автореферат диссертации по энергетике, 05.14.01, диссертация на тему:Схемно-параметрическая оптимизация пылеугольных котлов с кольцевой топкой в составе энергоблоков ТЭС

На правах рукописи

Зыкова Наталья Геннадьевна

СХЕМНО-ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ПЫЛЕУГОЛЬНЫХ КОТЛОВ С КОЛЬЦЕВОЙ ТОПКОЙ В СОСТАВЕ ЭНЕРГОБЛОКОВ ТЭС

Специальность 05.14.01 - энергетические системы и комплексы

Автореферат

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новосибирск - 2004

На правах рукописи

Зыкова Наталья Геннадьевна

СХЕМНО-ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ПЫЛЕУГОЛЬНЫХ КОТЛОВ С КОЛЬЦЕВОЙ ТОПКОЙ В СОСТАВЕ ЭНЕРГОБЛОКОВ ТЭС

Специальность 05.14.01 - энергетические системы и комплексы

Автореферат

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новосибирск—2004

Работа выполнена в Новосибирском государственном техническом университете

Научный руководитель:

кандидат технических наук,

доцент Щинников Павел Александрович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, с.н.с. Огуречников Лев Александрович

кандидат технических наук Караваев Анатолий Александрович

Ведущая организация:

ОАО «Новосибирскэнерго», г. Новосибирск

Защита диссертации состоится « 03 » декабря 2004 г. в 1000 часов на заседании диссертационного совета Д 212.173.02 в Новосибирском государственном техническом университете по адресу: 630092, г. Новосибирск, пр. К.Маркса, 20

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского государственного технического университета.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

д,«циОНАЛЬНЛЯ БИБЛИОТЕКА

Общая характеристика работы

Долговременная концепция развития отечественной и, в первую очередь, сибирской энергетики, формируется как угольная. Уголь рассматривается как стратегическое топливо. При этом развитие отечественной энергетики характеризуется новыми чертами. Первое - уменьшение единичной мощности энергооборудования. Второе - формирование федерального оптового рынка электроэнергии и мощности (ФОРЭМ). Третье - согласно энергетической стратегии, повышением цен на органическое топливо для России. При этом топливообес-печение ТЭС характеризуется сменой гаммы топлив, наблюдаемой в настоящее время. Топливные компании констатировали «окончание газовой паузы» в энергетике и переход к программам «Уголь - энергетическое топливо 21-го века». Четвертое - необходимостью осуществления инвестиций, в основном, за счет привлечения платных финансовых средств. В то же время внедрение энергосберегающих технологий является чрезвычайно капиталоемким, поэтому оно должно сочетаться с вводом генерирующих мощностей.

Учитывая отмеченные выше тенденции в развитии ТЭС, особую актуальность приобретают оптимальные системные решения в энергетике и, в частности, - оптимальные решения по пылеугольным котлам (как наиболее капиталоемкой части энергоблоков) с новыми котельными технологиями. Одной из таких технологий является конструкция котла, который оснащен кольцевой топкой (КИТ).

Поэтому целью работы является схемно-параметрическая оптимизация пылеугольных котлов с кольцевой топкой в составе энергоблоков ТЭС при использовании комплексного подхода.

Основными задачамиявляются: 1. Разработка методики схемно-параметрической оптимизации котлов с кольцевой топкой в составе энергоблоков тепловых электростанций при комплексном учете системных факторов (топлива, обеспечения графиков нагрузки, надежности энергоснабжения, связи с энергосистемой, требований к

экологической, социальной, промышленной инфраструктуре, удельных стоимостных показателей) при неопределенности исходной информации.

2. Комплексная схемно-параметрическая оптимизация котлов с кольцевой топкой. Оценка наивыгоднейших сочетаний термодинамических, расходных и технико-экономических параметров и показателей. Исследование влияния системных факторов и типов энергоблоков на схемно-параметрические оптимальные решения.

3. Разработка рекомендаций по выбору оптимальных конструктивно-компоновочных параметров котлов с кольцевой топкой в составе энергоблоков пылеугольных тепловых электростанций.

Научная новизна заключается в разработке методики схемно-параметрической оптимизации котлов с кольцевой топкой в составе энергоблоков ТЭС с учетом внешних и внутренних ограничений в вероятностной постановке. Проведение комплексной оптимизации энергоблоков с КЦТ-технологией. В совокупности полученных на основе расчетов основных закономерностей влияния системных факторов на оптимальные характеристики оборудования, профиль энергоблока и технико-экономическую эффективность как КЦТ-котла, так и собственно энергоблока в условиях обеспечения графиков нагрузок, коэффициента готовности, надежности энергоснабжения при экологических, финансовых и топливных ограничениях. Указанные методические положения и результаты выносятся на защиту.

Достоверность результатов подтверждается использованием апробированных методических подходов, в основе которых лежат фундаментальные положения законов термодинамики и эксергетического анализа, применением вероятностного подхода и сопоставлением результатов с известными параметрами и показателями функционирования энергоблоков ТЭС.

Практическая значимость. На основе полученных закономерностей по выбору параметров процессов, характеристик оборудования и технико-экономической эффективности показаны условия перспективности КЦТ-технологии и выработаны практические рекомендации по применению КЦТ-

котлов. Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс НГТУ и в проектной организации ЗАО «СибКОТЭС».

Апробация работы. Работа апробирована на различных научных семинарах: в 2002 г. (г. Саратов, СГТУ), в 2003 г. (Барнаул, АлГТУ, г. Ульсан, Корея), на научных сессиях НГТУ (Новосибирск, 2003,2004), на научных семинарах каф. ТЭС НГТУ, «Сибтехэнерго», «СибКОТЭС», ИТ СО РАН (Новосибирск, 2002...2004 гг.).

Личный вклад заключается в разработке методик исследования, проведении оптимизационных расчетов, анализе результатов, выработке практических рекомендаций.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из пяти глав, введения, заключения, списка литературы и приложения. Содержит 134 страницы основного текста, 24 рисунка, 12 таблиц, 74 источника. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных трудов.

Приложения содержат акты о внедрении результатов работы.

Основное содержание работы

В первой главе обоснована актуальность проблемы. Изложены принципиальные особенности КЦТ-технологии. Показано, что до настоящего времени не проведено обобщающего исследования, которое позволит комплексно оценить достоинства и недостатки данной технологии. Проведен обзор методов пригодных к схемно-параметрической оптимизации котлов. Показано, что идея схем-но-параметрической оптимизации котлов заключается в изменении совокупности значений комплекса взаимосвязанных параметров так, чтобы обеспечить наивысший технико-экономический эффект.

Значительный вклад в развитие методов оптимизации и расчетов оборудования (в том числе котлов) в составе энергоблоков ТЭС внесли А.И. Андрю-щенко, А.В. Змачинский, В.И. Кузнецов, Л. Б. Кроль, В. А. Локшин, Л. С. По-пырин, Л.А. Рихтер, Ф.А. Серант и др.

Показано, что строгое решение задачи схемно-параметрической оптимизации котлов может быть получено только при комплексной оптимизации па-

раметров и профиля всего энергоблока. Энергоблок рассматривается как система взаимосвязанных элементов энергооборудования, предназначенная для выработки тепло- и электроэнергии. Всякое изменение любого параметра или элемента энергоблока влияет на параметры, характеристики и показатели всего энергоблока как системы. Это влияние для котла передается через совокупность его граничных (на входе и выходе) термодинамических, расходных и технико-экономических параметров.

Сформулированы цели и задачи исследования.

Во второй главе изложена методика исследования КЦТ-технологии в составе энергоблоков ТЭЦ. Изложены основные положения подхода к технико-экономической оптимизации, целями которой является определение наивыгоднейшего сочетания термодинамических параметров и вида технологической схемы КЦТ-энергоблока с учетом всех видов ограничений. При этом в качестве внутренних ограничений выступают начальные параметры энергоблока, режимные факторы технологических процессов, конструктивные особенности оборудования (в первую очередь котлов) и т.п., внешними ограничениями являются условия приведения расчетных вариантов к сопоставимому виду, которые учитывают влияние экологических, социальных, инфраструктурных факторов, включение блока в энергосистему, его готовность к несению нагрузки, работа в условиях несортовых поставок топлива и др.

Разработанная модель технико-экономического исследования, в которой заложены принципы эксергетической методологии и теории агрегативных систем, по существу является дальнейшим развитием активно прорабатываемого в НГТУ в последние годы направления комплексных исследований энергетических установок, которое прослеживается в работах Ноздренко Г.В., Щинникова П.А., Овчинникова Ю.В., Томилова В.Г., Ловцова А.А.

Рис. 1. Принципиальная структурно-функциональная схема энергоблока с кольцевым котлом: 0 - характеризует поставки топлива; 1 ...6 - функционирующие части; потребители электроэнергии и теплоэксергии; X -множители Лагранжа; Ея - потоки эксергии

В рамках этой модели энергоблок с КЦТ-технологией условно разбит на функциональные части, рис.1. Здесь первая функциональная часть (агрегат) включает в себя парогенератор со всеми вспомогательными системами - топ-ливоподачи и топливоподготовки, очистки дымовых газов, ГЗУ и пр. Вторая часть состоит из ЧВД турбины с системой промперегрева (в рамках настоящего подхода это удобно, так как данная система связывает ЧВД и ЧСНД). Третья часть состоит из ЧСНД турбины. Четвертая объединяет электрическое оборудование. Пятая представляет собой системы технического водоснабжения и регенерации питательной воды. Шестая включает оборудование по отпуску теплоэксергии потребителю, где под теплоэксергией понимается максимальная работоспособность теплового потока с производственным и теплофикационным паром по отношению к температуре окружающей среды. Это позволяет учесть разное качество энергетических потоков во всех структурных связях ТЭЦ.

В таком подходе каждой функциональной части соответствуют собственные затраты в создание и функционирование, а между частями устанавливают-

ся связи по которым движутся материальные носители эксергии (вода, пар, механическая передача, электроэнергия и т.п.). Тогда наивыгоднейшее сочетание всех параметров (термодинамических, конструктивных, компоновочных, схемных и др.) будет обеспечено в том случае, если затраты в каждом сечении между функциональными частями (которое является расчетным) энергоблока минимальны.

Решение задачи обеспечивается методом Лагранжа, при этом целевая функция имеет вид

где - затраты в создание и функционирование /-ой части; - множители Ла-

жество , компонентами которого служат все выходные переменные всех функционирующих частей энерготехнологического блока; ¡, _/ ■- отражают связи в энергоблоке.

При анализе функционирования собственно котла (первое расчетное сечение, характеризуемое переменную часть приведенных затрат по отношению к базовому варианту можно представить как

В этом выражении индекс «ноль» относится к базовому варианту котла; - КПД котла; Кк - капиталовложения в котел; СТ - доля отчислений от капиталовложений; Хц - число часов использования установленной мощности; В -расход топлива; - цена топлива; - множество оптимизируемых параметров.

гранжа; - множество, компонентами которого служат все входные переменные всех функционирующих частей энерготехнологического блока; мно-

X'

(2)

Так как показатель технико-экономической эффективности в новых условиях хозяйствования должен отражать доходную и расходную части от действия ТЭУ, в качестве критерия эффективности принято отношение полученных от продажи сумм за отпущенную энергопродукцию к полным затратам за тот же период, то есть критерий технико-экономической эффективности имеет безразмерный вид

где - получаемая плата за электроэнергию, эксергию тепла и химиче-

ской продукции в данном г-ом году, руб/(кВт-ч); И, Ег, - отпущенные в г-ом году потребителю электроэнергия и эксергия тепла, кВт-ч/год.

И, в вероятностной постановке

(4)

где - математическое ожидание и дисперсия случай-

ной функции; G — множество внешних связей и исходных данных с известными законами распределения случайных компонент; - коэффициент, характеризующий расчетный уровень достоверности определения

При этом все затратные составляющие критерия технико-экономической эффективности полностью определяются значениями термодинамических, расходных и конструктивных параметров, параметров вида технологической схемы энергоблока, а также значениями внешних влияющих факторов на основе аналитических регрессионных зависимостей.

К термодинамическим параметрам котла относятся: начальные и конечные параметры пара, параметры промежуточного перегрева, конечные параметры системы регенерации. Совокупность расходных параметров определяет материальные балансы и задает значения расходов рабочих тел и теплоносителей по всем технологическим связям энергоблока. Конструктивные параметры включают формы, материалы элементов и типы конструкций. Для котла с

кольцевой топкой это: схемы теплообмена, размеры кольцевой топки, диаметры и шаги труб поверхностей нагрева, их компоновка в котле, профиль котла (П-, Т-образный, барабанный, прямоточный, с наличием или отсутствием промпе-регрева и т.д.).

Функционирование элементов котла и зависимости между параметрами связей моделируются уравнениями энергетического, расходного, гидравлического (аэродинамического) балансов. Система балансовых уравнений котла устанавливает такое соотношение между оптимизируемыми параметрами, которое обеспечивает получение заданной нагрузки котла. Вместе с тем все характеристики процессов и конструкций котла представлены в зависимости от одной и той же совокупности основных параметров связей и конструктивно-

компоновочных параметров А*, влияющих в наибольшей степени на

при схемно-

параметрической оптимизации. Параметры

могут изменяться лишь в пределах физически возможных и технически (технологически) осуществимых значений:

Рис.2. Оптимальные параметры энергоблоков ТЭЦ в зависимости от единичной мощности N: Р„., Р„„ — давление пара за котлом и промперегрева; t«, ton - температура пара за котлом и промперегрева; tn. — температура питательной воды.

Рис 3 Оптимальные параметры энергоблоков КЭС в зависимости от единичной мощности N обозначения на рис.2

Рис 4 Оптимальная эффективность энергоблоков различных мощностей (АО с КЦТ-котлами: Цн соответственно отношение значений интегрального эффекта и КПД по отпуску электроэнергии при оптимальных и традиционных схемно-параметрических решениях; 1,2 - для ТЭЦ; 3,4 - для КЭС

где индексы «*», «"» относятся к минимальным и максимальным допустимым значениям параметров.

В третьей главе проведена оптимизация параметров энергоблоков и котлов с кольцевой топкой в составе ТЭС. При этом оптимизация КЦТ-котлов в составе энергоблоков состоит из двух этапов - оптимизации параметров энергоблока (в том числе и граничных параметров котла) и оптимизации конструктивно-компоновочных параметров собственно КЦТ-котла (технико-экономические и расходно-термодинамичес-кие).

На рис.2, 3 показаны оптимальные термодинамические параметры энергоблоков ТЭС с КЦТ-технологией.

Ь 0,66

0,64

0,62

0,60

100 150 200 ЛГ.МВт 200 400 600 N, МВт

Рис.5. Эксергетический КПД (rji) котлов с Рис. 6. Эксергетический КПД (rji) котлов с КЦТ и эксергетический структурный коэф- КЦТ и эксергетический структурный коэффициент (е,) ТЭЦ при стандартных (1, 2) и фициент (е,) КЭС при стандартных (1, 2) и оптимальных (3,4) параметрах энергоблоков оптимальных (3,4) параметрах энергоблоков различной мощности различной мощности

Легко видеть, что совокупность взаимосвязанных термодинамических и расходных параметров обусловливает необходимость проектирования КЦТ-котлов, работающих в составе энергоблоков ТЭС, совместно с турбиной, так как лишь в этом случае может быть достигнут максимальный эффект от применения КЦТ-технологии, рис.4.

Эксергетический КПД котлов и эксергетический структурный коэффициент энергоблоков с KЦT-котлами показан на рис.5 и 6 в сравнении с традиционной схемой ТЭС стандартных параметров. Можно видеть, что КЦТ-технология превосходит традиционную во всем рассмотренном диапазоне мощностей. Скачки значений параметров обусловлены для ТЭЦ - переходом энергоблоков на цикл с промежуточным перегревом, для КЭС - переходом на тур-бопривод питательных насосов.

В целом схемно-параметрическая оптимизация позволяет в среднем повысить технико-экономическую эффективность конденсационных энергоблоков с КЦТ-технологией на 21 %, теплофикационных энергоблоков - на 28 % по сравнению с традиционной, рис.4.

В таблице показаны результаты оптимизации конструктивно -компоновочных параметров КЦТ-котла в сочетании с оптимизацией термодинамических параметров в сравнении с традиционными вариантами котлов П-67 и Е-650. Можно видеть, что при комплексной оптимизации КЦТ-технологии в составе энергоблока ТЭС характеристики котла существенно меняются. На 3,5...6% снижается металлоемкость котла (следовательно и капиталовложени-ия). На 30...34% снижается высота котлоагрегата, следовательно - капиталовложения в главный корпус. При этих условиях обеспечивается наивысшая эффективность энергоблока соответствующей мощности, рис.4.

На рис.7 проведено сопоставление габаритных характеристик кольцевых котлов (Т-образной и полубашенной компоновки) с известными Т-образными и башенными традиционными котлами.

Рис. 7. Сопоставление габаритных характеристик кольцевых Т-образных и башенных котлов

Результаты сравнения котлов с КЦТ в составе теплофикационных и конденсационных энергоблоков с традиционными котлами .

Таблица

*-температуры на выходе из зоны активного горения обеспечиваются при различной доле рециркуляции низкотемпературных газов в топку (10.

24800

25%)

В четвертой главе проведена оценка устойчивости оптимальных решений при изменяющихся внешних факторах: включению КЦТ-технологии в энергосистемы различной мощности, рис.8; в условиях изменения экологической обстановки в ареале функционирования, рис.9; в условиях изменения стоимости топлива, рис.10. Можно видеть, что оптимальные параметры (Рц,

КЦТ-энергоблоков на базе мощных конденсационных турбин - устойчивы в условиях работы КЦТ-энергоблоков в ЭС практически любой мощности, в условиях изменения экологической обстановки в ареале функционирования (при увеличении фоновых концентраций вредных веществ в приземном слое атмосферы от 0 до 0,8 ПДК) и в условиях изменения стоимости топлива (от 15 до 35 $/т.у.т.). Оптимальные параметры КЦТ-энергоблоков на базе теплофикационных турбин типа Т - менее устойчивы в тех же условиях. В крупных энергосистемах (мощностью более 3...4 ГВт) применение КЦТ-энергоблоков на базе теплофикационных турбин требует тщательной проработки с оптимизацией термодинамических параметров.

Увеличение стоимости топлива, и увеличение экологической нагрузки на ареал функционирования требуют идентичных подходов к схемно-параметрической оптимизации энергоблоков с КЦТ-технологией.

Рис 8. Оптимальные параметры КЦТ-энергоблоков в зависимости от числа включенных в ЭС эквивалентных энергоблоков

Рис.9. Оптимальные параметры КЦТ- Рис.10 Оптимальные параметры КЦТ-

энергоблоков в условиях повышения фоно- энергоблоков в условиях повышения стои-

вых концентраций вредных веществ в атмо- мости топлива: обозначения те же, что и на

сфере: обозначения те же, что и на рис.8 рис.8

В пятой главе на основе разработанных методических подходов и проведенных исследований предложены технические решения для кольцевых котлов ТЭС с энергоблоками 800 МВт. Для проектной задачи рассмотрены разные варианты компоновок котлов: Т-образная и полубашенная. Проведено сравнение указанных вариантов с традиционной компоновкой котла сопоставимой паро-производительности. Сравнение проведено как для котлов, так и для энергоблоков в целом.

Показано, что энергоблок, оснащенный КЦТ-технологией позволяет получить доход больший, чем при традиционной компоновке котла на 30...40 млн.$ (за весь срок жизни) в зависимости от исполнения КЦТ-котла. При этом дисконтированные сроки окупаемости КЦТ-энергоблоков сокращаются более, чем на полгода, при ставке дисконтирования 12%.

В заключении сформулированы основные результаты работы и выводы. 1. Применение КЦТ-котлов в составе энергоблоков ТЭС позволяет в среднем повысить технико-экономическую эффективность конденсационных энергоблоков на 21 %, теплофикационных энергоблоков - на 28 %. Оптимальные

параметры КЦТ-котлов для конденсационных энергоблоков 200...800 МВт: эксергетический КПД на уровне 65,7...66,8 %; структурный коэффициент -0,69...0,71; параметры пара за котлом и промперегрева - 25/4,17 МПа и 525/525 °С при температуре питательной воды 265...300 °С. Оптимальные параметры КЦТ-котлов для теплофикационных энергоблоков зависят от наличия промперегрева и составляют - для диапазона мощностей ПО... 175 МВт: эксергетический КПД на уровне 63,2...67,9 %; структурный коэффициент - 0,620.. .0,678; параметры пара за котлом

°С при температуре питательной воды 1п>=200 °С; для энергоблоков мощностью 180...250 МВт параметры свежего пара за котлом и вторично перегретого пара - 18/3,1...25/3,9 МПа и 525 / (530...535) °С при температуре питательной воды 225...300 °С.

2. При анализе работы КЦТ-котлов в составе энергоблоков различных типов и мощностей выявлено, что совокупность взаимосвязанных термодинамических и расходных параметров обусловливает необходимость проектирования КЦТ-котлов совместно с турбиной, так как лишь в этом случае может быть достигнут максимальный эффект от применения КЦТ-технологии.

3. Масса котлов с применением КЦТ-технологии может быть уменьшена на

а высота (по потолку топки) - на в зависимости от

паропроизводительности. На примере оптимизации котла Е-820 в составе теплофикационного энергоблока (на базе турбины Т-175) показано, что оптимизация конструктивно-компоновочных параметров может уменьшить капиталовложения в котел на 17%, а переменную часть удельных интегральных затрат - на 6%.

4. Оптимальные параметры КЦТ-энергоблоков на базе мощных конденсационных турбин - устойчивы в условиях работы в ЭС практически любой мощности, в условиях изменения экологической обстановки в ареале функционирования (при увеличении фоновых концентраций вредных веществ в приземном слое атмосферы от 0 до 0,8 ПДК) и в условиях измене-

ния стоимости топлива (от 15 до 35 $/т.у.т.). Оптимальные параметры КЦТ-энергоблоков на базе теплофикационных турбин типа Т - менее устойчивы в тех же условиях. В крупных энергосистемах (мощностью более 3... 4 ГВт) применение КЦТ-энергоблоков на базе теплофикационных турбин требует тщательной проработки с оптимизацией термодинамических параметров.

5. Увеличение стоимости топлива, и увеличение экологической нагрузки на ареал функционирования требуют идентичных подходов к схемно-параметрической оптимизации энергоблоков с КЦТ-технологией.

6. Полубашенная компоновка кольцевого котла позволяет обеспечить более высокие объемные теплонапряжения, характеризующиеся заполнением факелом топочного пространства («117 кВт/м3 против «74 кВт/м3 у Т-образного). Т-образная компоновка кольцевого котла позволяет обеспечить меньшие температуры уходящих газов («128 °С против «135 °С у полубашенного). Обе компоновки при этих условиях характеризуются близкими КПД котла - 92,7 и 92,8 % соответственно.

7. По совокупности характеристик (КПД, расход топлива, масса, стоимость) варианты Т-образной и полубашенной компоновки можно считать сопоставимыми. Предпочтение тому или иному варианту должно определяться совокупностью монтажно-наладочных, ремонтно-эксплуатационных характеристик, а также готовностью заводов-изготовителей к организации производства котлов указанных профилей.

8. На примере энергоблока мощностью 800 МВт, оснащенного КЦТ-технологией, показано, что доход может быть увеличен на 30...40 млн.$ (за весь срок жизни) в зависимости от исполнения КЦТ-котла, по сравнению с традиционной компоновкой котла. При этом дисконтированные сроки окупаемости КЦТ-энергоблоков сокращаются более, чем на полгода, при ставке дисконтирования 12%.

Список опубликованныхработ по теме диссертации:

1. Щинников П.А., Ноздренко Г.В., Серант Ф.А., Зыкова Н.Г и др. Повышение эффективности энергоблоков ТЭЦ. - 3-й семинар вузов Сибири и ДБостока по теплофизике и теплоэнергетике. Тезисы докладов. - 18...20 сентября 2003, г. Барнаул. - Новосибирск: ИТ СО РАН, 2003. - С.58...59.

2. G. Nozdrenko, F. Serant, N. Zykova and other. - Improvement of efficiency of steam-turbine power-generating unit of coal-dust combined heat and power station. - KORUS 2003. The 7th Korea-Russia International Symposium on Science and Technology. - June 28...July 6,2003 at University of Ulsan. - Ulsan, Republic of Korea.-Vol.4.-pp. 151... 156.

3. Щинников П.А., Ноздренко Г.В., Серант Ф.А., Зыкова Н.Г Методические подходы к схемно-параметрической оптимизации котлов с кольцевой топкой. — Теплоэнергетические системы и агрегаты: Сборник научных трудов. -Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. - С.66...83.

4. Зыкова Н.Г., Серант Ф.А., Ноздренко Г.В., Щинников П.А., Схемно-параметрическая оптимизация котлов ТЭС с кольцевой топкой. - Теплофизика и аэромеханика. - 2003. - том 10. - №3. - С.477...483.

5. Щинников П.А., Коваленко П.Ю., Зыкова Н.Г. О повышении эффективности энергоблоков ТЭС- Энергосистемы, электростанции и их агрегаты: Сборник научных трудов. -Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004. - С.28...36.

6. Пугач Л.И., Ноздренко Г.В., Зыкова Н.Г, Пугач ЮЛ. Рассчетные исследования. Влияние качества топлива и схемных решений: Учеб. пособие.- Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1997.-С.58.

7. Щинников П.А., Зыкова Н.Г, Ноздренко Г.В. Технико-экономическая оптимизация граничных параметров котлов с кольцевой топкой.-Энергосистемы, электростанции и их агрегаты: Сборник научных трудов. -Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004. - С.36...43.

8. ЗыковаН.Г. Схемно-параметрические решения для котлов ТЭС с кольцевой топкой.- Энергосистемы, электростанции и их агрегаты: Сборник научных трудов. -Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004. - С.80...94.

9. Щинников П.А., Зыкова Н.Г., Серант Ф.А., Коваленко П.Ю. и др. Повышение эффективности энергоблоков ТЭЦ. Ползуновский вестник №1. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ им. Ползунова, 2004.- С. 210...215.

Подписано в печать «-££» охтяём 2004 г. Формат 84х60х 1/16 Бумага офсетная. Тираж 100 экз. Печ.л. 1,5. Заказ № 618

Отпечатано в типографии Новосибирского государственного технического университета 630092, г.Новосибирск, пр. К.Маркса, 20

«2 874

226

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПЫЛЕУГОЛЬНЫХ КОТЛОВ С КОЛЬЦЕВОЙ ТОПКОЙ И АКТУАЛЬНОСТЬ ' ИХ СХЕМНО-ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ.

1.1. Предпосылки к исследованию.

1.2. Технологические и режимные особенности котлов с кольцевыми топками.

1.3. Технические решения по конструктивно-компоновочным параметрам.

1.4. Обзор методов схемно-параметрической оптимизации котлов.

1.4.1. Методы отыскания оптимума.

1.4.2. Целевая функция.

1.5. Выводы и задачи исследования.

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Комплексный эксерго-экономический подход

2.2. Критерий эффективности.

2.3. Методика математического моделирования КЦТ-котла.

2.4. Методика оптимизации и вариантных расчетов.

2.5. Выводы

ГЛАВА 3. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ

ПАРАМЕТРОВ ЭНЕРГОБЛОКОВ И КОТЛОВ

С КОЛЬЦЕВОЙ ТОПКОЙ.

3.1. Структурная оптимизация энергоблоков с КЦТ-котлами.

3.2. Оптимизация термодинамических и расходных параметров.

4 3.3. Оптимизация конструктивно-компоновочных параметров

КЦТ-котлов.

3.4. Выводы

ГЛАВА 4. ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ ОПТИМАЛЬНЫХ

ПАРАМЕТРОВ.

4.1. Устойчивость оптимальных параметров в условиях изменяющейся мощности энергосистемы.

4.2. Устойчивость оптимальных параметров в условиях изменяющейся экологической обстановки.

4.3. Устойчивость оптимальных параметров в условиях изменения стоимости топлива.

4.4. Выводы

ГЛАВА 5. ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ДЛЯ КОЛЬЦЕВЫХ КОТЛОВ

ТЭС С ЭНЕРГОБЛОКАМИ 800 МВТ.

ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ.

5.1. КЦТ-котел в составе энергоблока 800 МВт с

Т-образной компоновкой.

5.2. КЦТ-котел в составе энергоблока 800 МВт с полубашенной компоновкой.

5.3. Сравнение КЦТ-котлов Т-образной и полубашенной компоновки

5.4. Экономический эффект.

5.5. Выводы.

Долговременная концепция развития отечественной и, в первую очередь, сибирской энергетики, формируется как угольная. Уголь рассматривается как стратегическое топливо. Нормативные складские запасы угля на ТЭС делают их менее зависимыми от складывающейся социально-экономической, транспортной или иной конъюнктуры, особенно в отопительный период. Стратегический запас угля стабилизирует и повышает долговременную надежность топливного баланса ТЭС. При этом развитие отечественной энергетики характеризуется новыми чертами.

Первое - уменьшение единичной мощности энергооборудования, по сравнению с крупными ТЭС. Очевидно, развитие этого процесса будет приводить к снижению энергоэффективности и увеличению удельных затрат.

Второе - формирование федерального оптового рынка электроэнергии и мощности (ФОРЭМ). При этом энергосистемы в настоящее время имеют возможность покупать недостающую электроэнергию не только на оптовом рынке, но и у независимых производителей.

Третье - согласно энергетической стратегии, повышением цен на органическое топливо для России, которая является крупнейшим производителем и потребителем энергоресурсов. При этом топливообеспечение ТЭС характеризуется сменой гаммы топлив, наблюдаемой в настоящее время. Топливные компании констатировали «окончание газовой паузы» в энергетике и переход к программам «Уголь - энергетическое топливо 21 -го века».

Четвертое - необходимостью осуществления инвестиций, в основном, за счет привлечения платных финансовых средств. В то же время внедрение энергосберегающих технологий является чрезвычайно капиталоемким, поэтому оно должно сочетаться с вводом генерирующих мощностей. Наиболее капиталоемкой частью энергоблоков является котельная установка, затраты в которую с учетом зданий и сооружений, косвенных расходов могут составлять - до 50 %.

Учитывая отмеченные выше тенденции в развитии ТЭС, особую актуальность приобретают оптимальные системные решения в энергетике и, в частности, - оптимальные решения по пылеугольным котлам (как наиболее капиталоемкой части энергоблоков) с новыми котельными технологиями.

Одной из таких технологий является принципиально новая конструкция котла, который оснащен кольцевой топкой (КЦТ). Технология разработана Сибтехэнерго с участием КазНИИЭ, ВТИ, СКБ ВТИ и ТЭПа в качестве одного из перспективных направлений, и реализована на Новоиркутской ТЭЦ.

На мощных котлах высота топки выбирается в основном из условия охлаждения продуктов сгорания в пределах топки до температуры, обеспечивающей надежную и бесшлаковочную работу ширмовых и конвективных поверхностей нагрева. В результате высота топки такого котла оказывается на 30.40% большей, чем требуется для экономичного выгорания топлива.

Кольцевая топка представляет дальнейшее развитие тангенциальных топок, отличительной особенностью которых является вихревой характер течения газов. Продукты сгорания в такой топке движутся сравнительно узким спирально-вихревым потоком в пристенной области топки, а в центральной (при-осевой) области топки по всей ее высоте практически отсутствует активное движение факела. Поперечный размер (диаметр) этой малоактивной зоны достигает 40.50% сечения топки, что позволяет эффективно использовать ее для размещения надежно работающих дополнительных (в виде осесимметричной вставки) поверхностей нагрева.

При таком решении вращающийся факел оказывается как бы зажатым в кольцевом пространстве между внутренними и наружными экранами, в результате чего условия смешения, выгорания и теплообмена в таком топочном объеме становятся другими, по сравнению с традиционными топками.

Применение кольцевых топок для мощных котлов позволяет уменьшить их высоту и за счет этого сократить металл о- и капиталоемкость котлов.

Несмотря на успешную эксплуатацию котла с кольцевой топкой на Новоиркутской ТЭЦ и накопленный к настоящему времени опыт проектирования КЦТ-котлов больших мощностей комплексного исследования КЦТ-технологии в составе энергоблоков ТЭС не проведено. В то же время такое исследование позволит учесть многофакторное влияние термодинамических, технических, конструктивно-компоновочных, топливных, структурных и др. ограничений и сформулировать практические рекомендации при проектировании КЦТ-энергоблоков любых типов и мощностей.

Поэтому целью работы является комплексная схемно-параметрическая оптимизация пылеугольных котлов с кольцевой топкой в составе энергоблоков ТЭС.

Задачи исследования:

1. Разработка методики схемно-параметрической оптимизации котлов с кольцевой топкой в составе энергоблоков тепловых электростанций при комплексном учете системных факторов (топлива, обеспечения графиков нагрузки, надежности энергоснабжения, связи с энергосистемой, требований к экологической, социальной, промышленной инфраструктуре, удельных стоимостных показателей) при неопределенности исходной информации.

2. Комплексная схемно-параметрическая оптимизация котлов с кольцевой топкой. Оценка наивыгоднейших сочетаний термодинамических, расходных и технико-экономических параметров и показателей. Исследование влияния системных факторов и типов энергоблоков на схемно-параметрические оптимальные решения.

3. Разработка рекомендаций по выбору оптимальных конструктивно-компоновочных параметров котлов с кольцевой топкой в составе энергоблоков пылеугольных тепловых электростанций.

В диссертационной работе разработана методика комплексной оптимизации КЦТ-котлов в составе энергоблоков ТЭС.

Проведена комплексная оптимизация КЦТ-технологии в составе энергоблоков широкого спектра типоразмеров. На основе расчетов определены оптимальные параметры оборудования, выявлены основные закономерности влияния системных факторов при обеспечении надежности энергоснабжения и с учетом экологических, финансовых и топливных ограничений.

На основе полученных (в результате вероятностных оптимизационных расчетов) закономерностей по выбору параметров и характеристик оборудования и технико-экономической эффективности выработаны практические рекомендации по применению КЦТ-котлов.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на: в 2002 г. (г. Саратов, СГТУ), на третьем семинаре вузов Сибири и Д.Востока по теплофизике и теплоэнергетике. «Повышение эффективности энергоблоков ТЭЦ» (г. Барнаул, АлГТУ, 18.20 сентября 2003), на конференции молодых ученых (Новосибирск, НГТУ, 2003, 2004), на научно-технических советах и семинарах Подольского машиностроительного завода (г. Подольск, 2003 г.), на 7-м российско-корейском международном симпозиуме по науке и технологии - KORUS,

2003 (университет г.Ульсан, Корея, 28 июня.6 июля 2003), Научной сессии НГТУ (Новосибирск, НГТУ, 2003, 2004), на научных семинарах каф. ТЭС НГТУ, «Сибтехэнерго», «СибКОТЭС», ИТ СО РАН (Новосибирск, 2002.2004 гг.), практическая часть работы была представлена на 12-й Европейской выставке, посвященной проблемам энергетики (г.Барселона, Испания, 25.27 мая

2004 г).

Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс НГТУ [69] и в проектной организации «СибКОТЭС» при разработке технических предложений для Верхнетагильской ГРЭС; предложений по строительству энергоблоков 1200 МВт и 2x800 МВт в Китае (ТЭС «Суйчжун», КНР).

Диссертация состоит из пяти глав, введения, заключения, списка литературы и приложения. Содержит 135 страниц основного текста, 24 рисунка, 12 таблиц, 77 источника. По материалам диссертации опубликовано 8 печатных трудов.

В первой главе обоснована актуальность проблемы. Изложены принципиальные особенности КЦТ-технологии. Показано, что до настоящего времени не проведено обобщающего исследования, которое позволит комплексно оценить достоинства и недостатки данной технологии.

Проведен обзор методов пригодных к схемно-параметрической оптимизации котлов. Показано, что идея схемно-параметрической оптимизации котлов заключается в изменении совокупности значений комплекса взаимосвязанных параметров так, чтобы обеспечить наивысший технико-экономического эффект.

Значительный вклад в развитие методов оптимизации и расчетов оборудования (в том числе котлов) в составе энергоблоков ТЭС внесли А.И. Андрю-щенко, А.В. Змачинский, В.И. Кузнецов, JI. Б. Кроль, В. А. Локшин, JI. С. По-пырин, J1.A. Рихтер, Ф.А. Серант и др.

Показано, что строгое решение задачи схемно-параметрической оптимизации котлов может быть получено только при комплексной оптимизации параметров и профиля всего энергоблока. Энергоблок рассматривается как система взаимосвязанных элементов энергооборудования, предназначенная для выработки тепло- и электроэнергии. Всякое изменение любого параметра или элемента энергоблока влияет на параметры, характеристики и показатели всего энергоблока как системы. Это влияние для котла передается через совокупность его граничных (на входе и выходе) термодинамических, расходных и технико-экономических параметров.

Сформулированы цели и задачи исследования.

Во второй главе изложена методика исследования КЦТ-технологии в составе энергоблоков ТЭЦ. Изложены основные положения подхода к технико-экономической оптимизации, целями которой является определение наивыгоднейшего сочетания термодинамических параметров и вида технологической схемы КЦТ-энергоблока с учетом всех видов ограничений. При этом в качестве внутренних ограничений выступают начальные параметры энергоблока, режимные факторы технологических процессов, конструктивные особенности оборудования (в первую очередь котлов) и т.п., внешними ограничениями являются условия приведения расчетных вариантов к сопоставимому виду, которые учитывают влияние экологических, социальных, инфраструктурных факторов, включение блока в энергосистему, его готовность к несению нагрузки, работа в условиях несортовых поставок топлива и др.

Разработанная модель технико-экономического исследования, в которой заложены принципы эксергетической методологии и теории агрегативных систем, по существу является дальнейшим развитием активно прорабатываемого в НГТУ в последние годы направления комплексных исследований энергетических установок, которое прослеживается в работах Ноздренко Г.В., Щинникова П.А., Овчинникова Ю.В., Томилова В.Г., Ловцова А.А.

Сформулирована целевая функция в вероятностной постановке, которая в современных условиях хозяйствования должна отражать как доходную, так и расходную составляющие.

Впервые предложены определяющие принципы и обобщающий математический подход для исследования КЦТ-котлов. При этом к термодинамическим параметрам котла относятся: начальные и конечные параметры пара, параметры промежуточного перегрева, конечные параметры системы регенерации. Совокупность расходных параметров определяет материальные балансы и задает значения расходов рабочих тел и теплоносителей по всем технологическим связям энергоблока. Конструктивные параметры включают формы, материалы элементов и типы конструкций. Для котла с кольцевой топкой это: схемы теплообмена, размеры кольцевой топки, диаметры и шаги труб поверхностей нагрева, их компоновка в котле, профиль котла (П-, Т-образный, барабанный, прямоточный, с наличием или отсутствием промперегрева и т.д.).

Функционирование элементов котла и зависимости между параметрами связей моделируются уравнениями энергетического, расходного, гидравлического (аэродинамического) балансов. Система уравнений балансов функционирующих элементов котла устанавливает такое соотношение между термодинамическими и расходными параметрами связей, которое обеспечивает получение заданной нагрузки котла.

Сформулированы ограничения на применяемые методы. Предложенные методики реализованы в вычислительном компьютерном комплексе, имитирующем работу КЦТ-энергоблоков в составе ТЭС.

В третьей главе проведена оптимизация параметров энергоблоков и котлов с кольцевой топкой в составе ТЭС.

При этом оптимизация КЦТ-котлов в составе энергоблоков состоит из двух этапов - оптимизации параметров энергоблока (граничных параметров котла) и оптимизации конструктивно-компоновочных параметров собственно КЦТ-котла, а оптимизируемые параметры можно разделить на две группы: технико-экономические и расходно-термодинамические.

На основе расчетных экспериментов впервые выполнена структурная оптимизация энергоблоков с КЦТ-котлами, включающая оптимизацию термодинамических и расходных параметров как КЦТ-котлов, так и энергоблока в целом. Показано, что схемно-параметрическая оптимизация позволяет в среднем повысить технико-экономическую эффективность конденсационных энергоблоков на 21 %, теплофикационных энергоблоков - на 28 %.

В четвертой главе проведена оценка устойчивости оптимальных решений при изменяющихся внешних факторах: включению КЦТ-технологии в энергосистемы различной мощности; в условиях изменения экологической обстановки в ареале функционирования; в условиях изменения стоимости топлива.

В пятой главе на основе разработанных методических подходов и проведенных исследований предложены технические решения для кольцевых котлов ТЭС с энергоблоками 800 МВт. Для проектной задачи рассмотрены разные варианты компоновок котлов: Т-образная и полубашенная. Проведено сравнение указанных вариантов с традиционной компоновкой котла сопоставимой паро-производительности. Сравнение проведено как для котлов, так и для энергоблоков в целом.

Показано, что энергоблок, оснащенный КЦТ-технологией позволяет получить доход больший, чем при традиционной компоновке котла на 30.40 млн.$ (за весь срок жизни) в зависимости от исполнения КЦТ-котла. При этом дисконтированные сроки окупаемости КЦТ-энергоблоков сокращаются более, чем на полгода, при ставке дисконтирования 12%.

В заключении сформулированы основные результаты работы и выводы.

Приложение содержит акты о практическом использовании результатов диссертационной работы.

Таким образом в диссертационной работе разработаны теоретические положения и методика исследования КЦТ-технологии, выполнены вероятностные комплексные исследования указанной технологии, позволяющие разработать и сформулировать практические рекомендации по ее применению для широкого спектра энергетического оборудования ТЭС. На практических примерах, показаны пути реализации технологии.

5.5. Выводы

Таким образом, в качестве примера технической реализации оптимизационных расчетов рассмотрены (в сравнении) конструктивно-компоновочные, схемно-параметрические и технико-экономические решения для КЦТ-котлов Т-образной и полубашенной компоновки производительностью 2450 т/ч для ТЭС с энергоблоками 800 МВт для электростанции «Суйчжун» в провинции Ляонин,

КНР.

Сравнение совокупности характеристик, а также сравнение указанных вариантов с традиционным аналогом (энергоблок мощностью 800 МВт с котлом

П-67) позволяет сделать следующие выводы:

1. Полубашенная компоновка кольцевого котла позволяет обеспечить высокие объемные теплонапряжения, характеризующие заполнение факелом топочного пространства. По условиям шлакования топочных экранов и ширм допустимые температуры (1250 °С и 1180 °С соответственно возможно обеспечить при 20 %-ой доле рециркуляции дымовых газов.

2. Для котла Т-образной компоновки низкие температуры уходящих газов (128 °С), обеспечивают достаточно высокий КПД котла (92,8 %) при тепло-напряжении топочного пространства - 73,5 кВт/м3. Для котла полубашенной компоновки сопоставимый КПД котла (92,7 %) обеспечивается за счет высокого теплонапряжения топочного объема (qv) - 116,7 кВт/м3 при температуре уходящих газов - 134 °С.

3. В целом, по совокупности характеристик (КПД, расход топлива, масса, стоимость) варианты Т-образной и полубашенной компоновки можно считать сопоставимыми. Предпочтение тому или иному варианту должно определяться совокупностью строительно-монтажных, пуско-наладочных и ре-монтно-эксплуатационных характеристик, а также готовностью заводов-изготовителей к организации производства котлов указанных профилей.

4. Энергоблок оснащенный КЦТ-технологией позволяет получить доход больший, чем при традиционной компоновке котла на 30.40 млн.$ (за весь срок жизни) в зависимости от исполнения КЦТ-котла. При этом дисконтированные сроки окупаемости КЦТ-энергоблоков сокращаются более чем на полгода, при ставке дисконтирования 12%.

5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, на основе разработанных методических подходов к схем-но-параметрической оптимизации котлов с кольцевой топкой в составе энергоблоков ТЭС, реализованных в вычислительном комплексе в вероятностной постановке и с использованием программы TRAKT проведено исследование КЦТ-технологии. При этом учтено влияние внешних факторов: экологической, социальной, промышленной инфраструктуры, обеспечение графиков нагрузки, обеспечения резервной мощности, стоимостные показатели.

На основе многовариантных оптимизационных расчетов сделаны следующие выводы:

1. Применение КЦТ-котлов в составе энергоблоков ТЭС позволяет в среднем повысить технико-экономическую эффективность конденсационных энергоблоков на 21 %, теплофикационных энергоблоков - на 28 %. Оптимальные параметры КЦТ-котлов для конденсационных энергоблоков 200.800 МВт: эксергетический КПД на уровне 65,7.66,8 %; структурный коэффициент -0,69.0,71; параметры пара за котлом и промперегрева - 25/4,17 МПа и 525/525 °С при температуре питательной воды 265.300 °С. Оптимальные параметры КЦТ-котлов для теплофикационных энергоблоков зависят от наличия промперегрева и составляют — для диапазона мощностей 110. 175 МВт: эксергетический КПД на уровне 63,2.67,9 %; структурный коэффициент - 0,620.0,678; параметры пара за котлом Рпс=14,4. .15,6 МПа, /пе=580 °С при температуре питательной воды tnB=200 °С; для энергоблоков мощностью 180.250 МВт параметры свежего пара за котлом и вторично перегретого пара - 18/3,1 .25/3,9 МПа и 525 / (530.535) °С при температуре питательной воды 225.300 °С.

2. При анализе работы КЦТ-котлов в составе энергоблоков различных типов и мощностей выявлено, что совокупность взаимосвязанных термодинамических и расходных параметров обусловливает необходимость проектирования КЦТ-котлов совместно с турбиной, так как лишь в этом случае может быть достигнут максимальный эффект от применения КЦТ-технологии.

3. Масса котлов с применением КЦТ-технологии может быть уменьшена на «300.600 т, а высота (по потолку топки) - на «30.34% в зависимости от паропроизводительности. На примере оптимизации котла Е-820 в составе теплофикационного энергоблока (на базе турбины Т-175) показано, что оптимизация конструктивно-компоновочных параметров может уменьшить капиталовложения в котел на 17%, а переменную часть удельных интегральных затрат ДА,К - на 6%.

4. Оптимальные параметры (Р0, to, tnп, *пв) КЦТ-энергоблоков на базе мощных конденсационных турбин - устойчивы в условиях работы в ЭС практически любой мощности, в условиях изменения экологической обстановки в ареале функционирования (при увеличении фоновых концентраций вредных веществ в приземном слое атмосферы от 0 до 0,8 ПДК) и в условиях изменения стоимости топлива (от 15 до 35 $/т.у.т.). Оптимальные параметры КЦТ-энергоблоков на базе теплофикационных турбин типа Т - менее устойчивы в тех же условиях. В крупных энергосистемах (мощностью более 3.4 ГВт) применение КЦТ-энергоблоков на базе теплофикационных турбин требует тщательной проработки с оптимизацией термодинамических параметров.

5. Увеличение стоимости топлива, и увеличение экологической нагрузки на ареал функционирования требуют идентичных подходов к схемно-параметрической оптимизации энергоблоков с КЦТ-технологией.

6. Полубашенная компактная компоновка кольцевого котла сопряжена с более высоким теплонапряжением объема («117 кВт/м против «74 кВт/м у Т-образного), характеризующим заполнение факелом топочного пространства, но требующим снижения теплонапряжения в зоне активного горения. Этим объясняется повышенная, по сравнению с Т-образной компоновкой, доля рециркуляции газов, требующаяся для обеспечения нормальной бесшлако-вочной работы топки. Т-образная компоновка кольцевого котла позволяет обеспечить меньшие температуры уходящих газов («128 °С против «135 °С у полубашенного) при меньших долях рециркуляции газов в топку в зависимости от места отбора на рециркуляцию. Обе компоновки при этих условиях характеризуются близкими КПД котла - 92,7 и 92,8 % соответственно. По совокупности характеристик (КПД, расход топлива, масса, стоимость) варианты Т-образной и полубашенной компоновки можно считать сопоставимыми. Предпочтение тому или иному варианту должно определяться совокупностью строительно-монтажных, пуско-наладочных и ремонтно-эксплуатационных характеристик, а также готовностью заводов-изготовителей к организации производства котлов указанных профилей. На примере энергоблока мощностью 800 МВт, оснащенного КЦТ-технологией, показано, что доход может бить увеличен на 30.40 млн.$ (за весь срок жизни) в зависимости от исполнения КЦТ-котла, по сравнению с традиционной компоновкой котла. При этом дисконтированные сроки окупаемости КЦТ-энергоблоков сокращаются более, чем на полгода, при ставке дисконтирования 12%.

1. Авт. свидетельство N° 658358. Парогенератор / Ф.А. Серант, В.В. Булгаков и др. -Опубл. в Б.И., 1979, № 15.

2. Авт. свидетельство № 909418. Вертикальная топка котла / Ф.А. Серант, В.В. Булгаков и др. Опубл. в Б.И., 1982, № 18.

3. Авт. свидетельство № 840556. Котел / Ф.А. Серант, В.Н. Точилкин и др. Опубл. в Б.И., 1981, №23.

4. Авт. свидетельство № 731175. Парогенератор / Ю.А. Харкин, Ф.А. Серант и др. -Опубл. вБ.И., 1980, № 16.

5. Авт. свидетельство № 693089. Парогенератор / И.Н. Розенгауз, Ф.А. Серант и др. -Опубл. в Б.И., 1979, №39.

6. Авт. свидетельство № 1218246. Вертикальная призматическая топка /В.В. Осин-цев, Ф.А. Серант и др. Опубл. в Б.И., 1985.

7. Авт. свидетельство № 922425. Призматическая топка / Ю.Л. Маршак, В.Н. Итман и др. Опубл. в Б.И., 1981.

8. Аминов Р.З., Доронин М.С., Борисенко А.Э., Шауфлер Л.Г. О совершенствовании взаимодействия производителей и потребителей энергии при согласовании их интересов // Теплоэнергетика, 1999, № 4.- С. 32.35.

9. Аминов Р.З., Борисенков А.Э., Доронин М.С. Эффективность сооружения ПТУ и концепция устойчивого развития // Материалы конф. «Экология энергетики 2000». -М.: Изд-во МЭИ, 2000. -С.281.285.

10. Андрющенко А.И., Аминов Р.З. Оптимизация режимов работы и параметров тепловых электростанций. М.: Высш. шк., 1983. - 255 с.

11. Андрющенко А.И., Змачинский А.В., Понятое В.А. Оптимизация тепловых циклов и процессов ТЭС. -М.: Высш. шк., 1974. 279 с.

12. Андрющенко А.И. Методика системных термодинамических исследований в теплоэнергетике. Саратов: СГТУ, 1996. -97 с.

13. Антонова Н.Н., Бобырева И.Н. Бычкова Н.В. и др. Системы поддержки принятия решений для исследования и управления энергетикой. / Под ред. А.П. Меренкова. -Новосибирск: Наука, РАН, 1997. 162 с.

14. Антропов Г.В. Оптимизация основных характеристик пароперегревателей котельных агрегатов крупных конденсационных блоков: Автореф. дисс. канд. техн. наук. -Саратов: СПИ, 1971.-26 с.

15. Белинский С.Я., Гиршфельд В.Я. Стерман J1.C. и др. Технико-экономические основы выбора параметров конденсационных электрических станций. Под ред. JI.C. Стермана. -М.: Высш. шк., 1970.-280 с.

16. Бондарев Л.К., Пугач Л.И., Серант Ф.А. и др. Направление совершенствования и создания новых топочных устройств // Энергетик, 1978, № 12.- С. 6. .9.

17. Бояринов А.И., Кафаров В.В. Методы оптимизации в химической технологии. М.: Химия, 1975. 575 с.

18. Буров В.Д., Зензин А.В., Макаревич В.В. Сравнение воздействия на окружающую среду различных типов КЭС малой мощности. Матер. Конф. «Экология энергетики 2000». -М.: Изд-во МЭИ, 2000. С.289.293.

19. Волъберг Д. Б. Основные тенденции в развитии энергетики мира // Теплоэнергетика, 1995, №9.-С. 5. 12.

20. Дьяков А. Ф. Перспективы использования угля в энергетике России // Энергетик, 1997, №3.-С. 2.4.

21. Змачинский А.В. Оптимизация основных характеристик парогенераторов крупных энеретических блоков: Автореферат дисс. докт. техн. наук. Саратов: СПИ, 1974.- 40 С.

22. Зыкова Н.Г., Серант Ф.А., Ноздренко Г.В., Щинников П.А. Схемно-параметрическая оптимизация котлов с кольцевой топкой // Теплофизика и аэромеханика,2003, т. 10, №3.-с. 477.483.

23. Клер A.M., Тюрина Э.А. Математическое моделирование и технико-экономические исследования энерготехнологических установок синтеза метанола. Новосибирск: Наука, РАН, 1998.- 127 с.

24. Кольцевые топки пылеугольных котлов / Ф.А. Серант, Б.П.Устименко, В.Н. Змей-ков, В.О. Кроль. Алма-Ата: Наука, 1988.- 168 с.

25. Котлер В.Р. Уголь и его роль в мировой электроэнергетике // Электрические станции, 1999, №4.-С. 67.70.

26. Масленников В.М., Батенин В.М., Штеренберг В.Я. и др. Модернизация существующих паротурбинных установок путем газотурбинных надстроек с частичным окислением природного газа // Теплоэнергетика, 2000. № 3. - С. 39.46.

27. Математическое моделирование и оптимизация в задачах оперативного управления тепловыми электростанциями / A.M. Клер, Н.П. Деканова, С.К. Скрипкин и др. -Новосибирск: Наука, 1997. 120 с.

28. Методы оптимизации сложных теплоэнергетических установок / A.M. Клер, Н.П. Деканова, Т.П. Щеголева и др. Новосибирск: Наука, 1993. - 116 с.

29. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов (Вторая редакция) / Под ред. В.В. Коссов, В.Н. Лившиц, А.Г. Шахназаров. М.: Экономика, 2000.-422 с.

30. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования / А.Г. Шахназаров, Г.Г. Азгальдов, Н.Г. Алешинская и др.- М., 1994.- 80 с.

31. Молодцов С. Д. Электроэнергетика мира в 90-х годах // Электрические станции, 1999, №5.-С. 58.67.

32. Николаев Ю.Е. Основы повышения эффективности теплоснабжающих комплексов городов. Автореф. дисс. докт. техн. наук. Саратов: СГТУ, 2003. -32 с.

33. Ноздренко Г.В. Эффективность применнения в энергетике КАТЭКа экологически перспективных энерготехнологических блоков электростанций с новыми технологиями использования угля. -Новосибирск: НЭТИ, 1992. 249 с.

34. Обоснование направлений развития пылеугольных ТЭЦ с новыми ресурсосберегающими технологиями / В.Г. Томилов, П.А. Щинников, Г.В. Ноздренко и др. Новосибирск: Наука, 2000. -152 с.

35. Образцов С.В., Эдельман В.И. Электроэнергетика России в 1998 году. Основные итоги// Электрические станции, 1999, № 5.- С. 2.9.

36. Падалко Л.П., Хассан Еид. Экономическая эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую // Изв. вузов и энергетических объединений СНГ. Энергетика-2000. № 1.- С.73.82.

37. Пат. 2055268 (РФ). Прямоточная горелка с низким выходом окислов азота и способ сжигания топлива / Ф.А. Серант, В.Н. Точилкин и др. Опубл. в Б.И., 1996.

38. Парчевский В.М., Комарова Г.В. Методологические вопросы эколого-экономической оптимизации атмосферных мероприятий на ТЭС // Теплоэнергетика. -1995.-№2.-С. 8. 14.

39. Попырин Л.С. Математическое моделирование и оптимизация теплоэнергетических установок. М.: Энергия, 1978. -416 с.

40. Практические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов и бизнес-планов в электроэнергетике (с типовыми примерами). -Утв. Приказом РАО «ЕЭС России» № 54. 325 с.

41. Пугач Л.И., Серант Ф.А. и др. Освоение головных и опытно-промышленных котельных установок при сжигании углей сибирских месторождений // Электрические станции, 1995, № 10. С. 16.26.

42. Пугач Л.И., Ноздренко Г.В., Зыкова Н.Г., Пугач Ю.Л. Технологические способы снижения вредных выбросов оптимизацией схем пылесжигания: Учеб. пособие.-Новосибирск: Изд-воНГТУ, 1997.-С.113.

43. Пугач ЛИ., Ноздренко Г.В., Зыкова Н.Г., Пугач Ю.Л. Рассчетные исследования. Влияние качества топлива и схемных решений: Учеб. пособие.- Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1997.-С.58.

44. Растригин JI.A. Случайный поиск в задачах оптимизации многопараметрических систем. Рига: Зинатне, 1965. -190 С.

45. Растригин Л. А. Случайный поиск в процессах адаптации. Рига: Зинатне, 1973. -130 с.

46. Саламов А.А. Удельные капитальные затраты на сооружение ТЭС за рубежом // Теплоэнергетика, 1997, № 2. С. 76.79.

47. Серант Ф.А. Разработка и исследование кольцевой топки, ее промышленное внедрение и испытания на котле паропроизводительностью 820 т/ч: Автореф. дисс. докт. техн. наук. Новосибирск, 1999. - 58 с.

48. Серант Ф.А., Стрижко Ю.В., Точилкин В.Н. Исследование аэродинамики вертикально-щелевых прямоточных горелок // Горение твердого топлива: Матер. 4 всес. Конф.-Новосибирск, 1974. -С. 159. 164.

49. Серант Ф.А., Точилкин В.Н., Остапенко Т.В. Исследование на моделях особенностей аэродинамики и конвективного теплообмена в кольцевых топках // Вопросы сжигания канско-ачинских углей в мощных парогенераторах: сб. докл. Красноярск, 1978.-С. 146. 150.

50. Серант Ф.А., Змейков В.Н. и др. Исследование кольцевых топок и разработка профиля котла для мощных энергоблоков // Теплоэнергетика, 1982. № 10.- С. 33.36. {

51. Серант Ф.А., Пугач Л.И. и др. Внедрение новых технологий сжигания при модернизации котельного оборудования // Новые технологии и научные разработки в энергетике: Сб. тр. науч.-техн. сем. Новосибирск: ИТ СО РАН., 1994.- С. 7. 10.

52. Смирнов И.А., Хрилев Jl.C., Белоусенко КВ., Коренное Б.Е. Определение экономической эффективности реконструкции ТЭЦ // Теплоэнергетика, 1999. № 4. - С. 7.13.

53. Тепловой расчет котельных агрегатов (Нормативный метод) СПб: НПО ЦКТИ, 3-е изд., 1998. -256 с.

54. Теплоэнергетика и теплотехника. Общие вопросы: Справ. / Под ред. А.В. Клименко и В.М. Зорина.-М: Изд-во МЭИ, 1999.- 3-е изд. Т.1.-527 с.

55. Томилов В.Г., Щинников П.А., Ноздренко Г.В. Эффективность пылеугольных ТЭЦ с новыми энергообеспечивающими технологиями. Новосибирск: Наука, 1999. - 97 с.

56. Томилов В.Г., Щинников П.А., Ноздренко Г.В. и др. Обоснование направлений развития пылеугольных ТЭЦ с новыми ресурсосберегающими технологиями. Новосибирск: Наука, 2000.-147 с.

57. Точилкин В.Н., Стрижко Ю.В., Серант Ф.А. Влияние пережима в верхней части топки и конструкций горелочных устройств на аэродинамику кольцевой топочной камеры // Техника и технология КАТЭКа: Тр. конф Красноярск, 1983. С.37.40.

58. ХедлиДж. Нелинейное и динамическое программирование. М: Мир, 1967. - 506 С.

59. Хлебалин Ю.М. Малозатратная модернизация ТЭЦ. Проблемы повышения эффективности и надежности систем теплоэнергоснабжения: Матер, межвуз. науч. конф. -Саратов Самара, 1999. - 1.3 ноября.- С.20.22.

60. Щинников П.А., Ноздренко Г.В., Ловцов А.А. Эффективность реконструкции пылеугольных паротурбинных ТЭЦ в парогазовые путем паротурбинной надстройки и исследование показателей их функционирования. Новосибирск: Наука, 2002. - 96 с.

61. Щинников П.А., Овчинников Ю.В., Пугач Л.И. и др. Системные исследования малоинвестиционных технологий в составе ТЭЦ // Энергетика: Изв. вузов и энергетических объединений СНГ. 2000.- № 2.-С.54.59.

62. Щинников П.А., Серант Ф.А., Ноздренко Г.В., Зыкова Н.Г. Методические подходы к схемно-параметрической оптимизации котлов с кольцевой топкой. Теплоэнергетические системы и агрегаты: Сборник научных трудов. -Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. - С.66.83.

63. Щинников П.А., Ноздренко Г.В., Серант Ф.А., Зыкова Н.Г., Ловцов А.А., Коваленко

64. П.Ю. и др. Повышение эффективности энергоблоков ТЭЦ. 3-й семинар вузов Сибири и Д.Востока по теплофизике и теплоэнергетике. Тезисы докладов. - 18.20 сентября 2003, г. Барнаул. - Новосибирск: ИТ СО РАН, 2003. - С.58.59.

65. Щинников П.А., Зыкова Н.Г., Ноздренко Г.В. Технико-экономическая оптимизация граничных параметров котлов с кольцевой топкой.-Энергосистемы, электростанции и их агрегаты: Сборник научных трудов. -Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004. С.36.43.

66. Щинников П.А., Коваленко П.Ю., Зыкова Н.Г. О повышении эффективности энергоблоков ТЭС.- Энергосистемы, электростанции и их агрегаты: Сборник научных трудов. -Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004. С.28.36.

67. Щинников П.А., Зыкова Н.Г., Серант Ф.А., Коваленко П.Ю. и др. Повышение эффективности энергоблоков ТЭЦ. Ползуновский вестник №1. Барнаул: Изд-во АлтГ-ТУ им. Ползунова, 2004.- С. 210.215.

68. Эделъман В.И., Говсиевич Е.Р. Определение соотношения стоимости электроэнергии и цен на различные виды топливных ресурсов // Энергетик, 1998, № 7. С. 12.14.

69. Dik Е.Р., Serant F.A. Slagging and ways of its reduction in coal-fired boilers units //

70. VTT. Symposium, 56.- Espoo, Finland, 1984.

71. Wroblewska V., Zelkowski S., Serant F. Uklad dysz palnika strumieniowgo do spalania pylu weglowego z regulacja warunkow zaplonu i kicrunku wyplywu mieszaniny pylowo-gazowej // Patent № 128359. Polska, 1985.