Комплексная оптимизация режимов работы электростанций с учетом факторов экономичности, экологии и надежности

• Автор: Кудрявый, Виктор Васильевич
• Шифр специальности: 05.14.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 40 с. : ил.; 20х15 см

Общая характеристика работы
Актуальность проблемы
Современный этап структурных изменений в электроэнергетике обусловлен переходом народного хозяйства России на рыночные отношения и спадом промышленного производства в оборонных и гражданских отраслях народного хозяйства. Энергетика одна из немногих отраслей, где спад производства энергии за последние 5 лет составлял всего 20%. Однако уменьшение доли промышленных потребителей с 2...3-х сменными режимами работы и значительное увеличение доли коммунально-бытовых потребителей с пиковым режимом электропотребления привели к увеличению неравномерности графиков электрических нагрузок. Вместе с тем ужесточение тарифной политики и как следствие - острый недостаток инвестиций для ввода маневренного оборудования, создает и будет создавать серьезные трудности в поддержании частоты в энергосистеме особенно в периоды прохождения провалов графика электрической нагрузки. Здесь обязательное условие реализации любых новых решений - сохранение надежности оборудования. Для эксплуатационников в условиях значительного увеличения числа остановочно-пусковых, переменных и переходных режимов и длительного срока эксплуатации основного парка оборудования это достаточно трудная и сложная задача. Ужесточение экологических показателей электростанций также предъявляет специфические требования к эксплуатации энергетического оборудования - прежде всего городских ТЭЦ.
Приоритет выполнения на каждой ТЭЦ графика теплоснабжения, а также проектная, конструкторская предназначенность теплофикационных агрегатов для стационарных режимов требуют научного обоснования и экспериментальной проверки любых новых технологических решений, связанных с повышением маневренности без ущерба надежности, экономичности и экологичности оборудования. Учитывая, что доля ТЭЦ в ряде энергосистем составляет значительную величину комплексное решение про-”:мы выбора работающего оборудования, оптимального распределения . епловой и электрической нагрузки является на ближайшие годы общеотраслевой приоритетной задачей.
Расчетные и экспериментальные исследования, проведенные авто-Ц, ориентированы на выявление резервов повышения экономичности .фоты, улучшения экологических характеристик при повышении манев-пррчости и надежности оборудования ТЭЦ в режимах регу лировании гра-
4. иков электрических нагрузок.

Таким образом, разработка основ и методов оптимизации технических решений есть решение народнохозяйственной проблемы, имеющей важное значение как для Центрального диспетчерского управления, так и любой энергосистемы от Мосэнерго, в составе которой доля ТЭЦ значительна в балансе электрической мощности, до изолированно работающих систем Дальнего Востока.
Цель работы
Создание научных и методических основ для оптимизации режимов работы оборудования и электростанций в целом, разработка и внедрение мероприятий по повышению экономичности, надежности, маневренности и экологичности оборудования тепловых электростанций в переменных режимах.
Для реализации поставленной цели автором проведен комплекс расчетных и экспериментальных исследований на наиболее распространенных в отрасли теплофикационных турбинах типа ПТ-60-130, Т-100-130, Т-250/300-240, конденсационных энергоблоках мощностью 300 МВт и электростанциях в системе Мосэнерго.
Научная новизна работы состоит в следующем:
• разработана методика комплексной многоцелевой оптимизации режимов работы ТЭЦ, включающая выбор состава генерирующего оборудования и распределения тепловой и электрической нагрузок с учетом факторов экономичности, надежности и экологических требований;
• разработана методика минимизации суммарных выбросов дымовых труб ТЭЦ за счет комбинирования различных технологических способов подавления оксидов азота на котлах при сжигании газо-мазутного топлива;
® разработаны критерии и методика расчета и оптимизации технологических режимов работы основного и вспомогательного оборудования ТЭЦ с поперечными связями при переводе части оборудования и станции в целом на комбинированное (постоянное - скользящее - постоянное) регулирование давления свежего пара при глубоких разгрузках по электрической мощности;
• получены обобщенные энергетические характеристики детандер-генераторных агрегатов (ДГА) в широком диапазоне нагрузок, на основе которых разработаны методики расчета и оптимизации эксплуатационных режимов работы и расчета системного эффекта с учетом реальных условий работы ТЭЦ;
» разработаны и исследованы новые способы изменения электрической нагрузки, технологические и схемные решения, обеспечивающие

в различных режимах. Для этого турбина была оснащена специальной системой измерения температур и инварных указателей тепловых расширений роторов, корпусов и опор ЦВД и ЦСД. В результате исследований определены величины минимальных зазоров (табл.2), соблюдение которых при центровке уплотнений и сборке роторов исключают радиальные задевания в переходных режимах.
Таблица
Рекоменду емые минимальные значения верхних и нижних зазоров турбины К-300-240, мм
ЦВД ЦСД
Камины 0,6 задние -0,8 передние - 0„9
Концевые уплотнения 0,7 0
Промежуточные уплотнения 1Д
Диафрагменные уплотнения 2-9 ступени -1,0 10-11 ступени - 0,9 12-24 сту пени - 1,2 25-29 ступени -1
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1.Выполненный комплекс работ, содержащий совокупность научных и методических положений, разработанных на основе расчетных и экспериментальных исследований режимов работы основного и вспомогательного оборудования электростанций, участвующих в регулировании графика электрической нагрузки и направленный на повышение маневренности отдельных агрегатов и электростанции в целом с одновременным обеспечением высокой их экономичности, надежности и экологичности их работы, позволил решить научную проблему', имеющую важное народнохозяйственное значение.
2.Разработана методика многоцелевой внутристанционной оптимизации режимов работы оборудования и электростанции в целом с учетом факторов экономичности, экологичности, надежности и реального технического состояния оборудования. Созданный и реализованный на ПЭВМ (в диалоговом режиме) и рекомендуемый для широкого внедрения на ТЭЦ программный комплекс позволяет:
выбрать рациональный состав генерирующего оборудования ТЭЦ при прохождении провалов графика электрической нагрузки, обеспечивающий максимальную маневренность оборудования и станции в целом;
распределить электрическую нагрузку станции между' турбоагрегатами, а также тепловую нагрузку' между энергетическими и пиковыми котлами и другими источниками выработки теплоты по экономическому кри-