Режимы работы и эксплуатации ТЭС» 1 семестр магистры

Расчетное задание №4

«Затраты топлива при прохождении провала нагрузки путем останова-пуска»

Задание-4.

Для заданного графика нагрузки определить затраты условного топлива на прохождение провала нагрузки ТЭС путем останова определенного числа блоков, в зависимости от глубины разгружения и продолжительности провала нагрузки.

Исходные данные представлены в таблице 1.1. Графики нагрузки представлены на рис.1.1

Рисунок 1.1. График изменения нагрузки энергоблока.

При выполнении задания расчета учесть следующие режимы работы оборудования:

1. Рагружаются только блоки, переводимые в режим останова. Остальные блоки работают с номинальной нагрузкой. Все останавливаемые блоки разгружаются и нагружаются равномерно и одновременно в соответствии с графиком нагрузки.

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 число блоков выводимых в останов:

∆N=Nmax ст-Nmin ст, (3.1)

Где

Nmax ст, Nmin ст-максимальная и минимальная мощность станции.

n ост=∆N/Nбл.ном

Nбл.ном-номинальная мощность блока.

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

2. Определить расход теплоты Qо в голову турбины, для номинальной нагрузки (Nбл.ном), 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:

Nср=(Nбл ном+0)/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. Рассчитать часовой расход топлива котельным агрегатом, для каждого уровня нагрузки, используя выражение, включая номинальный:

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).

8. 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.

9. 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 для останавливаемого или пускаемого блока на этапе нагружения и разгружения определяются по выражениям ( в случае, если заданная продолжительность набора нагрузки меньше времени набора нагрузки после останова см. табл. 1.5, то расчет этапа нагружения ведется в сответствии с п.10, а затраты топлива на этапе нагружения, отдельно не считаются, они учитываются в пусковых потерях) :

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

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

10. Затраты топлива при нахождении блока в простое, определяются по таблице 1.6, для соответствующих этапов при неоходимости, для соответствующего времени провала (время провала=времени простоя блока) проводится линейная интерполяция :

В ост=В прост+В подг+В раст+В набор робор+Всинхр+В наб нагр+В стаб

11. При пуске блока после длительного простоя, по условиям температурного состояния скорость нагружения может быть ограничена (см. продолжительность этапов нагружения табл.1.5). В этом случае используют так называемый опережающий пуск, то есть растопку котла, и набор нагрузки начинают на более раннем этапе (в течение провальной части графика нагрузки) для обеспечения заданного уровня нагрузки станции на этом этапе в реальных условиях эксплуатации производят частичное разгружение одного или нескольких блоков в соответствии с графиком набора нагрузки пускаемого энергоблока, таким образом, чтобы обеспечить отпуск электроэнергии в соответствии с графиком (рис.1). Дополнительные затраты топлива, связанные с разгружением работающих блоков, учитываются, как дополнительные затраты топлива Вдоп. В этом случае, при нагружении после останова, затраты топлива определяются в соответствии с затратами на пуск (табл. 1.5. и 1.6), этапы нагружение и стабилизация.

12. Суммарные затраты топлива при прохождении провала нагрузки для одного останавливаемого блока можно определить по выражению (В нагр учитываются с учетом п.9):

Вбл ост=В ка раз+ Вка нагр+ В ост

13. Доплнительные затраты топлива, при опережающем пуске блока опредеделяются следующим образом:

-в соответствии с графиком набора нагрузки (табл 1.5) строится график набора нагрузки и накладывается на заданный график набора нагрузки, так,, чтобы выход на номинальную мощность совпадал. Разница в превышении графика набора нагрузки компенсируется разгружением соответствующего числа блоков. Пример наложения графика нагружения при опережающем пуске и соответствующее этому разгружение одного из блоков приведено на рис. 1.14.

В этом случае блоки участвующие в компенсации этапа нагружения после останова n_доп, рассчитываются отдельно. Затраты топлива рассчитываются по энергетическим характеристикам, без учета затрат топлива на нестационарность процессов и стабилизацию.

В доп= В ка.ном *(tперем- t комп) +сумма подэтапов этапов разгружений и нагружений, на соответствующих уровнях нагрузки за период компенсации