- Содержание
- Введение
- 1. Исходные данные
- 2. Режим работы блока без останова в провалы нагрузки
- 3. Пуско-остановочный режим
- 4. Горячий вращающийся резерв
- 5. Применение комбинированного пуско-остановочного режима и режима горячего вращающегося резерва
- Заключение
- Список использованных источников
- Приложение А
- Приложение Б
- Приложение С
Введение
Суточные графики нагрузки электростанций видоизменяются в зависимости от времени года, от дней недели (рабочий или нерабочий день), от снабжения различными видами топлива, от метеорологических факторов. Все это определяет многообразие режимов работы оборудования тепловых электростанций. Основная задача электростанции — выполнение диспетчерского графика электрической нагрузки, а для теплоэлектроцентралей — теплового графика. При покрытии суточного графика электрической нагрузки электростанции основные трудности связаны с обеспечением максимума нагрузки и необходимой скорости набора нагрузки в часы утреннего максимума, а также необходимой разгрузки в часы провала электрической нагрузки. Выполнение диспетчерского графика электрической и тепловой нагрузки должно сочетаться с обеспечением достаточно высоких технико-экономических показателей, важнейшим из которых является удельный расход топлива на отпущенный киловатт-час электроэнергии.
1. Исходные данные
1. Турбоагрегат К -100 — 90.
2. Число энергоблоков .
3. Топливо — мазут.
4. Номинальная нагрузка энергоблока МВт. /1/
5. Нагрузка технического минимума МВт. /1/
6. Доля времени на ремонт: /1/
— аварийный:;
— текущий:;
— капитальный:.
7. Удельный расход условного топлива: кг/кВтч и кг/кВтч. /1/
8. Расход условного топлива на пуск: т.у.т. и т.у.т. /1/
2. Режим работы блока без останова в провалы нагрузки
1. Принимаем упрощенный суточный график нагрузки энергоблока. /Приложение Б./
Из принятого графика следует, что энергоблок КЭС в течение всего рабочего дня несет номинальную нагрузку, а в часы ночного провала нагрузки (с 23 часов вечера до 6 часов утра) — нагрузку технического минимума .
2. Относительная нагрузка блока: /1/
; (1)
,
где МВт — нагрузка блока в номинальном режиме, таблица 1.2; /1/
МВт — нагрузка технического минимума, таблица 1.2. /1/
3. КПД станции при изменении нагрузки с МВт до МВт: /1/
, (2)
где — электрический КПД турбоустановки; — КПД котлоагрегата; — КПД транспорта тепла.
При изменении нагрузки изменились и составляющие КПД станции.
Электрический КПД турбоустановки: /2/
; (3)
,
где — электрический КПД турбоустановки при номинальной нагрузке блока; /6/
— постоянные коэффициенты. (Табл. А2, Приложения А)
КПД котельного агрегата: /2/
; (4)
,
где — КПД котельного агрегата при номинальной нагрузке блока./3/
КПД транспорта тепла: /2/
; (5)
,
где — КПД транспорта тепла при номинальной нагрузке блока. /5/
КПД станции при нагрузке отличной от номинальной:
.
4. Удельный расход условного топлива при нагрузке ночного провала: /1/
; (6)
кг/кВтч.
5. Расход условного топлива при нагрузке ночного провала: /1/
; (7)
т/ч.
6. Расход топлива при работе блока на номинальном режиме: /1/
; (8)
т/ч,
где кг/кВтч — удельный расход условного топлива на блок, работающий на номинальной нагрузке с учетом собственных нужд, таблица 1.2; /1/
МВт — номинальная мощность блока.
7. Расход топлива в переменной части графика нагрузки:
; (9)
т/ч.
В переменной части графика нагрузки расход условного топлива был определен как среднеарифметический. /1/
8. Суточный расход условного топлива для рабочих дней: /1/
; (10)
т.у.т.,
где ч, ч, ч — время работы блока с номинальной, минимальной и переменной нагрузками соответственно, определяется из суточного графика нагрузки.
9. Суточный расход условного топлива для нерабочих дней: /1/
; (11)
т.у.т.
10. Недельный расход условного топлива на блок:
; (12)
т.у.т.
11. Рабочее время энергоблока в течение года:
; (13)
час.,
где час. — число часов в году;
— доля времени на аварийный ремонт блока; /1/
— доля времени на текущий ремонт блока; /1/
— доля времени на капитальный ремонт блока. /1/
12. Число рабочих недель в году:
; (14)
,
где 168 час. — число часов в неделе.
13. Количество рабочих и нерабочих дней в году:
; (15)
сут.
; (16)
сут.
14. Годовой расход условного топлива на блок:
; (17)
т.у.т.
15. Выработка электрической энергии за рабочий день: /1/
; (18)
МВтч,
где МВтч — нагрузка блока в переменной части графика нагрузки.
16. Выработка электрической энергии за нерабочий день: /1/
; (19)
МВтч.
17. Годовая выработка электрической энергии: /1/
; (20)
МВтч,
где — количество рабочих дней в году; (15)
— количество нерабочих дней в году. (16)
18. Число часов использования установленной мощности: /1/
; (21)
часов,
где МВт — номинальная мощность блока.
19. Коэффициент годовой нагрузки: /1/
; (22)
.
20. Среднегодовой удельный расход условного топлива на 1 МВт: /1/
; (23)
т/МВтч [кг/кВтч].
21. Среднегодовой удельный расход условного топлива на 1 МВт: /1/
; (24)
т/МВтч [кг/кВтч],
где — среднегодовой коэффициент собственных нужд, определяемый по среднегодовой нагрузке МВтч, следовательно, относительная нагрузка будет составлять , по таблице А1, Приложения А. определяем среднегодовой коэффициент собственных нужд.
3. Пуско — остановочный режим (равномерное распределение нагрузки)
Нагрузка ночного провала: Nпр = 70 МВт. (принимаем)
1. Число останавливаемых блоков: /1/
; (25)
,
где — количество блоков на станции; — нагрузка ночного провала и нагрузка технического минимума блока.
2. Количество оставшихся в работе блоков: /1/
; (26)
.
3. Единичная мощность оставшихся в работе блоков: /1/
; (27)
МВт.
4. Относительная нагрузка блока: /1/
; (1)
,
где МВт — нагрузка блока в номинальном режиме.
5. Расход топлива при работе блока на номинальном режиме: /1/
; (7)
т/ч,
где кг/кВтч — удельный расход условного топлива на блок, работающий на номинальной нагрузке с учетом собственных нужд, МВт — номинальная мощность блока.
6. КПД станции при изменении нагрузки: /1/
, (2)
где — электрический КПД турбоустановки; — КПД котлоагрегата;
— КПД транспорта тепла.
При изменении нагрузки изменились и составляющие КПД станции.
Электрический КПД турбоустановки: /2/
; (3)
,
где — электрический КПД турбоустановки при номинальной нагрузке блока; /6/
— постоянные коэффициенты. (Табл. А2. Приложения А)
КПД котельного агрегата: /2/
; (4)
,
где — КПД котельного агрегата при номинальной нагрузке блока./3/
КПД транспорта тепла: /2/
; (5)
,
где — КПД транспорта тепла при номинальной нагрузке блока. /5/
КПД станции при нагрузке отличной от номинальной:
.
7. Удельный расход условного топлива при нагрузке ночного провала: /1/
; (6)
кг/кВтч.
8. Расход условного топлива при нагрузке ночного провала: /1/
; (7)
т/ч.
9. Расход топлива в переменной части графика нагрузки:
; (9)
т/ч.
10. Суточный расход условного топлива на неостанавливаемый блок:
— в рабочие дни:
; (10)
т.у.т,
где ч, ч, ч — время работы блока с номинальной, минимальной и переменной нагрузками соответственно;
— в нерабочие дни:
; (11)
т.у.т.
11. Недельный расход условного топлива на один неостанавливаемый блок:
; (12)
т.у.т.
12. Расход условного топлива на пуск блока из горячего и холодного состояний (после простоя в 7 часов и 48 часов): /1/
т.у.т.;
т.у.т.
В данные расходы включены все пусковые потери, а именно на растопку котла, толчок и разворот турбины, синхронизацию и включение в сеть генератора.
13. Расход условного топлива в номинальном режиме на пущенный блок: /1/
; (8)
т.у.т/ч,
где кг/кВтч — удельный расход условного топлива с учетом собственных нужд. /1/
14. Суточный расход условного топлива на один блок с учетом его пуска и работы на переменной и номинальной нагрузке:
— при пуске из холодного состояния:
; (28)
т.у.т.;
— при пуске из горячего состояния:
; (29)
т.у.т.
15. Недельный расход условного топлива на один блок при его пусках и остановах:
; (30)
т.у.т.
16. Недельный расход условного топлива на останавливаемые блоки:
; (31)
нагрузка электростанция резерв вращающийся
т.у.т.
17. Недельный расход условного топлива не неостанавливаемые блоки:
; (32)
т.у.т.
18. Суммарный недельный расход условного топлива на станцию:
(33)
т.у.т.
19. Годовой расход условного топлива на станцию:
; (17)
т.у.т.,
где — количество рабочих недель в году (см. п. 2).
20. Выработка электрической энергии за рабочий день: /1/
; (18)
МВтч,
где МВтч — нагрузка станции в переменной части графика нагрузки.
21. Выработка электрической энергии за нерабочий день: /1/
; (19)
МВтч.
22. Годовая выработка электрической энергии: /1/
; (20)
МВтч,
где — количество рабочих дней в году; (см. п. 2)
— количество нерабочих дней в году. (см. п. 2)
23. Число часов использования установленной мощности: /1/
; (21)
часов,
где МВт — суммарная мощность станции.
24. Коэффициент годовой нагрузки: /1/
; (22)
.
25. Среднегодовой удельный расход условного топлива на 1 МВт: /1/
; (23)
т/МВтч [кг/кВтч].
26. Среднегодовой удельный расход условного топлива на 1 МВт: /1/
; (24)
т/МВтч [кг/кВтч],
где — среднегодовой коэффициент собственных нужд, определяемый по среднегодовой нагрузке МВтч, следовательно, относительная нагрузка будет составлять , по таблице А1, Приложения А. определяем среднегодовой коэффициент собственных нужд.
4. Горячий вращающийся резерв
Нагрузка ночного провала: Nпр = 70 МВт. (принимаем)
1. Число блоков, переводимых в ГВР: /1/
; (25)
,
где — количество блоков на станции; — нагрузка ночного провала и нагрузка технического минимума блока.
2. Количество оставшихся в работе блоков: /1/
; (26)
.
3. Единичная мощность оставшихся в работе блоков: /1/
; (27)
МВт.
4. Относительная нагрузка блока: /1/
; (1)
,
где МВт — нагрузка блока в номинальном режиме.
Принимаем, что нагрузка ночного провала разбивается поровну на все блоки, то недельный расход условного топлива для блоков, непереводимых в ГВР, остается таким же, как и в пуско — остановочном режиме: (см. п. 3)
т.у.т.
Параметры пара перед стопорными клапанами турбины по ПТЭ должны быть номинальными, т.к. не допускается подача “холодного” пара в “горячую” турбину.
5. При ГВР турбина отключается по электрической стороне и, следовательно , . Поэтому формулы (2), (3), (4), (5) и (6) будут непригодными для определения расхода условного топлива на поддержание ГВР, тогда воспользуемся уравнением теплового баланса котла: /4/
. (34)
Нагрузка котла при ГВР составляет 30%, т.е. котел переводится на растопочную нагрузку. Т.к. блоки работают, по условию задания, на мазуте, то и растопочным топливом будет являться мазут.
Т.к. нагрузка котла снижается, то снижается и КПД котельного агрегата:
/7/.
т.у.т/ч,
где т/ч — номинальная паропроизводительность котла; /3/
кДж/кг — энтальпия острого пара при давлении МПа и температуре єС; /9/
кДж/кг — энтальпия питательной воды при давлении МПа и температуре єС /9/, температура питательной воды берется ниже номинальной єС /3/, т.к. при ГВР отборы турбины на регенерацию закрыты, а вода частично подогревается и деаэрируется от постороннего источника тепла; /8/
кДж/кг — низшая теплота сгорания условного топлива.
6. Расход условного топлива на блок, переводимый в ГВР при часов:
; (35)
т.у.т.
7. Суточный расход условного топлива на блок, переводимый в ГВР:
— в рабочие дни: /1/
; (36)
т.у.т.
— в нерабочие дни: /1/
; (37)
т.у.т.,
где т.у.т./ч — расход условного топлива при работе блока на номинальной нагрузке; (см. п. 2)
т.у.т./ч — расход условного топлива при работе блока в переменной части графика нагрузки; (см. п. 3)
8. Недельный расход условного топлива на блок, переводимый в ГВР:
; (12)
т.у.т.
9. Недельный расход условного топлива на два блока, переводимых в ГВР:
; (38)
т.у.т.
10. Суммарный недельный расход условного топлива на станцию:
; (33)
т.у.т.
11. Годовой расход топлива на станцию:
; (17)
т.у.т.,
где — количество рабочих недель в году (см. п. 2).
12. Выработка электрической энергии за рабочий день: /1/
; (18)
МВтч,
где МВтч — нагрузка станции в переменной части графика нагрузки.
13. Выработка электрической энергии за нерабочий день: /1/
; (19)
МВтч.
14. Годовая выработка электрической энергии: /1/
; (20)
МВтч,
где — количество рабочих дней в году; (см. п. 2)
— количество нерабочих дней в году. (см. п. 2)
15. Число часов использования установленной мощности: /1/
; (21)
часов,
где МВт — суммарная мощность станции.
16. Коэффициент годовой нагрузки: /1/
; (22)
.
17. Среднегодовой удельный расход условного топлива на 1 МВт: /1/
; (23)
т/МВтч [кг/кВтч].
18. Среднегодовой удельный расход условного топлива на 1 МВт: /1/
; (24)
т/МВтч [кг/кВтч],
где — среднегодовой коэффициент собственных нужд, определяемый по среднегодовой нагрузке МВтч, следовательно, относительная нагрузка будет составлять , по таблице А1, Приложения А. определяем среднегодовой коэффициент собственных нужд.
5. Применение комбинированного пуско — остановочного режима и режима горячего вращающегося резерва
Для прохождения ночного провала нагрузки в рабочие дни применяем режим горячего вращающегося резерва, а для прохождения ночного провала нагрузки в нерабочие дни применяем пуско — остановочный режим.
Нагрузка ночного провала: Nпр = 70 МВт. (принимаем)
1. Число останавливаемых или переводимых в ГВР блоков: /1/
; (25)
,
где — количество блоков на станции; — нагрузка ночного провала и нагрузка технического минимума блока.
2. Количество оставшихся в работе блоков: /1/
; (26)
.
3. Единичная мощность оставшихся в работе блоков: /1/
; (27)
МВт.
4. Относительная нагрузка блока: /1/
; (1)
,
где МВт — нагрузка блока в номинальном режиме.
5. Расход топлива при работе блока на номинальном режиме: /1/
; (7)
т/ч,
где кг/кВтч — удельный расход условного топлива на блок, работающий на номинальной нагрузке с учетом собственных нужд; МВт — номинальная мощность блока.
Нагрузка ночного провала разбивается поровну на все блоки, то недельный расход условного топлива для блоков, непереводимых в ГВР и
ОПР, остается таким же, как и в пуско — остановочном режиме: (см. п. 3)
т.у.т.
6. Суточный расход условного топлива на блок, переводимый в ГВР в рабочие дни:
; (36)
т.у.т.
7. Суточный расход условного топлива на блок, останавливаемый на нерабочие дни, с последующим его пуском из холодного состояния в понедельник:
; (28)
т.у.т.
По данной схеме прохождения ночного провала нагрузки получается, что ГВР будет применяться 4 раза в неделю, а ОПР — один.
8. Недельный расход условного топлива на блок с учетом ГВР и ОПР:
; (39)
т.у.т.
9. Недельный расход условного топлива на два блока, задействованных в регулировании графика нагрузки:
; (40)
т.у.т.
10. Суммарный недельный расход условного топлива на станцию:
; (33)
т.у.т.
11. Годовой расход условного топлива на станцию:
; (17)
т.у.т.,
где — количество рабочих недель в году (см. п. 2).
12. Выработка электрической энергии за рабочий день: /1/
; (18)
МВтч,
где МВтч — нагрузка станции в переменной части графика нагрузки.
13. Выработка электрической энергии за нерабочий день: /1/
; (19)
МВтч.
14. Годовая выработка электрической энергии: /1/
; (20)
МВтч,
где — количество рабочих дней в году; (см. п. 2)
— количество нерабочих дней в году. (см. п. 2)
15. Число часов использования установленной мощности: /1/
; (21)
часов,
где МВт — суммарная мощность станции.
16. Коэффициент годовой нагрузки: /1/
; (22)
.
17. Среднегодовой удельный расход условного топлива на 1 МВт: /1/
; (23)
т/МВтч [кг/кВтч].
18. Среднегодовой удельный расход условного топлива на 1 МВт: /1/
; (24)
т/МВтч [кг/кВтч],
где — среднегодовой коэффициент собственных нужд, определяемый по среднегодовой нагрузке МВтч, следовательно, относительная нагрузка будет составлять , по таблице А1, Приложения А. определяем среднегодовой коэффициент собственных нужд.
Заключение
При заданных исходных данных были рассчитаны четыре режима прохождения ночного провала нагрузки. По данным режимам были рассчитаны среднегодовые показатели расхода условного топлива на 1 МВт, число часов использования установленной мощности и коэффициенты годовой нагрузки. По полученным показателям можно сделать следующие выводы:
— самым оптимальным режимом для прохождения нагрузки будет являться пуско — остановочный режим, но рекомендовать его для постоянного применения на станции нельзя, т.к. при частых пусках и остановах снижается надежность оборудования;
— режим ГВР в данном случае получился самым неэкономичным, следовательно, применение ГВР без совмещения с каким-либо другим режимом нецелесообразно;
— при прохождении провала нагрузки на техническом минимуме получается излишек электроэнергии, которая полезно не используется и поэтому теряется.
Расчетные данные сведены в сводную таблицу Приложение С.
Список использованных источников
1. Выбор оптимального способа прохождения энергоблоками провала электрической нагрузки КЭС: Методические указания к курсовой работе по дисциплине “Режимы работы и эксплуатации ТЭС”. — Чита: ЧитГУ, 2004.
2. Качан. А. Д., Муковозчик Н.В.. Технико-экономические основы проектирования тепловых электрических станций (курсовое проектирование). — Минск: Высш. шк., 1983.
3. Котлы большой мощности — отраслевой каталог. — М.: НИИЭИНФОРМЭНЕРГОМАШ, 1985.
4. Смирнов А. Д. Справочная книжка энергетика. — М.: Энергия, 1978. — 336 с., ил.
5. Рыжкин В. Я. Тепловые электрические станции. — М.: Энергия, 1987. — 328 с., ил.
6. Трухний А. Д. Стационарные паровые турбины. — М.: Энергоатомиздат, 1994. — 240 с.: ил.
7. www.rosteplo.ru/Tech_stat “К определению пусковых потерь топлива на энергоблоках К — 160 — 130”
8. Гиршфельд В. Я., Князев А. М., Куликов В. Е. Режимы работы и эксплуатации ТЭС. — М.: Энергия, 1980. — 288 с., ил.
9. Ривкин С. А. Термодинамические свойства воды и водяного пара. — М.: Энергоатомиздат, 1984. — 80 с.
Приложение А
Таблица А1. Расходы электроэнергии на собственные нужды КЭС
|
№ п/п |
Тип основного оборудования |
Топливо |
Средняя нагрузка блока, % |
||||
|
100 |
80 |
60 |
40 |
||||
|
1 |
Турбоагрегат К -100 — 90 |
мазут |
5,5 |
5,9 |
6,2 |
7,0 |
Таблица А2. Значения постоянных коэффициентов А и В
|
№ п/п |
Тип основного оборудования |
Значения коэффициентов |
||
|
А |
В |
|||
|
1 |
Турбоагрегат К — 100 — 90 |
0,0133 |
0,0144 |
Приложение Б
Рисунок Б1. Суточный график электрической нагрузки КЭС.
(сплошная линия — график нагрузки при ночном провале 70 МВт; штриховая линия — график нагрузки при прохождении провала на техническом минимуме 120 МВт).
Приложение С
Таблица С1. Показатели экономичности режимов
|
№ п/п |
Режим |
, кг/кВтч |
, кг/кВтч |
, *106 кВтч |
|
|
1 |
Нагрузка технического минимума |
0,429 |
0,459 |
1967,42 |
|
|
2 |
Пуско-остановочный режим (ОПР) |
0,409 |
0,439 |
1754,75 |
|
|
3 |
Режим горячего вращающегося резерва (ГВР) |
0,476 |
0,509 |
1754,75 |
|
|
4 |
Совмещение ГВР и ОПР |
0,430 |
0,460 |
1754,75 |
