Содержание к диссертации
Введение
Глава первая. Аналитический обзор работ по испарительным установкам ТЭС 11
1.1. Термические методы водоп од готовки - один из основных путей создания малосточных ТЭС 11
1.2. Блочные испарительные установки 16
1.3. Анализ работ по многоступенчатым испарительным установкам 24
1.4. Обзор исследований по испарительным установкам мгновенного вскипания 33
1.5. Методы расчета топливной составляющих затрат на получение дистиллята 39
1.6. Задачи исследования 44
Глава вторая. Испарительные установки мгновенного вскипания 46
2.1. Схемы испарительных установок мгновенного вскипания 46
2.2. Методика расчета ИМВ 49
2.2.1. Матричный метод расчета ИМВ 49
2.2.2. Аналитический метод расчета ИМВ 52
2.2.3. Алгоритм расчета 55
2.3. Результаты расчета схем ИМВ 59
2.4. Сравнение двух типов автономных испарительных установок 70
2.5. Описание программного комплекса по расчету и моделированию испарительных установок мгновенного вскипания 81
2.6. Выводы по второй главе 88
Глава третья. Многоступенчатые испарительные установки 89
3.1. Методика расчета МИУ 89
3.1.1. Расчет давлений и температур пара по ступеням установки 89
3.1.2. Методика расчета удельных показателей МИУ 93
3.2. Прикладной программный комплекс «САПР общестанционных многоступенчатых испарительных установок» 95
3.3. Анализ схем многоступенчатых испарительных установок 96
3.3.1. Описание схем многоступенчатых испарительных установок 96
3.3.2. Результаты численного анализа схем МИУ 102
3.4. Диаграммы режимов работы МИУ 113
3.5. Методика и примеры расчета удельного расхода топлива на производство добавочной воды с помощью МИУ 121
3.6. Выводы по третьей главе 138
Глава четвертая. Совершенствование схем автономных испарительных установок 141
4.1. Методика определения топливной составляющей затрат на получение дистиллята в МИУ при наличии потерь теплоты с избыточным паром 141
4.2. Совершенствование схем утилизации избыточного пара автономных МИУ на ТЭС различного типа 148
4.3. Методика расчета тепловой составляющей затрат на получение дистиллята в комбинированной испарительной установке 154
4.4. Выводы по четвертой главе 165
Глава пятая. Блочные испарительные установки 167
5.1. Методика расчета производительности БИУ 167
5.2. Прикладной программный пакет по расчету и моделированию блочных испарительных установок 173
5.3. Блочные испарительные установки мгновенного вскипания 177
5.4. Методика оценки топливной составляющей затрат на получение дистиллят 189
5.5. Выводы по пятой главе 194
Заключение по работе 195
Список литературы 198
Приложение 1. Описание прикладного программного комплекса «САПР общестанционных многоступенчатых испарительных установок» 206
- Обзор исследований по испарительным установкам мгновенного вскипания
- Описание программного комплекса по расчету и моделированию испарительных установок мгновенного вскипания
- Описание схем многоступенчатых испарительных установок
- Совершенствование схем утилизации избыточного пара автономных МИУ на ТЭС различного типа
Введение к работе
Актуальность темы. На тепловых электрических станциях используются химические, термические и мембранные методы подготовки добавочной воды. Термические методы водоподготовки обладают неоспоримо более высокими экологическими показателями по сравнению с другими методами. Технические и научные разработки последних лет привели к созданию новых отечественных испарителей кипящего типа (двухзонных и проточных), башенных испарителей мгновенного вскипания, а также новых безотходных технологий термохимического обессоливания на основе многоступенчатых испарительных установок кипящего типа. Внедрение отмеченных технических разработок на отечественных ТЭС показало их высокую эффективность и открыло им достаточно широкие перспективы для использования при строительстве новых и реконструкции существующих водоподготовитель-ных установок ТЭС.
Сдерживающими причинами более широкого применения термических методов являлись не только отсутствие денежных средств, но и ошибки проектирования при выборе схемных решений, неучет зависимости производительности испарительных установок от режимов работы ТЭС, что приводило к заниженным показателям тепловой экономичности и дефициту дистиллята.
В последнее десятилетие результаты разработок сотрудников МЭИ, УралВТИ, ВНИИАМ, ИГЭУ позволили сделать значительные шаги в ликвидации отмеченных недостатков. Однако еще остается круг задач, решение которых могло бы способствовать повышению конкурентноспособности термических методов водоподготовки. Во-первых, это необходимость разработки прикладных программных пакетов, обеспечивающих выбор рациональных вариантов при выборе испарительных установок на основе проведения структурного и параметрического синтеза проектных решений. Во-вторых, это недостаточная исследованность схем испарителей мгновенного вскипания и способов их включения в тепловые схемы паротурбинных установок КЭС и ТЭЦ.
Исходя из вышеизложенного, совершенствование схем включения испарительных установок, оценка влияния режимов работы основного оборудования на их производительность, а также поиск новых рациональных технических решений по схемам самих испарительных установок на основе разработки и создания программных комплексов по их расчету и моделированию являются актуальными задачами теплоэнергетики.
Актуальность выбранной темы диссертации, подтверждается включением ее в научно-техническую программу «Научных исследований высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» (Подпрограмма: Топливо и энергетика. Код проекта: 206.01.01.035).
Цель работы состоит в разработке математических моделей, алгоритмов и программных комплексов по расчету испарительных установок мгновенного вскипания автономного и блочного типа, многоступенчатых испарительных установок ТЭС; проведении на их основе расчетного исследования режимов работы испарительных установок, а также в совершенствовании схем их включения на основе методов анализа тепловой эффективности ТЭС.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
Разработка математических моделей автономных МИУМВ и программного комплекса по их проектированию, проведение численного анализа возможных режимов их работы на ТЭС, а также методов оценки тепловой составляющей на получение дистиллята.
Создание программного комплекса САПР МИУ, исследование на его основе схем, режимов работы автономных МИУ и оценка тепловой эффективности получения дистиллята от МИУ в схемах КЭС и ТЭЦ.
Совершенствование схем утилизации избыточного пара МИУ для КЭС, ТЭЦ и ПТУ.
4. Разработка алгоритмов и программных пакетов по моделированию и расчету блочных испарительных установок на основе испарителей кипящего типа и башенных испарителей мгновенного вскипания, исследование режимов их работы в зависимости от нагрузки блока и анализ тепловой экономичности схем их включения.
Научная новизна работы: 1. Создана математическая модель многоконтурной испарительной установки мгновенного вскипания башенного типа произвольной структуры, позволяющая определять параметры рабочих сред при заданных поверхностях теплообмена элементов установки и обеспечивающая расчетный анализ возможных режимов ее работы при различных схемах питания контуров.
Получены новые данные по режимам работы автономных установок МИУ на основе испарителей кипящего типа в зависимости от схем питания, степени развитости регенерации, типа подогревателей, числа ступеней испарения и способов включения в тепловые схемы КЭС, ТЭЦ, ЛГУ, позволяющие выполнять оценку надежности и тепловой экономичности получения требуемых количеств дистиллята.
Усовершенствованы методики оценки эффективности схем включения испарительных установок, учитывающие режимы работы основного оборудования ТЭЦ при определении топливной составляющей затрат на получение дистиллята на основе коэффициентов ценности теплоты, изменения мощности и приращения мощности на тепловом потреблении.
Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием известных методов расчета испарительных установок и термодинамического анализа реальных схем ТЭС, а также согласованием полученных результатов с данными других исследователей, опубликованными в технической литературе.
Практическая ценность результатов исследований: 1. Результаты численного анализа схем МИУМВ, БИУМВ, МИУ и комбинированных испарительных и установок могут быть использованы проект- ными организациями для обоснования выбора состава оборудования и схем включения испарительных установок.
Программные комплексы по моделированию и расчету БИУ, БИУМВ, МИУ и МИУМВ, включающие в себя подсистемы графической поддержки моделирования схем и обработки результатов расчета, ведения баз данных по оборудованию и трубопроводам, архивации и документирования, могут быть использованы для проектирования, позволяют определять расходные и теп-лофизические параметры рабочих сред в каждом элементе, показатели установок и диаметры трубопроводов в зависимости от выбранных схем и типоразмеров оборудования.
Диаграммы режимов работы автономных МИУ обеспечивают определение производительности установки в зависимости от схемы питания, числа ступеней испарения, типа испарителей, числа и типа регенеративных подогревателей, а также возможности утилизации избыточного пара.
Результаты оценки тепловой эффективности схем и производительности блочных испарительных установок различного типа в зависимости от нагрузки блока обеспечивают возможность правильного выбора испарительной установки.
Методы анализа тепловой составляющей затрат на получение дистиллята и численные примеры оценки схем включения испарительных установок различного типа на КЭС и ТЭЦ расширяют область применения методов энергетических коэффициентов для анализа тепловой эффективности.
Внедрение результаты работы. Программные комплексы по испарительным установкам используются в ООО «ЭКОТЕХ-99» (г. Челябинск), научно-исследовательской лаборатории «Парогенерирующей техники и экологии» (МЭИ).
Автор защищает:
1. Математическую модель много контурных испарительных установок мгновенного вскипания башенного типа, программный комплекс по их моделированию и расчету, результаты численного анализа режимов работы МИ-
УМВ, методику и результаты расчета тепловой эффективности их включения в тепловые схемы ТЭЦ.
Программный комплекс «САПР МИУ» для проектирования автономных установок, построенные при его использовании диаграммы режимов работы МИУ, а также результаты анализа влияния на показатели работы МИУ схем питания, типов и числа регенеративных подогревателей, температуры исходной воды.
Способы утилизации теплоты избыточного пара МИУ, методы и результаты оценки их тепловой эффективности.
Алгоритмы и прикладные программные пакеты по моделированию и расчету испарительных установок блочного типа, результаты численной оценки их производительности от нагрузки блоков, а также методику и результаты оценки топливной составляющей на получение дистиллята.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы представлялись: на X, XI, XII международных научно-технических конференциях (МНТК) «Бенардосовские чтения» (г. Иваново, 2001, 2003, 2005 гг.); VIII, IX, X МНТК студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (г. Москва, 2001, 2002, 2003 гг.);
III и IV Всероссийских НІЖ «Повышение эффективности работы теплоэнергетического оборудования» (г.Иваново, 2002, 2005 гг.); региональной конференции «Актуальные проблемы современной энергетики» (г. Екатеринбург, 2002 г.);
IV российской НТК «Энергосбережение в городском хозяйстве, промышленности и энергетике» (г. Ульяновск, 2003 г.); выставке «Инновации 2004» (г Иваново, 2004 г.); электронной конференции по подпрограмме «Топливо и энергетика» (г. Москва, ноябрь 2004), а также на научно-методическом семинаре кафедры ТЭС ИГЭУ (г. Иваново, 2005).
Публикации. Основное содержание работы отражено в 33 публикациях, в том числе в 14 статьях [131-136, 138, 140, 141, 145, 147, 148, 155, 156], 2 патентах на изобретение [151, 152], 3 свидетельствах на программные продукты для ЭВМ [129, 130, 146], 14 тезисах докладов [128, 137, 139, 142-144, 149, 150, 153, 154].
Содержание и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа включает 224 страниц машинописного текста, 89 рисунков, 49 таблиц, три приложения. Библиография содержит 157 наименований.
Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю, профессору Шувалову Сергею Ильичу, а также коллективу кафедры ТЭС за постоянную поддержку в выполнении диссертационной работы и участие в обсуждении результатов.
Обзор исследований по испарительным установкам мгновенного вскипания
Из табл. 1.3 видно, что отключение регенеративных подогревателей (при выводе в ремонт или из строя) в последовательной схеме питания приводит к существенному ухудшению ее показателей, в то время как при параллельной схеме этого не происходит. Аналогичные результаты были получены и работах других авторов [11, 13]. Показано, что последовательная схема питания с пароводяными подогревателями и каскадным сливом дренажей более экономична, чем схема параллельного питания, но приводит, при отключении подогревателей, к более высоким значениям избыточного пара.
На наш взгляд, недостатком рассматриваемого исследования является необоснованность принятия коэффициентов ценности теплоты для греющего и избыточного пара, отсутствие анализа использования избыточного пара внутренними потребителями Курганской ТЭЦ.
Выводы работы в определенной степени противоречат результатам исследований Г.К.Феизиева [70], которые доказывают наибольшую эффективность параллельной схемы питания при каскадном сливе дренажей и пароводяными подогревателями.
В работе Р.В.Агапова [87] исследовано большое количество реальных шестиступенчатых схем МИУ, однако параллельные схемы рассматриваются только с водоводяными подогревателями.
Исследований влияния каждого дополнительного подогревателя на показатели МИУ не выполнялось. Это важно с точки зрения секционирования МИУ. Более того, многолетний опыт эксплуатации МИУ свидетельствует о высокой интенсивности коррозии трубной системы подогревателей и попаданию питательной воды МИУ в дистиллят, замене латунных труб подогревателей на нержавеющие. В работах Уратехэнерго и УралВТИ рекомендуется использовать подогреватели с U-образными трубками.
Вопросам водного режима и надежности работы испарителей и подогревателей МИУ посвящены исследования А.С.Богловского, Г.Я.Лунина и А.С.Седлова [85, 86], Р.Ш.Бускунова [13, 83], А.Т.Мутовина [54]. В частности показано, что для предупреждения кислородной коррозии подогревателей ПХОВ и атмосферного деаэратора следует дополнительно после ХВО устанавливать вакуумные деараторы, а для снижения интенсивности коррозии подогревателей МИУ изменить в них подачу греющего пара с верхней части на нижнюю, что позволяет более эффективно удалять углекислоту и предупреждать ее переход в дистиллят (из-за высокой степени ее растворения при даже небольшом переохлаждении).
В работах МЭИ [85], выполненных в последние годы, показано, что скорость коррозии испарителей при параллельной схеме питания примерно в двое выше, чем при последовательном питании, составляет 0,055-0,11 мм/год при рН = 10-11, что снижает надежность и длительность работы испарителей и МИУ в целом. При такой скорости коррозии содержание продуктов коррозии в концентрате может достигать нескольких десятков мг/дц3, что приводит к значительным отложениям на теплообменной поверхности. Наличие таких отложений является причиной подшламовой коррозии, которая ведет к выходу из строя кипятильных труб греющих секций.
Одной из важных задач, которая должна решаться на стадии проектирования МИУ, является задача оценки условий ее замыкания «на себя». Количество избыточного пара МИУ зависит не только от схемы МИУ, но и от способа ее включения в тепловую схему ТЭС. При отводе дистиллята в БЗК его необходимо охлаждать, вследствие чего возрастает количество избыточного пара по сравнению со схемой отвода в Д-6.
С такими проблемами сталкивались на ряде ТЭС, где установлены МИУ [13, 83, 87]. В частности, на Актюбинском ТЭЦ падение производительности МИУ в летний период превышало 50%. Аналогичные проблемы возникают и на Северо-Западной ТЭЦ [88], особенно при переводе работы шестиступен-чатой МИУ на одну секцию из трех ступеней. Поэтому важными задачами являются задачи изучения режимов работы МИУ и совершенствование схем утилизации избыточного пара.
Впервые техническое решение по реализации условий замыкания общестанционной МИУ было предложено А.В.Мошкариным и А.С. Седловым еще в 70-е годы [90]. В нем предлагалось применить в МИУ помимо подогревателей питательной воды тракт подогревателей дистиллята перед подачей его в деаэратор повышенного давления. Это изобретение было использовано в проекте МИУ Тобольского НХК.
Вторым способом утилизации избыточного пара может быть применение парового компрессора для его сжатия и подачи в качестве греющего в первую ступень МИУ. Такой способ утилизации вторичного пара использовали уже в 30-е годы XX века, применяя паровые компрессоры на трехступенчатых испарительных установках [49]. При этом вторичный пар последней ступени играл роль греющего пара. В 60-80 гг. такая схема использовалась на опреснительных установках [96].
В работе МЭИ [27] впервые для условий работы общестанционной МИУ отмеченные вопросы подвергаются технико-экономическому анализу. Показано, что наиболее экономичной оказывается шестиступенчатая МИУ с регенеративным нагревом дистиллята в двух подогревателях, установленных в первой и четвертой ступенях испарения, замкнута на «себя».
В работах МЭИ [87, 88, 91], УралВТИ [14, 83, 140], ИГЭУ [13, 74, 76] рассматриваются возможности утилизации избытков вторичного пара МИУ в ДОУ (вакуумной дистилляционной опреснительной установке) и в ИУМВ (испарительной установке мгновенного вскипания).
Описание программного комплекса по расчету и моделированию испарительных установок мгновенного вскипания
При этом в списке доступных файлов будут выводиться только файлы с расширением .miu. После выбора файла система осуществляет загрузку исходных данных и проектных показателей в оперативную память компьютера.
Результатом завершения загрузки является появление в главном окне системы диалогового окна «Исходные данные».
Пункт меню «Сохранить проект» - осуществляет сохранение текущего проекта расчета ИМВ в файл специализированного формата. При выборе этого пункта меню появляется стандартное диалоговое окно ввода имени файла для сохранения проекта.
Пункт меню «Выход» - осуществляет закрытие всех окон проектов расчета ИМВ и удаление из оперативной памяти компьютера всех исходных данных и проектных показателей для текущего проекта. После этого закрывается главное окно программы и освобождение оперативной памяти, занятой данной программой.
Подменю «Окна» - подменю программы для выравнивания и закрытия открытых дочерних окон. Оно содержит следующие пункты : Пункт меню «Каскадом». При выборе этого пункта открытые дочерние окна на экране выравниваются каскадом, то есть следующее окно закрывает часть предыдущего. Пункт меню «Следующее». При выборе этого пункта открывается следующее окно. Пункт меню «Предыдущее». При выборе этого пункта открывается предыдущее окно. Пункт меню «Закрыть все». При выборе этого пункта все открытые дочерние окна закрываются. Подменю «Настройка» - подменю программы для настройки параметров программы. Оно содержит следующие пункты: Пункт меню «Общие настройки» - устанавливается количество знаков после запятой. 1. Разработана методика расчета многоступенчатых испарительных установок мгновенного вскипания башенного типа с различными схемами питания контуров, позволяющая определять параметры рабочих тел по элементам установки, производительность отдельных ступеней и показатели установки в целом при заданных поверхностях теплообмена конденсаторов ступеней испарения для двух исходных условий заданной производительности установки и заданном давлении греющего пара. 2. Проведена оценка показателей и режимов работы автономных ИУМВ. Показано, что снижение расхода циркулирующей воды в одном из контуров (корпусов) ИУМВ ведет к перераспределению температурных перепадов на корпуса, к увеличению температурного перепада на корпус, в котором расход воды снижен, а в целом к снижению производительности установки. 3. Выполнено сравнение тепловой экономичности схем питания контуров ИУМВ. Показано, что в многоконтурных установках наиболее экономичной является противоточная схема питания, затем идут параллельная и последовательная (реализована в ИУМВ УралВТИ). Разница в значениях удельного расхода теплоты в последовательной и противоточной схемах питания в 18-и ступенчатой ИУМВ составляет 7...10% при величинах продувки 1...10%. 4. Выполнено сравнение тепловой эффективности схем производства добавочной воды с помощью автономных испарительных установок на осно ве испарителей кипящего типа и мгновенного вскипания. Показано, что применение ИУМВ позволяет снизить удельный расход условного топлива на 6,41 кг/т по сравнению с существующими испарительными установками при включении обеих на общестанционную магистраль 0,8,...1,28 МПа. В случае использования для ИУМВ пара из верхнего теплофикационного отбора экономия топлива достигает 8,89 кг/т. По найденным температурам, используя значения теплофизических свойств воды и водяного пара, определяются соответствующие давления. Последовательность расчета МИУ. Для заданных давлений греющего и вторичного пара МИУ по вышеописанной методике определяются давления и температуры пара в корпусах установки (значениями коэффициентов теплопередачи в корпусах ki и значениями щ в первом приближении задаются). Затем по известным методикам проводится теплогидравлический расчет каждого корпуса установки, в результате которого определяются коэффициенты теплопередачи и производительности корпусов. В результате расчета систем подогрева питательной воды и дистиллята определяются расходы пара в подогревателе, температуры воды на входе и выходе из каждого подогревателя. Исходные данные для расчета включают: число ступеней МИУ; температуру греющего пара; энтальпию греющего пара; температуру пара на выходе из последней ступени; температуру питательной воды после деаэратора; величина продувки; необходимую производительность установки; площадь поверхности теплообмена одного испарителя; потери температурного напора в паропроводах вторичного пара; процентное солесодержание исходной воды. Для установок с регенеративным подогревом добавляется: недогрев воды в регенеративном подогревателе; Для установки с двумя подогревателями дистиллята добавляется: доля дистиллята, проходящая через подогреватель; Расчет заканчивается нахождением диаметров всех трубопроводов, обвязывающих испаритель по предварительно выбранной скорости среды. Диаметр округляется до ближайшего большего диаметра из стандартного ряда и производится пересчет предварительно принятой (допустимой) скорости среды по трубопроводу. Расчет осуществляется на основе уравнения неразрывности, из которого выражается диаметр.
Описание схем многоступенчатых испарительных установок
В случае отключения регенерации рост удельного расхода греющего пара меньше, чем рост удельного выхода избыточного пара. Это соотношение близко к единице при высоких противодавлениях и низком давлении греющего пара. В случае последовательной схемы питания МИУ величина изменения удельного расхода греющего пара и удельного выхода избыточного пара ближе друг другу.
Основной проблемой эксплуатации МИУ является выход избыточного пара из последней ступени в летних режимах работы установки, когда утилизация избыточной теплоты затруднена или, зачастую, не возможна из-за отсутствия низкопотенциальных потребителей теплоты. Поиск технических решений утилизации теплоты избыточного пара МИУ является самостоятельной задачей и во многом определяется составом основного оборудования ТЭС и режимами его работы.
В первой главе отмечалось, что к наиболее простым и эффективным решениям утилизации избыточного пара относится применение комбинированных испарительных установок, в которых избыточный пар МИУ является греющим для ИУМВ или ДОУ.
Не менее важной задачей оценки работы МИУ является и задача определения топливной составляющей затрат на получение дистиллята. Ниже приводится методика и примеры расчета удельных топливных затрат на получение дистиллята.
При решении принципиальных вопросов на стадии разработки тепловых электростанций, а также на начальных стадиях проектирования часто возникают проблемы сопоставления различных методов водоподготовки. Сложность их сопоставления по расходу топлива обусловлена необходимостью приведения их к равному температурному потенциалу, т.е. к одинаковой температуре добавочной воды, схемы подогрева которых для ТЭС разных типов существенно различаются. Таким образом, для сравнения вариантов по топливной составляющей себестоимости добавочной воды требуется расчет тепловых схем реальных проектируемых установок. Наличие данных об этой составляющей при производстве добавочной воды различными методами позволяет избежать ошибок и искажений при выборе оптимального варианта.
На электростанциях с паротурбинными установками в процессе производства тепловой и электрической энергии неизбежно возникают потери рабочего тела, связанные как с технологическим процессом (продувка барабанных котлов, использование пара на распыление мазута форсунками и т.п.), так и с протечками (через уплотнения, штоки клапанов и т.п.). Значительные потери наблюдаются при отпуске производственного пара потребителям и неполном возврате конденсата, а также при наличии протяженных тепловых сетей. Потери обусловливают необходимость их восполнения вводом подпитки в тепловую схему ТЭС. Добавочная вода может поступать в конденсатор, «в рассечку» между ПНД, в деаэратор турбоустановки.
Потеря рабочего тела из цикла ТЭС, соответствующий подвод добавочной воды в цикл и затраты энергии (теплоты) на ее производство обусловливают увеличение расхода топлива, по величине которого можно судить о значении топливной составляющей себестоимости добавочной воды, произведенной различными методами. Сравнение методов водоподготовки по расходу топлива на ТЭС можно выполнять, сопоставляя изменения потоков массы и теплоты в тепловых схемах до точки с равной температурой добавочной воды. При этом, как правило, все структурные различия в схемах не выходят за пределы системы регенеративного подогрева низкого давления, включая деаэратор. Вследствие этого тепловые балансы можно составлять, ограничиваясь температурой воды на выходе из деаэратора турбоустановки.
В зависимости от типа турбоустановки (конденсационная, теплофикационная, промышленно-отопительная или промышленная) параметры пара, используемого для производства добавочной воды, будут различны; для разных методов восполнения потерь будут неодинаковыми температура добавочной воды и схема подогрева ее до ввода в тепловую схему ТЭС; различными могут быть и схемы подогрева добавочной воды на турбоустановке. Поэтому расход топлива, связанный с нагревом добавочной воды для разных типов турбин и различных способов ее подготовки, будет неодинаков.
Оценку тепловой экономичности схем подогрева добавочной воды целесообразно проводить по методикам, учитывающим влияние малых изменений в тепловой схеме ТЭС на ее экономичность [13, 112, 113]. Они позволяют найти дополнительный расход топлива по изменению мощности турбоустановки в конденсационных режимах работы (Q0=consf) или по одновременному изменению мощности и расхода теплоты острого пара в теплофикационных режимах (Q0=const или QK=consi). Расчеты указанных значений проводятся на основе оценок количества теплоты, подведенной (или отведенной) в определенных ступенях подогрева, с использованием коэффициентов изменения мощности (к.и.м.) е или коэффициентов приращения мощности на тепловом потреблении (К.П.М.) Б.
Совершенствование схем утилизации избыточного пара автономных МИУ на ТЭС различного типа
Выполнен анализ схем МИУ. Выявлено влияние схем питания, числа ступеней испарения и типа регенеративных подогревателей питательной воды и дистиллята на показателе работы установки.
Установлено, что использование пароводяных подогревателей в шес-тиступенчатой МИУ позволяет снизить удельный расход теплоты на 15-20, а выход избыточного пара на 40-50% по сравнению с установкой без регенеративных подогревателей. Применение водо-водяных подогревателей дает более существенное снижение выхода избыточного пара из-за возможности более глубокого охлаждения потоков конденсата греющего пара, сбрасываемых в расширительный бак. Это особенно важно для летних режимов работы ТЭЦ, когда возможности утилизации теплоты избыточного пара ограничены.
Проанализировано влияние числа и типа подогревателей на производительность установки. Показано, что эффект от установки каждого последующего подогревателя, начиная с головной (первой) ступени испарения снижается. Так включение одного пароводяного подогревателя повышает производительность МИУ 3, 8 % (в параллельной и последовательной схемах питания), в то время как эффект от 5 подогревателей 7, 16 %, соответственно. В случае применения водоводяных подогревателей эффект составит: при одном - 2,8, 5% при пяти -в, 10 %, соответственно. Отсюда следует, что отключение системы регенерации при параллельной схеме питания, менее существенно сказывается на производительности МИУ.
Анализ вариантов схем шестиступенчатых МИУ позволяет рекомендовать: а) применение каскадного слива конденсата в пароводяных подогревателях для снижения температуры дистиллята сбрасываемого в расширительный бак; б) системы из двух или трех расширительных баков в секциях МИУ, соединенных по пару с соответствующими ступенями испарения, а по воде последовательно друг с другом.
Приведена методика расчета топливных затрат на производство доба вочной воды для ТЭС различного типа, базирующаяся на понятиях энергетических коэффициентов, и даны числовые примеры оценки топливной составляющей. Выполненные расчеты позволили установить следующее: Для конденсационных турбоустановок и турбоустановок с отопительной нагрузкой (турбины типа Т) восполнение потерь пара конденсата в цикле с помощью многоступенчатых испарительных установок сопровождается большим удельным расходом условного топлива на производство 1 т дистиллята. По сравнению с химическим обессоливанием разница может достигать 7 кг/т и более. Для сокращения расхода топлива можно рекомендовать установку дополнительных ДОУ утилизационного типа на избыточном паре МИУ, что позволяет снизить разницу в дополнительном расходе условного топлива по сравнению с химическим обессоливанием до 1,8 кг/т. Для промышленно-отопительных и промышленных турбоустановок удельный расход условного топлива, связанный с восполнением потерь рабочего тела, при химическом обессоливании выше, чем для отопительных. Разница удельных расходов условного топлива при химическом и термическом методах водоподготовки при наличии станционного коллектора низкопотенциального пара составляет 4,35 кг/т, а при его отсутствии -1,28 кг/т. На ПГУ-ТЭС для всех типов турбоустановок при отсутствии регенеративного подогрева питательной воды снижение недовыработки электроэнергии, связанное с восполнением потерь рабочего тела, не зависит от способа водоподготовки. Это позволяет сделать вывод о том, что термический метод водоподготовки для них, имеющий меньшие эксплуатационные затраты, обладает дополнительными преимуществами по сравнению с химическим. В главе 3, а также в работах [13, 131] на основе метода энергетических коэффициентов показано, что тепловая экономичность схем подготовки добавочной воды как при химическом, так и при и при использовании МИУ одинакова. Это объяснялось тем, что для ее нафева используется пар одного и того же потенциала и подвод ее осуществляется в одну и ту же ступень регенеративного подогрева (в основной деаэратор). Это утверждение справедливо для условий отсутствия избыточного пара последней ступени МИУ, когда теплота этого пара утилизируется для нагрева питательной воды МИУ или низкопотенциальными потребителями ТЭЦ, что характерно для зимних режимов работы ТЭЦ. В летних режимах работы ТЭЦ, когда потребление избыточного пара ограничено или отсутствует, для сохранения требуемой производительности МИУ избыточный пар должен конденсироваться в специальных теплообменниках (конденсаторах). В этом случае существуют потери в «холодном» источнике и появляется топливная составляющая на получение дистиллята. Величина топливной составляющей зависит от схемы МИУ и числа ступеней испарения. Проанализируем тепловую схему ТЭЦ с МИУ при отводе дистиллята из РБ в Д-6 (рис.4Л, а) на основе метода коэффициентов ценности теплоты (N=const) [\\Ъ].
