Задание – 12-13
Режимы работы и эксплуатация ТЭС. Магистры (1 семестр)
Задание 12.
Выбор оптимальной скорости разгружения.
Определить оптимальную скорость разгружения станции, состоящей из нескольких энергоблоков при участии ее в регулировании графика нагрузки представленного на рис. 1.
С этой целью рассмотреть несколько вариантов очередности разгружения и нагружения энергоблоков (например: все блоки разгружаются одновременно, блоки разгружаются по очереди, половина блоков разгружается одновременно, а вторая половина блоков начинает разгружаться по окончании разгружения первых блоков, при этом время разгружения станции остается неизменным). При выборе числа одновременно разгружающихся блоков необходимо учитывать ограничение на максимально-допустимую скорость разгружения энергоблока (дана в табл. 1). При расчете, для определения точки оптимум, можно превышать допустимое значение максимальной скорости на 1%, но при этом оптимум не должен превышать допустимую скорость изменения нагрузки. Все блоки разгружаются только в регулировочном диапазоне (принять его 50% от Nном). Построить зависимость изменения затрат топлива за цикл «разгружение» от скорости изменения нагрузки и заданного диапазона изменения мощности, а также зависимость изменения затрат топлива на нестационарность процесса в режиме разгружения. Определить оптимальную скорость разгружения.
Задание 13.
Выбор оптимальной скорости нагружения.
Определить оптимальную скорость нагружения станции, состоящей из нескольких энергоблоков при участии ее в регулировании графика нагрузки представленного на рис. 1.
С этой целью рассмотреть несколько вариантов очередности нагружения энергоблоков (например: все блоки нагружаются одновременно, блоки нагружаются по очереди, половина блоков нагружается одновременно, а вторая половина блоков начинает разгружаться по окончании нагружения первых блоков, при этом время нагружения станции остается неизменным). При выборе числа одновременно нагружающихся блоков необходимо учитывать ограничение на максимально-допустимую скорость нагружения энергоблока, аналогично задания 3. Построить зависимость изменения затрат топлива за цикл «Нагружение» от скорости изменения нагрузки и заданного диапазона изменения мощности, а также зависимость изменения затрат топлива на нестационарность процесса в режиме нагружения. Определить оптимальную скорость нагружения.
Сравнить между собой этапы нагружения и разгружения. Объяснить наличие расхождений.
На рис. 1 представлен схематичный график изменения нагрузки станции.
Рис.1. График изменения нагрузки электростанции.
Варианты заданий
Таблица 1.1.
| Варианты | ||||||||||
| Тип турбоагрегата | К-160-130 | |||||||||
| К-200-130 | ||||||||||
| К-300-240 | ||||||||||
| К-160-130 | Допустимая скорость 4,5% | |||||||||
| К-200-130 | Допустимая скорость 4,2% | |||||||||
| К-300-240 | Допустимая скорость 3,5% | |||||||||
| Максимальная мощность, МВт | ||||||||||
| Минимальная мощность, МВт | ||||||||||
| tнагр=tразг,мин | 25, | |||||||||
Коэффициенты уравнения регрессии.
Режим разгружения.
Таблица 1.2.
| Коэффициенты | b0 | b1 | b2 | b3 | b4 | b5 |
| Нагружение К-160 | -2,31 | 15,83 | -1,3 | -14,49 | 0,104 | 0,69 |
| Нагружение К-200 | -2,68 | 10,96 | -2,08 | -7,92 | 0,26 | 1,024 |
| Нагружение К-300 | 0,556 | -6,336 | -0,34 | -0,0988 | -0,556· | 0,1504 |
Режим нагружения.
Таблица 1.3.
| Коэффициенты | b0 | b1 | b2 | b3 | b4 | b5 |
| Нагружение К-160 | 10,56 | -23,13 | 0,794 | 22,6 | 0,67 | -2,085 |
| Нагружение К-200 | 2,68 | -1,61 | -0,62 | -0,96 | 0,118 | 0,1932 |
| Нагружение К-300 | 0,165 | 7,1623 | -1,413 | 1,864 | 3,385 | 0,5263 |
Методические указания
При работе блока на частичных нагрузках происходит изменение затрат топлива, связанное как с работой на новых нагрузках, так и с дополнительными затратами топлива на переходные процессы. В целом весь переменный режим можно разбить на несколько этапов, а именно:
1 — этап разгружения;
2 — этап работы на новом уровне нагрузок с учетом дополнительных затрат на стабилизацию режима на новом уровне нагрузок (если речь идет о снижении нагрузки, а не об останове блока в резерв) дополнительные затраты топлива от стабилизации процесса относятся к этапу разгружения;
3 — этап нагружения до необходимого уровня нагрузок;
4 — этап стабилизации на новом уровне нагрузок, дополнительные затраты топлива от стабилизации процесса нагружения относятся к этапу нагружения;
.
Первый этап – разгружение и аналогичный третий этап - нагружение могут быть рассчитаны по статическим расходным характеристикам с учетом дополнительных затрат, связанных с нестационарностью процесса и стабилизацией процессов после выхода на стационарную нагрузку. В этом случае затраты топлива на этапе разгружения (нагружения) определяются по выражению:
| (1), где: |
- средняя мощность на этапе разгружения, определяемая по формуле:
| (2); |
- удельный расход топлива на нагрузке, равной ;
- время разгружения, мин;
- дополнительные затраты топлива, связанные с нестационарностью процесса.
- дополнительные затраты топлива, связанные со стабилизацией процесса.
На этапе нагружение выражение остается таким же, меняются только коэффициенты уравнения для расчета дополнительных затрат, связанных с нестационарностью и стабилизацией процесса.
Затраты топлива на переходный процесс, нестационарность и стабилизацию этого процесса зависят от многих факторов: амплитуды изменения нагрузки, скорости изменения нагрузки, типа блока (прямоточный или барабанный котел, начальные параметры пара), вида топлива и т.д.
Если этапы разгружения или нагружения проходят с разными скоростями, то при этом весь этап разбивается на отдельные подэтапы, соответствующие разгружению (нагружению) с одной и той же скоростью. Затраты топлива на каждый подэтап рассчитываются в этом случае отдельно.
Дополнительные затраты топлива, связанные с переходным процессом определяются отклонением параметров от оптимального значения при переходном процессе. Так в процессе разгружения или нагружения меняются оптимальные избытки воздуха, происходит перераспределение потоков тепла между поверхностями нагрева в котельном агрегате. Кроме этого при разгружении высвобождается тепло, аккумулированное в поверхностях нагрева котла, трубопроводах и корпусе турбины, которое используется полезно, а при нагружении происходит обратный процесс-поглощение тепла поверхностями нагрева кола трубопроводами и т.д. Часть этих процессов распространяется и на режимы стабилизации после окончания переходного процесса.
Величина используемого аккумулированного тепла зависит от способа разгружения или нагружения (скользящие параметры или постоянные), его времени и амплитуды изменения нагрузки. Теоретически, рассчитать эти изменения очень сложно из-за большого количества факторов, оказывающих влияние. На основании экспериментальных исследований были получены уравнения, которые позволяют рассчитать дополнительные затраты топлива связанные с переходными процессами (нестационарностью и стабилизацией процесса, для простоты расчетов эти составляющие объединены в общее уравнение). Эти уравнения получены в виде полиномов второй степени:
| (3), где: |
- амплитуда изменения нагрузки блока;
- номинальная мощность блока;
- скорость изменения нагрузки в процентах от номинальной;
- время разгружения с данной скоростью (мин).
Коэффициенты уравнения регрессии для блоков 160, 200 и 300 МВт представлены в таблице 1.2.
Отдельно рассчитать затраты топлива на нагружение и разгружение, если бы процесс был абсолютно стационарным и сравнить с реальным процессом. Объяснить полученные результаты.
(4)
- затраты топлива на разгружение и нагружение, определенные по стационарным характеристикам без учета дополнительных затрат топлива, связанных с нестационарностью процесса;
- время разгружения, нагружения и продолжительность провала соответственно, час.
Суммарные затраты топлива на станции определяются как сумма затрат топлива каждого из блоков на всех этапах. При этом следует помнить, что при разгружении и нагружении блоков, когда процесс разгружения и нагружения производятся последовательно, то все остальные блоки в это время несут номинальную нагрузку, а если часть блоков уже закончила разгрузку, то их нагрузка равна минимальной для данного режима.
Для расчета удельных расходов топлива используется расходная характеристика:
B=6,54+0,29N (К-300)
В=4,83+0,2958N (К-200)
В=3,5+0,305N (К-160)
- мощность блока (МВт);
В - расход топлива на энергоблок (т.у.т/ч).
Удельный расход топлива вычисляется по формуле:
bУД=В/N (кг у.т/кВтч)