автореферат диссертации по энергетике, 05.14.01, диссертация на тему:Повышение эффективности действующих пылеугольных паротурбинных электростанций путем модернизации конвективной части котельных установок

РГб од

"Я С £ Ц 1Я97 На правах рукописи

V 1 ,.

ПОНОМАРЕВА Наталия Владимировна

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЙСТВУЮЩИХ ПЫЛЕУГОЛЬНЫХ ПАРОТУРБИННЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ ПУТЕМ МОДЕРНИЗАЦИИ КОНВЕКТИВНОЙ ЧАСТИ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

Специальность - 05.14.01 - Энергетические системы и комплексы

Автореферат

диссертации па соискание ученой степени кандидата технических наук

САРАТОП - 1997

Работа выполнена в Саратовском государственном техническом университете.

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор ХЛЕБАЛИН ЮРИЙ МАКСИМОВИЧ

Научный консультант - кандидат технических наук,

доцент МЕДВЕДЕВ ВАЛЕРИЙ АЛЕКСЕЕВИЧ

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор АМИНОВ РАШИД ЗАРИФОВИЧ;

кандидат технических наук ГУБАНОВ АЛЕКСАНДР ГЕОРГИЕВИЧ

Ведзчцая организация . - АО "Подольский машиностроительный .завод"

Защита состоится "10" сентября 1997 г. в 14.00 часов (ауд.21ба) на заседании диссертационного совета Д.06."!.58.02 Саратовского государственного технического университета по адресу: 410054, г.Саратов, ул. Политехническая, 77, СГТУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Саратовского государственного технического университета.

Автореферат разослан "РД " 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, >' . Е.А Ларин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. В настоящее время примерно половина потребляемых в России топливно-энергетических ресурсов расходуется на выработку электрической и тепловой энергии. Значительная часть этой выработки приходится на долю пылеу-гольных ТЭС, построенных в 50...70 годах. Установленное на них оборудование уступает современному не только из-за низких параметров пара, но и по причине значительного физического износа и морального старения. Оно преимущественно отработало свой ресурс. Большинство таких ТЭС переведены на новое топливо, отличающееся по своим характеристикам от проектного. Все это привело к тому, что большая доля электрической и тепловой энергии вырабатывается с низкими технико-экономическими показателями. Отсутствие в настоящее время достаточной материальной базы и финансовых средств не позволяет осуществить полную замену устаревшего оборудования на современное, а поэтому особую актуальность приобретают вопросы модернизации действующего основного оборудования ТЭС.

Применительно к ТЭС 50...70 годов, с большим парком физически изношенных, часто низкоэкономичных котельных установок, представляет интерес повышение экономичности паровых котлов путем замены сразу нескольких физически и морально устаревших конвективных поверхностей нагрева на новые, более совершенные, а также уменьшение воздействия электростанции на окружающую среду. Большие возможности в этом направлении дает использование поверхностей нагрева из оребренных труб.

При модернизации действующих ТЭС из-за недостатка средств часто выбирают менее капиталоемкие, но экономически и экологически менее эффективные технические решения. За срок службы "модернизируемых объектов это приводит к недополучению значительных прибылей. Имеющееся в настоящее время разнообразие технических решений по модернизации действующих котельных установок и конкретных условий их эксплуатации приводит к необходимости обоснованного выбора рационального варианта модернизации. Ответ на эту задачу можно получить лишь на основании комплекса работ, включающего: теоретические и экспериментальные исследования, а также комплексный сравнительный анализ различных технических решений модернизации действующих котельных установок с учетом параметрических и структурных связей в системе паротурбинной ТЭС.

Тема диссертации является составной частью госбюджетных иссле-

дований, выполнявшихся по комплексной проблеме шифр 02В.04 на 1991-1996 г.г., раздел "Разработка исходных данных для создания новых типов теплоэнергетических установок на органи.ческом, ядерном топливах и нетрадиционных видах энергии. Комплексная оптимизация схем, параметров и режимов работы ТЭУ в энергосистемах" и исследований по инновационной научно-технической программе "Тран-сферные технологии, комплексы и оборудование" на 1995-1997 г.г., раздел "Разработка новых технических решений и модернизация котельных агрегатов с использованием сребренных теплообменных поверхностей" .

Цель работы. Разработка теоретических положений многокритериальной оптимизации и повышение эффективности паротурбинных ТЭС путем оптимальной модернизации действующих котельных установок с применением интенсифицированных поверхностей нагрева из оребренных труб.

Научная новизна. Разработана методика многокритериальной оптимизации технических решений модернизации конвективной части действующих пылеугольных котельных установок паротурбинной ТЭС с учетом структурных связей в системе котел-турбина, позволяющая устранить проблему неопределенности при принятии ' окончательного решения. Впервые при выборе оптимального варианта модернизации воздействие электростанции на окружающую среду учитывается не только как фактор, но и как критерий эффективности при принятии окончательного решения. Разработанная методика ориентирована на современные рыночные отношения.

Предложено использование интенсифицированных теплообменных поверхностей из оребренных труб при комплексной модернизации котельных установок с целью повышения эффективности действующих ТЭС

Сформулирован новый методический подход к модернизации действующих котельных установок, заключающийся в использовании освободившегося объема в газоходе котла для установки дополнительных теплообменных поверхностей самого различного назначения.

Впервые разработано техническое решение по модернизации парового котла с целью снижения температуры уходящих газов и повышения таким образом его КПД путем модернизации конвективной части с применением в экономайзере труб с поперечным спиральным оребре-нием.

Впервые проведены промышленные испытания модернизированного котла НТ-200 НТГРЭС при сжигании экибастузского угля и природно-

го газа, подтвердившие высокую эффективность предложенного направления модернизации паровых котлов ТЭС.

Внедрен экономайзер первой ступени из труб с поперечным спиральным оребрением на котле ПК-14 Серовской ГРЭС, расширивший область конструктивных характеристик поверхностей нагрева из труб с поперечным спиральным оребрением, апробированных в реальных условиях эксплуатации.

На основании проведенных промышленных исследований новой конструкции экономайзера котла ПК-14 и экономайзера из труб с поперечным спиральным оребрением котла НТ-200 получены опытные значения коэффициентов тепловой эффективности и загрязнения, которые были использованы при оптимизации.

Проведены промышленные исследования процессов теплообмена и определены коэффициенты использования поверхностей нагрева трубчатого воздухоподогревателя. Выявлено влияние на коэффициенты использования вида и условий сжигаемого топлива, а также конструктивных и эксплуатационных особенностей воздухоподогревателя.

На основе разработанной методики и полученных опытных данных определены оптимальные технические решения модернизации . конвективной части котла ПК-14, работающего в составе паротурбинной ТЭЦ, и 1Сотла ТПЕ-215 энергоблока 210 МВт.

Предложены две конвективные поверхности теплообмена новой конструкции, защищенные А.С.1776957 и А.С.1776969.

Практическая ценность: Получена возможность выполнения с помощью разработанных методических подходов технико-экономических исследований вариантов модернизации котельных установок действующих паротурбинных ТЭС.

Результаты промышленных исследований процессов теплообмена и загрязнения экономайзеров из труб с поперечным спиральным оребрением переданы в ПРП "Свердловэнергоремонт" для использования при проектировании подобных конструкций поверхностей нагрева.

Полученные оптимальные технические решения модернизации котельных установок ПК-14 и ТПЕ-215 рекомендуются для проектирования на АО "Подольский машиностроительный завод" и АО ТКЗ.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации опубликованы в научно-технической и патентной литературе /1-8/-, докладывались и обсуждались на: ежегодных научных конференциях энергетического факультета СГТУ (декады науки 1990-1996 г.г.); научных семинарах ПНИЛ ТЭУ СГТУ (1990-1997 г.г.);

межвузовском научном семинаре по проблемам теплоэнергетики (г Балаково, 25-28 октября 1994 г.).

Автор защищает. 1.Методику многокритериальной опти мизации технических решений модернизации конвективной части дей ствующих пылеугольных котельных установок паротурбинной ТЭС (сис темный подход). 2. Методический подход к многоцелевой комплек сной модернизации действующих котельных установок. 3. Техничес кое решение по комплексной модернизации парового котла с цель: снижения температуры уходящих газов и повышения таким образом ег КПД путем модернизации конвективной части с применением в эконо майзере труб с поперечным спиральным оребрением. 4. Результат промышленных исследований модернизированного котла. 5. Результа ты промышленных исследований процессов теплообмена, загрязнения аэродинамического сопротивления конвективных поверхностей нагре ва из труб с поперечным ленточным оребрением. 6. Результаты про мышленных исследований процессов теплообмена и коэффициентов ис пользования поверхностей нагрева трубчатого воздухоподогревателя 7. Результаты многокритериальной комплексной оптимизации и срав нительного анализа различных вариантов модернизации конвективно части котельных установок ПК-14 и ТПЕ-215 действующих паротурбин ных электростанций. 8. Две новые конструкции конвективных повер хностей нагрева.

Структура работы. Диссертация состоит из введения пяти глав, основных выводов, списка использованных источнико (148 наименований) и приложений. Изложена на 238 машинописны: листах, включает 29 рисунков и 4 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе приводится обзор литературных данных рассматриваются вопросы повышения экономичности, надежности экологичности паротурбинных установок путем модернизации котлоаг регатов. Анализируются критерии и методы учета параметрических структурных связей в системе паротурбинной ТЭС. Сформулирован цель н задачи исследования.

Вторая глава посвящена разработке методики многокри териальной оптимизации технических решений модернизации конвек тивной части действующих пылеугольных котельных установок паро турбинной ТЭС с использованием основных положений системного под хода. При этом котельная установка рассматривается как подсисте ма более общей системы электрической станции с учетом связей I

такими внешними по отношению к ТЭС системами, как электроэнергетическая, топливная, экологическая, энергомашиностроения и др.

Применительно к сформулированной задаче предлагается использовать три показателя: интегральный эффект Э; экологические эффекты яе и Язл; металлоемкость конвективной части котла й. Выбор этих показателей эффективности вызван тем, что наряду с общей экономичностью при модернизации энергетического оборудования (в том числе и котельных установок) предпочтение отдается тем техническим решениям, которые обеспечивают максимальное сокращение вредных выбросов при минимальных затратах на их реализацию. Кроме этого, при модернизации очень остро стоит проблема снижения металлоемкости оборудования, в связи с необходимостью снижения объема монтажных и ремонтных работ, которые существенно зависят от массовой характеристики поверхностей нагрева.

Построение процедуры принятия решения по выбранным критериям предлагается осуществлять на основе использования принципа абсолютного доминирования. Сущность его заключается в следующем. Сначала производится упорядочение критериев по их относительной важности. Так, в качестве доминирующего критерия принимается показатель экономического эффекта - чистый дисконтированный доход (интегральный эффект), а другие'- экологический эффект и металлоемкость конвективной части котельной установки, на этапе первоначального выбора множества вероятно-оптимальных решений, на оптимум не исследуются. В результате первоначального выбора остаются варианты с одинаковыми уровнями интенсивности интегрального эффекта, представляющие собой зону равноэкономичных решений. Дальнейший отсев из отобранных вариантов производится по следующему критерию - экологическому эффекту, до получения новой области вариантов с одинаковыми уровнями интенсивности экологического эффекта. Окончательный отбор вариантов осуществляется по критерию металлоемкости. Уровни равной интенсивности выбранных критериев, определяющие соответствующие им зоны неопределенности рассматриваемых вариантов, соответствуют по величине относительной погрешности оценок критериев и применительно к решаемой задаче оцениваются в 8 % для экономического эффекта, а для экологического критерия и металлоемкости - 10

Если представить конвективную часть котельной установки как совокупность п-го количества основных поверхностей нагрева котлоаг-регата (пароперегреватель, водяной экономайзер, воэдухоподогрева-

тель); к-го количества дополнительных теплообменников, включенных в состав конвективной шахты; установки, предназначенной дл1 очистки продуктов сгорания от загрязняющих окружающую среду веществ (например, скруббер, эмульгатор, электрофильтр и др.) 1 й-го количества тягодутьевых установок (дымосос, вентилятор), т< интегральный эффект от реализации варианта модернизации конвективной части котельной установки действующей паротурбинной ТЭ( при единовременных капитальных вложениях в модернизацию, осуществляемых во время одного капитального ремонта, в общем виде ыожег. быть представлен следующим образом:

Т т Ь

Э ( + + Кз:> + 2 3"« + Зт + 3»к)"«С' -

г=о .¡=1 1=1

п к а

- (2 3-й. + 2"здпн, + Зз у + ^ Зтду4 - Зли к в ) , руб/год (1)

1=1 Р=1 3=1

где И» - прибыль от реализации вырабатываемой паротурбинной установкой электрической и тепловой энергии, руб/год; Зкпщ, - чистая стоимостная оценка производственных затрат на создание 1-то{ модернизируемой основной конвективной поверхности нагрева котельной установки, руб; Здпн^ - чистая стоимостная оценка производственных затрат на создание р-ой дополнительной теплообмен-ной поверхности нагрева, включенной в состав конвективной шахты модернизируемой котельной установки, руб; Ззу - чистая стоимостная оценка производственных затрат на модернизацию установки, предназначенной для очистки продуктов сгорания от золы, руб; Зтду$- чистая стоимостная оценка производственных затрат на вновь устанавливаемую при модернизации тягодутьевую установку (дымосос, вентилятор); Зск| - чистая стоимостная оценка эксплуатационных затрат на преодоление .¡-х гидравлических и аэродинамических сопротивлений в основных поверхностях нагрева и в дополнительных теплообменниках и золоулавливающих устройствах, включенных в состав конвективной части котельной установки, руб/год; Зс^ - чистая стоимостная оценка эксплуатационных затрат в энергосистеме, связанных с обеспечением заданного уровня надежности работы рассматриваемой котельной установки, руб/год; Зт - чистая стоимостная оценка эксплуатационных затрат на топливо, руб/год; Язнт - чистая стоимостная оценка результатов, полученных при модернизации котельной установки от выработки паротурбинной установкой допол-

нительной тепловой энергии, руб/год; а - чистая стоимостная оценка результатов, полученных при модернизации котельной установки от выработки паротз'рбинной установкой дополнительной электрической энергии, руб/год; Зз* - чистая стоимостная оценка эксплуатационных затрат на экологию (плата за вредные выбросы в окружающую среду), руб/год; Зли г в - суммарная ликвидная стоимость демонтируемого в процессе модернизации оборудования, руб; ь коэффициент дисконтирования.

Расчет составляющих Зс н ; Зч ; Зон ; Здпн ; Ззу; 31ДУ ; Изнт; Из»; З3к имеет свои особенности в каждом частном случае и подробно изложен в диссертации.

Для определения экологического эффекта от реализации технического решения компоновки конвективной части модернизируемого кот-лоагрегата, используются два показателя: суммарная безразмерная концентрация вредных веществ, выбрасываемых котлоагрегатом в окружающую среду из дымовой трубы Г

=2^(Сь/Рь) = Сб о 2/ПДКбо 2 +Ско:/ПДКно : +Ссо/ПДКсо, (2)

' Ь=1

и относительная концентрация эоловых частиц: Язл = Сзл/ПДКзл (3) Расчет третьего критерия эффективности - металлоемкости конвективной части в предлагаемом варианте ее компоновки - производится на основании теплового и конструктивного расчетов вновь З'ста-навливаемых и модернизируемых поверхностей нагрева и теплообменников, входящих в состав конвективной части котельной установки.

С учетом особенностей, присущих задачам оптимизации технических решений модернизации действующих котельных установок, рекомендуется использовать для их решения методы численного"анализа с помощью ЭВМ.

Третья глава посвящена промышленным исследованиям новой конструкции экономайзера из труб с поперечным спиральным оребрением на котле ПК-14 Серовской ГРЭС при малых скоростях продуктов сгорания экибастузского угля и комплексному промышленному исследованию модернизированного с применением оребренных поверхностей нагрева котла НТ-200 Нижнетуринской ГРЭС при сжигании экибастузского угля и природного газа.

На котле -НТ-200 НТГРЭС реализовано новое техническое решение по комплексной модернизации. Оно основано на применении в экономайзере поверхности нагрева из труб с поперечным спиральным оребре-

нием вместо существующей гладкотрубной. Этим достигается уменьшение занимаемого экономайзером объема в газоходе котла в два раза. Новизна технического решения заключается в использовании освободившегося объема в газоходе котла для установки дополнительной теплообменной поверхности. В данном техническом решении в освободившийся объем газохода установлена дополнительная поверхность воздухоподогревателя для обеспечения необходимой температуры горячего воздуха, подаваемого на горение экибастузского угля в топку котла. Принимая во внимание, что представленная модернизация выполнена впервые, учитывая необходимость всесторонней оценки реального технического эффекта и выявления возможностей дальнейшего использования такого подхода к модернизации действующих кот-лоагрегатов, в задачи исследования вошло определение реального коэффициента полезного действия модернизированного котла на различных нагрузках, определение дёйствительных тепловосприятий, реальных коэффициентов эффективности, загрязнения и использования конвективных поверхностей нагрева котла после проведенной модернизации .

При проведении промышленных исследований использовался широко известный метод тепловых балансов. Опытные значения коэффициентов теплопередачи, загрязнения pe6pncTtix экономайзеров определялись по РТМ 108.030.140-87.

Результаты исследования ребристых экономайзеров подробно описаны в диссертации. На рис.1 представлено обобщение опытных данных по загрязнениям ребристых экономайзеров первой и второй ступеней. На рис.2 представлено обобщение опытных данных по коэффициентам тепловой эффективности ребристых экономайзеров первой и второй ступеней; а на рис.3 показана зависимость опытных аэродинамических сопротивлений ребристого экономайзера котла ПК-14 от средней скорости газов. Результаты промышленных испытаний воздухоподогревателя представлены на рис.4.

Полученные опытные значения коэффициентов Son-, v|» on и jm рекомендуются для использования при разработке вариантов модернизации действующих котлоагрегатов.

На рис.5 представлены зависимости изменения температуры уходящих газов и коэффициента полезного действия от паропроизводи-тельности модернизированного котла НТ-200 до и после модернизации при сжигании экибастузского угля и природного газа. Из анализа графиков видно, что в результате модернизации котла достигну-

в 6 4

2

2.« 2,» 3,2 3,3 3,» 4.1 4.4 4.7 3,0 3.3 3,6 3.* *г, к/о

Рко. 1. Обобщающие рааультаты ааакокноотк коаффкииаита игрмишхя от орахиай схороотм г««о>

1-опытиыа точхи по РЭХО-2 котла ПХ-14 Трохихой ГРЭС (акибаотуаохий уголь); 2-опытныа точки по РЗХ0-1 котла ПХ-24 Ирхутохой ТЗП-1 (ааайохий бурый уголь); Э-опытны« тотхи по РЗХО-1 котла ПХ-14 Сароаокой ГРЭС (ахибаотуаохий уголь}; 4-опыткы* точки по РЭХ0-1 котла НТ-200 Нкжн*ту~ рикохой ГРЭС <ахкбаотуяоххй уголь); 5-опыткыа точки по РЭХО-2 хотла НТ-200 Нкжнатуркиохой ГРЭС (яхибаотуаскхй уголь); 6-раоч*тпая ааакок-мооть РТЯ

0,96 0,52 0.89 0,64

2,8

3,2 3,6 4,0 первая отупаиь

о

4.4

4.8

0,93 0.87

а - 1

а а , 1-2

\ о-З

____ о о о 1

2,4 . 2,8 3,2 Э,« 4,0 4,4 4,8 3,2 3,6 М^ х/0 вторая ступе»

Рко.2. Эааиокмооть опытного коеффицхента тепловой •^•хжкмоотк

ребриотого ехонокайаера от орадхай окорооти гааоа I - мрака с|рна «яйле» (чнепый го); 2 - жряяия еярмя опыт*» (га» »есля вгяя); 3 ~ »таран с«рия «яытя* (миСкспрский |г«ль)

¿hon Па » /

9*еч«тн1 • шиеимветь / у

/V х^ 1*1 о«ркя D ■ 2 отрн*

/ ><

■

/ / Wr, м/С

2,3

3,0

3,3

4,«

4,9

Рио. э, Зависимость опытных аородикамичеохих сопротивлений

ребриотого excHOMaftaapa хотаа ПК-14 от орадней охорооти raiol

первая отупень

вторив ступень

0,8 0,7 О,« 0,5

• f тЛт

Г" • • Т

в

0 г- 0 """

0,8 0,7 0,( 0,5

I

1 • 1

4

• © .шЗ-

—ff 0

3,0 4,0 3,0 С,0 7,0 Нг> и/с 4,0 3,0 6,0 7,0 8,0 Wr.n/c

Рис. 4. Реаультаты промышленных испытаний воздухоподогревателя

модернизированного котда НТ-200 • - первая оерия опытов (чиотый гаа); о - вторая оерня опытов (охибао-туаохий уголь); о - третья оермя опытов (га* пооле угля)

ft) DOM ОЖМГкЖММ npicpoxBoro rut

6> арм ожипкни охмб*оту»охого угля

Рмо. 3, Р»«ультяты моол«хо»*нмя котл* HT-Í&O о - до кох*ряк«*иик; • - поолв мох»рккя«цки

то снижение температуры уходящих газов в среднем на 30...35 °С, что привело к повышению КПД котла на различных видах топлива в среднем на 1,5...2,0 %. Кроме этого, произошло смещение оптимума КПД в сторону более высоких нагрузок, котла, что делает более эффективной работу котла на нагрузках, близких к номинальной, тогда как до модернизации в результате физического и морального старения нагрузка котла была ограничена 0,85,Вио><.

Четвертая глава посвящена разработке вариантов модернизации конвективной части котельной установки ПК-14 паротурбинной ТЭЦ с поперечными связями с целью повышения экономичности и экологичности станции, а также выбору отимального технического решения из предложенных вариантов. Варианты модернизации представлены на рис.б. Анализ основных исходных данных и результаты теплового расчета вариантов подробно изложен в диссертации. Результаты оптимизации, проведенной на основе разработанной методики многокритериального сравнительного анализа и полученных опытных данных в главе 3, с использованием численного метода полного перебора вариантов, позволяют сделать следующее заключение. По интегральному эффекту от реализации варианта модернизации, подсчитанному за период минимального срока службы модернизируемой котельной установки в 10 лет, самым экономичным является третий вариант модернизации с установкой высокотемпературного теплофикационного экономайзера в конвективном газоходе котла и с применением эмульгаторной золоочистки уходящих газов (3=20909,2 млн.руб). Вариант 4 проигрывает варианту 3 по экономическому критерию (3=10038,7 млн.руб), хотя и находится в зоне равной эффективности с ним по экологическим критериям и металлоемкости. Вариант 1 существенно уступает и варианту 3 и варианту 4 по всем трем критериям и имеет достаточно большой срок окупаемости капитальных вложений (6,2 года). Модернизация же котла по варианту 2, хотя и дает в сравнении с исходным вариантом и вариантом модернизации 1 существенное преимущество по экологическому критерию, является низкоэкономичной, т.к. проигрывает остальным вариантам как по интегральному эффекту, так и по металлоемкости. Следовательно, при выборе оптимальной компоновки конвективной части котла ПК-14 рекомендуется проводить модернизацию по варианту 3, что позволит получить максимальный технико-экономический и экологический эффекты.

ВармкНТ 1

BapKAHI2

Вариант 3

Вариант 4

Рио.6. CXVKbl ИО*»РRKiaUMM KOKBtXTKBXOft чаоти котельной уОТаМОВХМ ПК-14 Шбоаначеккл: 1, 3 - гладхотрубяыА •хожом«*»»р» 2,4,10,12' трубчатый воздухоподогреватель, 9 - скруббер; 6 - вентилятор, ? • дымоооо, В,5,13Д4-р*6ркотый ахокомаяеер, 11 - емулынтор, 13- ВТЭ, 14- ТНЭ, 17 - ГВТО, 18- CDT0, 19 - ПВП, 20 - питательный «аооо. t-.питательна« вода;ч-- оетевая >ояа;^«-- продукты огораик«;*—- воадух)

Пятая глава посвящена разработке вариантов модернизации конвективной части котельной установки ТПЕ-215 энергоблока 210 МВт с целью повышения его экономичности и экологичности, а также выбору отимального технического решения из предложенных вариантов. Варианты модернизации представлены на рис.7. Основные исходные данные и анализ результатов теплового расчета вариантов подробно изложены в диссертации. Результаты оптимизации, проведенной на основе разработанной методики многокритериального сравнительного анализа и полученных опытных данных в главе 3, с использованием численного метода полного перебора вариантов, свидетельствуют о следующем. По интегральному эффекту самым экономичным является четвертый вариант модернизации с установкой высокотемпературного теплофикационного экономайзера в конвективном газоходе котла и с применением эмульгаторной золоочистки уходящих газов (3=29812,9 млн. руб). Модернизация по варианту 3-е установкой турбинного экономайзера (блок повышенной эффективности) -отличается от него по интегральному эффекту (3=28510,7 млн.руб) на 4,5 %, что свидетельствует об их равной экономичности. Следовательно, с точки зрения системного подхода, чтобы определить лучший из этих вариантов, необходимо сопоставить их по второму критерию эффективности - экологическому. Сравнение этих двух рав-ноэкономичных вариантов по экологическим критериям приводит к выводу о том, что и по этим критериям варианты являются равноэффек-тивными, так как не отличаются более, чем на 10 %. Переходя к сравнению варианта 3 и варианта 4 по третьему критерию эффективности, можно заметить, что металлоемкость варианта 4 отличается от соответствующего критерия варианта 3 на 16,4 %. Исходя из этого, можно сделать вывод, что следует отдавать предпочтение модернизации по варианту 4. Модернизация по варианту 1 существенно проигрывает предыдущим двум вариантам как по интегральному эффекту, так и по относительной концентрации золовых частиц в атмосфере, кроме того, уступая и в металлоемкости варианту 4, а также имеет достаточно большой срок окупаемости капитальных вложений (8 лет). Вариант 2 хотя и является экологически выгодным, с экономической точки зрения не оправдан, т.к. проигрывает остальным вариантам по интегральному эффекту, а варианту 4 и по металлоемкости, и в данном случае применять этот вариант не целесообразно.

Проведенный сравнительный анализ вариантов модернизации конвективной части котельных установок ПК-14 и ТПЕ-215 с целью повыше-

Вархаят 3

BtffNtNT 4

Pmo« 7. CxiKU кодеримааиим конв»ктиакок части котельной уотахоахи ТПК-SIS <Обо»н*ч»яия: 1 - мембранный екокомайаер, 2, 3, 8 - трубчатый воздухоподогреватель, 4 - скруббер; 5 - вентилятор, б - калорифер, 7 —хымоооо, 9 -ребристый вхокомайвер, 10 - емуяьгатор, Ц -ВТЭ, 12- ТВЭ, 13- СВТО. 14- ПВП, 13 - питательный яаооо. ..питательная вода;*-- оетевая вода; ^т- продукты огораиия;4»-~- - »<

ния эффективности работы паротурбинных ТЭС подтверждает высокую эффективность использования в котлоагрегатах, сжигающих твердое топливо, дающее сыпучие отложения, поверхностей нагрева из труб с поперечным спиральным оребрением. Вместе с тем, возможно получение еще большего эффекта от модернизации в случае повышения эффективности работы конвективных поверхностей нагрева и совершенствования их форм. В связи с этим диссертантом предложены две новые комбинированные интенсифицированные поверхности нагрева, защищенные авторскими свидетельствами на изобретение.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ 1. Разработана методика многокритериальной оптимизации технических решений модернизации конвективной части действующих пылеу-гольных котельных установок паротурбинной ТЭС с использованием основных положений системного подхода. Она может быть использована для решения современных задач модернизации действующих котельных установок, паротурбинных ТЭС.

2.. Предложено использование интенсифицированных теплообменных поверхностей нагрева из оребренных труб при комплексной модернизации котельных установок с целью повышения эффективности действующих ТЭС.

3. Сформулирован новый методический подход к модернизации действующих котельных установок, заключающийся в использовании освободившегося объема в газоходе котла для установки дополнительных теплообменных поверхностей самого различного назначения.

4. Впервые разработано и внедрено на трех котлах НТГРЭС техническое решение по комплексной модернизации парового котла с целью снижения температуры уходящих газов и повышения таким образом его КПД путем модернизации конвективной части с применением в экономайзере труб с поперечным спиральным оребрением.

5. Проведены промышленные испытания новой конструкции экономайзера из труб с поперечным спиральным оребрением па котле ПК-14 Се-ровской ГРЭС при малых скоростях продуктов сгорания экибастузско-го угля и комплексные промышленные исследования модернизированного с применением оребренных поверхностей нагрева котла НТ-200 Нижнетуринской ГРЭС при сжигании экибастузского угля и природного газа.

6. На основе разработанной методики и полученных опытных данных определены оптимальные технические решения модернизации конвек-

тивной части котла ПК-14, работающего в составе паротурбинной ТЭЦ, и котла ТПЕ-215 энергоблока 210 МВт.

7. Предложены две конвективные поверхности теплообмена новой конструкции, защищенные A.C.1776957 и A.C.1776969.

ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАЕОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Медведев В.А., Пономарева Н.В. Методика многокритериальной оптимизации конвективной части модернизируемых котлоагрегатов ТЭС. //Повышение эффективности и надежности теплоэнергетического оборудования, систем и комплексов: Межвуз.науч.сб. /Сарат.го-суд . техн . ун-т . - Саратов, 1996. - С. 115-121.

2. Медведев В.А., Пономарева Н.В., Николаев В.А. Модернизация действующих котельных установок с применением оребренных поверхностей нагрева // Материалы межвузовского научного семинара по проблемам теплоэнергетики / Сарат.госуд.техн.ун-т. - Саратов, 1996. - С. 38-41.

3. Промышленные исследования ребристого экономайзера при малых скоростях продуктов сгорания экибастузского угля/В.А.Медведев,

A.В.Кузьмин, Н.В.Пономарева и др. // Теплоэнергетика. -1992. - N 7. - С. 44-47.

4. Снижение температуры уходящих газов на действующем паровом котле: Информлисток К 163-92 /Свердловский ЦНТИ; Сост. В.А. Медведев, Н.В.Пономарева, Г.Д.Бухман и др. - Свердловск, 1992.-4 с.

5. Технико-экономические результаты замены гладкотрубного экономайзера на оребренный в котле ПК-14 при сжигании экибастузского угля /В.А.Медведев, А.В.Кузьмин, Н.В.Пономарева, Ю.И.Акимов //ВИНИТИ "Депонированные научные работы". -1991. - N 9. - С. 93.

6. A.c. 1776957 СССР, МКИ F28D7/00, F28F1/24, 1/14. Комбинированная поверхность теплообменника / В.А.Медведев, Н.В.Пономарева, А.В.Кузьмин; Саратовский политехнический институт.

7. A.c. 1776969 СССР, МКИ F28F1/24, F28D7/04. Теплообменник /

B.А.Медведев, А.В.Кузьмин, Н.В.Пономарева, Ю.И.Акимов; Саратовский политехнический институт.

8. Исследование ребристого экономайзера на модернизированном

котле НТ-200 при сжигании богословского бурого угля / В.А. Мед/

ведев, Н.В.Пономарева, А.В.Кузьмин и др. //Материалы межвузовского научного семинара по проблемам теплоэнергетики /Сарат.госуд . техн . ун-т . - Саратов, 1996. - С. 53-56.