Реферат: Математическое моделирование и оптимизация элементов тепловой схемы энерготехнологического блока

Математически это означает, что возможны последовательные отображения

В свою очередь, можно установить обратную связь от модели БКПТ к задачам 1-и группы, используя решениедля уточнения типовэнергоблоков, в том числе энерготехнологических блоков и среднегодовых темпов потребления энергопродуктов. На основе этой информации при решении задач 1-й группы получается новое решение, уточненное с позиции народнохозяйственных интересов.

Таким образом, модели разных уровней будут согласованными.

Технико-экономический анализ и комплексная оптимизация паротурбинных энерготехнологических блоков

Обоснованный выбор схемы и параметров паротурбинных энерготехнологических блоков с плазменной газификацией КАУ имеет большое значение в плане крупномасштабного внедренияэнерготехнологий на ТЭС КАТЭКа.'

К числу наиболее важных факторов, влияющих на выбор схемыи параметров ППТУ, относятся: стоимость КАУ, условия использования в энергосистеме КАТЭКа, условия водоснабжения электростанций, экологические условия. По сравнению с топливом для районов европейской части страны КАУ дешевле, что будет снижать роль экономии топлива и повышать роль экономии капиталовложений и эксплуатационных затрат на энергооборудование. Для будущей эксплуатации энерготехнологического блока в режиме с высоким числомчасов использования номинальной мощности (6500...7000ч/год) может быть рассмотрена целесообразность участия в покрытии переменной части графика нагрузки и изменении номинальной мощности вдиапазоне 0,7...1,1. Высокая будущая экологическая напряженность КАТЭКа ставит вопросы об энергетической и экономической устойчивости оптимальных решений при изменении ПДВ. Важное значение при определении оптимальных параметров и профиля оборудования ППТУ имеет обоснованный выбор уровня его единичной мощности.

Анализ влияния указанных факторов на параметры и профиль ППТУ осуществляется с использованием ЕС ЭВМ и системы математических моделей, имитирующих функционирование энерготехнологических блоков. Проведено несколько серий расчетов на ЕС ЭВМ, которые отличаются по дискретным признакам типов и схем энерготехнологических блоков (с плазмопаровой и плазмокислородной газификацией, с плазмотермической газификацией, с внутрицикловой плазмопаровой газификацией) и альтернативных угольных энергоблоков (с прямым сжиганием КАУ и с предварительной термической подготовкой его перед сжиганием, энергоблоков с плазменной подсветкой при сжигании КАУ).

Каждая серия расчетов включает:

-многовариантные расчеты при заранее заданных сочетанияхзначений параметров каждого типа энергоблоков;

-вариации значений каждого параметра в технически допустимых пределах при заданных значениях остальных параметров;

-крмплексную оптимизацию параметров каждого типа энергоблоковна основе алгоритма нелинейного программирования;

вариации параметров в зоне их оптимальных значений.

Указанный объем разнохарактерных расчетов позволяет более подробно учесть инженерную специфику сравниваемых вариантов, определить основные закономерности влияния параметров на эффективность энерготехнологического блока и оценить ее снижение для различных отступлений от оптимума по тем или иным инженерным соображениям.

Для каждого расчетного варианта энерготехнологического блока, т.е. для заданных конструкций, материалов и вида тепловой схемы, совместному выбору подлежали следующие параметры:

— начальное температура и давление пара;

—температура промежуточного перегрева пара;

—температура питательной воды (при оптимально сопряженной температуре уходящих газов парогенератора);

— конечное давление пара;

— температура реакции (при оптимально сопряженном времени реакции) в реакторе газификации КАУ;

—температура термической подготовки газовзвеси КАУ в термической ступениреактора;

— температураперегрева плазмообразующего пара;

—температура сероочистки синтез-газа.

Диаметры труб для пакетов пароперегревателя, экономайзера,газоподогревателя экранных труб топки реактора, воздухоподогревателя приняты в соответствии со стандартами к результатам расчетов и оптимизации конструктивных параметров реактора. Кроме указанных независимых термодинамическнх параметров, оптимальные значения получают многочисленные термодинамические и расходные зависимые параметры вошедшие в систему балансовых уравнений.

Для каждого расчетного варианта энерготехнологического блока на ЭВМ выполнены с совместной увязкой: расчет тепловой схемыи внутреннего относительного КПД турбины; теплобалансовыйи стоимостной расчёты парогенератора, регенеративных подогревателей питательной воды и конденсатора, основных трубопроводов, частей высокого, среднего и низкого давления турбины: расчет мощности и стоимости агрегатов собственных нужд; стоимостные расчеты систем топливоподачипылеприготовления, технического водоснабжения, золошлакоудаления удаления: тепловой, гидравлический, аэродинамический и стоимостный расчеты реактора и поверхностей теплообмена реактора.

С этой целью использованы после приведения к виду для применения на ЕС ЭВМ, соответствующие разделы нормативного метода расчета котлоагрегатови различных теплообменных аппаратов; уравнения для расчета параметров водяного пара ; методика СПИ расчета внутреннего относительного КПД частей высокого, среднего и низкого давления турбины, материалы РоТЭП, НоТЭП, ЦКТИ и прейскуранты для оценки удельных стоимостных показателей по различным элементам энерготехнологического блока, механизмам собственных нужд, систем водоснабжения, топливного хозяйства и топливоподготовки и шлакоудаления, а также строительной части.

Основная часть расчетов проведена для энерготехнологических паротурбинных энергоблоков 800 МВт при одном промышленном перегреве пара с одновальной турбиной. Варианты турбины и стоимостная оценка приняты по данным ЦКТИприменительно к схемам ЛМЗ. Стоимостная оценка парогенератора проводилась по методике ЦКТИс использованием данных РоТЭП, НоТЭП. Расчетные формулы преобразованы применительно к прямоточным однокорпусным парогенераторам. Число часов использования номинальной мощности 6500...7000 ч/год при участии впокрытии минимума электрической нагрузки 1500 ч/год и рассчитанном и рассчитанном при этих условиях по методике СПИ числе часа участия в покрытии максимума нагрузки. Для всех вариантов ППТУ рассмотрена система технического водоснабжения с вентиляторными сухими градирнями. Теплобалансовые и стоимостные оценки, схемные решения выполнялись по данным региона работы. Относительная цена топлива для ряда серий расчетов принималась в диапазоне 1..3.В качестве вариантов резервных установок в различных сериях расчётов рассматривались ГЭС, КЭС, полупиковые энергоблоки (по схеме СЭИ СО РАН, но при работе на синтез-газе), ГТУ. Предельные допустимые выбросы в расчетах принимались в интервале 0,3...0,7 от ПДК. В настоящее время ежегодные приведенные затраты на сокращение вредных выбросов дороги, а затраты в экологическую инфраструктуру занижены при данном составе реципиентов (в основном лес и сельскохозяйственные угодья). Существующие методики не позволяют учесть воздействие на окружающую самих вредных ингредиентов (окислы серы, азота, зола), а продуктов их трансформаций и оценить увеличение ущерба, наносимого окружающей среде засорением водоемов, почвы и т. д. Уровень цен на прогнозируемом этапе является одним из главных факторов, влияющих на природоохранную стратегию. Поэтому целый рядсерий расчетов выполнен при варьировании относительных затрат в экологическую инфраструктуру в пределах 1...3. Затраты в производственную и социальную инфраструктуру приняты на основе данных СПИ. Основная часть расчетов выполнена для вариантов с замещаемым химическим производством синтез-газа. Проведена серия расчетов оценки влияния на приведенные затраты замещаемого химическогопроизводства технического углерода и серосодержащего сырья. Удельные затраты химического продукта в замещаемое химическое производство приняты по даннымоптимизации теплоснабжающей системы] и Сибгипромеза. В соответствии с содержанием расчетов полная система совместно работающих программ для ЕС ЭВМ включает процедуры: определения термодинамических параметров воды и водяного пара; теплового расчета схем энерготехнологических и угольных блоков; теплового, гидравлического, аэродинамического, конструктивного и стоимостного расчетов реактора плазмотермической газификации КАУ; технико-экономического расчета энерготехнологических и угольных блоковпри недетерминированной информации; перебора расчетных вариантов параметров, изменения типа и схемы энергоблоков и режимных и экологическихусловий их функционирования; комплексной оптимизации параметров методом нелинейного программирования. Последние две процедуры входят в управляющую программу и работают поочередно согласно заданию.

Газопарогенераторная часть, в том числе:

- парогенераторные установки,

-плазмотермическиереакторные установки,

- плазмотроны,