Основные технико-экономические показатели парогазовых установок

Технико-экономические показатели – это величины, характеризующие материально- производственную базу предприятий, использование орудий и предметов труда, организацию производства, затраты на производство продукции.

Материально-производственная база предприятия представляет собой совокупность основных и оборотных фондов. Технико-экономические показатели отражают производственные мощности тех агрегатов, которые выполняют соизмеримые работы, время работы оборудования, длительность простоев и их причины, использование оборудования, машин и механизмов за время их работы, внедрение новой техники и применение передовой технологии, механизацию производственных процессов, особенно тяжелых и трудоемких работ. Эти показатели характеризуют наличие и использование орудий труда – главной по своему значению и удельному весу части основных фондов предприятий. Оборотные фонды характеризуются показателями наличия производственных запасов, остатков незавершенного производства, расхода материалов, сырья, топлива, энергии на единицу производимой продукции. Использование оборудования изучается по времени его действия и по объему полезной работы. Синтетическим технико-экономическим показателем, охватывающим все стороны работы предприятия, является себестоимость промышленной продукции. В ней учитываются все издержки производства.

В качестве технико-экономического показателя зачастую используется удельный расход условного топлива на отпущенную электрическую и тепловую энергию.

Технико-экономические показатели зависят от уровня техники, технологии и организации производства, от внутренних и внешних условий производства энергии, поскольку от этого зависят его потери и текущие издержки. Их систематическое нормирование, учет и анализ проводятся по единому методу с целью выявления внутренних резервов энергетического производства и путей их скорейшего использования с наименьшими затратами материальных ресурсов, денежных средств и труда.

Выделяя те или иные технико-экономические показатели, следует иметь в виду их связь с другими показателями. Особое внимание следует уделить показателям тепловой экономичности, особо влияющих на эффективность энергетического производства.

Основными технико-экономическими показателями парогазовых установок являются: КПД производства электроэнергии парогазовой установки η^э_пгу; коэффициент относительной мощности К_пгу, характеризующий долю газотурбинной установки в общей выработки парогазовой установки; расход топлива на производства электроэнергии В_т, непосредственно влияющий на экономическую эффективность производства; удельный расход топлива b_у, позволяющий оценить эффективность производства электроэнергии станций работающих на различном виде топлива; себестоимость производства электроэнергии С_т оценивает затраты на производство электроэнергии в денежном эквиваленте. От этих показателей зависит важный экономический показатель – удельные годовые приведенные затраты “з”, служащие критерием выгодности того или иного варианта энергетических установок. Эти показатели можно разделить на 2 группы: показатели тепловой экономичности (КПД, коэффициент относительной мощности, расход топлива и т.д.) и капиталовложения (себестоимость электроэнергии, удельные капитальные затраты). Расчет технико-экономических показателей парогазовой установки является частью комплексного расчета ПГУ при проектировании или выборе той

или иной схемы. Для проведения технико-экономического расчета конкретной схемы ПГУ необходимо сначала провести тепловой расчет данной схемы, включающий в себя расчет газотурбинной установки, котла-утилизатора, паротурбинной установки и парового котла при использовании ПГУ с параллельной схемой работы на основе теплового и материального балансов энергии. Балансы строятся на основе схем тепловых потоков и энергии, т.е количество подведенного тепла (энергии) должно равняться количеству отведенного тепла (энергии) с учетом потерь. На рисунках приведены схемы тепловых потоков парогазовой установки с котлом-утилизатором и парогазовой установки с параллельной схемой работы.

Рис. 11. Схема тепловых потоков ПГУ с КУ.

Q^с_г— теплота сжигаемого в ГТУ топли­ва; Q_ку — полезная тепловая нагрузка КУ; Q^к.т_г — теплота выходных газов ГТУ; Q^г_пот, Q^ку_пот, Q^п_пот — потери тепло­ты соответственно в ГТУ, в КУ, в ПТУ.

Рис. 12. Обобщенная схема тепловых потоков паро­газовой установки.

Q^с_г, Q^c_п —теплота топлива, подведенная к ПК и ГТУ; N^э_г N^э_п —элек­трическая

мощность ПТУ и ГТУ; ∑Q^от_т —суммарный отпуск теплоты внешнему потребителю; Q^п_т Q^г_т Q^пк_т —затраты теплоты на внеш­него потребителя паротурбинной и газотурбинной установками, паровым котлом;Q^г_в Q^г.т_г —теплота воздуха и газов, переда­ваемая ГТУ паровому котлу; Q_пк—теплота, отпущенная паро­вым котлом для ПТУ; Q^пк_х.в — теплота, подведенная в ПК с до­полнительным воздухом; Q^о_пту — теплота, полученная ПТУ через ПК; Q^г_пту — теплота, полученная ПТУ через ГТУ; Q^п-к_г —тепло­та, отпущенная паровым котлом для ГТУ; Q^пк_пот, Q^гту_пот, Q^пту_пот, Q^тр.п_пот, Q^тр.г_пот — потери теплоты паровым котлом, ГТУ, ПТУ при транспорте в пароводяном и газовоздушном трактах.

На данных рисунках изображены направления основных потоков энергии между различными элементами парогазовых установок (газотурбинной установкой, котлом-утилизатором, паровым котлом, паровой турбинной), причем количество подведенной энергии равняется количеству использованной энергии в данных установках с учет потерь в них.

Термодинамическая оптимизация тепловых схем и параметров парогазовых установок позволяет из большого количества возмож­ных вариантов отобрать основные для детального технико-эконо­мического анализа. Начальные параметры паровой ступени парогазового цикла не требуют оптимизации, поскольку в зависимости от мощности агрегатов они стандартизированы (35 ата, 435° С; 90 ата, 535^е С; 130 ата, 565° С; 240 ата, 560—565° С). Дальнейшее повышение начального давления и температуры пара (до 300—400 ата, 600— 650° С) для паротурбинных установок экономически не оправ­дывается. Для парогазовых установок, имеющих более высокий к. п. д., дальнейшее повышение начальных параметров пара тем более неперспективно.

Конечное давление пара, регенеративная система паровой ступени цикла, параметры газовой ступени подлежат технико-экономической оптимизации, при которой используются резуль­таты предварительной термодинамической оптимизации. Технико-экономическая оптимизация основана на исследовании динамики соотношения капитальных и эксплуатационных затрат на уста­новку при изменении тепловой схемы и параметров цикла.

Усложнение тепловой схемы и повышение параметров пара и газа приводит к увеличению капитальных затрат на оборудо­вание установки. Увеличение капиталовложений допустимо при условии, что они компенсируются уменьшением эксплуатационных расходов, из которых основными являются расходы на топливо и зарплата персонала. Топливная составляющая эксплуатацион­ных расходов уменьшается с повышением параметров пара и газа и отчасти с ростом мощности агрегатов. Составляющая зарплаты уменьшается в основном с увеличением мощности агрегатов.

Конечные параметры пара. Наивыгоднейшее давление пара в конденсаторе р_к зависит от стоимости топлива и температуры охлаждающей воды Т_в, а также от относительного расхода пара Gв парогазовой установке.

Рис. 13. Зависимость стоимости условного топлива от давления в конденсаторе ПГУ.

1- Т_в=12° С, d=0.3; 2- Т_в=12° С, d=0.5; 3- Т_в=8° С, d=0.5

На рис. 13 приведены результаты оптимизации давления в конденсаторе паровой турбины ПГУ по данным расчета. Оптимальные величины определены по минимуму приведенных годовых затрат. Влияние относительного расхода пара на характе­ристики последней ступени турбины незначительно. Удельная нагрузка выходного сечения паровой турбины в составе ПГУ несколько выше, чем в автономной ПТУ.

Рис. 14. КПД ПГУ при частичных нагрузках.

1 — двухвальная ГТУ; 2 — одновальная ГТУ; 3— одновальная ГТУ с дополнительной ка­мерой сгорания; 4— одновальная ГТУ с до­полнительной камерой сгорания, экраниро­ванными трубами пароперегревателя

Экономичность ПГУ при частичных нагрузках. В зависимости от схемы и параметров ПГУ имеют различную тепловую эконо­мичность на частичных нагрузках (рис. 14). У ПГУ с двухвальной (с разрезным валом) ГТУ к. п. д. на частичных нагрузках снижается наиболее значительно вследствие снижения температуры газов перед ГТУ и уменьшения расхода воздуха и газа через ГТУ при уменьшении частоты вращения компрессора.

В ПГУ с одновальной ГТУ снижение к. п. д. на частичных нагрузках менее значительно, так как при постоянной частоте вращения компрессора расход воздуха и газа остается постоянным. Дополнительная камера сгорания позволяет поддерживать постоянными температуру газов перед ГТУ и мощностью ГТУ не­зависимо от нагрузки паровой турбины. Это уменьшает сниже­ние к. п. д. одновальной ГТУ на частичных нагрузках.

В случае экранирования дополнительной ка­меры сгорания пароперегревательными трубами к. п. д. ПГУ на час­тичных нагрузках еще повышается. ПГУ с докритическими пара­метрами пара и одновальной ГТУ следует рассчитывать при макси­мальном режиме по коэффициенту избытка воздуха =1,3-1,5 В этом случае при частичных нагрузках ПГУ будет работать с повышенным избыт­ком воздуха, что позволяет сохранить высокий к. п. д. установки.

Кривая к. п. д. ПГУ с двухвальной ГТУ при промежуточном охлаждении воздуха и промежуточном нагреве газа находится между кривыми 1и 2на рис. 14.

Дата добавления: 2015-07-08