Диссертация (Исследование и оптимизация теплонасосных установок в структуре схем ПГУ-ТЭЦ), страница 10

Технико-экономические показателивариантов схем: коэффициент использования теплоты топлива, удельный расходтоплива, КПД по выработке и отпуску электроэнергии.623 Расчетное исследование тепловых схем ПГУ с ТНУОпределение структуры расчетной модели ПГУ-ТЭЦ с ТНУ3.1.3.1.1 Исследование источника низкопотенциальной теплоты для ТНУ на ПГУ-ТЭЦАвтором диссертационной работы были проанализированы и оцененыразличные варианты источников низкопотенциальной теплоты (ИНТ) на ПГУТЭЦ [37]. В тепловой схеме ПГУ существуют различные ИНТ как вгазотурбинной, так и в паротурбинной частях установки:1.ЦиркуляционнаяполученнойвТНУводатеплотыпередвградирней.системуПредлагаетсятеплоснабжения,длясброснуждтеплоснабжения, либо для собственных нужд ТЭС. Достоинства схемы:улучшениевакуумавконденсаторезасчетпонижениятемпературыохлаждающей воды, возможно использование теплоты ТНУ для нуждтеплоснабжениялибодляобеспечениясобственныхнуждТЭСбездополнительных затрат на топливо.

Недостатки схемы: на этапе проектированиянеобходимо учитывать изменение тепловой нагрузки ПГУ, и, как следствие,расход пара в конденсатор, величину вентиляционного пропуска; прииспользовании теплоты ТНУ для нужд теплоснабжения необходима установкадополнительногопромежуточноготеплообменниказасетевымиподогревателями, чтобы исключить вытеснение отборов.2.Маслоохладители и система охлаждения обмоток статора генераторатурбины. ТНУ устанавливается на технической воде, где полученная теплотаиспользуетсядляобеспечениясобственныхнуждстанцииилинуждтеплоснабжения. Достоинства схемы: нет изменений в режимах работы основногои вспомогательного оборудования ПГУ. Недостаток схемы: необходимо учестьтип системы охлаждения статора генератора.3.Обратнаясетеваявода.Предполагаетсяиспользованиенизкопотенциальной теплоты для нужд теплоснабжения.

Достоинства схемы:обеспечение части теплофикационной нагрузки. Недостатки схемы: внесениеизменений в работу теплофикационной установки.634.Уходящие газы котла утилизатора при применении ТНУ какдополнительной поверхности охлаждения. При этом возможен дополнительныйподогрев питательной воды в схеме, либо использование теплоты для собственныхнужд станции. Достоинства схемы: снижение потерь КУ с уходящими газами.Недостатки схемы: как правило, в условиях эксплуатации крайне нежелательночрезмерное охлаждение уходящих газов.5.Контактный конденсатора и абсорбционный тепловой насос длявосполнения потерь рабочего тела на впрыск в камеру сгорания ГТУ.

Достоинствасхемы: использование теплового потенциала теплоты конденсации водяныхпаров для нужд теплоснабжения. Недостатки схемы: усложнение конструкциисистемы.Необходимо отметить, что для применения ТНУ на ТЭС важным условиемявляется величина энергетического эффекта использования низкопотенциальнойтеплоты, что зависит, в первую очередь, от назначения вырабатываемого тепла.Например, в случае использования ТНУ для нужд теплоснабжения необходимопринимать во внимание тепловой график потребителя.

В этой связи, наиболееподходящимиспользующейвариантомявляетсяустановканизкопотенциальнуютеплотупарокомпрессионнойциркуляционнойТНУ,водыконденсатора паровой турбины. Во-первых, данное решение может бытьиспользовано как на ПГУ-КЭС, так и на ПГУ-ТЭЦ: в первом случае дляобеспечения потребности в теплоте на собственные нужды станции и снабжениепоселков, мелких населенных пунктов, во втором – для улучшения обеспеченияграфика тепловой нагрузки потребителей.

Во-вторых, паровая турбина внекоторых режимах работы имеет ограничение по пропуску пара в конденсатор,которому соответствует минимальный расход охлаждающей циркуляционнойводы. Если спроектировать ТНУ на величину вентиляционного пропуска виспаритель ТНУ, появляется возможность гарантированного получения теплотыв течение времени работы станции в году.

В-третьих, возможно использованиеразличных хладагентов, в том числе с сравнительно низкой температурой тройнойточки, например, диоксида углерода.В случае установки ТНУ с использованием низкопотенциальной теплотыобратной сетевой воды появляется ряд режимных вопросов.

Во-первых,64появляется ограничение по времени использования ТНУ в году. Во-вторых,происходит вытеснение регенеративных отборов паровой турбины. В-третьих, изиспользованияисключаетсярядхладагентов.В-четвертых,возникаютограничения по качеству обеспечения графика выработки теплоты. Оценкапоказала, что установка ТНУ приводит к увеличению отпуска теплоты от сетевойустановки, но приводит к возрастанию затрат электроэнергии на собственныенужды станции, в то время как при использовании низкопотенциальной теплотыциркуляционнойводынетвмешательства врежимработыосновногооборудования и эффект выработки дополнительной теплоты значительнее.Поэтому использование ТНУ в данном случае целесообразно, например, длячастичного вытеснения пиковых водогрейных котлов или пикового сетевогоподогревателя.Ранее [52] было проведено исследование потенциала ИНТ на примереблока ПГУ-450Т для Северо-западной ТЭЦ (г.

Санкт-Петербург). Результатырасчета приведены на рис. 3.1. Из результатов расчетов [52] видно, что даже приотопительномрежимеПГУ-ТЭЦ,прикоторомобеспечиваетсятольковентиляционный пропуск пара в конденсатор, объем сбрасываемого тепланамного превосходит другие источники ИНТ присутствующие в схеме ПГУ-450Т.При режимах ГВС это значение возрастает практически на порядок.Результаты анализа наиболее актуальных ИНТ для использования на ПГУ-ТЭЦв течении года в пересчете на экономию условного топлива приведены в табл.

3.1.Таблица 3.1 – Наиболее актуальные ИНТ для использования на ПГУ-ТЭЦ [52]Источник низкопотенциальной теплотыРезерв экономии условного топлива,тыс. т.у.т./годЦиркуляционная вода, охлаждающая конденсатор43,8…394,2ПТОбессоленнаявода, охлаждающая турбогенератор2,6Продувочная вода градирниОбратная сетевая вода0,9…2,321,0…123,565Тепловая мощность ИНТ, МВт4,543,532,521,510,50Рисунок 3.1 – Тепловая мощность ИНТ для блока ПГУ-450Т*– тепловая мощность системы циркуляционного водоснабжения приведена длямаксимально-отопительного режима ПГУ-ТЭЦ (вентиляционный пропуск)Из табл.

3.1 видно, что при прохождении графика тепловой нагрузкив регулировочном диапазоне мощностей наибольший эффект от применения ТНУможно получить только с использованием циркуляционной воды. Авторомдиссертационной работы проведены соответствующие исследования возможностииспользования циркуляционной воды в качестве источника низкопотенциальнойтеплоты для ТНУ. Вывод: целесообразным является исследование в рассматриваемыхсхемах в качестве низкопотенциального источника теплоты циркуляционную водуконденсатора турбины.3.1.2. Сравнение различных вариантов тепловых схем ПГУ с КУ и ТНУАвтором диссертационной работы было предложены следующие схемывключения ТНУ в схему теплофикационной установки ПГУ-ТЭЦ:а) параллельная;б) последовательная.Принципиальные схемы включения ТНУ в составе ПГУ-ТЭЦ представлены нарис.

3.2–3.3.66А. Параллельная схема включения2143657814910111312221716151819202321Рисунок 3.2 – Схема параллельного включения ТНУ в тепловую схему ПГУ-ТЭЦ1 – линия подачи обратной сетевой воды на ПТНУ; 2 - линия отвода прямой сетевой воды отПТНУ; 3 - линия подачи электроэнергии к электродвигателю – приводу компрессора ПТНУ;4 - дросселирующее устройство ПТНУ; 5 – конденсатор ПТНУ; 6 - компрессор ПТНУ; 7 электродвигатель – привод компрессора ПТНУ; 8 –испаритель ПТНУ; 9 - входциркуляционной воды из конденсатора паротурбинной установки в испаритель ПТНУ; 10 выход циркуляционной воды из испарителя ПТНУ; 11 - вход пара в конденсаторпаротурбинной установки; 12 - насос подачи циркуляционной воды в испаритель ПТНУ; 13 конденсатор паротурбинной установки; 14 – линия обратной сетевой воды от потребителя; 15- трубопровод обратной сетевой воды к подогревателям ПГУ; 16 - нижний сетевойподогреватель ПГУ; 17 - верхний сетевой подогреватель ПГУ; 18 - выход конденсата паранижнего теплофикационного отбора паротурбинной установки; 19 – вход пара из нижнеготеплофикационного отбора паротурбинной установки; 20 - выход конденсата пара верхнеготеплофикационного отбора паротурбинной установки; 21 – вход пара из верхнеготеплофикационного отбора паротурбинной установки; 22 – перемычка; 23 – отвод теплоты,выработанной сетевой установкой ПГУ, потребителю.Установка (рис.

3.2) теплофикационных отборов из теплообменников 16 и 17производится по линиям 18 и 20 соответственно. Прямая сетевая вода изтеплообменника 17 подается потребителю по линии 23.Второй поток обратной сетевой воды по трубопроводу 1 поступает вконденсатор ПТНУ 5 для подогрева теплотой от ПТНУ. На электродвигатель 7компрессора 6 ПТНУ электроэнергия подается от ПГУ по линии 3. ИсточникомтеплотынизкоготемпературногопотенциаладляПТНУслужитчастьциркуляционной воды из конденсатора 13 паротурбинной части ПГУ, подаваемая виспаритель 8 ПТНУ из трубопровода циркуляционной воды после конденсатора 13 полинии 9 насосом 12.