Поделиться "Технические особенности при выборе парогазовой установки для ТЭЦ"
Статья рассказывает о том, на какие особенности с точки зрения техники, необходимо обратить внимание при проектировании электростанций с ПГУ.
По какой причине сейчас в энергетике ПГУ уделяется особое внимание мы писали в статье Планы внедрения парогазовых электростанций в России
При расчете комбинированной установки оптимальное решение должно выбираться исходя из большого числа факторов.
Метод включает в себя три главные стадии: анализ запросов заказчика, составление информации о месте монтажа и определение оптимального цикла.
Учет требований заказчика
Для определения полезной мощности рассматриваются верхние и нижние пределы номинальной мощности, которые могут задаваться, например, на основании ограничения сети или потребной вспомогательной мощностью.
Наиболее подходящая газовая турбина выбирается с учетом ее мощности, при которой она имеет наиболее высокий коэффициент полезного действия.
Режимы работы ПГУ
Немалое влияние на оптимизационный процесс оказывают также предполагаемые режимы работы энергоустановки в течение года.
Так, комбинированные установки могут использоваться для различных целей, например, как установки для покрытия базисной нагрузки, как пиковая электростанция, как электростанция с ежедневным пуском и остановкой (для регулирования суточного графика нагрузок), а также для регулирования частоты и мощности энергосиситемы, в которой она находится как установка, ну и наконец, как источник тепла для обеспечения теплоснабжения города (района) или пара определенных параметров для промышленных предприятий.
Для покрытия базовой нагрузки
Для каждого из этих случаев применения имеется свое оптимальное решение. Установка для покрытия базисной нагрузки, например, будет иметь более высокий потенциал доходов, чем резервная установка, так как предполагается, что она будет работать значительно большее число часов в году. Поэтому для получения более высокого коэффициента полезного действия имеет смысл инвестировать дополнительное финансирование в установку для покрытия базисной нагрузки. Чтобы можно было справиться со сложным расчетом подобных факторов, важно иметь в распоряжении информацию о предполагаемых часах работы и количестве пусков в год.
ПГУ с отпуском пара на производство
В случае, если требуется поставка технологического пара, то производится анализ необходимой температуры, давления и расхода этого пара. Для того, чтобы установку можно было рассчитать для всех возможных условий эксплуатации, должны быть известны допустимое отклонение этих параметров и временные вариации расхода энергии. Если в цикл подводится технологический пар или конденсат со стороны, то необходимо определить его состояние и качество, чтобы эти параметры можно было учесть при расчете парогазового цикла.
Учет фактора местных условий
Факторы, обусловленные местными условиями, не зависят от заказчика и не могут им изменяться. В случае, если эти факторы оказывают влияние на выбор цикла, то их необходимо учитывать.
Частота тока
Частота определяется местной электрической сетью. Она равняется 50 или 60 Гц (для ряда зарубежных стран) и играет важную роль при выборе газовой турбины, так как турбины вследствие стандартизации рассчитаны на определенную частоту.
Параметры окружающей среды и условия ISO
Условия окружающей среды на месте монтажа оказывают влияние также на мощность и коэффициент полезного действия газовой турбины.
Газовая турбина, работающая, например, при наружной температуре 0 °С, вырабатывает приблизительно на 20 % больше электрической энергии, чем та же машина при +30 °С.
Если место строительства расположено на высоте 100 метров над уровнем моря, то мощность газовой турбины будет приблизительно на 1 % меньше, чем на уровне моря; это обусловлено разницей в барометрическом давлении воздуха.
Условия на месте монтажа могут сильно изменяться; поэтому должны быть определены расчетные значения, соответствующие средним условиям. Наряду с этим чрезвычайно важно знать также крайние условия и типичные изменения в течение всего года, с тем чтобы можно было установить рабочий диапазон и правильно учитывать наиболее важные крайние условия.
Зависимая от климата влажность воздуха оказывает лишь второстепенное влияние на мощность и коэффициент полезного действия газовой турбины. В основу общих расчетов мощности положены условия ИСО: + 15 °С; 1,013 бар и влажность воздуха 60 %.
Вредные выбросы ГТУ
Требования относительно эмиссий устанавливаются, как правило, местными законами. Обычно предписания касаются лишь ограничения выбросов оксидов азота. Эти выбросы можно уменьшить, совершенствуя камеры сгорания и горелок, а также (особенно при работе на дизельном топливе) впрыском воды и пара в камеру сгорания, однако при этом, во-первых, понижается коэффициент полезного действия газовой турбины, а во-вторых, повышается расход воды и вследствие этого возрастают издержки.
Источник водоснабжения
Температура охлаждающей воды в зависимости от местности, времени года и выбранной системы охлаждения (открытой или оборотной) может накладывать свои ограничения на конденсатор паровой турбины. Это обстоятельство необходимо учитывать при расчете конденсатора, что скажется и на мощности паровой турбины. В некоторых случаях расчет открытой системы (например, из реки) может быть ограничен максимально допустимой отдачей тепла в реку.
Выбор топлива для ГТУ
Выбор парогазового цикла зависит от наличия таких ресурсов, как, например, топливо, охлаждающая вода, а в отдельных случаях также от имеющейся в распоряжении площади.
Топливо по техническим и экономическим причинам является ключевым фактором. Вид топлива и его состав оказывают непосредственное влияние на мощность газовой турбины и возникающие эмиссии.
Содержание серы в топливе определяет допустимую температуру питательной воды на входе котла-утилизатора.
В большинстве случаев комбинированная установка может работать на двух различных видах топлива. При этом необходимо установить, какой вид топлива является основным и как часто используется второй вид топлива. Благодаря этому может быть определен “вес” обоих используемых видов топлива для эффективности цикла.
Эффективность цикла парогазовой установки
Производственные издержки установки, а также доходы от инвестированного капитала существенно зависят от цены на топливо.
Чем выше коэффициент полезного действия цикла, тем ниже расход топлива, однако обычно действительно также другое правило: чем выше коэффициент полезного действия, тем больше капитальные затраты.
Там, где используется благоприятное по цене топливо, дополнительные инвестиции, направленные на повышение КПД цикла, не оправдываются. Если цена на топливо известна, то можно установить, целесообразно ли улучшение цикла с экономической точки зрения.
Зависимость КПД всей установки от системы охлаждения
Расчет системы охлаждения зависит от наличия охлаждающей воды. Если имеется достаточное количество воды за благоприятную цену (часто морская или речная вода), то монтируется открытая система охлаждения.
Если же вода имеется лишь в ограниченном количестве или она дорогая, то необходимо снизить расход воды путем применения закрытой системы охлаждения с градирней. Для установок на местах, где нет охлаждающей воды, часто применяются воздухоохлаждаемые конденсаторы или сухие охладительные башни без расхода воды, однако они нуждаются во вспомогательных приводах и стоят дорого.
Получаемый вакуум зависит от типа конденсатора. Более низкий вакуум способствует получению более высокой мощности паровой турбины. Таким образом, выбор системы охлаждения оказывает непосредственное влияние на коэффициент полезного действия установки.
Площадка для строительства ПГУ-ТЭЦ
Имеющиеся в распоряжении площади оказывают влияние на цикл только в том случае, если должны использоваться уже существующие здания или части установки. С одной стороны, это обстоятельство может способствовать более низким капитальным затратам, однако, с другой стороны, оно может ограничить возможности улучшения коэффициента полезного действия, так как, например, при этом ограничивается объем котла-утилизатора или выбор компоновки.
Поделиться "Технические особенности при выборе парогазовой установки для ТЭЦ"