автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Разработка оптимальных режимов теплофикационных систем в условиях МНР

ВВЕДЕНИЕ

Глава первая. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕПЛОХМЦИОННЫХ СИСТЕМ МНР и ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ПО ПОВЫШЕНИЮ ЕЕ ЭФФЕКГИШОСТИ

1.1. Обзор работ по повышению эффективности теплофикационной системы

1.2. Характерные особенности энергоснабжения крупных городов МНР

1.3. Современное состояние теплофикационной системы г.Улан-Батора и постановка задачи исследования

1.4. Схема теплоснабжения г.Улан-Батора и энергетические характеристики источников.

Глава Егорая. РАСЧЕТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПО ОПТИМАЛБНШУ РАСПРЕДЕЛЕНИЮ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК МЕВДУ ИСТОЧНИКАМИ ТЕПЛОФИКАЦИОННОЙ СЖТЕМЫ

2.1. Анализ годового графика электрической нагрузки центральной энергосистемы МНР.

2.2. Характер и режим теплового потребления г.Улан-Батора по уровню 1980 и 1990 г.

2.3. Теоретические основы по оптимальному распределению тепловых нагрузок между источниками с учетом электрической нагрузки. 2.4. Расчетное исследование по оптимальному распределению тепловых нагрузок с учетом электрической нагрузки.

Глава третья. РАЗРАБОТКА ОПТИМАЛЬНОГО ТЕМПЕРАТУРНОГО ГРАФИКА

ЦЕНТРАЛЬНОГО КАЧЕСТВЕННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

ОТПУСКА ТЕПЛОТЫ

3.1. Теоретические основы центрального качественного регулирования отпуска теплоты

3.2. Исследование структуры тепловой нагрузки и схем присоединения абонентских вводое теплофикационной системы г.Улан-Батора

3.3. Расчетное исследование теплового режима в отапливаемых помещениях при разных методах центрального качественного регулирования

3.4. Выбор оптимального температурного графика

Глава четвертая. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭЮШЕРШЕНТАЛБНОЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ТЕ1Ш0ВЫХ РЕПИМОВ ГРУППОВОЙ ТЕ1Ш0В0Й ПОДСТАНЦИИ

4.1. Расчетное исследование тепловых режимов ГШ при отопительном температурном графике

4.2. Описание опытной ГТП. Анализ графиков нагрузки горячего водоснабжения

4.3. Экспериментальное исследование тепловых режимов ГТП с регуляторами РР и РТ

4.4. Сопоставление экспериментальных и расчетных исследований

4.5. Технико-экономическое обоснование внедрения регулятора отопления в теплофикационную систему г.Улан-Батора

Глава пятая. РАСЧЕТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ РАБОТЫ СЮТШ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ПРИ ОПТШАЛБНОМ Р331ШЕ

5.1. Выбор оптимального значения удельного линейного падения давления в сети для условий г .Улан-Батора.

Анализ пропускной способности существующей магистральной тепловой сети г.Улан-Батора.

5.2. Расчетное исследование пропускной способности тепловой сети при оптимальном распределении тепловых нагрузок между источниками

5.3. Исследование оптимальных режимов работы систем теплоснабжения г.Улан-Батора и их технико-экономический эффект

ЗА1Ш0ЧЕНИЕ

Топливно-энергетическая промышленность МНР играет ведущую роль в создании материально-технической базы социализма, в развитии всех отраслей народного хозяйства, осуществлений технического прогресса и повышении жизненного уровня народа. МНРП большое внимание уделяет ее развитию, как задаче первостепенной важности и в новой программе намечены опережающие темпы развития топливно-энергетической промышленности по сравнению с другими отраслями материального производства.

В нашей стране энергетика, как и другие отрасли народного хозяйства развивается быстрыми темпами благодаря постоянному вниманию МНРП и всесторонней помоши Советского Союза и других социалистических стран. Мощность электростанций и производства электроэнергии за последние 20 лет увеличились соответственно в 6,6 и 12,1 раза.

На территории МНР широко распространены месторождения каменных и бурых углей, а также имеются месторождения нефти, торфа.

Основным ресурсом в МНР для выработки электрической энергии и теплоты в настоящее время является бурый уголь, обеспечивающий более 65% всей потребности в топливно-энергетических ресурсах.

Для организации рационального энергоснабжения страны особенно большое значение имеет теплофикация, являющаяся наиболее совершенным методом централизованного теплоснабжения и одним из основных путей повышения тепловой экономичности электроэнергетического производства (64,43).

Благодаря существенным социально-экономическим и экологическим преимуществам теплофикация стала в МНР основным направлением развития энергоснабжения крупных городов страны.

По данным топливно-энергетического баланса страны в 1983 году. 85$ электроэнергии и 60$ теплоты по стране в целом выработаны на теплоэлектроцентралях /ТЭЦ/.

Центральная энергосистема /ЦЭС/ МНР, на долю которой приходится 80$ выработки электроэнергии и 90% отпуска теплоты по стране, имеет в своей структуре только ТЭЦ с различной тепловой экономичностью, объединенные между собой ЛЭП-ПО и 220 кВ.

С 1976 года ЦЭС МНР начала работать параллельно с энергосистемой Восточной "Сибири СССР. В связи с этим значительно повысилась надежность, бесперебойность и маневренность энергоснабжения страны.

Для покрытия возрастающей потребности народного хозяйства МНР в электрической и тепловой энергии предусматривается ввести в период 1980-1990 г.г. в эксплуатацию более 1000 МВт электрических мощностей ТЭЦ и КЭС, из них 800 МВт в центральной энергосистеме.

В настоящее время в структуре установленной электрической мощности ЦЭС МНР доля агрегатов на давление пара 9 МПа составляет 45$, на 3,5 МПа - 55$

Намечаемый ввод новых мощностей значительно улучшит структуру энергогенерирующих агрегатов по единичной мощности и по показателям тепловой экономичности. После ввода намечаемых мощностей доля агрегатов по установленной мощности на давление пара 13-МПа составит 73$, на 9МПа - 10% и на 3,5МПа и ниже 17$.

Поскольку теплофикационная система г.Уланбатора является самой крупной в центральной энергосистеме, на долю которой приходится 70% выработки электроэнергии и 85$ отпуска теплоты по ЦЭС, то от режимов ее работ зависит основной показатель экономичности энергосистемы - удельный расход топлива на выработку электроэнергии.

В 1982 году удельный расход условного топлива на отпущенную электроэнергию для ЦЭС составил 405 г/кВт.ч.

Однако достигнутый уровень экономической эффективности теплофикационной системы недостаточно высок из-за значительной доли выработки электроэнергии на менее экономичных старых агрегатах /55%/, а также из-за работы теплофикационной системы в неоптимальных режимах.

С вводом больших единичных мощностей возникает задача оптимального распределения тепловых нагрузок между источниками с учетом электрической нагрузки энергосистемы, а также задача оптимального регулирования отпуска теплоты на источниках теплоснабжения и рационального использования тепловой энергии в абонентских системах.

Исследование и разработка оптимальных режимов теплофикационной системы в условиях МНР особенно в периоды когда вводятся в эксплуатацию большие мощности является актуальной задачей в области повышения эффективности и надежности теплофикационных систем больших городов.

В диссертации рассмотрены основные методы повышения эффективности работы теплофикационных систем в условиях МНР.

Подробно разработаны методы выбора оптимальных режимов работы теплофикационной системы, заключающиеся в оптимальном распределении тепловых нагрузок между работающими агрегатами с учетом электрического графика энергосистемы.

Разработана методика по выбору оптимального температурного графика центрального качественного регулирования отпуска теплоты для заданной структуры тепловой нагрузки района при установке регуляторов расхода РР на абонентских вводах.

На основе этой методики выбран оптимальный температурный график для г.Улан-Батора.

Разработаны методы улучшения использования теплоносителя в абонентских системах г.Улан-Батора.

Проведено технико-экономическое исследование области целесообразного применения регуляторов отопления /РО/ в теплофикационных системах МНР.

Выводы теоретических исследований подтверждены экспериментально. ■

7.На основе экспериментальных данных отэдетен суточный график нагрузки горячего водоснабжения для г.Улан-Батор с коэффициентами часовой неравномерностью #у=1,9 и суточной неравномерностью ССс=1,2. Суточный график имеет три достаточно резко выраженных пика нагрузки: утренний в 6-9, дневной 12-14, Еечерний 18-22 ч. Расход воды на горячее водоснабжение составляет 904100 л на человека в сутки.

8.Расчетные и экспериментальные данные и выводы используются соответствующими организациями, работающими в области теплофикации и централизованного теплоснабжения в МНР

9.Проведено расчетное исследование эффективности внедрения регуляторов отопления Р0 в теплофикационную систему г.Улан-Батора при разных температурных графиках рр .

Определена удельная годовая экономия топлива о от внедрения Р0 на единицу расчетной отопительной нагрузки 0'0-=1 МДж/с для абонентских вводов с различными значениями при разных температурных графиках рр (. таблица 4.4).

При температурном графике, рассчитанном на рр =0,2 полное внедрение регуляторов отопления в теплофикационную систему г.Улан-Батора на 1990 г. дает возможность снизить расход условного топлива на 62 тыс.тонн в год.

10.Определены сроки окупаемости регуляторов отопления, установленных на ГТП с расчетной тепловой нагрузкой 0'о и значением рЛ для разных температурных графиков рр центрального регулирования. Сроки окупаемости регуляторов отопления зависит от расчетной тепловой нагрузки отопления ГТП или МТП, а также от принятого температурного графика и доли относительной нагрузки горячего водоснабжения рЛ данного ГИГ. ( Рис.24 ). ttb J

3 А К Л 10 Ч Е Н И Е

1.Проведены теоретические и экспериментальные исследования путей повышения экономической эффективности тедлоФик^пдонной системы г.Улан-Батора.

2.Проведенные расчетные исследованият'Ш^вгтбоРу оптимальных режимов теплофикационных турбин для г.Улан-Батора по условиям электрического графика энергосистемы с учетом структуры тепловых нагрузок на 1990 г. показывают, что в условиях оптимальным вариантом распределения тепловых нагрузок между турбинами с различной тепловой экономичностью является первоочередная полная загрузка по теплоте менее экономичных турбин и загрузка отборов более экономичных турбин по мере роста тепттол вой нагрузки.

В результате оптимального распределения-тепловых нагрузок между теплофикационнши турбинами с различной тепловой экономичностью , предложенного в диссертации можно снизить удельный расход условного топлива на отпуск электроэнергии от 315 г/кВт*ч до 295 г/кВт-ч по уровню нагрузок 1990 г. с.Разработана методика выбора оптимального температурного графика центрального качественного регулирования отпуска теплоты при заданной структуре тепловых нагрузок к схем присоединения абонентских вводов.

На уровне 1990 года оптимальным для теплофикационной системы г.Улан-Батора при установке на ГТП регуляторов расхода РР является повышенным температурный график, рассчитанный при ^=0,2.

При этом снижается расход(расчетный) сетевой воды в сети на 6500 т/ч (27%), а температура сетевой воды в обратной лигши

440 ' сети снижена на 8-Ю°С по сравнению с действующим сейчас отопительным температурным графиком ( $=0). Годовая экономия условного топлива от применения оптимального температурного графика в место отопительного графика составит 30 тыс.тут.

4.Для оценки работй регулятора постоянства расхода РВ оп-делены относительные годовые перерасходы теплоты на отопление для абонентских вводов с различными значениями Ра при разных методах центрального регулирования( рр=0; 0,1:и 0,25) и разных схемах присоединения абонентов в условиях г.Улан-Батора.

Эти перерасходы на отопление полностью исключаются при применении регуляторов отопления на ГТП или МТП, независимо от принятого температурного графика и от схем присоединения абонентских вводов.

5.Впервые в условиях МНР проведено комплексное исследование тепловых режимов работы ГТП с регуляторами РР и РТ при разных температурных графиках рр -0 и 0,25 и различных схемах присоединения абонентских вводов. Экспериментальные исследования показывают, что при центральном регулировании отпуска теплоты по суммарной тепловой нагрузке'': отопления и горячего водоснабжения самой; эффективной схемой присоединения абонентских вводов является двухступенчатая последовательная схема, которая позволит снизить расчетный расход сетевой; воды в сети на 15$ и снизить обратную температуру сетевой воды в среднем на 10°С по сравнению со смешанной схемой присоединения.

6.На основании расчетных исследований по определению областей эффективной работы ГТП с регуляторами РР и РТ и переключением схем со смешанной на двухступенчатую последовательную при ошп тельном температурном графике рр = 0 в зависимости от -Ьн и р^ оэ установлены равноэффективные наружные температуры воздуха ~ьн , определяющие области эффективной работы ГТП при смешанной и двухступенчатой последовательной сжшас в климатических условиях г.Улан-Батора.

Сравнением среднемесячных наружных температур воздуха с -ЬРНЭ можно установить область эффективной работы ГТП за отопительный период. Переключение схем является одним из '. возможных решений по снижению расхода сетевой воды в сети и может быть применено временно до внедрения регуляторов отопления.

1.Ai-здрюшенко А.И. Оптимизация режимов работы и параметров тепловых электростанций. - М: Высшая школа, 1983г255с

2. Антонов Е.А. Повышение надежности тепловых сетей Электрические станции, 1978, # I, с.36-39.

3. Аршакян Д.Т. Оптимизация теплоснабжающей системы в различных климатических условиях. Ер.: Айастан, 1980.-284с.

4. Батхояг С. Современное состояние и перспективы развития энергетики МНР. -М.: Информэнерго, 1984г59с.

5. Бененсон;Е.И., Иоффе Л.С. Теплофикационные паровые турбины. . -М.: Энергия, 1976.-2бЗс.

6. БэхторМ., Соколов Е.Я., Баженов М.И. Методика расчета режимов работы закрытых систем теплоснабжения при неполной автоматизации. Теплоэнергетика, 1977, $ 5,0.76-7,9.

7. Бум-Аюуш М. Методика определения оптимального коэффициента теплофикации и оптимальной удельной электрической мощности ТЭЦв условиях МНР. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, М.: 1980г i9.

8. Бэхтар М. Исследование режимов работы закрытых систем теплоснабжения при частичной автоматизации абонентских вводов в условиях МНР. Диссертация на соискание ученой степени Канд.Техн.Наук, 19 77 г № с.

9. Бунин B.C. Основные параметры и особенности совмеременныхтеплофикационных турбин. Теплоэнергетика, 1971, J3 .0,с.31-33.

10. Борисов Е.И., Корытников В.Е. Теплофикация в энергетике страны. Теплоэнергетика, 1980, 2,с.2-5.

11. Белинский С.Я. Оптимизация режимов работы ТЭЦ в энергосистемах. Теплоэнергетика, 1967, $ 3, с.26-30.

12. Белинский С.Я., Леванталь Г.Б., Хрилев Л.С. Влияние колебаний отопительных тепловых нагрузок на использование теплофикационных турбоагрегатов. Теплоэнергетика, 1966, В 4, с. 45-54.

13. Волкова Е.А., Гитман М.й., Левин Л.И. Режимы работы ТЭЦв энергосистемах в неотопительный период. Теплоэнергетика, 1971, № 5, с. Ц-18.

14. Гиршфельд В.Я., Князев A.M., Куликов В.Е. Режимы работы и эксплуатация ТЭС. -М.: Энергия, 1980г2«*с.

15. Горнштейн В.М. Наивыгоднейшее распределение нагрузок меда параллельно работающими электростанциями.- М.-Л.: ГЭИ, 1949г256с.

16. Горшков A.C. Технико-экономические показатели тепловых электрических, станций.-М.¡Энергия, 1974г305с.

17. Гурбадам Ц. Некоторые теоретические и практические вопросы электрофикации Народного хозяйства МНР. Вопросы экономики. Улан-Батор. 1973. №3Ьс.7-Н.

18. Громов Н.К. Абонентские устройства водяных тепловых сетей.-М.: Энергия, 1979гSc.

19. Громов Н.К. Городские теплофикационные системы.- М.: Энергия, 1974 г 253 с.

20. Зингер U.M. Гидравлические и тепловые режимы теплофикационных систем. T.I.: Энергия, 1970-336с.

21. Зингер Н.М. Современные тенденции развития теплофикационных систем и вопросы экономии тепла.- Водоснабжение и санитарная техника, 1980 К 10, с. 10-15.

22. Зингер Н.М., Андреева К.С. Исследование режимов работы центрального теплового пункта с двухступенчатом последовательной схемой подогревателей горячего водоснабжения. Теплоэнергетика, 1968, JS 4, с.

23. Зингер Н.М., Миронов В.Д.-, Бурд А.Л., Кидков A.A. Система контроля и автоматического регулирования отпуска тепла на отопление. Теплоэнергетика, 1978, .' 7, с.26-29.

24. Зингер Н.М., Бурд А.I. Экспериментальное исследование центрального теплового пункта при автоматическом регулировании отпуска тепла на отопление. Теплоэнергетика, 1979, 3,0.61-67.

25. Зингер Н.М., Белова Н.П. Сопоставление различных схем присоединения к тепловой сети установок горячего водоснабжения. Теплоэнергетика, 1979, w 2, с. 69-73.

26. Зингер Н.М., Миркина А.PI. Исследование тепловых характеристик секционных водо-водяных подогревателей. Теплоэнергетика, 1966, !Ь II, с. 24-30.

27. Зингер Н.М., Миркина А.И. Математическое моделирование абонентских теплофикационных вводов. Теплоэнергетика, 1969, J5 2.

28. Златопольекий А.И. Анализ принципов наивыгоднейшего распределения тепловых нагрузок.-Тр. МЭИ, 1975, JS 7¿с.£6-31

29. Злат ополье кий А.И., Прузнер C.JT. Экономика, организация и планирование теплового хозяйства промпредприятий.-М.:Энергия,1979.

30. Исследование и оптимизация распределения тепловых нагрузок между турбинами Т и ПТ. МЭИ, отчет ОНИР, 1978.

31. Каминский Н.П. Разработка метода повышения эффективности теплофикации в условиях Крайнего Севера путем более глубокого температурного потенциала теплоносителя. Диссертация на соискание ученой степени канд.техн.наук, 1981 г 182с.

32. Климатический справочник МНР. 1.1 и П. Улан-Батор ,1971.

33. Кольц Г. Основные вопросы развития теплофикации в румынской Народной Республике. Диссертация на соискание ученой степени канд.техн.наук, 1964г/72с.

34. Кофьев С.Ф. Теплоснабжение. М.: Госстройиздат, 1953.-496с.

35. Зва.Копьев С.Ф. Развитие систем централизованного теплоснабжения в СССР. Теплоэнергетика, 1976, № I, с.4/-43.

36. Корнеичев А.И. Расчет и оптимизация теплоснабжающих систем с помощью ЭВМ. М.: Изд-во МЭЙ, 1979г59с.

37. Корытников В.П. Основные задачи по повышению эффективности и надежности теплоснабжения народного хозяйства. Теплоэнергетика, 1980, $ 8, с. 2-5.

38. Левенталь Г.Б., Еопырин Л.С. Оптимизация теплоэнергетических установок. М.: Энергия, 1970.- 352 с.

39. Методы оптимизации режимов энергосистем /Под ред. Горнштейна В.М. М.: Энергия, 1981 г 336с.

40. Мелентьев Л.А. Оптимизация развития и управления больших систем энергетики. М.: Высшая школа, 1982г-336с.

41. Мелентьев Л.А. Основные вопросы промышленной теплоэнергетики. М.: Госэнергоиздат, 1954 г 428с.

42. Намхайням Б. Современное состояние развития теплофикации в Монгольской Народной Республике. Известия Вузов. Энергетика, 1983, $ 10, с. 61-63.

43. Намхайням Б. К вопросу повышения эффективности теплофикационной системы. Изв. Техники и технологии, 1983, $ 4,с.23-25.ъ

44. Намхайням Б., БатмунхС. Возможнооть использования конденсата технологических паров в промышленных предприятий.- Изв.техники и технологии, 1978, JE 2у с. 29-32.

45. Намхайням Б., Бэхтор М. К вопросу учета влияния ветра при центральном качественном регулировании отпуска тепла на отопление. Изв.техники и технологии, 1979, 4} С.30-33.

46. Намхайням Б., Бэхтор М. Определение теплопотерь зданий с учетом скорости ветра. Изв.техники и технологии, 1979, $ I,с. 36-39.

47. Намхайням Б. К вопросу повышения экономической эффективности теплофикационной системы за счет применения абсорбционных холодильных установок. Изв.техники и технологии, 1982,J!?6, с. 21-25.

48. Нечаев В.В. Разработка методов повышения эксплуатационной готовности промышленно-отопительных ТЭЦ. Диссертация на соискание ученой степени Канд. Техн.Hay к, 1972 ,-Шс.

49. Неусихин И.Н. Регулирование температуры воды в системах центрального водяного отопления в зависимости от температуры наружного воздуха и скорости ветра. Кандидатская диссертация, 1954.

50. Предварительные соображения к национальной, программе развития электроэнергетики МНР до 1990 года.- Улан-Батор, НИПИТЭП, 19 77 г 205с.

51. Промышленные тепловые электростанции /Под ред.Соколова Е.Я. -М.: Энергия, 1979.-205с,

52. Работа ТЭЦ в объединенных энергосистемах./Под ред.Корытни-кова В.П. -М.: Энергия, 1976-246с.бб.Рузанков В.И. Методика распределения тепловых и энергетических нагрузок между турбинами от мощных ТЭЦ.- Теплоэнергетика, 1973,1' 6, с. 29-ЗА.

53. РумшинскийЛ. 3. Математическая обработка результатов эксперимента . 41.: Наука, 1971.- 362 с.м