Введение к работе
Актуальность. Огромные масштабы производства электрической и тепловой энергии и потребления топлива тепловыми электростанциями Советского Союза определяют большую важность для народного хозяйства страны научно-исследовательских работ, направленных на .существенное повышение эффективности ТЭС. К таким работам относятся исследования и разработки, выполненные в настоящей диссертации.
Содержащиеся в диссертации исследования выполнены в соответствии с целевой комплексной научно-технической программой ГКНТ О.Ц - 002 на 1981 - 1985 годы, задание 06.02 "Разработать и освоить маневренные режимы серийных теплофикационных турбин с целью использования ТЭЦ для регулирования графика электрических нагрузок", научно-технической программой "Энергосистема", проблема 06.04.01 (приказ по Минэнерго СССР, Минвузу СССР и Минвузу РСФСР Я ЗІ8/88І/45І от 30.07.82/30.07.82/10.08.82); отраслевой программой ОНТП 01.01.05 "Повышение маневренности тепловых электростанций"; проблемой "Разработка и освоение маневренных режимов теплофикационных турбин с целью использования ТЭЦ для регулирования графика электрических нагрузок" (приказ по Минэнерго СССР, Ыинэнергомашу и Минэлектротехпрому JS 197/221/380 от 22.06.84) и др.
Цель работы. Основная цель диссертации заключается в теоретическом обосновании, разработке и практической реализации новых способов увеличения регулировочного диапазона и повышения эффективности работы тепловых электростанций в электроэнергетических системах Советского Союза.
Научная новизна. В диссертации разработан метод учета воли-чины регулировочного диапазона ТЭС при определении приведенных затрат на производство электрической энергии. С помощью этого метода установлено, что в энергосистемах с большой долей АХ и
повышенной неравномерностью электропотребления существенное повышение эффективности работы тепловых электростанций может быть получено путем увеличения их регулировочного диапазона.
Показано, что при работе турбин без потерь теплоты в конденсаторе влияние регенеративного процесса на тепловую экономичность установки утрачивается. Выявлена принципиальная возможность сшикеш-л электрической мощности турбин, работающие по
тепловому графику с заданным отпуском теплоты, путем уменьшения расхода пара в регенеративные отборы. Для основных типов турбин разработаны h , Сг - диаграммы тепловых балансов. Предложена новая энергетическая характеристика паровых турбин - коэффициент регенерации теплоты. Получены формулы, описывающие зависимость энергетических характеристик ШУ от коэффициента регенерации.
Установлено, что при работе теплофикационных турбин без потерь теплоты в конденсаторе снижение температуры перегрева пара также не приводит к снижению тепловой экономичности установки, а электрическая мощность турбин, работающих по тепловому графику с заданны?.! отпуском теплоты, может быть существенно уменьшена путем снижения температуры перегрева пара. Получены зависимости энергетических характеристик теплофикационных ПТУ, работающих по тепловому графику с постоянным отпуском теплоты, от температуры пара.
Осуществлены промышленные испытания работающих по тепловому графику теплофикационных паротурбинных установок различных типов с отключением ПВД, снижением температуры первичного и вторичного перегрева пара и повышением давления в отопительных отборах, позволившие определить реальные величины сникения электрической мощности и характер изменения параметров рабочего тела этих установок.
Показано, что парогазовые установки могут обеспечить значительное увеличение регулировочного диапазона ТЭС. Получены расчетные .формулы, позволяющие определять разницу в тепловой экономичности парогазовых установок в высоконапорным парогенератором (ПГУВ) и со сбросом газов в котел (ПГУС). Определен характер влияния различных факторов и получены значения величины этой разницы в широком диапазоне изменения параметров рабочих тел и характеристик оборудования.
Получены уравнения, позволяющие учитывать количественные показатели надежности ШУ, выполненных по различным технологическим схемам, в приведенных затратах на производство электроэнергии. Разработана номограмма для определения затрат в аварийный резерв ПТУ.
На опытно-промышленной установке осуществлены комплексные исследования рабочих процессов ШУ со сбросом газов в котел и получены данные по полноте сгорания различных топлив в атмос-
фере выхлопных газов ГТА.
В результате теоретических обобщений определены наиболее перспективные типы парогазовых установок для энергосистем с различным составом генерирующего оборудования и разной стпеньи неравномерности электропотреблоиия.
В качестве эффективного средства, позволяющего ослабить отрицательное влияние колебаїшй параметров атмосферы на характеристики ГГУ и ЛГУ и значительно увеличить величину их регулировочного диапазона, предложен наддув компрессора газотурбинного агрегата дутьевым вентилятором котла. Создала методика расчета тепловых схем газотурбинных и парогазовых установок, работащих с наддувом и испарительным охлаждением. Получены формулы, позволяющие определять КПД газотурбинных и парогазовых установок, работающих с наддувом и испарительным охлаждением, и находить оптимальную степень повышения давления воздуха в наддувном агрегате этих установок. Определены оптимальные параметры наддува для различных условий работы ГГУ и ПТУ.
Установлено, что модернизация тепловых электростанций по парогазовому циклу наряду с продлением срока службы оборудования, повышением тепловой экономичности и увеличением установленной мощности ТЭС позволяет значительно расширить их регулировочный диапазон. Получены расчетные формулы для определения расхода топлива и приведенных затрат на производство электроэнергии на ТЭС, модернизированных по парогазовому циклу. Выявлены факторы, определяющие эффективность такой модернизации и определены наиболее эффективные способы и объекты модернизации. Доказано, что величина экономии приведенных затрат и расхода топлива в энергосистеме не зависит от того, какие установки - конденсационные или теплофикационные - модернизирует по парогазовому циклу.
Новизна выполненных разработок подтверждается десятью авторскими свидетельствами на изобретение.
Практическая тюнность и пеализаіщя работы. В результате выполненных исследовании и разработок предложены и реализованы новые способы увеличения регулировочного .диапазона ТЭС, а также схемы и режимы работы оборудования тепловых электростанций, что позволило получить значительную экономию приведенных
затрат к расхода топлива.
Разработанный автором способ снижения электрической мощности работающих по тепловому графику паротурбинных установок путем обвода ЩЦ, снижения температуры перегрева пара и повышения давления в отопительных отборах позволяет увеличить регулировочный диапазон ТЭЦ на 25 - 4С$ при постоянном отпуске теплоты из отборов турбины. Внедрение этого способа на ТЭЦ 1В 14, 17, 21 и 22 Ленэнерго наряду с ослаблением проблемы регулирования мощности в энергосистеме обеспечивает экономии топлива в размере 15 гас.т/год и экономию приведенных затрат в размере 800 тыс. руб/год. Указанный способ принят в качестве эксплуатационного режима для теплофикационных энергоблоков с турбиной T-I80/2I0--I30-I второй очереди ТЭЦ-5 Ленэнерго, что зафиксировано протоколом согласования технических условий на постановку этой турбины.
Под руководством и при непосредственном участии автора впервые в нашей стране создана опытно-промышленная парогазовая установка со сбросом газов в котел. На этой установке освоены режимы пуска и эксплуатации ПГУС, осуществлены запуск и наддув ГГУ котельным вентилятором, создан отечественный испарительный охладитель циклоеого воздуха газотурбинных установок.
Полученный на опытно-промышленной установке опыт использован автором при разработке промышленной парогазовой установки мощностью 250 1.3т со сбросом газов в котел. На этой установке впервые в энергетике применены схемы подогрева'воздуха с помощью промежуточного теплоносителя и компенсации колебаний объема в замкнутом контуре. Работа двух блоков ПГУ - 250 обеспечивает эконоггию приведенных затрат в размере 1100 тыс.руб/год и экономию топлива в размере 30 тыс.т/год.
Отработанные на опытно-промысленной установке cxet.a запуска и наддува газотурбинного агрегата реализованы на ПГУ Кадвор-нянской ТЭЦ и ГТУ газоперекачивающей станции в г.Семилуки. Разработанная автором методика расчета системы наддува и испарительного охлаждения используется ЦКТИ, АТЭЛом и другими организациями.
Результаты исследований автора по модернизации ТЭС использованы Московским к Ростовским отделениями АТЭПа при разработке проектов модернизации Ьітеровской и Зуевской ГРЭС.
Пять из упомянутых выше десяти изобретений внедреш в промышленность с общим экономическим эффектом 450 тыс.руб.
Апробация работы. Основные результаты и методические поло-нения диссертации докладывались на научно-техническом совещании "Опыт эксплуатации и перспективы внедрения ІІІУ", Лениіград, 1971; на Всесоюзной конференции "Рациональные реяимы блоков и ГРЭС в условиях переменного графика электрических нагрузок", Львов, 1972; на заседании отделешш физико-технических проблем энергетики All СССР, 1973; на Советско-Американском симпозиуме по парогазовым установкам, Ленинград, 1973; на меявузовском семинаре "Повышение эффективности и оптимизация теплоэнергетических установок", Саратов, 1980; на научно-техническом совещании по вопросам повышения эффективности использования топлива на ТЭС, Москва, 1984; на научно-техническом совещании "Повышение экономичности и маневренности энергетического оборудования ТЭС", Львов, 1984; на Всесоюзной научно-технической конференции "Научные проблемы современного энергетического машиностроения н их решение", Ленинград, 1987 и др.
Публикации. Основные материалы диссертации изложены в 78 научных работах, в том числе в одной монографии, четырех брошюрах общим объемом 10 п.л., 25 статьях, 10 авторских свидетельствах.
Объем я структура. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, перечня использованной литературы и приложения. Общий объем диссертации - 430 стр., в том числе: текст основной части - 288 стр., рисунки - 83 стр., литература -- 25 стр., приложение - 34 стр.
![Совершенствование режимов работы блока доменных воздухонагревателей с целью повышения эффективности процесса нагрева дутья [Электронный ресурс]](/i/i/4263/169004.png "Совершенствование режимов работы блока доменных воздухонагревателей с целью повышения эффективности процесса нагрева дутья [Электронный ресурс] Рябчиков Михаил Юрьевич")
