Термодинамическая оптимизация схем и параметров бинарных парогазовых установок

• Автор: Осипов, Валерий Николаевич
• Шифр специальности: 05.14.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 254 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

0.1.Состояние и перспективы развития бинарных ПТУ в России и

странах СНГ.

0.2. Состояние и перспективы развития бинарных ПТУ за рубежом.

0.3.Анализ выполненных исследований по выбору термодинамических

циклов, схем и параметров бинарных ПТУ

0.4.Цели и задачи исследования.

1 .ОСНОВЫ МЕТОДИКИ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ БИНАРНЫХ ПТУ

1.1 .Показатели эффективности циклов ПТУ и взаимосвязь между ними

1.2.Показатели внутренней необратимости циклов бинарных ИГУ
и их численный анализ.
1.3.Особенности оптимизации параметров бинарных ПТУ
1 .Сопоставление различных способов утилизации теплоты отработавших газов в бинарных ПГУ
2.ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ СТЕПЕНИ ПОВЫШЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ВОЗДУХА ГАЗОВОЙ ЧАСТИ ПГУ
2.1 .Методика оптимизации степени повышения давления воздуха в компрессоре.
2.2.Влияние параметров утилизационного цикла и минимального температурного напора в КУ на оптимальную степень повышения давления.
2.3.Взаимосвязь оптимальной степени повышения давления
и относительных расходов пара.
3.ВЫБОР ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ УТИЛИЗАЦИОННОЙ ПАРОВОЙ ЧАСТИ БИНАРНЫХ ПГУ
3.1.Методика выбора оптимальных начальных параметров части
высокого давления.
3.2.Методика выбора оптимальных начальных параметров части
низкого давления
3.3.Совместная оптимизация начазьных давлений пара частей
высокого и низкого давлений.
3.4.Оптимальные относительные расходы пара
4.РЕГЕНЕРАЦИЯ И ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ ПЕРЕГРЕВ В УТИЛИЗАЦИОННОЙ ПАРОВОЙ ЧАСТИ БИНАРНЫХ ПГУ.
4.1 .Оптимальная температура регенеративного подогрева питательной
воды части высокого давления
4.2.0птимальное давление промежуточного перегрева части высокого давления.
4.3.Влияние регенерации и промперегрева на эффективность
бинарной ПГУ
5.ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКОЕ СОПОСТАВЛЕНИЕ БИНАРНЫХ ПГУ
С РАЗЛИЧНЫМИ СПОСОБАМИ УТИЛИЗАЦИИ.
5.1 .Методические основы расчета экономической эффективности бинарных ПГУ
5.2.Расчет капиталовложений в бинарные ПГУ
5.3.Сравнительная экономическая эффективность использования цикла одного, двух и трех давлений в паровой части ПГУ
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.
ЛИТЕРАТУРА


На второй очереди ТЭС в Иокогаме (Япония) введены в строй 8 блоков бинарных ПГУ на три давления с промперегревом пара электрической мощностью каждый 5 МВт и типичной для японских ПГУ одновальной конструкции (рис. На одном валу расположены ГТУ MSFA (GE), общий электрогенератор и паровая турбина. Тепловая схема не предусматривает деаэратора и вся деаэрация производится в конденсаторе. Несмотря на одновальную конструкцию, гидравлические системы и маслоснабжение раздельны для ГТУ и ПТ. Предложенная тепловая схема получена в итоге оптимизационных исследований, проведенных электроэнергетической компанией ТЕРСО и фирмой GE. Рис. Рис. ПГУ по сравнению со схемой двух давлений без промперегрева на 2, % (отн. Электрический КПД ПГУ брутто равен , %, а КПД ПГУ нетто - больше %. Как достоинство отмечаются: низкая стоимость установленного киловатта (меньше, чем у двухвальных паротурбинных энергоблоков сверхкритического давления мощностью МВт), меньшая требуемая для размещения ПГУ площадь и высокие маневренные показатели. Установка рассчитана на ежедневные пуски-остановки - до тыс. Нормальная работа блока обеспечивается в диапазоне от 1,0 до 0,5 номинальной нагрузки. Возможна минимальная нагрузка вплоть до холостого хода, а также работа одной ГТУ с байпасированием газа. Часто по схеме с КУ производится реконструкция существующих ТЭС. Так, на ТЭС Рейхафен в Корлсруе (ФРГ) использована ГТУ ОТ (АВВ) для реконструкции по схеме ПГУ с КУ угольного блока №4 электричекой мощностью 0 МВт []. Паровая турбина будет сохранена (с обследованием и заменой узлов, исчерпавших ресурс или неподходящих для новых условий). Добавлен контур низкого давления. В ПГУ используется двухконтурный прямоточный КУ, выполненный по схеме Бенсона и включенный в газовый тракт без байпаса. Предусмотрена возможность отпуска из отборов паровой турбины - МВт теплоты. В этом случае коэффициент использования тепла топлива составит ,6 %. Сооружение теплофикационных бинарных ПГУ осуществляется в основном на промышленных предприятиях или для покрытия отопительной нагрузки в муниципальной энергетике. На новых землях ФРГ в течение - гг. АВВ были по-стросны шесть теплофикационных ПГУ с КУ: Потсдам, Росток, Гера Норд, Нойбрандербург, Дессау, и Франкфурт Одер [4]. Тепло отработавшего пара используется для нагрева воды в теплосети. При пониженных нагрузках в схемах предусмотрены либо воздушный конденсатор для конденсации потока отработавшего пара, либо охладитель рециркуляции, для увеличения потока обратной сетевой воды. Другой особенностью является применение в хвостовой части КУ водяных подогревателей, в которых параллельно основным сетевым подогревателям нагревается обратная сетевая вода из теплосети. Это позволяет держать температуру уходящих газов на практически постоянном уровне. Большинство КУ снабжены устройствами дополнительного сжигания топлива. ГЮХ. При работе на жидком топливе - 0 мг/нм СО и 0 мг/нм' ЫОх. Так, например, на ТЭЦ Потсдам сооружены два энергоблока, каждый из которых включает одну ГТУ типа вТЮВ, одну паровую турбину типа УАН, один КУ на одно давление с дополнительным сжиганием газа или жидкого топлива (рис. При пониженных нагрузках в схеме предусмотрен охладитель рециркуляции воды из теплосети. Для ТЭЦ характерен последовательный нагрев сетевой воды каждым энергоблоком, что требует различные значения конечных параметров пара. Таким образом, эффективность каждого блока ТЭЦ неравноценна и в этом случае необходимо достигать наибольшую эффективность всей ТЭЦ. Теплоснабжение от ТЭЦ производится горячей водой. Для покрытия пиковых нагрузок по горячей воде дополнительно имеется один ПВК. Летом, при пониженной нагрузке, эксплуатируются оба блока, с целью максимальной выработки электроэнергии на тепловом потреблении. С целью экономии природного газа и использования запасов местных бурых углей на ТЭЦ Франкфурт Одер был сооружен двухтопливный блок 1 У с КУ, который состоит из одной ГТУ типа вТЮБ, одной паровую турбину типа УАНН с сепаратором, и одного КУ на два давления с возможностью небольшого дополнительного сжигания природного газа, байпасированием уходящих газов и дополнительным дутьевым вентилятором (рис.