Федеральное агентство по образованию
ПЕНЗЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине:
«Автоматизация технологических процессов и производств»
Тема работы:
«Автоматизированные теплофикационные системы управления турбины с отопительными отборами»
Выполнил: студент гр. 03А1
Поляков С.В.
Проверил: Прошин И.А.
Пенза 2007 г
Введение
Повышение эффективности работы теплоэнергетического оборудования всегда являлось приоритетным направлением в развитии энергетической науки.
Появление современных научно-технических разработок, новых материалов и технологий должно найти свое отражение в энергетике. Необходимо учитывать также возможности современных мощных компьютеров, позволяющих моделировать, проектировать и производить различные расчеты для энергетических задач в большем объеме и с большей скоростью.
Провал в развитии энергетики в нашей стране с начала 90-х годов XX века до сих пор дает о себе знать, это отражается в низком потребления энергии во многих регионах.
Выход из строя старого оборудования из-за его старения и практически единичные вводы новых энергетических мощностей - все это заставляет более серьезно подойти к работе существующих станций.
При наметившемся в последние годы экономическом росте может возникнуть дефицит энергетических мощностей. Строительство новых станций требует больших капитальных вложений, при этом на многих станциях имеются внутренние энергетические резервы, выявление которых возможно при оптимизации работы теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). Кроме того, решение задач по оптимизации работы ТЭЦ позволит повысить технико-экономические показатели станций, что приведет к повышению их конкурентоспособности на энергетическом рынке в условиях реструктуризации энергетической отрасли.
В условиях реструктуризации энергетической отрасли остро встает вопрос по повышению конкурентоспособности существующих ТЭЦ. Многие ТЭЦ обладают внутренними неиспользуемыми тепловыми резервами, использование которых позволило бы повысить технико-экономические показатели станций. Одними из возможных действий являются мероприятия по оптимизации работы оборудования ТЭЦ.
Анализ литературных источников по проблемам совершенствованиям работы ТЭЦ выявил, что оптимизацию можно условно разделить на оптимизацию тепловой схемы ТЭЦ и оптимизацию режимов работы теплоэнергетического оборудования.
Оптимизация тепловой схемы
Под оптимизацией тепловых схем понимается, наиболее эффективное использование и перераспределение имеющихся резервов по тепловой энергии и наилучшие изменения, которые можно внести в схему промышленно-отопительной станции.
При оптимизации действующих тепловых электростанций практически не пригодны такие традиционные пути, как повышение начальных параметров и увеличение ступеней перегрева пара, увеличение единичной мощности агрегатов^и т.п. В качестве основного направления работ по повышению эффективности тепловой электрической станции (ТЭС) принято совершенствование тепловых схем и режимов работы оборудования.
Оптимизацию тепловых схем можно условно разделить на две группы:
- изменение параметров тепловой схемы и режимов работы турбоуста-новки;
- перераспределение источников теплоты и использование резервов тепловой схемы.
1.1.1. Изменение параметров тепловой схемы и * * режимов работы турбоустановки
В данную группу входят такие широко освещенные в научно-технической литературе изменения параметров и режимов работы тепловой схемы, как:
- отключение подогревателей высокого давления (ПВД);
- скользящее противодавление;
- скользящее давление свежего пара.
Описание исследований отключения ПВД, технико-экономическая целесообразность представлены во многих источниках
Впервые в широком объеме исследования характеристик энергоблоков 1% : (как конденсационных, так и теплофикационных установок) при отключении
V ,* части регенеративных подогревателей были проведены ЦКТИ.
При работе ТЭЦ в отопительный период в соответствии с температурным графиком теплосети отпуск теплоты из теплофикационных отборов турбин достигает своего максимального расчетного значения в момент включения пиковых источников теплоты и сохраняется неизменным при дальнейшем снижении температуры наружного воздуха. При этом регулирующая диафрагма части низкого давления (ЧНД) турбины находится в большинстве случаев в полностью закрытом положении, пропуск пара через ЧНД в конденсатор на этих режимах минимален.
Между тем выявлена возможность увеличения тепловой нагрузки турбин
сверх номинальной за счет отключения ПВД либо при неизменном расходе свежего пара турбиной либо при неизменной величине подвода теплоты к турбоустановке. Однако в обоих этих случаях одновременно с ростом тепловой нагрузки происходит изменение электрической мощности турбоагрегата: в первом случае она увеличивается, во втором - снижается. Между тем в условиях диспетчерского задания электрической мощности ТЭЦ требуется обеспечение поддержания ее на заданном уровне предпринята попытка исследования возможностей увеличения тепловой нагрузки теплофикационных отборов турбин сверх номинальных значений в период работы ТЭЦ с включенными пиковыми водогрейными котлами (ПВК) в условиях поддержания заданной диспетчерским графиком постоянной электрической мощности.
Это возможно, следующими способами:
- отключением ПВД; при этом поддержание заданной электрической мощности осуществляется некоторым снижением расхода свежего пара;
- искусственным повышением давления пара в теплофикационных отборах до предельно допустимого, частичным обводом сетевых подогревателей (ПСГ) по воде. В этом случае для поддержания заданной неизменной электрической мощности необходимо несколько повысить расход свежего пара турбиной с целью компенсации снижения располагаемого перепада энтальпий на турбину;
- сочетанием отключения ПВД и повышения давления пара в отборах турбины.
Регенеративный подогрев питательной воды в теплофикационных установках уменьшает потери тепла в конденсаторе и повышает выработку электроэнергии на теплопотребление, тем самым обеспечивая экономию топлива. Однако, в отличие от конденсационных установок, у которых потери тепла в конденсаторе имеют место на всех режимах, теплофикационные установки на определенных режимах могут работать без потерь тепла в конденсаторе или с минимальными потерями в нем.
Выполненные исследования упомянутых режимов работы теплофикационных турбин и анализ полученного материала позволили установить следующее. Так как при работе теплофикационных турбоустановок по тепловому графику, с противодавлением или ухудшенным вакуумом потери тепла в конденсаторе минимальны или полностью отсутствуют, то эффективность регенерации в этих условиях в значительной мере утрачивается. Следовательно, на таких режимах регенеративные отборы пара могут быть отключены без заметного снижения тепловой экономичности установки.
В современных теплофикационных паротурбинных установках приблизительно 15% электрической мощности вырабатывается паром регенеративных отборов. Следовательно, отключение их может дать значительное изменение электрической мощности таких турбин.
Практическое осуществление режима работы с полностью отключенной регенерацией на большинстве современных паротурбинных установок невозможно. Так, принятые в настоящее время тепловые схемы не позволяют отключать деаэратор из-за необходимости постоянной дегазации питательной воды, а также (при отключенных остальных регенеративных подогревателях) для поддержания температуры питательной воды в пределах допустимых значений по условиям работы котла. Отключение регенеративных отборов пара на подогреватели низкого давления (ПНД) с целью снижения электрической мощности турбины при работающем деаэраторе малоэффективно, так как подача в деаэратор холодного конденсата вызывает значительное увеличение расхода греющего пара на него и вырабатываемой этим паром электрической мощности.
Достаточно просто реализуется на практике вариант с частичным отключением регенеративных отборов пара, а именно - отключение подогревателей высокого давления.
Отключение ПВД вызывает снижение электрической мощности теплофикационных турбин в меньших размерах, чем при отключении всей регенерации. Так, например, отключение всех регенеративных отборов турбины Т-100-130 приводит к снижению ее электрической мощности на 15,5%, а отключение только ПВД - на 5,3%.
В большинстве пиковых режимов отключение ПВД теплофикационных турбин, работающих по тепловому графику, оказывается экономически целесообразным, поскольку при этом увеличивается выработка электроэнергии на тепловом потреблении и одновременно снижается нагрузка пиковых источников теплоты. В период работы с частичными тепловыми нагрузками (когда водогрейные котлы отключены) эффективность режимов с отключенными ПВД неочевидна и зависит от заданных внешних условий (прежде всего, графиков тепловой и электрической нагрузок, располагаемого расхода топлива на ТЭЦ и т.д.).
В то же время отключение ПВД приводит к снижению температуры уходящих газов котлов и повышению их коэффициента полезного действия (КПД) [9, 10]. В соответствии с проведенными ВТИ детальными расчетами переменных режимов котла снижение температуры питательной воды при отключений ПВД повышает их КПД на 0,1...0,3% [11]. В результате суммарные потери теплоты в цикле энергоблока снижаются на 0,1...0,25% от величины всего расхода теплоты. Полученные данные показывают, что в условиях работы с ограниченным расходом топлива отключение ПВД позволяет увеличить тепловую нагрузку отборов на 1...3 %.