Разработка методических основ определения эффективности реконструкции пылеугольных паротурбинных ТЭЦ в парогазовые путем газотурбинной надстройки

• Автор: Ловцов, Анатолий Александрович
• Шифр специальности: 05.14.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 127 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. ПРЕДПОСЫЛКИ РЕКОНСТРУКЦИИ ПЫЛЕУГОЛЬНЫХ ТЭЦ В ПАРОГАЗОВЫЕ ПУТЕМ ГАЗОТУРБИННОЙ НАДСТРОЙКИ.

1.1. Актуальность реконструкции пылеугольных паротурбинных ТЭЦ

в парогазовые ТЭЦ

1.2. Возможные схемы использования 1ТУ при реконструкции

пылеугольных паротурбинных ТЭЦ в ПГТЭЦ.

1.3. Технологическая готовность ГТУ.

1.4. Состояние парогазовых технологий.

1.5. Анализ выполненных исследований ПГУ

1.6. Выводы, цели и задачи исследования.

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Показатели экссргетической эффективности Г1ГТЭЦ.
2.2. Определение системной экономии топлива при приведении вариантов ТЭЦ и ПГТЭЦ к одинаковому эксергетическому
эффекту.
2.3. Оптимизация степени повышения давления газотурбинной надстройки ТЭЦ с учетом надежностных и режимных
показателей.
2.4. Вероятностный критерий техникоэкономической
эффективности.
2.5. Методические подходы к схемнопараметрической оптимизации
2.6. Учет интегральных затрат.
2.7. Выводы.
ГЛАВА 3. СИСТЕМНЫЙ ЭКСЕРЕГТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПГТЭЦ
3.1. Системная эксергетическая эффективность реконструкции
пылеугольных паротурбинных ТЭЦ в парогазовые путем газотурбинной надстройки.
3.2. Режимные показатели пылеугольной ТЭЦ с газотурбинной
надстройкой при качественном регулировании отпуска тепла.
3.3. Эксергетическая оценка оптимальной степени повышения
давления П И в составе ПГТЭЦ
3.4. Оптимальные схемнопараметрическис решения по парогазовым
энергоблокам ПГТЭЦ
3.5. Анализ показателей экссргетической эффективности ПГТЭЦ
3.6. Выводы.
ГЛАВА 4. АНАЛИЗ ПГТЭЦ С НАДСТРОЙКОЙ НА ОСНОВЕ
СЕРИЙНО ВЫПУСКАЕМЫХ ГАЗОВЫХ ТУРБИН
4.1. Оптимизация параметров ПГТЭЦ
4.2. Устойчивость оптимальных параметров ПГТЭЦ.
4.3. Оценка техникоэкономической и коммерческой эффективности
при переводе ПТТЭЦ в ПГТЭЦ.
4.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Рассчитаны для газотурбинной надстройки с учетом надежностных и режимных, энерго-экологических и инфраструктурных системных факторов оптимальные степень повышения давления и начальная температура газов (перед газовой турбиной). Выполнено сравнение с аналогичными параметрами коммерческих газотурбинных установок. Определены оптимальные степени бинарности для парогазовой ТЭЦ различного состава. Найдены оптимальные профили системы регенерации и оптимальные значения коэффициентов теплофикации и эксергетических КПД. В четвертой главе выполнен анализ парогазовых ТЭЦ с газотурбинной надстройкой на основе серийно выпускаемых газовых турбин, с использованием вероятностного интегрального критерия эффективности (который по существу является неким показателем рентабельности технологий). При определении интервала (дисперсии) результатов расчетов учитывался только вероятностный перерасход затрат на создание и освоение энергоблока. Выполнена проверка устойчивости оптимальных решении. Оценены коммерческие показатели (чистый дисконтированный доход, индекс доходности, срок окупаемости). Исследования выполнены для различных экологических условий, цен на топливо, тарифов, мощностей и состава энергосистем. В заключении изложены полученные результаты исследования и сформулированы разработанные рекомендации. Приложение содержит акты о практическом использовании результатов диссертационной работы. ГЛАВА 1. В области производства электрической энергии и тепла в России традиционно сохраняется главное направление научно-технического прогресса - теплофикация [1]. Климатические особенности России и структура энергопотребления таковы, что практически нет промышленных, коммунальных и сельскохозяйственных предприятий, которые нс потребляли бы тепло в том или ином виде. Прогнозируемый к году прирост потребления тепла может составить около 1,5. ГДж/год. В целом требуемый рост теплопотребления должен обеспечиваться как за счет применения новых технологий теплоснабжения при использовании одномагистральных тепловых сетей [, 4] и внутриквартальных теплофикационных установок [4, 8, ], так и за счет повышения эффективности действующих ТЭЦ путем их реконструкции. Развитие направления реконструкции пылсугольных паротурбинных ТЭЦ путем использования газотурбинной надстройки - актуально и подготовлено в настоящее время разработкой теплофикационных парогазовых установок (ПТУ). Соединение в одном энергоблоке газотурбинных (ГТУ) и паротурбинных (ПТУ) установок, работающих по высоко- и низкотемпературным циклам, позволяет при реконструкции ПТУ существенно повысить эффективность использования топлива, обеспечить рост КПД до . Очевидна также необходимость более широкого вовлечения твердого топлива в энергобаланс страны [] за счет использования современных угольных технологий, в том числе паротазовых (, , ]. Одним из пугей решения этой проблемы является применение реконструкции пылсугольных паротурбинных ТЭЦ (ПТ-ТЭЦ) в парогазовые ТЭЦ (ПГ-ТЭЦ) путем использования газотурбинной надстройки (ГТН). Большинство функционирующих ПГУ работает на природном газе. В то же время запасы твердого топлива в стране и во всем мире значительны, предложение угля на мировом рынке и цены на него остаются более стабильными, чем на природный газ и жидкое топливо, на протяжении уже целого ряда лет. В условиях обозначившейся тенденции снижения потребления природного газа в региональной энергетике (и, в частности, на ТЭЦ), в том числе и из-за дефицитности газа как валютообразующего сырья, создание ПГ-ТЭЦ может обеспечить экономию природного газа (в пересчете на условное топливо) до % за счет его вытеснения твердым топливом. Реконструкция ГГГ-ТЭЦ в ПГ-ТЭЦ улучшает и экологические характеристики [1], так как снижение удельных выбросов оксидов азота и серы может достигать %. Обі,единение ГТУ и ПТУ осуществляют различными способами, при этом получаются различные тепловые схемы, разные состав оборудования и основные характеристики работы. Следует отметить, что тепловая схема парогазовой установки, определяющая ее тип, энергетические, экономические и экологические характеристики в значительной степени зависит от конфигурации термодинамического цикла и организации его процессов. Рис.