WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 12 | 13 || 15 | 16 |   ...   | 17 |

По мере приближения tпв к tопт относительное возрастание КПД также пв уменьшается. В то же время капиталовложения при этом непрерывно возрастают. Для одного и того же числа регенеративных подогревателей экономически оправданный подогрев воды не равен наивыгоднейшему в отношении тепловой экономичности, а всегда меньше его. Поэтому на реальных установках tпв всегда ниже температуры, отвечающей условиям наибольшей тепловой экономичности tопт. Для высоких давлений, когда увеличение tпв требует больших пв дополнительных капиталовложений, оптимальная температура в большей мере отличается от термодинамически наивыгоднейшей, чем для низких Р0. При прочих равных условиях разница в значениях этих величин также возрастает с уменьшением стоимости топлива. Поэтому на АЭС (где топливная составляющая удельных приведенных затрат ниже, чем на электростанциях обычного типа) оптимальная tпв при том же числе подогревателей ниже, чем на электро станциях на органическом топливе. Ниже также оптимальное число регенеративных подогревателей.

На блоках сверхкритического давления (СКД) за счет введения регенерации достигается экономия топлива 18-19%. В общем случае для ТЭС КПД электростанции равен эс = э ка где э - электрический КПД турбоустановки ка - КПД котлоагрегата Тогда теоретически оптимальную температуру питательной воды можно определить из условия:

dэс dэ dка = ка + э = dtпв dtпв dtпв С ростом tпв увеличивается среднетермодинамическая температура подвода тепла в цикле и его КПД, однако одновременно возрастает температура уходящих газов котлоагрегата (yx ) и уменьшается ка Оба параметра( tпв ; yx ) взаимосвязаны и оказывают существенное влияние на экономичность и стоимость ТЭС в целом. Раздельное определение tпв и yx не позволяет найти наивыгоднейшее решение, и оптимальные значения их могут быть найдены только при комплексной оптимизации. Связь tпв и yx можно описать уравнениями являющимися следствием условий баланса хвостовой части котла. На рис 7.2.

схематично показан график изменения температур газов, воды и воздуха для схемы одноступенчатого подогрева воздуха в хвостовой части котлоагрегата.

Рис. 7.2. Изменение температур газов, воздуха и воды в хвостовой части котельного агрегата в зависимости от тепловосприятия поверхностей нагрева на кг топлива.

эк - температура газов на входе в экономайзер;

tэк - температура воды на выходе из экономайзера;

– угол наклона кривой охлаждения газов к оси абсцисс, эк -к tg = qэк – угол наклона кривой нагрева воды в экономайзере, tэк - tп.в tg = qэк qэк – тепловосприятие экономайзера на 1 кг топлива В соответствии с рассматриваемой схемой решаются совместно уравнения CвVo(tгв - tхв) 2 = yx + ;

(VC) вп tпв = 2 - t2 ; tгв = 2 - tпосле преобразования получим Z -1 Z -1 tхв tyx = tпв + t2 + + Z Z Z Z Здесь V и С – соответственно, объем и средняя теплоемкость продуктов сгорания;

Vо и Св - соответственно, теоретически необходимый объем воздуха и средняя теплоемкость воздуха в воздухоподогревателе;

- коэффициент избытка воздуха перед воздухоподогревателем;

2 - температура газов на входе в первую ступень воздухоподогревателя;

tхв - температура холодного воздуха на входе в первую ступень воздухоподогревателя;

tгв - температура горячего воздуха;

t1 - минимальная разность температур в первой ступени воздухоподогревателя (см. рис. 7.2);

t2 - то же в первой ступени экономайзера;

(VC) - отношение водяных эквивалентов газов и воздуха в первой вп Z = СвVо ступени воздухоподогревателя.

Температурные напоры t1 и t2 и их соотношение в значительной степени определяют величину поверхностей нагрева воздухоподогревателя и экономайзера, а следовательно, и стоимость хвостовой части котла. Кроме того, как видно из уравнения разности температур, t1 и t2 при заданных tпв и tхв определяют температуру уходящих газов ( коэффициент Z зависит лишь от качества заданного топлива и коэффициента избытка воздуха).

Таким образом, с одной стороны, t1 и t2 оказывают влияние на капиталовложения в котел, с другой изменяют его к.п.д. Следовательно, должны существовать оптимальные значения температурных напоров обеспечивающие минимум расчетных затрат на котлоагрегат. Оптимальным значениям этих температурных напоров соответствует определенная оптимальная температура уходящих газов.

Изменение температуры питательной воды при прочих равных условиях существенно влияет на величину t2 и тем самым нарушает оптимальное соотношение между минимальными температурными напорами в экономайзере и воздухоподогревателе. В этих условиях приходиться находить новые опти мальные значения t1 и t2, которым соответствует новая оптимальная температура уходящих газов.

Таким образом, оптимальное значение yx должно зависеть от выбранной температуры питательной воды. Эта зависимость в общем случае имеет большое значение для определения совместного оптимума температур питательной воды и уходящих газов.

В общем случае, определение технико-экономического оптимума температуры питательной воды многофакторная задача и должна учитывать:

- стоимость топлива и режим работы энергоблока;

- изменение расхода топлива, связанное с изменением термического КПД цикла, экономичности котельного агрегата и выходной потери в последней ступени турбины (при заданной площади выхлопа);

- изменение капиталовложений в котельный агрегат, связанное с перераспределением величины его поверхностей нагрева;

- изменение капиталовложений в регенеративную систему турбоустановки;

- изменение стоимости того оборудования ТЭС, капиталовложения в которое зависят от расхода топлива или расхода пара в конденсатор турбины (топливоподача, золоудаление, тягодутьевое оборудование, конденсационное устройство, система технического водоснабжения и т.д).

Необходимо отметить, что аналитические способы учета указанных факторов достаточно сложны, громоздки, содержат большое количество упрощающих предпосылок и обладают небольшой точностью. Поэтому приводимые в литературе аналитические зависимости определения расчетных затрат носят скорее методический характер, полезны для понимания физической картины происходящих процессов и могут использоваться в предварительных оценочных расчетах. На практике используется компьютерный расчет технологических тепловых схем с учетом конкретных технических характеристик оборудования, технических ограничений и стоимостных показателей, позволяющий достаточно точно определять изменение КПД и расчетных затрат при любом отклонении оптимизируемого параметра.

В частности, если таким расчетом определено изменение удельного расхода тепла по машзалу (qн) при изменении tпв, то изменение годовых издержек на топливо определяется по формуле:

qнТустNэСт Ит = катпQн р где Туст - число часов использования установленной мощности, Nэ - электрическая мощность установки Ст - стоимость условного топлива Qн - теплотворная способность условного топлива р тп - КПД теплового потока ка - КПД котлоагрегата соответствующий оптимальной температуре уходящих газов.

Изменение капитальных затрат в котлоагрегат определяется пересчетом величины поверхностей нагрева с использованием удельных стоимостей изме няемых поверхностей. Затраты в регенерационную установку определяются в основном стоимостью дополнительных поверхностей нагрева ПВД. При этом на практике используют показатели удельной стоимости поверхности (включая стоимость корпуса и обвязки).

Если при определении расчетных затрат сравниваемые варианты отличаются по электрической мощности, необходимо учесть затраты в замещаемую мощность.

Некоторые результаты комплексной оптимизация температуры питательной воды и уходящих газов применительно к условно выбранным начальным параметрам, 7000 час/год использования установленной мощности и условно оцененной стоимости топлива приведены в табл. 7.1.

Оптимальная температура питательной воды и уходящих газов котлоагрегатов Таблица 7.1.

Начальные Дешевое топливо Дорогое топливо tопт при пв параметры yx =1250С опт опт температура, давление, tопт yx tопт yx пв пв и дорогом С МПа топливе 565/565 16,2 195-200 109-111 245-250 91-93 262-580/565 23,5 230-235 117-119 249-254 93-95 269-565/565/565 29,4 237-242 118-120 253-258 94-96 269-опт При дорогом топливе значения yx получаются ниже технически достижимых по условиям низкотемпературной коррозии. Поэтому для этих условий tопт определена при минимальной по условиям коррозии yx 125 0С.

пв Применяемые в реальных установках температуры питательной воды и достигаемая при этом примерная экономия топлива показаны в табл. 7.2.

Показатели систем регенеративного подогрева питательной воды Таблица 7.2.

Начальные параметры Число ступеней tпв, 0C Экономия Р0, МПа t0, 0С подогрева топлива, % 3,43 435 3 145-150 7-8,83 535 5 210-215 11-12,75 565/565 7-9 230-235 15-23,5 565/565 8-9 260-265 17-4,3 (ВВЭР-440) ts 255 9 6,0 (ВВЭР-1000) ts 274,3 7-8 220-6,4 (РБМК-1000) ts 280,4 6 165- 7.2. Выбор температурных напоров в поверхностных подогревателях, распределение интервалов подогрева между подогревателями и выбор их числа В общем случае регенеративный подогреватель кроме собственно подогревателя (СП) может иметь выделенные поверхности охладителя дренажа (ОД) и пароохладителя (ПО). В ОД нагрев питательной воды происходит за счет охлаждения конденсата греющего пара, в ПО - за счет снятия тепла перегрева пара. Тепловая экономичность паротурбинной установки и затраты в регенеративные подогреватели зависят от температурных напоров в элементах подогревателей: от недогрева воды в СП (tсп), остаточного перегрева пара на выходе из ПО (tпо) и температурного напора на выходе дренажа из ОД (tод) (см. рис. 7.3).

Рис. 7.3. Диаграмма температурных напоров в пароводяном теплообменнике;

tсп - недогрев воды в СП; tпо - остаточный перегрев пара на выходе из ПО;

tод - температурный напор на выходе дренажа из ОД.

При снижении tсп и неизменной температуре подогрева питательной воды уменьшается давление пара в регенеративном отборе и увеличивается работа этого пара в турбине. Снижение температурного напора tод, т.е. более глубокое охлаждение дренажа данного подогревателя, увеличивает отбор пара более низкого давления на предыдущий подогреватель. С уменьшением остаточного перегрева пара после ПО возрастает подогрев воды в пароохладителе и снижается расход пара на следующий подогреватель более высокого давления. При этом во всех указанных случаях увеличиваются регенеративная выработка электроэнергии и КПД паротурбинной установки.

Однако при уменьшении температурных напоров увеличиваются поверхность нагрева, расход металла на изготовление подогревателя и его стоимость.

Поэтому оптимальная величина температурных напоров в подогревателях определяется с помощью технико-экономических расчетов.

Наибольшее значение имеет правильный выбор недогрева воды Оптимальная величина его определяется из условия 3 = 3расчВ + (Е + Раз)kудN -(Е + Рар)К = max, т где 3 – экономия расчетных затрат в оптимальном варианте по сравнению с исходным;

Е – коэффициент эффективности капиталовложений, лет-1;

Раз, Рар – доля отчислений на амортизацию и ремонт соответственно для замещаемой КЭС и регенеративной установки;

К – увеличение стоимости регенеративной установки при уменьшении tсп;

kуд – удельная стоимость замещаемой КЭС;

В, N – соответственно годовая экономия топлива и увеличение располагаемой мощности оптимизируемой установки при снижении недогрева воды в данном подогревателе;

3расч – расчетные затраты на топливо с учетом стоимости его добычи и транст порта.

Поверхность собственно подогревателя, а следовательно, и его стоимость изменяется обратно пропорционально среднелогарифмической разности температур между греющим паром и нагреваемой водой, определяемой но формуле t tср =, t + tсп ln tсп где t – нагрев воды в подогревателе.

Оптимальные значения температурных напоров для различных элементов регенеративных подогревателей зависят в наибольшей степени от стоимости топлива, а также от числа часов использования установленной мощности ТЭС.

Примерные величины их приведены в табл. 7.3.

Примерные значения температурных напоров в регенеративных подогревателях Таблица 7.3.

Элементы Обозначение Подогреватели Подогреватели поверхности температурного высокого давления низкого давления нагрева напора стоимость топлива подогревателя дорогое дешевое дорогое дешевое Собственно подог- tсп 2-3 3-5 1,0-1,5 1,5-2,реватель Охладитель пара tпо 5-7 8-10 5-6 6-Охладитель дрена- tод 3-4 4-5 3-4 4-жа Приведенные значения температурных напоров находятся в соответствии с государственными стандартами существовавшими в СССР. Практически такие напоры редко выдерживаются при эксплуатации, т.к. возможно образование газовых и воздушных подушек в корпусах, течи, заносы трубок и другие эксплуатационные отклонения от проектных решений. Кроме того, указанные напоры были получены при некотором перекосе цен на металл и промышленную продукцию существовавшем в предшествующие десятилетия, и действовавшем в сторону обоснования практически любого повышения экономичности ТЭС. Оптимальные температурные напоры в современных условиях должны быть несколько выше. Так как экономия топлива на 1 °С изменения температурного напора зависит от давления отборного пара, то напоры в подогревателях следует оптимизировать дифференцированно для каждого уровня давления отбора. При этом наиболее целесообразно использовать метод вариантных расчетов, позволяющий в отличие от аналитических методов определения экстремума, выявить характер изменения функции в области оптимума.

В общем случае оптимальные температурные напоры в регенеративных подогревателях возрастают: с увеличением давления отбора, снижением величины нагрева воды в подогревателе, удешевлением топлива и снижением числа часов использования установленной мощности.

В смешивающих подогревателях, применяемых на крупных энергоблоках в качестве первого и второго ПНД, подогрев питательной воды равен «0», что обуславливает большую тепловую экономичность и не требует трубной системы поверхностей. В то же время такие подогреватели требуют установки дополнительных перекачивающих насосов после себя и более сложной системы регулирования уровней в смесителях, т.к. появляются громоздкие и дорогостоящие регуляторы уровня. В целом, это может привести к значительному уменьшению эффективности применения смешивающих ПНД. Важным вопросом при оптимизации систем регенерации является распределение интервалов подогрева между подогревателями. Для решения этой задачи могут быть использованы приближенные аналитические методы.

1. Равное деление подогрева между ступенями.

Pages:     | 1 |   ...   | 12 | 13 || 15 | 16 |   ...   | 17 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.