, т.е. отсутствие учета теплоотдача и влияния добавочной воды, так как суммарное влияние этих факторов обычно невелико.
При расчете располагаемой электрической мощности необходимо определить для каждого режима максимально-допустимую тепловую нагрузку циркуляционной системы т.е. максимально допустимые расходы пара в конденсаторы турбин, при которых достигается один из установленных пределов. При этом учитываются эксплуатационные значения теплофикационных (Т) и производственных (П) отборов и метеоусловия.
При разнотипных совместно работающих турбинах будет иметь место семейство таких зависимостей. Из главы 2 следует, что предельно допустимый расход пара также линеен относительно температуры охлажденной воды, причем линейность сохраняется до достижения расхода пара, определяемого как разность номинального расхода пара на турбину и всех отборов дальше этой точки (точка перегиба на графиках t2CB = /(u cp,6) и N3pacn = /(6)) расход возрастать не будет при снижении температуры воды. Суммированием таких зависимостей расхода при одной и той же температуре воды можно определить зависимость допустимого расхода пара в целом. Так как суммируемые зависимости линейные и имеют точку изменения нагрузки (точки перегиба), то и общая зависимость будет иметь линейный характер и отразит все в точке перегиба. Учет первого предела (по температуре воды, подаваемой на МГО) добавит к зависимости лишь дополнительную точку изменения нагрузки, соответствующую 33 С.
Таким образом, рассматриваемая зависимость для ТЭЦ в целом будет представлять ломаную линию, точки перегиба которой будут соответствовать началу ограничений мощности на каждой из турбин с ростом температуры охлаждающей воды, т.е. достижению в их конденсаторах предельной температуры насыщенного пара.
Полученный вывод позволяет определить максимально- допустимую тепловую нагрузку циркуляционной системы для различных режимов графоаналитическим путем. Для этого необходимо совместить графики зависимости температуры воды после градирен от их тепловой нагрузки и зависимость максимально возможной нагрузки циркуляционной системы от температуры охлаждающей воды. Учитывая линейность последней функции, достаточно определить параметры режимов в точках перегиба зависимости максимальной нагрузки циркуляционной системы от температуры охлаждающей воды. Точки перегиба будут определяться значениями температуры охлаждающей воды, при которых в одной из разнотипных турбин (а также однотипных, но с различными значениями отборов пара) будут начинаться ограничения мощности.
Расчет располагаемой мощности и ограничений электрической мощности циркуляционными системами охлаждения производится для неотопительного периода эксплуатации. Однако не исключена необходимость проведения расчетов и для других условий., Для проведения расчетов необходимы следующие исходные данные:
По турбоагрегатам; - количество и типы турбоагрегатов на электростанции;- типы конденсаторов на каждом турбоагрегате;- средние значения эксплуатационных расходов пара из регулируемых отборов каждого турбоагрегата для рассматриваемого (расчетного) периода;- нормативные энергетические характеристики турбоагрегатов и их конденсаторов [42].
По градирням:- количество и типы градирен с указанием площади орошения, высоты вытяжной башни, высоты воздуховходного окна, типа и высоты оросителя;- нормативные, проектные характеристики градирен и характеристики полученные по результатам натурных испытаний;- техническое состояние градирен на текущий период.
По системе циркуляционного водоснабжения:- схема циркуляционного водоснабжения с указанием мест установки циркуляционных насосов, конденсаторов турбин, градирен, направлений движения потоков воды;- характеристики циркуляционных насосов при их параллельной или последовательной работе (в зависимости от схемы);- расход охлаждающей воды в системе при работе всех циркуляционных насосов;- заводские характеристики циркуляционных насосов или характеристики по данным испытаний;- расход охлаждающей воды на МГО и возможность подачи ее от других источников не входящих в циркуляционную систему.
Расчетные метеорологические условия района расположения электростанции для расчетного периода определяются по данным местных метеорологических служб.Температура охлаждающей воды перед конденсаторами определяется по температуре воды на выходе из градирен с учетом осо
