» ГЛАВНАЯ > К содержанию номера
» Все публикации автора
Журнал научных публикаций
«Наука через призму времени»
Июнь, 2022 / Международный научный журнал
«Наука через призму времени» №6 (63) 2022
Автор: Ягудин Азамат Венерович, магистрант
Рубрика: Технические науки
Название статьи: Оптимизация режимов работы двух теплофикационных турбин в отопительный сезон
Дата публикации: 31.05.2022
УДК 621.165.2
ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ДВУХ ТЕПЛОФИКАИОННЫХ ТУРБИН В ОТОПИТЕЛЬНОНЫЙ
СЕЗОН
Ягудин Азамат Венерович
студент магистрант
Уфимский государственный авиационный
университет, г. Уфа
Аннотация. В данной работе рассматривается метод повышение
технико-экономических показателей на базе совместной работы двух турбин Т
-110/120 - 130 на Уфимской ТЭЦ – 2 в отопительный период.
Ключевые слова:
оптимизация, теплоэлектроцентраль, турбина, развернутая тепловая схема.
Тепловые электрические
станции (ТЭС) занимают в электроэнергетике России заметное место, по состоянию
на 2013 год функционирует 537 ТЭС общего пользования, суммарная электрическая мощность
их составляет 148,6 тыс. МВт, выработка электрической энергии на этих ТЭС –
640,5 млн. МВтч в год. Годовой расход топлива ТЭС общего пользования в 2013
году оценивается в 265,8 млн т.у.т.. В настоящее время большинство ТЭС РФ
функционируют в условиях оптового рынка электроэнергии и мощности (ОРЭМ).
Существенную долю ТЭС в РФ составляют теплоэлектроцентрали (ТЭЦ),
осуществляющие комбинированное производство тепловой и электрической энергии.
Годовой отпуск тепла от ТЭЦ РФ составляет более 500 млн.Гкал. ТЭЦ
характеризуются, как правило, разнотипным составом оборудования и сложностью
технологических схем, что делает выбор рациональных режимов их работы сложной
задачей.
Методики назначения
режимов работы ТЭЦ, используемые сегодня энергетическими компаниями, основаны
на интуиции персонала и на упрощенных методах выбора состава оборудования и
распределения нагрузок, не позволяют найти оптимальные решения, недостаточно
учитывают фактическое состояние (следствие физического износа, загрязнения
поверхностей нагрева котлов и заноса солями проточной части турбины)
оборудования и недостаточно учитывают ожидаемую динамику изменения тепловых
нагрузок и неопределенность цен на ОРЭМ.
Оптимизация режимов
работы ТЭЦ на основе методов математического моделирования позволяет без
существенных капиталовложений заметно уменьшить их топливные издержки. В то же
время задачи оптимизации режимов являются весьма сложными задачами нелинейного
математического программирования, решение которых сопряжено со значительными
вычислительными трудностями. Дополнительные сложности при оптимизации
возникают для ТЭЦ, включенных
в электроэнергетические системы, работающие в рыночных условиях.
Объектом исследования
является «Уфимская ТЭЦ-2», филиал «ООО БГК», основным видом деятельности,
которой является производство отпуск тепловой и электрической энергии для г. Уфы.
Уфимская ТЭЦ-2 – основной источник по обеспечению
производственным паром, тепловой и электрической энергией промышленных и
бытовых потребителей города. Установленная электрическая мощность станции
составляет 519 МВт, тепловая – 1528
Гкал/ч. На ТЭЦ установлены 9 паровых котлов марки БКЗ-320–140 и 5 паровых турбин и блок ПГУ.
Для оценки эффективности
работы станции в отопительный период, рассматриваются две турбоустановки
(ТГ-7,8) типа Т-110/120-130 при совместной работы теплофикационных турбин при их
изменения отпуска теплоты.
Турбоагрегат №8
реконструирован с целью перевода турбины на режим работы с противодавлением,
доступ пара к ЦНД прекращен путем оглушения перепускных труб из ЦСД в ЦНД.
Рабочие лопатки ступеней низкого давления срезаны по корневому диаметру для
исключения вентилирования в ЦНД. Турбоагрегат №7 эксплуатируется в отопительный
период со штатным ротором ЦНД.
Одной из проблем станции
является снижение объемов отпуска теплоты за
счет перераспределения нагрузок между турбоагрегатами ТГ№7,8. Это
приводит к снижению выработки электроэнергии по теплофикационному циклу,
поскольку отпуск электроэнергии практически не изменяется. Выработка
электроэнергии по конденсационному циклу увеличивается, что снижает
экономичность работы ТЭЦ.
Создание модели в программе «boiler
designer»
Моделирование
выполняется в программе «Boiler Designer», которая позволяет решать большой
круг вопросов при моделировании теплоэнергетического оборудования. Созданию
модели ТЭС предшествует создание упрощенной модели станции. Исходные данные для
моделирования станции в программе «Бойлер-дизайнер»:
- Основные технические характеристики турбин.
- Характеристика регенеративных отборов пара при номинальных параметрах пара и принципиальные тепловые схемы турбин.
- Упрощенная тепловая схема ТЭЦ-2
На рисунке 2 и 3 представлена математическая
модель турбоустановки Т-110/120-130 со штатным ротором ЦНД, построенная в
программе BoilerDesigner.
Рисунок 2 – Схема турбоустановки с
штатным ротором, построенная в программе BoilerDesigner
Рисунок 3 – Схема турбоустановки с
ротором проставкой, построенная в программе BoilerDesigner
Обработка
результатов расчета тепловой схемы
На данной модели возможно производить
перераспределение тепловой и электрической нагрузки между турбоагрегатами,
варьировать отпуск теплоты как от отборов турбин. По результатам расчетов
номинальном режиме КПД по выработке электроэнергии выше у турбоустановки с
ротором приставки ТГ№8, чем со штатном ротором.
На рисунке 4 и 5 представлены результаты
расчетов турбоустановок Т-110/120-130.
Рисунок 4 – Показатели блока в программе BoilerDesigner при заданных параметрах с штатным ротором
Рисунок 5 – Показатели блока в программе BoilerDesigner при заданных параметрах с ротором проставкой
Заключение
В
результате работы по созданию реальной модели турбоустановок можно
сделать следующие выводы:
- При совместной эксплуатации турбоагрегатов №7 и №8, работающих по электрическому и тепловому графику, турбоустановка №8 должна оставаться в номинальном режиме до полной разгрузки №7.
- Разнородное оборудование ТЭЦ-2 требует тщательных расчетов при распределении нагрузки между турбоагрегатами; с учетом динамики изменения тепловой и электрической нагрузок задача по оптимальному распределению нагрузки становится не только актуальной, но и достаточно сложной. Лучшее решение данной задачи – математическая модель станции.
- Создана упрощенная модель тепловой схемы турбоустановок, приближенная к реальной станции.
- При моделировании использовались параметры, взятые по инструкциям и из отчетов по тепловым испытаниям основного оборудования.
- Использованные при моделировании данных инструкций и отчетов по испытаниям являются недостаточными для полного описания работы оборудования, требуется выполнение дополнительных измерений для уточнения характеристик отдельных узлов и агрегатов.
- Необходимо продолжение работы по усовершенствованию модели при различных нагрузках
Список литературы:
- Бойко Е.А. Тепловые электрические станции (паротурбинные энергетические установки ТЭС): Справочное пособие / Бойко Е.А., Баженов К.В., Грачев П.А. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2006. – 152 с.
- Рыжкин В.Я. Тепловые электрические станции: Учебник для теплоэнерг. спец. вузов. — М.-Л.: Энергия, 1967. — 400 с.; переиздание 1976, последнее — в 1987 г.
- Методические указанию по эксплуатационному контролю за состоянием сетевых подогревателей МУ 34-70-104-85 Москва, 1974. – 34 с.
- Трухний А.Д., Ломакин Б.В. Теплофикационные паровые турбины и турбоустановки: Учебное пособие для вузов. – М.: Издательство МЭИ, 2002. – 540 с.
Комментарии:
