Улучшение результативности работы ГТУ ТЭС в теплый период года

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

факультет Энергетики ТГТУ, г. Ташкент

Улучшение результативности работы ГТУ ТЭС в теплый период года

студент 1 курса

Каньязов Курбанияз Ажиниязович

Научный руководитель Ташматова Шахноза Собировна

старший преподаватель ТГГУ, г. Ташкент

Известно, что при повышении температуры воздуха на всасывании в компрессор ГТУ объем вырабатываемой электрической мощности снижается, а объем потребления газа повышается. Существуют различные технические схемы охлаждения воздуха, среди которых применение абсорбционных холодильных машин (АБХМ) считается наиболее перспективным. Однако до настоящего времени не были разработаны и обоснованы методы для выбора холодильной мощности, а именно этот показатель определяет величину капитальных затрат на реализацию идеи.

При традиционном подходе, для оценки эффективности охлаждения на входе в компрессор выполняется расчет мощности, необходимой для охлаждения воздуха в диапазоне от 30 С до 15 С, с учетом уровня влажности, характерного для данного региона. Почему именно в этом диапазоне, никто не задается вопросом, поскольку действует "гипноз" стандартного графика зависимости электрической мощности от температуры воздуха, который часто приводится в технической литературе (для стендовых условий испытания турбины). И этот график имеет "переломы" именно в точках 15 С и 30 С. Тогда как реальный график, например, для турбины SGT800 производства Siemens, следуя той же логике, обусловливает необходимость снизить температуру воздуха, скорее, до 18 С, но с какого уровня - неизвестно(рис. 1).

Рис.1. График зависимости электрической мощности от температуры воздуха.

Согласно расчетам, выполненным по традиционной методике, необходима холодильная установка мощностью 4,8 МВт. Исходная относительная влажность воздуха была принята равной 70 %. При этом такие важнейшие моменты, как количество дней в восточных регионах с температурой 30 С, техникоэкономические показатели при других заданных диапазонах снижения температуры, в рамках такого подхода не учитываются.

Разработанная методика дала совершенно другие результаты. Ее идея заключается в следующем:

использовать статистику климатических параметров региона;

использовать "реальные", а не стендовые характеристики ГТУ;

рассчитать сумму стоимости дополнительно вырабатываемой энергии и сэкономленного топлива при различной степени охлаждения воздуха (при различной мощности);

определить стоимость оборудования, необходимого для реализации системы охлаждения на каждом уровне мощности;

разработать критерий, позволяющий объективно оценить расходы и доходы и определить срок окупаемости применения АБХМ для охлаждения воздуха на входе в компрессор газовой турбины SGT800;

оценить эффективность внедрения данного мероприятия в условиях "холодное - среднестатистическое - жаркое лето";

На основе всех расчетов принять обоснованное решение.

Для разработки методики в качестве исходных данных использовались эксплуатационные характеристики турбины SGT800, позволившие оценить при различной температуре окружающего воздуха расход топлива и электрическую мощность. При этом учитывались климатические характеристики месторасположения ТЭС.

На основе параметров систем холодоснабжения, теплообменников, приточных установок и градирен были выведены показатели температуры, влажности, плотности приточного воздуха при расчетных значениях для каждого месяца сезона (с мая по сентябрь), с учетом минимальных, средних и максимальных среднемесячных температур.

Оценка стоимости всей системы (а не только одной АБХМ) была необходима для того, чтобы определить рациональность применения охлаждения, а также сроки окупаемости всей установки. Цель теплофизических расчетов - определение температуры приточного воздуха, достигаемой в каждой расчетной точке, чтобы затем оценить экономический эффект от возможного увеличения электрической мощности и экономии топлива.

Разумеется, с увеличением установленной мощности холодильного оборудования достигается лучший технический результат. Однако и стоимость реализации при этом повышается. Для объективного сравнения вариантов был предложен экономический критерий оптимизации. Такой подход является новаторским, и полученные результаты значительно меняют наши представления об уровне оптимальной холодильной мощности. Предложенный критерий оптимизации - максимум ежегодной прибыли от внедрения мероприятий за вычетом амортизационных отчислений:

П = Д - 0,15.К, где П - критерий оптимизации, ежегодная условная прибыль от реализации мероприятий; Д- дополнительный доход от реализации мероприятий, равный сумме стоимости дополнительно реализованной электроэнергии и стоимости сэкономленного газа; К - капитальные затраты на реализацию системы; 0,15.К - амортизационные отчисления. Расчеты производились для максимальных, минимальных и средних месячных значений. Практическую значимость имеют показатели для средних месячных значений. Полученные результаты представлены на графиках рис. 2, откуда видно, что экономически оправданным оптимальным значением является мощность 2 МВт, а не 4,8 МВт.

Рис. 2. Суммарный экономический эффект для среднемесячных температур

Более того, очевидно, что в условиях холодного лета при минимальных месячных температурах применение АБХМ мощностью свыше 2,3 МВт приводит не к экономическому эффекту, а к существенным финансовым потерям.

Рис. 3. Структурная схема системы охлаждения.

Выводы

1. Применение системы, рассчитанной с использованием традиционного подхода к определению мощности, в некоторых случаях не только не дает экономического эффекта, но может привести к отрицательному результату.

2. Учитывая среднемесячные температуры и экономические критерии оптимизации для установки SGT800, следует ориентироваться на ГТУ с холодильной мощностью около 2 МВт. Значительные отклонения от рекомендуемого значения в большую или меньшую сторону приведут к резкому увеличению срока окупаемости системы. Дополнительных поступлений от реализации мероприятий для традиционно рекомендуемых установок большой мощности будет недостаточно даже для формирования амортизационных отчислений. Особенно в том случае, когда лето холодное. Но данный вывод не распространяется на другие регионы и другие типы ГТУ. электрический мощность охлаждение воздух

*Примечание: на 17.12.2015 - 40,19сум = 1 рубль.

3. После применения рекомендуемой системы охлаждения воздуха при средних климатических показателях ежегодные дополнительные поступления от реализации электроэнергии вместе со стоимостью сэкономленного топлива составят 7597 тыс. рублей = 305323,43 тыс. сумов на одну ГТУ. При колебаниях среднемесячных температур от минимальных до максимальных ежегодные поступления от реализации дополнительной электроэнергии составят от 3264 тыс.(=131180,16 тыс. сумов) до 8789 тыс.(=353229,91 тыс. сумов) рублей. Суммарный экономический эффект находится в диапазоне 10147 тыс. рублей = 407807.93 тыс. сумов.

4. Учитывая амортизационные отчисления, равные 0, 15.К, при средних сезонных температурах срок окупаемости рекомендуемого оптимального варианта составит 5 лет (для данного конкретного случая). Срок окупаемости в значительной мере зависит от температурных показателей сезона. При реализации системы охлаждения рационально обеспечить энергией холода и прочие потребности ТЭС (системы кондиционирования вспомогательных помещений, реализовать охлаждение проб). В таком случае, во-первых, эти процессы будет осуществляться одновременно, а во-вторых, в качестве источника энергии для системы охлаждения проб и кондиционирования воздуха можно использовать "бросовое" тепло горячей воды градирни. Это позволит также снизить собственные нужды электростанции в электропотреблении.

5. Предложенная методика имеет универсальный характер и может быть рекомендована к использованию проектными и энергетическими компаниями для любых ГТУ и в любом регионе. Особенно она эффективна для южных регионов.

Список литературы

Новая концепция для снижения расхода воды и повышения эффективности в электроэнергетике. (University Of Pittsburgh Chemical & Petroleum Engineering Dept, Weismantel International).

Оценка газотурбинным систем впуска воздушного охлаждения. (авторы: Sanjeev Jolly, P.E. Joseph Nitzken, P.E., Donald Shepherd, Caldwell Energy & Environmental, Inc.)

Оценка увеличения мощности от газотурбинных электростанций, использующих различные системы воздушного охлаждения на входе (авторы: Q.M. Jaber, J.O. Jaber (Faculty of Engineering Technology, Al_ Balqa' Applied University), M.A. Khawaldah (Directorate of Royal Maintenance Corps, Jordan Armed Forces)).

Повышение выхода газовой турбины через впускное воздушное охлаждение. (авторы: Kamal N. Abdalla, Zuhair A. M. Adam).

Размещено на Allbest.ru