Режимы работы и эксплуатации ТЭС» 1 семестр магистры

Расчетное задание №3

«Затраты топлива при прохождении провала нагрузки путем разгружения-нагружения»

Задание-3.

Для заданного графика нагрузки определить затраты условного топлива на прохождение провала нагрузки ТЭС в зависимости от глубины разгружения и продолжительности провала нагрузки.

Исходные данные представлены в таблице 1. Графики нагрузки представлены на рис.1.

Рисунок 1. График изменения нагрузки энергоблока.

При выполнении задания расчета учесть следующие режимы работы оборудования:

1. Все блоки разгружаются равномерно.

2. Учесть дополнительные затраты условного топлива, связанные с нестационарностью процесса на этапах нагружения и разгружения.

Расчеты провести для 3 вариантов продолжительности провала.

На основании расчетов построить зависимость изменения Bст перем =f(∆N) для станции в целом.

Отдельно рассмотреть расходы топлива на этапе разгружения и нагружения, с учетом нестационарности процесса и его стабилизации. Сделать вывод об изменении затрат топлива от глубины провала нагрузки, с комментариями, объясняющими с точки зрения термодинамики и физики процессов, полученные зависимости.

Для расчета использовать типовые энергетические характеристики турбоагрегатов, с учетом приведения их к реальным условиям работы с использованием нормативных типовых характеристик (рис..1.2-1.13).

Примечание: все параметры получения характеристик остаются неизменными. Меняется только температура циркводы.

Методические указания к выполнению задания.

1. Определить мощность энергоблока в режиме минимальной нагрузки:

Nmin=Nmin ст/n, (3.1)

Где

Nmin ст-мощность станции на минимальной нагрузке.

n-число агрегатов на станции.

Для простоты расчетов, сначала определяем показатели работы одного энергоблока на всех этапах:

2. Определить расход теплоты Qо в голову турбины, для номинальной нагрузки (Nmax), при нормативных расчетных параметрах, используя энергетические характеристики соответствующих турбоагрегатов (Рис. 1.2, 1.6,1.10).

3. Уточнить расход теплоты в голову турбины Qо, с учетом отклонений температуры циркуляционной воды, от условий получения характеристик (рис.1.5, 1.9,1.13 ). Все остальные параметры считаем соответствуют условиям получения характеристик.

4. Рассчитать среднюю мощность турбины на этапе разгружения и нагружения.

- средняя мощность на этапе разгружения, определяемая по формуле:

(3.2)

5. Определить расход теплоты Qо в голову турбины, для средней нагрузки разгружения-нагружения, при нормативных расчетных параметрах, используя энергетические характеристики соответствующих турбоагрегатов.

6. Уточнить расход теплоты в голову турбины Qо . С учетом отклонений температуры циркуляционной воды, от условий получения характеристик. Все остальные параметры считаем соответствуют условиям получения характеристик и изменения вакуума от нагрузки. Для этого по характеристике, (рис.1.5, 1.9,1.13 ) уточнить величину расхода теплоты в голову турбины Qо .

7. Определить расход теплоты Qо в голову турбины, для N min, при нормативных расчетных параметрах, используя энергетические характеристики соответствующих турбоагрегатов/

8. Уточнить расход теплоты в голову турбины Qо при N min.. С учетом отклонений температуры циркуляционной воды, от условий получения характеристик и изменения вакуума от нагрузки. Все остальные параметры считаем соответствуют условиям получения характеристик и изменения вакуума от нагрузки. Для этого по характеристике, (рис.1.5, 1.9,1.13 ) уточнить величину расхода теплоты в голову турбины Qо

9. Рассчитать часовой расход топлива котельным агрегатом, для каждого уровня нагрузки, используя выражение:

Вка=Qo/(ἠка*ἠтр*Q_н^р), (3.3)

ἠк - КПД котельного агрегата для соответствующей нагрузки (принять во всех случаях постоянной и равной 93%)

ἠтр - КПД транспорта тепла, определяется по табл.1.2

Q_н^р - низшая теплотворная способность топлива (29308 кДж/кг).

10. Дополнительные затраты топлива, связанные с переходным процессом определяются отклонением параметров от оптимального значения при переходном процессе. Так в процессе разгружения или нагружения меняются оптимальные избытки воздуха, происходит перераспределение потоков тепла между поверхностями нагрева в котельном агрегате. Кроме этого при разгружении высвобождается тепло, аккумулированное в поверхностях нагрева, теплоносителе, котла, трубопроводах и корпусе турбины, которое используется полезно, а при нагружении происходит обратный процесс-поглощение тепла поверхностями нагрева кола трубопроводами и т.д. Часть этих процессов распространяется и на режимы стабилизации после окончания переходного процесса.

11. Величина используемого аккумулированного тепла зависит от способа разгружения или нагружения (скользящие параметры или постоянные), его времени и амплитуды изменения нагрузки. Теоретически, рассчитать эти изменения очень сложно из-за большого количества факторов, оказывающих влияние. На основании экспериментальных исследований были получены уравнения, которые позволяют рассчитать дополнительные затраты топлива связанные с переходными процессами (нестационарностью и стабилизацией процесса, для простоты расчетов эти составляющие объединены в общее уравнение). Эти уравнения получены в виде полиномов второй степени:

,(3.4)

- амплитуда изменения нагрузки блока;

- номинальная мощность блока;

- скорость изменения нагрузки в процентах от номинальной;

- время разгружения с данной скоростью (мин).

Коэффициенты уравнения регрессии для расчета дополнительных затрат топлива в переходном процессе, для блоков 160, 200 и 300 МВт представлены в таблице 1.3. и 1.4. В соответствии с этим, затраты топлива на этапе нагружения и разгружения определяются по выражениям:

В ка раз=Вка*tразг/60+∆Вперех разг, (3.5)

Вка нагр=Вка*tнагр/60+∆Вперех нагр, (3.6)

Суммарные затраты топлива при прохождении провала нагрузки для одного блока можно определить по выражению:

Вбл.перем=В ка разг+Вmin*tпр+Вка нагр. (3.7)

Для станции в целом затраты топлива составят:

В ст.перем= Вбл.перем*n. (3.8)

Данные расчеты повторяются для разных уровней разгружения, а также для разных уровней продолжительности провала нагрузки.

По результатам расчетов делаются выводы, с учетом условий перечисленных в задании.