Типовой расчет
Рассчитать дополнительные потери условного топлива на пуск энергоблока из исходного температурного состояния, определяемого продолжительностью простоя. Расчет дополнительных затрат топлива произвести в соответствии с методикой, разработанной ОРГРЭС в 1986 г. для КЭС. Котлы газомазутные. Исходные данные для расчета представлены в табл.1. Пуск блока разбивается на 6 этапов:
| Этап 1 — продолжительностью |  — простой блока;
|
| Этап 2 — продолжительностью |  — подготовка блока к пуску: от начала пусковых операций до розжига горелок на котле;
|
| Этап 3 — продолжительностью |  — от розжига горелок до толчка ротора
турбины;
|
| Этап 4 — продолжительностью |  — от толчка ротора до включения генератора в
сеть;
|
| Этап 5 — продолжительностью |  — от включения генератора в сеть до конца
набора заданной нагрузки  ;
|
| Этап 6 — продолжительностью |  — процесс стабилизация температурного состояния блока при = const.
|
Продолжительность этапа стабилизации во всех вариантах принять одинаковой и равной = 480 мин. Продолжительность подготовительного этапа пуска блока принимать равной:
Для 
простоя более 70 часов = 90 минут. Для τпростоя=30-70часов =60мин. Для τпростоя=4-30 часов, τ2=40мин.
5-й этап пуска блока(набор нагрузки), в свою очередь, разбивается на 4 подъэтапа (рис.1). Ступени нагрузки и продолжительность подэтапов даны в таблице вариантов (табл.1). Удельные расходы условного топлива при работе блока с номинальной нагрузкой даны в табл.2.
Продолжительность расходования пара на 1-м этапе(простой блока) на поддержание вакуума в конденсаторе турбины принять 
, независимо от продолжительности простоя. Продолжительность работы периодически включаемых потребителей электроэнергии собственных нужд на 1-м этапе принять τ1э1=8часов, если >8часов, если <8 часов, то принять 
= τ1 их суммарную мощность в размере 
. Продолжительность работы ПЭН на 2-м этапе принять равной τ2эпн=0,75τ2.
|
|
Для расчета коэффициента потерь 
на 2-м этапе на привод ПЭН расход питательной воды 
при прямоточных котлах принять размере 30 % от номинального расхода и 10 % для барабанных котлов.
Продолжительность потребления пара для деаэрации питательной воды на 2-м этапе пуска принять в размере 
.
При расчете коэффициента потерь 
для деаэрации воды расход питательной воды принимать таким же, как для ПЭН. Коэффициент потерь условного топлива на затраченную электроэнергию по этапам 
и по затратам пара 
даны в табл.2 в зависимости от мощности блока, а для 
еще в зависимости от типа котла. Коэффициенты потерь условного топлива по топливной составляющей для этапов 3 и 4 
и 
даны в табл.3 в зависимости от типа и мощности блока и типа котла.
Построить график набора оборотов турбины на этапе 4 с учетом задания, объяснить причину такого набора частоты врвщения.
Рассчитать общее время пуска и сопоставить результаты расчета потерь условного топлива на пуск блока с нормативными затратами, рекомендуемыми Союзтехэнерго (ОРГРЭС) и приведенными в табл.4. Установить причину расхождения.
Номинальный расход питательной воды 
найти по справочным данным в таблице 2.
ВАРИАНТЫЗАДАНИЙ
Таблица 1.
| Номера вариантов | |||||||||||
| Обозначение | К-160-130, барабанный | К-160-130, барабанный | |||||||||
| блока и тип котла | К-200-130, барабанный | К-200-130, барабанный | |||||||||
| К-300-240, прямоточный | К-300-240, прямоточный | ||||||||||
| , часов
| |||||||||||
| , минут
| |||||||||||
| , минут
| |||||||||||
| , минут
| |||||||||||
| В % от Nном | Nнач | ||||||||||
| |||||||||||
| N2 | |||||||||||
|
| |||||||||||
| |||||||||||
| % от
| 
| ||||||||||
| |||||||||||
|
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
|
|
Общие потери условного топлива (
= 29300 кДж/кг) на пуск энергоблока определяется суммированием по этапам:
| (1) |
где i — номер этапа пуска.
Затраты (потери) условного топлива на первом этапе (простой блока) определяются по формуле:
| (2) |
где: — продолжительность первого этапа, минут;
|
|
— продолжительность расходования пара на первом этапе для поддержания вакуума в кон денсаторе турбины, минут;
— суммарная продолжительность работы потребителей “l” электроэнергии, периодически включаемых механизмов собственных нужд на первом этапе, минут;
— коэффициент потерь, соответствующий затратам электроэнергии на привод механизмов собственных нужд, работающих непрерывно, тонн/мин;
— коэффициент потерь, соответствующий затратам пара на поддержание вакуума в конденсаторе турбины, тонн/мин;
— коэффициент потерь, соответствующий затратам электроэнергии на привод механизмов “l” собственных нужд, периодически включаемых после отключения генератора от сети при простое блока, тонн/мин.
Примечание: В детальных расчетах различные механизмы “l” могут учитываться раздельно, но для этого требуются дополнительные данные.
Значения коэффициентов и приведены в табл.2. В данном задании коэффициент определяется по суммарной мощности потребителей собственных нужд 
, МВт, по формуле:
 
| (3) |
Затраты (потери) условного топлива на втором этапе (подготовка блока к пуску) определяются по формуле:
| (4) |
Здесь:
— продолжительность второго этапа в минутах;
— продолжительность деаэрации питательной воды, мин;
— продолжительность работы ПЭН на этапе 2, мин;
— коэффициент потерь топлива на втором этапе на получение электроэнергии от стороннего источника на собственные нужды пускаемого блока, без учета ПЭН, тонн/мин;
— коэффициент потерь топлива на втором этапе на получение пара от стороннего источника на собственные нужды пускаемого блока кроме деаэрации питательной воды, тонн/мин.
Коэффициент потерь 
на деаэрацию зависит от расхода питательной воды (
, т/час) и ее температуры 
,ОС на выходе из деаэратора и определяется по формуле
| (5) |
Коэффициент потерь 
, соответствующий затратам электроэнергии на привод ПЭН, определяется по формулам
для блоков 160 - 200 МВт
| (6) |
и для блоков 300 МВт
| (7) |
Затраты (потери) условного топлива на этапах 3 (и 4) (растопка котла и набор частоты вращения турбины после ее толкания) в данном задании можно определить по аналогичным формулам вида:
| (8) |
Здесь:
— коэффициент потерь (затрат) непосредственно сожженного (условного) топлива в топке котла пускаемого блока, определяемого по топливной составляющей, приведенной в табл.3 для этапов 3 (и 4) в тоннах в минуту;
— коэффициент потерь (затрат) условного топлива на получение электроэнергии от стороннего источника на собственные нужды блока на этапах 3 (и 4) без учета ПЭН, тонн/мин (см. табл.2);
— коэффициент потерь (затрат) условного топлива на получение пара от стороннего источника на собственные нужды блока на этапах 3 и 4 без учета деаэрации питательной воды, тонн в минуту (см. табл.2);
— продолжительность этапов 3 и 4, минут.
Коэффициенты потерь 
и 
определяются аналогично этапу 2 по формулам (5), (6), и (7). В зависимости от расхода питательной воды , который можно принимать таким же, как для этапа 2.
Этап 5 пуска (набор блоком нагрузки) в соответствии с заданием подразделяется на 4 подэтапа. Для каждого подэтапа определяется в соответствии с рис.1 и табл.1 средняя нагрузка 
, где 
— номер подъэтапа:
 = Nнач;  = 0,5·(Nнач +  )
 = 0,5·( +  );  = 0,5·( + )
| (9) |
В каждом подъэтапе потеря (перерасход) условного топлива складывается из двух частей:
 = (K5z.част +  )· 
| (10) |
Здесь:
— продолжительность подэтапа с номером , минут;
K5z.част — коэффициент потерь (перерасход) условного топлива из-за пониженной экономичности работы блока при частичной (неполной) нагрузке на -ом подъэтапе, тонн в минуту;
— коэффициент потерь (перерасхода) условного топлива из-за нестационарности теплового состояния блока в период подъема нагрузки на подъэтапе с номером , тонн в минуту.
При этом
K5z.част = 
| (11) |
В формуле (11) обозначены:
— удельный расход условного топлива пускаемого энергоблока при средней нагрузке 
на -ом подъэтапе, г/(кВт·ч):
— удельный расход условного топлива пускаемого блока при 
номинальной нагрузке (табл.2);
— доля затрат электроэнергии на собственные нужды блока при нагрузке .
Разность удельных расходов условного топлива 
для энергетических блоков за счет снижения экономичности при частичной нагрузке в зависимости от 
определяется по графику, изображенному на рис.2.
Доля затрат электроэнергии на собственные нужды энергоблока при нагрузке 
определяется по рис.3 в зависимости от относительной нагрузки .
Коэффициент потерь из-за нестационарности теплового состояния блока в тот же период времени 
для формулы (10) определяется по выражению:
| (12) |
В этой формуле:
— удельный расход условного топлива в пусковом нестационарном режиме при средней нагрузке подэтапа 
, г/(кВт·ч);
— удельный расход условного топлива в стационарном режиме при той же средней нагрузке подэтапа , г/(кВт·ч);
— доля затрат электроэнергии на собственные нужды блока как в формуле (1), определяется, как прежде, по рис.3.
Разность удельных расходов условного топлива 
для газомазутных блоков за счет нестационарности теплового состояния блока определяется в зависимости от 
по графику на рис.4.
Потери (перерасход) условного топлива на стабилизацию режима на этапе 6 определяется по формуле:
 = (K6кон.част +  )· 
| (13) |
Здесь:
— продолжительность этапа 6 (приблизительно 240 минут);
— коэффициент потерь из-за нестационарности режима:
K6кон.част — коэффициент потерь из-за снижения экономичности блока при частичной нагрузке, тонн в минуту.
При 
K6кон.част = 
| (14) |
где 
определяется по рис.2 для относительной нагрузки 
;
определяется по рис.3 для относительной нагрузки .
При 
= 
K6кон.част = 0.
Коэффициент потерь из-за нестандартности подсчитывается по формуле
| (15) |
Разность 
определяется по рис.4 в зависимости от относительной нагрузки 
.
Доля затрат электроэнергии на собственные нужды блока определяется по рис.3 в зависимости от относительной нагрузки 
.
Таблица 2.
Коэффициент потерь условного топлива (тут/мин) на получение электроэнергии и пара на С.Н. от сторонних источников
| Обозначения | Мощность блока, МВт | |||
| коэффициентов | ||||
| 3,4·10-6 
| 4,3·10-6
| 6,45·10-6 
| |
| 0,0082 | 0,0114 | 0,0164 | |
| барабанные котлы | 20,3·10-6
| 25,4·10-6
| — |
| прямоточные котлы | — | 41,1·10-6
| 77·10-6
| |
| 0,015 | 0,017 | 0,020 | |
 = 
| 0,019 | 0,022 | 0,034 | |
 = 
| 42·10-6
| 54·10-6
| 110·10-6
| |
| Gпвном,кг/с | 186.1 | 258.4 | ||
| , г/(кВт·ч)
|
Таблица 3.
Коэффициенты потерь условного топлива тонн/мин по топливной
составляющей по этапам пуска блока
| Тип и мощность | Продолжительность простоя, часов | |||
| блока и тип | Этапы | 6 – 10 | 15 - 20 | более 30 |
| котла | пуска | Температурное состояние блока | ||
| горячее | неостывшее | холодное | ||
| Моноблок 160 МВт К-160-130 | 0,214 | 0,181 | 0,108 | |
| с прямоточным котлом | 0,276 | 0,216 | 0,126 | |
| Моноблок 160 МВт К-160-130 | 0,204 | 0,161 | 0,09 | |
| с барабанным котлом | 0,256 | 0,196 | 0,106 | |
| Моноблок 200 МВт К-200-130 | 0,261 | 0,193 | 0,117 | |
| с барабанным котлом | 0,325 | 0,250 | 0,146 | |
| Моноблок 200 МВт К-200-130 | 0,282 | 0,228 | 0,140 | |
| с прямоточным котлом | 0,350 | 0,270 | 0,171 | |
| Моноблок 300 МВт К-300-240 | 0,371 | 0,204 | 0,180 | |
| с прямоточным котлом | 0,500 | 0,270 | 0,225 |
Таблица 4.
Нормы Союзтехэнерго по потерям (расходу) условного топлива по этапам пуска
газомазутных моноблоков в целом
| Продолжитель- | Этапы пуска блока | Итого | |||||
| ность простоя блока в часах | Растопка котла | Набор оборотов турбины | Нагружение турбины | Стабилизация режима | за пуск | ||
| К-160-130 с барабанным котлом | |||||||
| 5 - 10 | 19,1 | 5,8 | 4,5 | 6,1 | 37,8 | ||
| 15 - 20 | 19,5 | 4,6 | 11,6 | 6,1 | 43,6 | ||
| 30 - 35 | 14,8 | 3,5 | 12,2 | 6,1 | 42,8 | ||
| 50 - 60 | 13,6 | 4,2 | 21,6 | 6,1 | 55,9 | ||
| Холод. состояние | 12,4 | 11,2 | 40,1 | 6,1 | 70,6 | ||
| К-200-130 с барабанным котлом | |||||||
| 5 - 10 | 24,1 | 7,3 | 7,9 | 7,4 | 48,8 | ||
| 15 - 20 | 25,6 | 5,6 | 14,0 | 7,4 | 57,0 | ||
| 30 - 35 | 24,0 | 3,7 | 17,7 | 7,4 | 61,2 | ||
| 50 - 60 | 22,0 | 5,6 | 20,6 | 7,4 | 70,7 | ||
| Холод.состояние | 15,7 | 13,0 | 37,0 | 7,4 | 74,9 | ||
| К-300-240 с прямоточным котлом | |||||||
| 5 - 10 | 36,5 | 13,0 | 14,4 | 11,3 | 81,30 | ||
| 15 - 20 | 60,2 | 14,7 | 17,4 | 11,3 | 116,6 | ||
| 30 - 35 | 56,3 | 13,1 | 20,5 | 11,3 | 119,2 | ||
| 50 - 60 | 56,3 | 13,1 | 27,8 | 11,3 | 135,8 | ||
| Холод. состояние | 46,0 | 43,2 | 47,9 | 11,3 | 154,6 | ||
Рис.1. Продолжительность этапов нагружения.
 |
Рисунок 2. К расчету коэффициента потерь условного топлива за счет снижения экономичности блока при частичной нагрузке.
 |
Рисунок 3. Доля затрат электроэнергии на собственные нужды при пуске блока на этапах 5 и 6 в зависимости от относительной нагрузки.
 |
Рисунок 4. К определению коэффициента потерь условного топлива за счет нестационарности теплового состояния энергоблока.