Методика расчёта годовых показателей ТЭС

Методика расчёта годовых показателей ТЭС

 

1 Построение энергетической  характеристики для паротурбинной установки

 

Энергетическая характеристика для паротурбинной установки есть зависимость расхода пара от электрической мощности.

Энергоблок включает в себя котёльную установку и паротурбинную установку, а также связывающих их паропроводов и трубопроводов питательной воды.

В исходный данных даны четыре мощности:

1) Nном - номинальная мощность. Номинальной мощностью можно для простоты условно назвать такую мощность энергоблока, при которой все составляющие энергоблока работают с максимальной эффективностью – т.е. максимальным к.п.д.

2) Nтм - мощность технического минимума. Мощностью технического минимума можно условно назвать такую мощность, при которой паровая турбина ещё способна нести электрическую нагрузку мощностью Nтм. Другими словами, если «снимать» с генератора электрическую мощность меньшую, чем Nтм, то паровая турбина не сможет обеспечить необходимый момент на валу, чтобы вращать электрогенератор.

3) N' , N'' – соответственно первая и вторая переходная мощности. Данные мощности приняты условно и являются границами прямолинейных зависимостей для построения энергетических характеристик как энергоблока в целом, так и для его составляющих.

Разделение области от Nтм до Nном является условным, а точность энергетической характеристики зависит от количества этих разбиений. Однако с увеличением разбиений количество уравнений возрастает.

Таким образом, получается три области на оси электрической мощности: первая область от Nтм до N' , вторая область от N' до N'' и третья область от N'' до Nном. На этих областях зависимость электрической мощности N от потребляемого пара D для паротурбинной установки описывается линейными зависимостями.

Для номинального  режима работы (номинальной мощности)

Паротурбинная установка обеспечивает номинальный режим работы, выдавая номинальную мощность Nном. При этом расход пара составляет Dном.

Удельный расход пара на номинальную электрическую мощность паротурбинной установки:

                                                       (1)

Основываясь на его значении, дальше рассчитывается необходимый расход пара паротурбинной установки для переходный мощностей N' и N'' , и мощности технического минимума Nтм .

Для второй переходной мощности

Для того, чтобы подсчитать расход пара паротурбинной установки для второй переходной мощности, необходимо воспользоваться коэффициентом α''. Этот коэффициент показывает во сколько раз увеличится удельный расход пара k'' для второй переходной мощности N'' относительно удельного расхода пара kном для номинальной мощности Nном.

Тогда для второй переходной мощности N'' расход пара D'' можно найти из соотношения:

                                                       (2)

Для первой переходной мощности

Принцип расчёта расхода пара для первой переходной мощности N' ни чем не отличается от расчёта расхода пара для второй переходной мощности N''. Соотношение (2) можно записать в следующем виде:

                                                      (3)

Для мощности технического минимума

Аналогичные расчёты происходят и для Nтм.

                                         (4)

 

Имея координаты точек в разных областях электрической мощности от Nтм до Nном, построить энергетическую характеристику паротурбинной установки.

 

2 Построение энергетической характеристики для парового котла (энергетического котла)

 

Энергетическая характеристика для парового котла есть зависимость количества сжигаемого топлива от количества пара, который он вырабатывает.

Как и в случае с паротурбинной установкой, паровой котёл работает с максимальным к.п.д. при номинальной нагрузке.

Причём здесь необходимо понимать следующее, что при потреблении номинального количества топлива Bном, паровой котёл вырабатывает номинальное количество пара Dном , из которого паротурбинная установка вырабатывает номинальное количество электроэнергии – т.е. вырабатывает номинальную мощность Nном .

Паровой котёл при его работе на выработку пара для двух переходных мощностей и мощности технического минимума, работает с к.п.д. ниже, чем при номинальной нагрузке. Поэтому это также необходимо учитывать, как и в случае с паротурбинной установкой. В паровом котле за это отвечают коэффициенты β'', β' и βтм, которые показывают во сколько раз увеличивается расход топлива для расходов пара D'', D' и Dтм соответственно.

Для номинального режима работы парового котла находим удельный расход топлива на генерацию пара:

                                                          (5)

Как и в случае с паротурбинной установкой, основываясь на коэффициенте удельного расхода топлива, далее будем считать расход топлива для генерации пара расходов D'', D' и Dтм.

Реальный расход топлива для генерации паровым котлом пара для второй переходной мощности с учётом β'' можно рассчитать по формуле

                                                (6)

Аналогично считаем и для первой переводной мощности и для мощности технического минимума.

                                               (7)

                                           (8)

Далее по заданным Dном, D'', D', Dтм, Bном, B'', B' и Bтм построить энергетическую характеристику для парового (энергетического) котла.

 

3 Построение энергетической  характеристики для энергоблока

 

Энергетической характеристикой энергоблока называется зависимость количества израсходованного топлива энергоблоком от количества выработанной электрической энергии этим же энергоблоком.

По рассчитанным ранее значениям Bном, B'', B' и Bтм, а также по заданным значениям мощности Nном, N'', N' и Nтм построить энергетическую характеристику энергоблока.

 

4 Построение графика суточной нагрузки

 

В данном случае имеется шесть временных областей.

                                                          (9)

                                                  (10)

                                                  (11)

                                                  (12)

                                                  (13)

                                                   (14)

                                                      (15)

График представляет из себя непрерывную кривую, в которой отсутствуют какие-либо точки разрыва.

 

5 Потребляемая мощность каким-либо объектом за сутки

 

Суммарная потребляемая мощность за стуки:

                                 (16)

 

6 Средние значения коэффициентов для каждой области мощностей, характеризующие удельное потребление топлива энергоблоком

 

Для начала необходимо найти значение удельного потребления топлива для каждой из заданных мощностей:

- для мощности технического  минимума:

                                                  (17)

- для первой переходной  мощности:

                                                    (18)

- для второй переходной  мощности:

                                                         (19)

- для номинальной мощности:

                                                  (20)

Среднее значение удельного потребление топлива для каждой области мощностей. Их можно найти согласно следующим зависимостям:

- для области от Nтм до N':

                                                    (21)

- для области от N' до N'': 

                                                   (22)

- для области от N'' до Nном:

                                             (23)

- для области от Nтм до Nном:

                                           (24)

 

                                                 (25)

                                                (26)

 

7 Расчёт показателей расхода топлива

 

Для каждой временной области справедливы следующие соотношения (к примеру, для интервала времени от t1 до t2):

- среднечасовая выработка  электроэнергии для заданного промежутка времени:

                                                    (27)

- средний расход топлива  в час:

                                                 (28)

коэффициент z выбираем согласно интервалу мощности, который определяет график нагрузки.

- суммарный расход топлива  для заданного промежутка времени:

                                              (29)

- суммарный перерасход  топлива энергоблоком, вследствие  его работы в не номинальном  режиме:

                                (30)

Для остальных интервалов расчёты аналогичны.

Далее находим:

- суммарное количество  топлива израсходованного энергоблоком  за сутки:

                            (31)

- суммарный перерасход топлива энергоблоком:

                  (32)

 

8 Суммарное время работы энергоблока в году

По заданным коэффициентам, которые характеризуют долю аварийного tав ремонта, текущего tтр и капитального tкап ремонтов, находим время работы энергоблока в году в часах согласно следующей зависимости:

                                  (33)

Находим количество суток работы энергоблока согласно следующей зависимости:

                                                     (34)

 

9 Показатели годовой эффективности энергоблока

- всего выработанной электроэнергии:

                                              (35)

- всего израсходованного  топлива:

                                              (36)

- годовой перерасход топлива:

                                            (37)

Годовые показатели энергоблока в номинальном режиме работы в течение года без ремонтов и технического обслуживания можно подсчитать согласно следующим зависимостям:

- выработанная электроэнергия:

                                              (38)

- расход топлива:

                                             (39)

Тогда годовую эффективность работы энергоблока можно найти согласно следующим зависимостям:

- показатель использования  максимальной мощности энергоблока:

                                            (40)

- показатель перерасхода топлива энергоблоком d соответствии с графиком нагрузки:

                                                    (41)

Формулы (40) и (41) характеризуют годовую эффективность работы энергоблока – эти значения и являются конечной целью расчета.

 

Данные для расчета

 

№	Nном, МВт	N'', МВт	N', МВт	Nтм, МВт	Bном, т/ч	Dном, т/ч	S1, МВт	S 2, МВт	S 3, МВт	S 4, МВт	S 5, МВт	S 6, МВт
1	500	400	300	270	157	135	570	1080	1386,7	4000	1866,7	700
2	500	400	300	270	159	135	570	1080	1386,7	4000	1866,7	700
3	520	450	300	290	157	145	590	1160	1466,7	4160	1986,7	750
4	600	500	310	300	147	145	610	1200	1600	4800	2266,7	810
5	500	410	320	280	127	125	600	1120	1413,3	4000	1880	730
6	500	410	310	270	157	135	580	1080	1386,7	4000	1880	720
7	510	400	310	270	157	139	580	1080	1400	4080	1893,3	710
8	600	500	400	370	157	135	770	1480	1786,7	4800	2266,7	900
9	700	600	370	350	157	135	720	1400	1866,7	5600	2666,7	970
10	800	700	500	400	177	135	900	1600	2133,3	6400	3066,7	1200