автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Управление выбросами оксидов азота на ТЭС рециркуляцией дымовых газов

На правах рукописи

4856198

ПАРЧЕВСКИЙ Валерий Михайлович

УПРАВЛЕНИЕ ВЫБРОСАМИ ОКСИДОВ АЗОТА НА ТЭС РЕЦИРКУЛЯЦИЕЙ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ

Специальность 05.13.06. Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям: энергетика)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 4 033 2017

Москва-2010

4856198

Работа выполнена в Московском энергетическом институте (техническом университете) на кафедре Автоматизированных систем управления тепловыми процессами.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Плетнев Геннадий Пантелеймонович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Балакирев Валентин Сергеевич

доктор технических наук, профессор Кормилицын Владимир Ильич

Ведущая организация:

ОАО «Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского» (ЭНИН)

Защита диссертации состоится «10» марта 2011 г. в 14 ч. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.157.14 при Московском энергетическом институте (техническом университете) по адресу: Москва, ул. Красноказарменная, д. 17, ауд. Б-205.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ (ТУ).

Отзывы на автореферат диссертации (в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения) просим направлять по адресу: 111250, Москва, ул. Красноказарменная, д. 14, Ученый совет МЭИ (ТУ).

Автореферат разослан « О? » февраля 2011 года.

/

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.157.14 к.т.н., доцент

Зверьков В.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В составе мероприятий по охране воздушного бассейна на ТЭС важнейшими являются меры по снижению выбросов оксидов азота (МОх). Особенностью оксидов азота является возможность их подавления с помощью технологических (первичных, режимных) мероприятий, не требующих больших капитальных вложений. Исторически первым и наиболее распространенным технологическим методом в газомазутных котлах служит рециркуляция дымовых газов (РДГ). Перераспределяя теплоотдачу между конвективными и радиационными поверхностями нагрева в пользу первых, РДГ, наряду с экологическим действием оказывает существенное влияние на технико-экономические показатели (ТЭП) котла, снижая его КПД нетто на 0.5-2.5 %. С ростом степени рециркуляции удельная стоимость подавления оксидов азота возрастает, и при некотором ее значении начинает превосходить полезный результат. Предприятию, работающему в условиях рыночной конкуренции (а на это направлены реформы в чнепгптике ппелелнетх лет), должно быть небезразлично, какой пеной выполняются установленные для него нормативы предельно-допустимых выбросов (ПДВ).

Для рациональной, экономически грамотной постановки атмосфероохранной деятельности на ТЭС в условиях роста цен на топливо, наличия платежей за выбросы и работы с переменной сугочной и сезонной нагрузкой необходимо управление выбросами МОх, а для этого - разработка соответствующих структур в составе АСУ ТП ТЭС.

Среди трех наиболее распространенных технологических методов (используются также разновидности ступенчатого сжигания и впрыск воды в зону горения) только РДГ может плавно регулироваться в широком диапазоне путем воздействия на направляющие аппараты дымососов рециркуляции (ДРГ).

Оптимальное управление выбросами оксидов азота требует разработки в рамках АСУ ТП соответствующего обеспечения: алгоритмического для определения оптимальных значений выбросов отдельными котлами и всей ТЭС, и технического для поддержания найденных оптимальных значений в реальном масштабе времени.

Алгоритмическое обеспечение должно включать в себя специальные характеристики оборудования в виде эколого-экономических моделей, а также процедуры поиска оптимальных режимов с учетом действующих ограничений; техническое - методы и аппаратуру для получения необходимой информации и для воздействия на процесс генерации оксидов азота.

Цель работы заключается в разработке методического, алгоритмического и технического обеспечения задач охраны окружающей среды в АСУ ТП ТЭС на примере подавления выбросов оксидов азота газомазутными котлами при использовании РДГ в качестве атмосфероохранного воздействия. В рамках поставленной цели разрабатываются следующие конкретные задачи:

- разработать элементы концепции оптимального экологического поведения ТЭС в части управления выбросами оксидов азота в рамках существующих нормативных ограничений и возможностей современных технических средств АСУ ТП;

- оценить влияние РДГ на технико-экономические и экологические параметры работы котла;

- разработать структуру и методику определения эколого-экономической характеристики (ЭЭХ) котла, связывающей затраты на РДГ, паровую нагрузку, степень рециркуляции и массовый выброс оксидов азота;

- разработать процедуры и оценить эффективность различных вариантов использования ЭЭХ для управления выбросами оксидов азота, в частности для оптимального распределения

экологической нагрузки между котлами, между технологическими и очистными методами снижения выбросов, для определения оптимального соотношения между РДГ и впрыском при регулировании температуры пара вторичного перегрева;

- разработать удобный для практики метод непрерывного автоматического измерения степени рециркуляции дымовых газов (СРДГ) в паровых котлах и оценить его погрешность.

Объект исследования - РДГ в энергетических паровых котлах, работающих на газообразном и жидком топливе, при ее использовании как средства управления выбросами оксидов азота.

Предмет исследования - эколого-экономическая оценка РДГ, представление ее в форме, удобной для оптимального управления выбросами оксидов азота, варианты использования ЭЭХ, а также разработка метода измерения СРДГ, удобного для практического использования.

Методы исследования - поиск опубликованных данных о результатах испытаний паровых котлов, связанных с РДГ, проведение собственных испытаний, анализ и обобщение полученной информации, разработка расчетно-экспериментальных методик и математическое моделирование, адаптация известных математических методов оптимизации для их использования в данной предметной области, метрологический анализ.

Прикладная ценность. Использование результатов данной работы позволяет:

1. Использовать возможности современных средств АСУ ТП для управления выбросами оксидов азота на ТЭС. В зависимости от технической оснащенности создавать системы управления выбросами различной степени интеграции, от локальных (на одном котле) до полностью интегрированных в составе всей ТЭС,

2. Решать следующие оптимизационные задачи, получая реальный экономический эффект:

- распределять суммарные выбросы оксидов азота между котлами ТЭС в рамках ПДВ с учетом удельных затрат на подавление выбросов каждым котлом;

- устанавливать оптимальное соотношение между технологическими мероприятиями по подавлению оксидов азота на одном котле, если их несколько, например, ступенчатым сжиганием и РДГ;

- устанавливать оптимальное соотношение между технологическими и очистными (СКВ, CIIKB) мероприятиями по подавлению оксидов азота на одном котле;

- обоснованно принимать решения в ситуации выбора «затраты на экологию - «платежи за выбросы»;

3. Измерять и регулировать СРДГ в паровом котле в режиме нормальной эксплуатации, а также в процессе наладки и испытаний.

4. Повысить инвестиционную привлекательность и конкурентоспособность энергетической компании как предприятия с высоким уровнем экологического менеджмента в соответствии с международным стандартом ISO 14001.

Научную новизну представляют:

1. Концепция управления выбросами, основанная на разработке и использовании ЭЭХ технологического оборудования (паровых котлов).

2. Методика разработки и моделирования ЭЭХ.

3. Метод измерения СРДГ как коэффициента соотношения расходов в ветвях разветвляющегося потока путем измерения перепадов давления дымовых газов на поверхностях нагрева до и после отбора на рециркуляцию.

Достоверность полученных результатов основана на использовании в расчетных алгоритмах общепризнанных нормативных методов теплового и аэродинамического расчетов паровых котлов, типовых энергетических характеристик котлов, использовании

результатов эксперимента для определения наиболее важных зависимостей, а также на многократной обкатке и проверке расчетных методик в множестве студенческих типовых расчетов, дипломных проектов и выпускных работ.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Элементы концепции оптимального управления выбросами оксидов азота газомазутной ТЭС на основе разработки и использования ЭЭХ паровых котлов.

2. Методика моделирования ЭЭХ газомазутного котла при использовании РДГ в качестве атмосфероохранного воздействия.

3. Методики оптимального распределения экологической нагрузки между котлами ТЭС , а также оптимального сочетания технологических и очистных способов снижения выбросов оксидов азота на основе использования ЭЭХ.

4. Метод непрерывного автоматического измерения СРДГ в паровых котлах.

Реализация результатов. Результаты работы использованы для коррекции режимных

карт котла ТП-87 ст. № 8 ТЭЦ-16 Мосэнерго и энергетических котлов ГРЭС № 5

(г. Шатура). Они используются в научно-исследовательских работах, выполняемых при

участии автора, а также в учебном процессе на кафедре АСУ ТП МЭИ.

Личный вклад соискателя. Автору принадлежат теоретическое и экспериментальное обоснование цели работы, выбор объектов и постановка задач, разработка алгоритмов расчетов, построение моделей, организация экспериментов и участие в них, анализ и использование полученных результатов.

Апробация работы. Разделы и положения диссертации докладывались и обсуждались на 12 научно-технических конференциях и отраслевых совещаниях, часть из которых упомянута в разделе «Основные публикации по теме диссертации» данного автореферата, и получили положительную оценку.

Публикации. Результаты диссертационной работы опубликованы в 37 научных работах, в том числе в двух методических указаниях, в 12 докладах на различного рода конференциях, в 13 статьях в журналах и сборниках, в том числе 7 - в рецензируемых журналах, рекомендуемых ВАК. В тексте диссертации имеются ссылки на 25 из них. По результатам работы получено три авторских свидетельства на изобретения. Часть результатов отражена в зарегистрированных во ВНИТЦ отчетах по НИР.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка, включающего 133 наименования, и четырех приложений. Содержит 199 страниц машинописного текста, 38 рисунков и 29 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель, задачи, объекты и предмет исследования. Дан анализ современного состояния атмосфероохранной деятельности на отечественных ТЭС в части управления выбросами оксидов азота: рыночная экономика требует экономически эффективного управления выбросами, технические средства современных цифровых АСУ ТП позволяют это сделать, но отсутствует соответствующее методическое, алгоритмическое и метрологическое обеспечение.

В первой главе рассматривается влияние РДГ на технико-экономические и экологические параметры работы газомазутных котлов, а также разрабатываются способы описания (моделирования) этого влияния.

Анализ опубликованных данных, а также результаты экспериментальных работ, выполненных при участии автора на котле Ш-87, показывают, что среднее снижение концентрации КОх на один процент степени рециркуляции лежит в пределах от 11.7 до 72

(мг/м3)/%, среднее повышение температуры уходящих газов - от 0.3 до 0.5 °С/%, среднее снижение КПД котла брутто - от 0.02 до 0.05 %/%. При уменьшении нагрузки котла и увеличении степени рециркуляции экологическая эффективность РДГ снижается.

Температура перегретого пара, дымовых газов и горячего воздуха при работе на газе более чувствительна к действию рециркуляции, чем при работе на мазуте.

При моделировании ЭЭХ выброс оксидов азота с дымовыми газами т, мг/с, рассчитывался по формуле

т(г,0) = Ст*(г,0)ГгВ, (1)

где Сцох{г,П) - концентрация оксидов азота в дымовых газах на выходе из котла как функция атмосфероохранного воздействия (СРДГ) г и паровой нагрузки Д мг/м3 при нормальных условиях; В - расход топлива, м3/с; Кг - объем дымовых газов, образующихся при сгорании 1 м3 топлива, м3/м3 при нормальных условиях.

Аналитическое выражение зависимости Сд^(г,Д) рекомендуется получать путем аппроксимации экспериментальных данных. Структура аппроксимирующего выражения выбирядяг.ъ тяким образом, чтобы учесть характерные закономерности, отмеченные при анализе большого количества результатов экспериментов:

г

CNOx(r,D) = C0(r)

D

qY=о

с0 М = (2)

ДЬ.

где Д 1>о - текущая и номинальная паровые нагрузки котла, т/ч; Со(г) - зависимость концентрации оксидов азота от степени рециркуляции при номинальной нагрузке; Со'"0 - то же при отключенной рециркуляции; п - эмпирический коэффициент, учитывающий влияние нагрузки на концентрацию оксидов азота; L - коэффициент, учитывающий снижение экологической эффективности РДГ при уменьшении нагрузки; к, s - эмпирические коэффициенты. Имеется методика определения указанных коэффициентов.

Зависимость температуры уходящих газов от степени рециркуляции ty^r) должна также определяться экспериментально.

'ух = + А?/ , ^ (3)

где У"0 - температура уходящих газов при г = 0; Afy/ - приращение температуры уходящих газов при гф 0.

Основная доля экономических потерь, вызванных использованием рециркуляции дымовых газов в паровом котле, связана с повышением расхода электроэнергии на привод тяго-дутьевых устройств (ТДУ). Главная часть прироста идет на привод ДРГ, но при этом также в разной степени догружаются основные дымососы и вентиляторы. Расход электроэнергии на РДГ определялся расчетом. Известно, что мощность W (кВт), требуемая для привода вентилятора или дымососа, вычисляется по формуле:

ЪтдуЛдв 2/3

где Q - объемный расход перекачиваемой среды при нормальных условиях, м3/с; h - перепад давления, создаваемый ТДУ, кПа; у/ - коэффициент использования теплоты сжатая (для вентилятора); т|ТДу г г]дВ - коэффициенты полезного действия соответственно тягодутьевого устройства и электродвигателя; t - температура перекачиваемой среды, °С.

При турбулентном течении расход среды Q и гидравлическое сопротивление участка газовоздушного тракта h с достаточной для практических расчетов точностью связаны соотношением

Q = k4h (5)

(квадратичный закон сопротивления), где к - коэффициент, учитывающий геометрию гидравлического сопротивления и свойства (плотность, вязкость) среды; при незначительных изменениях свойств срсды этот коэффициент можно считать постоянным. Значение к для конкретного участка тракта определяется из выражения (5) для режима, при котором известны (измерены или рассчитаны) () п И и затем используется для определения И при других значениях {Э.

Во второй главе рассматривается методика определения ЭЭХ парового котла при использовании РДГ. Выполнен анализ структуры затрат на РДГ, определен состав исходных данных для расчета затрат, приведен алгоритм расчета с использованием ключевых моментов, рассмотренных в главе 1.

Полные (приведенные) затраты состоят из двух составляющих: условно-постоянной, не зависящей от уровня выбросов оксидов азота, и переменной, зависящей от уровня выбросов; последняя складывается из дополнительного расхода электроэнергии на привод ТДУ (большая доля) и увеличения расхода топлива вследствие снижения КПД котла брутто, вызванного ростом температуры уходящих газов. Для последующего применения в целях эколого-экономической оптимизации технологического процесса важна переменная составляющая затрат, которая и используется в дальнейшем в составе ЭЭХ.

Основньми исходными данными для расчета являются цена натурального топлива, себестоимость электроэнергии, используемой для собственных нужд, найденные экспериментально зависимости Скох{г,0), ¡ух(г,0) и коэффициенты к, для расчета перепадов давления, создаваемых ТДУ в соответствии с формулой (5). На входе ачгоритма расчета затрат задаются значения режимных параметров: паровой нагрузки котла О и степени рециркуляции г (избыток воздуха а не считается независимым параметром, так как он жестко связан с паровой нагрузкой и регламентируется режимной картой котла). Затраты на РДГ складываются из двух составляющих:

где Zr и Z, - соответственно топливная и электрическая составляющие, руб/ч, которые рассчитываются по формулам:

Z, =ЦТ(В-ВГ'°) , 2Э =Ib{W-Wr'°) , (7)

где Цт, Ц-, - цепы натурального топлива, руб/т и электроэнергии, руб/кВтч; В, W- расходы натурального топлива, т/ч, и электроэнергии на привод ТДУ, кВт-ч; В r W г - то же при отключенной РДГ. В расчете использовались значения Цт = 1776 руб/(103м3), = 1.00 руб/кВт-ч, соответствующие ценам в Мосэнерго в 2008 г.

Формулы (1) и (6) связывают между собой четыре параметра: паровую нагрузку котла Д степень рециркуляции г, затраты на рециркуляцию Z и массовый выброс оксидов азота т. В графическом виде для котла ТП-87 эта связь представлена на рис. 1. При неизменных Z и D параметры гит жестко (функционально) связаны между собой.

Для дальнейшего использования зависимости Z(m,D) в рамках АСУ ТП ее нужно представить в аналитической форме. Моделирование функции двух переменных Z(m,D) выполняется в два этапа. На первом этапе подбирается структура функции одной переменой т, адекватно описывающая каждую кривую из семейства Д = const (см. рис. 1). Методом выравнивания была подобрана структура гиперболического класса

где параметры а,Ъис являются функциями Д

На втором этапе путем решения систем уравнений (8) при пяти значениях О находятся

Z(r,D)=ZT+ Z,

(6)

2500

I, руб/ч

1275

1250

625

0

О 10 20 30 40 50 60 70

ГП, г/с

Рис. 1. Зависимость затрат на рециркуляцию дымовых газов 2 от массового выброса оксидов азота от при различных значениях паровой нагрузки Ц т/ч, и степени рециркуляции г.

Котел ТП-87, топливо - газ.

пять значений каждого из параметров а, А и с и по пяти точкам строятся графики а(0), 6(Д), с{0), по которым подбирается соответствующая аппроксимирующая модель. В Приложении 2 описана процедура аппроксимации ЭЭХ в среде Ма&сас!. В результате получено аналитическое выражение для ЭЭХ:

2(т, й) = а(й)1[т + Ь(П)] + с(В), 1

где аф) = айОах + аг\ а0 = 1.358-10"8; 0( = 4.75; ог= 181.98; !

2>(£>) = г>о + 6|0 + />2£>2; 6о = - 1.962; Ь, =-0.013; Ъг = - 6.063-10"5; Г (9)

с(£>) = с0 + сф + с2Д2; с0 = -308.957; с, =2.668; с2 = -9.813-10"3. ] Относительная погрешность моделирования ЭЭХ не превышает 1 % для нагрузок 420-360 т/ч и 2 % - для 360 - 280 т/ч.

В третьей главе рассматриваются варианты использования ЭЭХ для оптимального управления выбросами оксидов азота на ТЭС. Теоретически здесь возможны два направления. Первое основано на определении и максимизации «чистого эффекта» РДГ как разности между затратами и результатом:

э = уп-гпР, (Ю)

где Уп - предотвращенный экологический ущерб, руб/ч; 2пр - приведенные затраты на рециркуляцию дымовых газов, Р^б/ч. Предотвращенный ущерб, в свою очередь, определяется как разность Уп = У -У, где У , У - ущербы от выбросов оксидов азота котлом соответственно без использования и с использованием РДГ.

В настоящее время в России нет официально признанной методики адекватной оценки экологического ущерба, вследствие чего методологически правильный подход, основанный на использовании чистого эффекта, не может считаться легитимным. Поэтому рассматриваемые в диссертации задачи оптимального управления выбросами решаются в рамках второго подхода с позиции непревышения ПДВ, когда не требуется оценка ущерба.

Это задачи оптимального распределения экологической нагрузки между котлами ТЭС и между различными способами снижения выбросов в пределах одного котла.

Распределение экологической нагрузки между котлами ТЭС. Так как показатель ПДВ устанавливается для всего предприятия в целом, а нормируемый выброс складывается из выбросов отдельных котлов, то возникает проблема оптимального распределения выбросов между котлами. Но экологическая нагрузка (выброс МОх) функционально связана с технологической (паровой) нагрузкой. Концентрация оксидов азота при отсутствии атмосфероохранных мероприятий в среднем пропорциональна паровой нагрузке котла, поэтому массовый выброс N0* пропорционален квадрату нагрузки. При методологически строгом подходе технологическую и экологическую нагрузки между котлами ТЭС следует распределять совместно. Целевая функция при этом есть функция двух групп параметров (Б,, Ш|), оптимальные значения которых предстоит определить. С точки зрения математики это довольно сложная, но разрешимая задача, требующая использования численных методов. Возможен второй вариант (последовательное распределение), когда сначала распределяется

существенно упрощается. Расчеты, выполненные автором, показывают, что выигрыш от использования совместного распределения по сравнению с последовательным лежит в пределах погрешностей исходных данных, поэтому его использование неоправданно. Следует также учитывать, что затраты на рециркуляцию на полтора - два порядка ниже, чем затраты на выработку пара, эти две составляющие затрат выступают в разных весовых категориях.

Математическая формулировка задачи: На ТЭС имеется п котлов с известными, дифференцируемыми ЭЭХ:

Zi(mh Di), Z2(m2, Dz),. ■. Zn{mn, Dn);

имеются ограничения на допустимый суммарный выброс, определяемый уровнем ПДВ

М= т\ + »¡2+ ... + тп , (11)

и на массовые выбросы отдельных котлов:

mir. , ^ max mir. - , max /

т 1 <mi<mi .,. т„ <т„<тп . (¡2)

Требуется определить значения т\*, mi*,..., тп*, удовлетворяющие ограничениям (11), (12), при которых

Z=Z,(mu Di) + Z2(mi, D2)+ ... + Z„(m„, D„) -> min . (13)

Сформулированная выше задача распределения экологической нагрузки относится к классу задач нелинейного программирования. На практике для решения задач подобного типа (задача распределения ресурсов) нашли применение три метода: метод деформируемого многогранника (модификация симплекс-метода); метод динамического программирования; метод неопределенных множителей Лагранжа. В главе 3 приводится пример использования метода неопределенных множителей Лагранжа для ТЭС с пятью котлами, а в Приложении 3 - программа на языке Си, использующая метод динамического программирования.

Выполнен расчет экономического эффекта использования ЭЭХ для оптимального распределения экологической нагрузки в сравнении с базовым вариантом нормирования выбросов, регламентируемым отраслевой инструкцией РД 153-34.0-02.303-98 для гипотетической ТЭС, имеющей пять котлов средней мощности. Для различных режимов по нагрузке экономия составляет от 0.12 до 0.87 % от стоимости топлива, расходуемого ТЭС.

Оптимальное сочетание технологических и очистных методов. При работе на газе для отдельных типов котлов удается снизить выбросы оксидов азота до нормативов ПДВ, используя только технологические методы. Для котлов, работающих на других видах топлива, а также при жестких экологических требованиях радикальным средством является установка очистных устройств. Наибольшее распространение получили методы

селективного каталитического (СКВ) и селективного некаталитического (СНКВ) восстановления оксидов азота аммиаком. На рис. 2 представлена структурная схема совместного использования первичного (технологического) и вторичного (очистного) методов. Здесь т\ обозначает количество оксидов азота на входе в каталитический реактор, г/с; тг - массовый выброс NOx после реактора. Первичное мероприятие снижает выброс на Д гп[ = та - т\ , а вторичное на Д mi — т\—тъ, где то означает количество NOx перед реактором при отсутствии технологических атмосфероохранных мероприятий. Величина то зависит от нагрузки котла: m0(D).

Ami Ami

т0 Первичное Ш\ Вторичное т2

мероприятие * мероприятие

(СКВ)

Рис. 2. Схема совместного использования технологического и очистного мероприятий по подавлению выбросов оксидов азота

Регулируемой величиной, устанавливающей соотношение нагрузок первичного и вторичного методов, следует выбрать т\, которая, в свою очередь, при заданной паровой нагрузке определяется значениями параметров первичных воздействий: степенью рециркуляции дымовых газов г, степенью ступенчатости сжигания топлива р, долей вводимой в зону горения влаги g. На рис. За представлены зависимости переменной составляющей затрат на ступенчатое сжигание (СО, СКВ (Сг) и их суммы от промежуточного выброса т\ при тг = const = 32.2 г/с, что соответствует концентрации NOx в дымовых газах, равной 100 мг/м3 при коэффициенте избытка воздуха а = 1.4 и номинальной нагрузке для котла блока 300 МВт, работающего на твердом топливе. Затраты выражены в единицах прироста расхода условного топлива ДВ, т/ч. Эксплуатационные затраты на СКВ определяются главным образом стоимостью реагента (аммиака) и расходом электроэнергии на прокачку дымовых газов через каталитический реактор. Минимуму суммарных затрат отвечает промежуточный выброс т\*, соответствующий малой нагрузке каталитического реактора (небольшой расход аммиака, менее 0.2 от максимального расхода) и большой нагрузке первичного метода (степень ступенчатости (3 ~ 0.18). При максимальном использовании вторичного метода, т.е. при отклонении от оптимального режима, потери составят 1870 т. условного топлива в год.

В подобного рода задачах оптимум соответствует равенству удельных затрат (относительных приростов) и определяется соотношением углов наклона суммируемых характеристик. Так, например, возрастание цены топлива приводит к увеличению крутизны характеристики С] и оптимум сместится в сторону больших mi, т.е. возрастет нагрузка на вторичный метод. При возрастании цены аммиака оптимальный режим сместится в сторону меньшей нагрузки каталитического реактора.

На рис. 36 представлены те же зависимости для газомазутного блока аналогичной мощности, где в качестве первичного мероприятия используется РДГ. В этом случае, вследствие больших удельных расходов на первичный метод, оптимальный режим соответствует максимальной нагрузке установки СКВ, и минимальной, порядка 4 % степени

рециркуляции. Повышение степени рециркуляции до 0.13 (при этом каталитический реактор работает «вполсилы») приводит к потерям 1550 г.у.т. в год.

100 «Ч 150 200 100 150 200 ш", 250

. г/с ПЧ, г/с

Рис. 3. Соотношение между затратами на первичное и вторичное мероприятия для пылеугольного (а) и газомазугного (б) котлов блока 300 МВт

(Расчеты рис. 3 выполнены при соотношении цен условного топлива и аммиака, соответствующем 2003 г. В настоящее время (2010 г.) это соотношение таково, что рециркуляцию дымовых газов нужно использовать в еще меньшей степени).

Рассмотренные примеры показывают, что при проектировании денитрационной установки необходимо учитывать вид и эколого-экономические характеристики технологических атмосфероохранных мероприятий, с которыми она должна сочетаться.

Рециркуляция дымовых газов в газомазутных котлах с промежуточным перегревом пара. В некоторых отечественных газомазутных котлах принято газовое регулирование температуры пара промперегрсва с использованием РДГ. При номинальной нагрузке степень рециркуляции должна поддерживаться на минимальном уровне (г = 3-5 %); при снижении нагрузки степень рециркуляции должна возрастать, обеспечивая требуемую температуру пара. В качестве аварийного средства используются впрыскивающие устройства. При этом технологическое и экологическое назначение рециркуляции противоречат друг другу: при увеличении нагрузки котла для снижения выбросов оксидов азота степень рециркуляции нужно увеличивать, а для поддержания температуры вторичного пара - уменьшать. Компромисс может быть найден путем использования впрыска в качестве штатного средства регулирования, а оптимальные значения степени рециркуляции и

впрыска должны определяться путем анализа затрат на рециркуляцию и потерь из-за впрыска вследствие снижения термодинамического КПД блока.

На рис. 4 представлены полученные расчетным путем зависимости необходимой доли впрыска а от степени рециркуляции дымовых газов г для котла ТГМП-314 при сжигании природного газа для ряда нагрузок котла при условии поддержания температуры пара вторичного перегрева на требуемом уровне 545 °С. Доля впрыска определяется как отношение а = сЧИ, где с/ - расход впрыскиваемой во вторичный тракт воды, т/ч; Д - расход первичного пара, т/ч.

0.15

а

ОНй = 1000 т/ч

0.075

900

0.038800

700

0 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 ~0.4

Г

Рис. 4. Зависимости доли впрыска во вторичный тракт а от степени рециркуляции дымовых газов г для котла ТГМП-314 при нагрузках 1000, 900, 800 и 700 т/ч.

Из рисунка видно, что включение впрыска на нагрузке 1000 т/ч необходимо при г > 0.088, для 900 т/ч при г >0.15 и т.д.

В табл. 1 представлены значения некоторых ТЭП энергоблока, связанные с впрыском воды в пар промежуточного перегрева при нагрузке котла 1000 т/ч.

Таблица 1

Влияние впрыска воды в тракт вторичного пара на ТЭП энергоблока (котел ТГМП-314, нагрузка 1000 т/ч, топливо - газ)

г а Л 5,-Ю4 А Ъ, г.у.т./кВт-ч

0.10 0.002 0.4287 6.37 0.144

0.15 0.012 0.4274 38.09 0.861

0.20 0.025 0.4256 78.90 1.783

В табл. 1 приведены значения следующих параметров: г - степень рециркуляции дымовых газов; а - относительная доля впрыска; г) - внутренний абсолютный КПД цикла; 5П -относительное изменение КПД цикла; ДА - перерасход условного топлива, г.у.т./кВт-ч. Дополнительные затраты на впрыск относительно суммарных затрат на рециркуляцию при г = 0.20 составляют = 23 %. С учетом сказанного выше ЭЭХ газомазутного котла с промежуточным перегревом пара будет иметь вид:

2(Д/-) = 2рц(Дг)+ 2апр[Д От)} , где зависимость с1(г) при каждой нагрузке строго определена (см. рис. 4) и может быть аппроксимирована аналитическим выражением.

Для окончательного ответа на вопрос, какой должна быть степень рециркуляции и величина впрыска при каждой нагрузке котла, необходимо располагать сведениями об экологическом ущербе. Тогда минимум суммы

2рЦ(А г) + ZBnp(ö, d) + Уф, г) min дает оптимальные значения г и d.

В последних выражениях Zpu, ZBupY- соответственно затраты на рециркуляцию дымовых газов, ущерб от впрыска и экологический ущерб от выбросов оксидов азота.

В четвертой главе рассматриваются способы измерения и регулирования степени рециркуляции дымовых газов. Экологическое и технологическое действие РДГ в паровых котлах принято оценивать степенью рециркуляции, определяемой как отношение

r'QpJQr, (14)

где (?Рц - расход рсциркулирующих газов; Qr - расход дымовых газов за местом отбора.

В настоящее время в теплоэнергетике отсутствует универсальный, пригодный для всех типов котлов способ непрерывного автоматического измерения данного параметра, что

первое играет ключевую роль, так как без измерения параметра невозможно и его регулирование.

Непрерывное автоматическое измерение СРДГ необходимо по двум причинам: для контроля выбросов оксидов азота и для регулирования степени рециркуляции как атмосфероохранного воздействия. Среди известных способов измерения СРДГ можно отметить следующие три: 1) прямой метод, когда расходы <2ра и Qг измеряются непосредственно; 2) метод, основанный на измерении перепада давления дымовых газов па поверхности нагрева, расположенной до отбора газов на рециркуляцию; 3) метод смесителя, когда газы рециркуляции предварительно смешиваются с дутьевым воздухом, горячим или холодным. Из перечисленных методов только последний может использоваться для автоматического непрерывного измерения, но при этом погрешность измерения велика и трудно поддается оценке. Например, при «малозатратной» схеме, когда дымовые газы подаются на всас дутьевого вентилятора, в формулу вычисления г входят шесть параметров (три температуры, избыток воздуха и присосы в двух участках газового тракта).

Предлагаемые способы измерения. В качестве универсального рассматривается метод, основанный на измерении перепадов давления дымовых газов на поверхностях нагрева до и после отбора на рециркуляцию.

На рис. 5 представлена схема рециркуляции дымовых газов на ког.те ТП-87 номинальной паропроизводительностью 420 т/ч, реконструированном для сжигания газа и мазута.

В соответствии с (5) расходы среды на участках до (£0 и после (22) отбора на рециркуляцию выражаются формулами

а = К]ЛЩ , д2 = К24щ,- Таккак £>рц = то

ерц к,щ-к2щ к, щ ^ кх

г = —— = —!-!!-5—.--= —- ,—= - 1. Обозначив —- - К , получаем

& к2Щ к2 Щ х2

г = - 1. (15)

М

Значение коэффициента К в широком диапазоне режимных параметров котла (паровой нагрузки Д степени рециркуляции г, избытка воздуха а) может быть найдено посредством аэродинамического расчета поверхностей нагрева, на которых измеряются перепады

давления ДР| и ДРг- Можно также определить значение К экспериментально, при этом будет учтена вся конкретика данного котла. Для экспериментального определения

дР1

дР2

Рис. 5. Схема рециркуляции дымовых газов на котле ТП-87 а) на продольном разрезе котла; б) упрощенная схема

коэффициента К можно использовать выражение (15). Для этого следует установить на котле режим с заведомо известным значением г и измерить перепады давления ДЛ и АР2 ■

г точно известно, это режим

Единственным режимом, при котором значение отключенной рециркуляцией, когда г = 0. При этом

брц = 0; е,=е2; ДЛ = ДЛ°; ЛЛ=ДР2°,

и из формулы (15) получаем:

К-^Цй». (16)

Устройство, реализующее рассмотренный способ, содержит измерительные преобразователи (датчики) перепадов давлений , ДРг и вычислительное устройство (контроллер, компьютер), выполняющее расчет г по формуле (15). В память вычислительного устройства предварительно заносится значение коэффициента К.

Формула (15) дает минимальную методическую погрешность при идеальных условиях, когда: 1) отсутствует теплообмен; 2) нет присосов; 3) поток газов горизонтален (отсутствует самотяга); 4) соблюдается «квадратичность» закона гидравлического сопротивления (соотношение (5) справедливо). Анализ показывает, что из перечисленных факторов наибольшее влияние на точность измерения г оказывает самотяга. Но ее влияние легко компенсируется введением поправки. Так, при измерении ДРЬ ДР2 на пакетах воздухоподогревателя второй и первой ступеней (см. рис. 5) при £> = 420 т/ч, г = 0, а = 1.03: Д?1 = 194.3 Па, ДР2 = 536.3 Па, и самотяга равна соответственно Ьс\ = 36.6 Па, На = 51.7 Па, что составляет 15.85 % от ДР\ и 8.79% от ДРг- Для исключения влияния самотяги в расчетные формулы (15) и (16) следует подставлять

АР1=АР"-К\- АР2 = АР2"-Ис2; = АРГ - Кх\ АРг° = АР20К - Иа, где верхний индекс «и» означает «измеренное» значение, включающее в себя самотягу.

Определенный однажды коэффициент К будет постоянным до тех пор, пока изменение геометрической формы гидравлических сопротивлений и физических параметров среды не приведет к изменению отношения К\/К2. В случае необходимости новое, скорректированное значение К находится по формуле (16), при этом переходят в режим г = 0 на короткое время, необходимое для измерения АР\ , АР2 ■

Метрологический анализ, выполненный в Приложении 4, показывает, что погрешность измерения степени рециркуляции данным способом существенно зависит от погрешности определения коэффициента К. В погрешности коэффициента К главную роль играет методическая составляющая, вызванная эксплуатационными изменениями нагрузки котла, коэффициента избытка воздуха п степени рециркуляции. Для практического использования формулы (15) важно знать, в какой степени режимные параметры О, а к г влияют на коэффициент К. От этого зависит ответ на вопрос, можно ли использовать значение К, найденное экспериментально при одчом ( /~м) пежкме р^г^т^т (г — о Г) п Л п лгшгыу режимах работы котла, или учитывать влияние режимных параметров, если оно существенное.

Для оценки этого влияния значения коэффициента К при различных значениях Д а и г определялись расчетным путем в соответствии с нормативным методом аэродинамического расчета для котла ТП-87 при измерении перепадов давления дымовых газов АР! и АРг соответственно на пакетах трубчатого воздухоподогревателя второй (ВП2) и первой (ВП1) ступеней. При заданном г и рассчитанных значениях АР\ и АР2 коэффициент К определялся по формуле

л/ДА

(17)

полученной из выражения (15). Расчет выполнялся для значений режимных параметров в диапазонах

210 < ¿> < 420 т/ч, 0.96<а< 1.10, 0</-<0.3 . (18)

На рис.6 представлена зависимость коэффициента К от В при фиксированных значениях г и а ; на рис. 7 - зависимость К от г при фиксированных О и а , на рис. 8 - зависимость К от а.

Расчеты показывают, что наибольшее влияние на коэффициент К оказывает степень рециркуляции и неучет этого влияния при экспериментальном определении К по формуле (16) приведет к максимальной относительной погрешности коэффициента Травной 1.71 %, причем погрешность тем больше, чем больше г.

1.636 1.653 К 0 1.651 1.649

1.647.

\ 1 а= 1.03

\ ч г = 0. 5

\

N

210 262.5 315 367.5 Рд/ч Рис.6

На рис. 9 представлена область возможных значений коэффициента К, ограниченная крайними линиями К(г) при D = 210 т/ч, а = 0.96 и К(г) при D = 420 т/ч, а = 1.10. На практике СРДГ при номинальной нагрузке редко достигает 0.2. В этом случае

1.651 1649

1.647

'П.

_D_= 367.5 т/ч_ 'г = 0.15

.96 1 1.03 1.06 а

Рис.!

1.68 1.61 1.66

1.64 1.63 1.62

D = 210, а =0.96

V

- D = 42 D, а= 1.

0 0.1 0.2 Г Рис. 9

максимальная относительная погрешность коэффициента К, вызванная влиянием г, составит 1.14 % . Аналогично, максимальная относительная погрешность К, вызванная изменением паровой нагрузки Д составит 0.53 % , а максимальная погрешность, вызванная неучетом изменения а, составит 0.32 % .

При необходимости снижения методической погрешности измерения г в первую очередь следует исключить влияние степени рециркуляции на коэффициент К. Это нетрудно сделать, располагая зависимостью К(г) при наиболее вероятных значениях В и а. Учитывая, что эта зависимость практически линейка (см. рис. 7, 9), она может быть аппроксимирована выражением

К(г) = а-г + Ь . (19)

Подставив в формулу (15) вместо К его аппроксимирующее выражение (19) и разрешив полученное уравнение относительно г, получим новую, модернизированную формулу для измерения степени рециркуляции:

_ ьЩ-Щ

(20)

Формула (20) свободна от главной составляющей методической погрешности, связанной с изменением степени рециркуляции г, но для ее применения нужно знать параметры а и Ь, для определения которых необходимо выполнить аэродинамический расчет поверхностей нагрева, на которых измеряются перепады давления А?1 и ДР2 .

В Приложении 4 приведен метрологический анализ измерения степени рециркуляции дымовых газов для котла ТП-87 по формуле (15) с учетом самотяги. Для измерения г используются два дифференциальных манометра-перепадомера с классом точности 0.25 и программируемый контроллер Ремиконт Р-1301Ба с основной допустимой погрешностью аналого-цифрового преобразователя (АЦП), равной 0.4 % и цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), равной 0.5 % . В качестве результирующей погрешности измерения параметра г рассматривается погрешность унифицированного токового сигнала на выходе ЦАП при доверительной вероятности, равной 0.9. При этом инструментальная составляющая приведенной погрешности составляет 2,4 %. При экспериментальном определении коэффициента К с использованием формулы (16) максимальная приведенная погрешность измерения г, включающая методическую и инструментальную составляющие, равна 5.7 %, причем большую долю в общей погрешности составляет методическая составляющая ДКы погрешности определения коэффициента К. Выполнение аэродинамического расчета

позволяет снизить полную погрешность до 2.5 % путем введения поправок или усложнения формулы измерения. В большинстве случаев погрешность измерения г, меньшая, чем 2.5 %, не требуется.

При измерении ДЛ, Д^2 на поверхностях нагрева, расположенных ближе к месту отбора газов на рециркуляцию, а именно на верхнем и нижнем пакетах водяного экономайзера первой ступени ВО)" и ВЭ¡" методическая составляющая погрешности измерения коэффициента К, вызванная неучетом эксплуатационных изменений степени рециркуляции г, в 3 раза меньше, чем при измерения ДРи ДРг на пакетах воздухоподогревателя. В этом случае можно обойтись без выполнения аэродинамического расчета, без использования формулы (20) и определять г по формулам (15) и (16).

В мощных котлах с регенеративными воздухоподогревателями (РВП) отбор дымовых газов на рециркуляцию осуществляется обычно из газохода после экономайзера, до его разветвления на два РВП. При такой компоновке также можно использовать описанный выше способ измерения степени рециркуляции. Но из-за раздвоения потока сразу за местом отбора формула косвенного измерения усложняется и имеет вид:

Щ

■1, (21)

где АР], АРгл, А?2б - перепады давления дымовых газов соответственно на поверхности нагрева до отбора на рециркуляцию, на РВП «А» и «Б»; Кд и Кб - коэффициенты, определяемые экспериментально или путем аэродинамического расчета.

Формула (21) так же как (15) получена для «идеальных» условий, не учитывающих теплообмен, присосы, самотягу, «неквадратичность» закона сопротивления. Как и в предыдущем варианте (схема рис. 5) кардинальным способом приближения ее к реальным условиям является выполнение аэродинамического расчета задействованных поверхностей нагрева в широком диапазоне режимных параметров г и Г> с последующим моделированием полученных зависимостей между г, Д ДУ^ДУ^ли АРц .

Измерение г по формуле. (21) возможно только в случае длительной работы котла на газе. При работе на мазуте набивка РВП постепенно забивается отложениями, их подвергают периодической продувке и промывке, после которых гидравлическое сопротивление резко падает, постепенно возрастая снова. При этом в расчетной формуле (21) будут изменяться коэффициенты КА и Л^.

Этого недостатка можно избежать, если вместо перепадов давления на РВП измерять перепады ДРА и ДРб на мультипликаторах, встроенных в прямые участки газоходов рециркулирующих газов. Тогда выражение для расчета степени рециркуляции имеет вид:

КА^А+КБЩ;

Щ-{Ка4ыр~а+КбЩГ) '

(22)

Преимуществом данного варианта является еще и то, что на гидравлических сопротивлениях ДРд, АРб нет теплообмена, присосов, самотяги. Недостатком данного варианта является малая величина сигналов &РА, ДРб при малых значениях степени рециркуляции, вследствие чего измерение СРДГ в диапазоне 0 < г < 0.05 требует использования дифманометров с соответствующим диапазоном входного сигнала.

Автоматическое непрерывное измерение степени рециркуляции дымовых газов делает возможным и ее автоматическое регулирование.

На рис.10 представлена структурная схема автоматической системы регулирования (АСР) степени рециркуляции дымовых газов для котла типа ТП-87. На схеме аббревиатурами Н.А.«А», H.A.«Б» обозначены направляющие аппараты ДРГ«А» и ДРГ«Б». Объект

регулирования представляет собой участок тракта дымовых газов котла от направляющих аппаратов дымососов рециркуляции до мест измерения перепадов давления дымовых газов АР] и Д?2 (см. рис. 5).

?)-► Объект регулирования ДР1

У Н. А. «Б» -* ДР2

-Ц V-►

Регулирующее устройство

Рис. 10. Структурная схема АСР рециркуляции дымовых газов

Динамические характеристики объекта регулирования были получены экспериментально для котла ТП-170 (компоновка поверхностей нагрева такая же, как у котла ТП-87) при работе котла на мазуте. Динамика объекта регулирования может быть описана апериодическим звеном 2-3 порядка с постоянной времени Т~ 10 с, запаздыванием т~ 5-12 с и коэффициентом усиления К= АР/АУП-0.5 Па/(% УП).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные и практические результаты диссертационной работы состоят в следующем:

1. Поставлен и решен комплекс задач, связанных с управлением выбросами оксидов азота на газомазутных ТЭС средствами современных АСУ ТП. Предложена концепция управления, отвечающая запросам конкурентной рыночной экономики, позволяющая поддерживать заданный уровень выбросов с минимизацией затрат на природоохранные цели. В качестве основного инструмента оптимизации предложены эколого-экономические характеристики (ЭЭХ) паровых котлов, связывающие паровую нагрузку, массовый выброс оксидов азота и затраты на их подавление.

2. Разработана расчетно-экспериментальная методика определения ЭЭХ при использовании рециркуляции дымовых газов в качестве атмосфероохранного воздействия. Рассмотрены особенности построения ЭЭХ для котлов с промежуточным перегревом пара (учет затрат на рециркуляцию и впрыск при регулировании температуры вторичного пара).

3. Приведены примеры использования ЭЭХ для оптимального управления выбросами оксидов азота, в частности, для оптимального распределения экологической нагрузки между котлами ТЭС, для оптимального сочетания технологических и очистных методов снижения выбросов оксидов азота. Выполнен расчет экономического эффекта использования ЭЭХ для оптимального распределения экологической нагрузки в сравнении с базовым вариантом нормирования выбросов, регламентируемым отраслевой инструкцией РД 153-34.0-02.303-98. Для рассмотренной гипотетической ТЭС, имеющей пять котлов средней мощности, наблюдается существенный экономический эффект, но на каждой станции он будет различным.

4. Для рационального использования газовой рециркуляции необходимо измерение и регулирование парамефа, называемого степенью рециркуляции. Обзор существующих методов измерения этого параметра показывает, что за исключением метода смесителя, имеющего ограниченное применение, ни один из них не пригоден для автоматического непрерывного измерения, необходимого для поддержания оптимального эколого-экономического режима.

Разработан универсальный метод непрерывного автоматического измерения степени рециркуляции дымовых газов, основанный на измерении перепадов давления дымовых газов на поверхностях нагрева, расположенных до и после отбора газов на рециркуляцию, а также на специальных гидравлических сопротивлениях, установленных в газоходах рециркулнрующих газов, что дает возможность измерять и регулировать данный параметр практически на всех энергетических котлах.

5. Выполнен метрологический анализ предложенного метода измерения степени рециркуляции для котла ТП-87. Показано, что при использовании современного программируемого контроллера, когда перепады давления измеряются ня пакетах трубчатого воздухоподогревателя, с доверительной вероятностью 0.9 приведенная погрешность измерения степени рециркуляции равна 2.5 %, причем 2.4 % - это инструментальная составляющая.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Плетнев Г.П., Парчсвский В.М., Колпаков М.Д. Управление выбросами окислов азота газомазутных паровых котлов с воздействием на рециркуляцию дымовых газов //Теплоэнергетика, 1985, № 3. С. 57-59.

2. Парчсвский В.М., Плетнев Г.П. Характеристики экологических затрат при использовании рециркуляции дымовых газов в качестве атмосфероохраиного воздействия //Известия вузов. Энергетика. 1989, Л» 11. С. 76-82.

3. Парчевский В.М., Плетнев Г.П. Оптимальное распределение экологической нагрузки между котлами ТЭС с использованием характеристик экологических затрат //Известия вузов. Энергетика. 1990, Л"» 2. С. 92-96.

4. Парчевский В.М. Эколого-экономическая оценка технологичечеких методов снижения выбросов оксидов азота //Теплоэнергетика, 1993, Л» 1. С. 13-18.

5. Парчевский В.М., Комарова Г.В. Методологические вопросы эколого-экономической оптимизации атмосфероохранных мероприятий на ТЭС //Теплоэнергетика, 1995, № 2. С. 24-29.

6. Плетнев Г.П., Парчсвский В.М., Широков Е.В. Математическая модель котла сверхкритического давления по впрыску охлаждающей воды во вторичный пароперегреватель и рециркуляции дымовых газов в топку //Проблемы энергетики. Известия вузов, 2000, № 1-2. С. 11-16.

7. Парчевский В.М. Подошло ли время управлять выбросами оксидов азота ? //Электрические станции, 2010, № 10. С. 22-27.

8. Плетнев Т.П., Парчевский В.М. Разработка автоматизированной системы управления выбросами окислов азота газомазутными котлами. В кн. Охрана окружающей среды от выбросов энергетических установок . Межведомственный тематический сб. № 50. -М.: МЭИ, 1984. С. 51-61.

9. A.c. 1179033 (СССР). Способ регулирования степени рециркуляции дымовых газов в газомазутных паровых котлах /Моск. энерг. ин-т, ТЭЦ № 16 Мосэнерго; Авт. изобрет. Плетнев Г.П., Парчевский В.М., Колпаков М.Д. Опубл. в БИ 1985, № 34.

10. A.c. 1249270 (СССР). Способ регулирования степени рециркуляции дымовых газов при сжигании газообразного топлива /Моск. энерг. ин-т, ТЭЦ № 16 Мосэнерго; Авт. изобрет. Плетнев Г.П., Парчевский В.М., Колпаков М.Д. Опубл. в БИ 1986, № 29.

11. A.c. 1455152 (СССР). Устройство для косвенного измерения расхода дымовых газов газомазутного котла /Моск. энерг. ин-т, ТЭЦ № 16 Мосэнерго; Авт. изобрет. Плетнев Т.П., Парчевский В.М., Колпаков М.Д. Опубл. в БИ 1989, № 4.

12. Плетнев Г.П., Парчевский В.М. Оптимальное распределение экологической нагрузки между котлами ТЭС. //Использование вычислительной техники для решения проблемы охраны окружающей среды в теплоэнергетике. (Тез. докл. III Всесоюз. науч.-техн. конф.), Киев: ИТТФ АН УССР, 1986. С. 100-103.

13. Парчевский В.М. Измерение и регулирование степени рециркуляции дымовых газов в паровых кот.тзх //Оптимизация схем, режимов и автоматизация тсплоэярпгетиир^кого оборудования ТЭС и АЭС: Сб. науч. трудов. № 142. - М.: Моск. энерг. ин-т, 1987. С. 79-83.

14. Егоров К.В., Парчевский В.М., Плетнев Г.П. Моделирование характеристик экологических затрат при ограничении выбросов окислов азота паровьми котлами // Использование вычислительной техники для решения проблемы охраны окружающей среды в теплоэнергетике. (Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. конф.). Киев, ИТТФ АН УССР, 1988. С. 22-26.

15. Егоров К.В., Парчевский В.М., Плетнев Г.П. Оптимизация атмосфероохранной деятельности на ТЭС. //Проблемы контроля и защиты атмосферы от загрязнения: Респ. межвед. сб. науч. тр. Вып. 16. -Киев, Наукова думка, 1990. С. 21-25.

16. Парчевский В.М. Оптимизация соотношения режимных и очистных методов снижения выбросов оксидов азота //Топливоиспользование и охрана окружающей среды: Тр. Моск. энерг. ин-та, 1991. Вып. 632. С. 71-75.

17. Комарова Г.В., Парчевский В.М. Методические указания по определению экономической эффективности атмосфероохранных мероприятий на ТЭС на примере рециркуляции дымовых газов. -М.: Изд-во МЭИ, 1992.

18. Парчевский В.М. Об оптимальном сочетании технологических и очистных методов снижения выбросов оксидов азота //Теория и практика построения и функционирования АСУ ТП: Труды Международ, науч. конф. -М.: Издательство МЭИ, 2003. С. 96-99.

19. Парчевский В.М. Измерение степени рециркуляции дымовых газов в паровых котлах //Теория и практика построения и функционирования АСУ ТП: Труды Международ, науч. конф. - М.: Издательство МЭИ, 2005. С. 78-82.

20. Парчевский В.М. Измерение степени рециркуляции дымовых газов в паровых котлах //Теория и практика построения и функционирования АСУ ТП: Труды Международ, науч. конф. - М.: Издательство МЭИ, 2008. С Л17-119.

21. Парчевский В.М. Рециркуляция дымовых газов: как ее рационально использовать? //Труды Всероссийской научно-практической конференции «Повышение надежности и эффективности эксплуатации электрических станций и энергетических систем» -ЭНЕРГО-2010. Том 1,- М.: Издательский дом МЭИ, 2010. С. 113-116.

Подписано в печать 0/tfA. /•/'• Зак. Xh Тир.

wo П.п,

Полиграфический центр МЭИ(ТУ)

Красноказарменная ул.,д.13

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОЦЕНКА И МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕЦИРКУЛЯЦИИ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ НА ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ РАБОТЫ КОТЛА.

1.1. Назначение рециркуляции дымовых газов.

1.2. Влияние степени рециркуляции дымовых газов на технико-экономические и экологические показатели работы котла.

1.3. Экспериментальное исследование влияния рециркуляции дымовых газов на технико-экономические и экологические показатели работы котла ТП-87.

1.4. Моделирование выброса оксидов азота с учетом нагрузки и степени рециркуляции.

1.5. Моделирование' зависимости температуры уходящих газов от нагрузки и степени рециркуляции.

1.6. Моделирование влияния нагрузки парового котла и степени рециркуляции дымовых газов на расход электроэнергии тягодутьевыми устройствами.

Выводы.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПАРОВОГО КОТЛА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РЕЦИРКУЛЯЦИИ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ.

2.1. Анализ структуры затрат на рециркуляцию дымовых газов.

2.2. Исходные данные для расчета затрат на рециркуляцию дымовых газов.

2.3. Алгоритм расчета затрат на рециркуляцию дымовых газов

2.4. Анализ затрат на рециркуляцию дымовых газов.

2.5. Расчет массового выброса оксидов азота.

2.6. Определение эколого-экономической характеристики котла.

Выводы.

ГЛАВА 3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ АТМОСФЕРООХРАННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НА ТЭС.

3.1. Чистый эффект рециркуляции дымовых газов.

3.2. Оптимальное распределение экологической нагрузки между котлами ТЭС.

3.2.1. Возможные пути решения.

3.2.2. Технологическая режимная карта.

3.2.3. Последовательное распределение технологической и экологической нагрузок.

3.2.4. Совместное распределение.

3.2.5. Пример оптимального распределения экологической нагрузки.

3.2.5.1. Математическая формулировка задачи.

3.2.5.2. Выбор метода решения.

3.2.5.3. Исходные данные для расчета.

3.2.5.4. Оптимальное распределение выбросов оксидов азота между котлами ТЭС методом неопределенных множителей Лагранжа.

3.2.5.5. Об экономическом эффекте оптимального распределения экологической нагрузки.

3.3. Оптимальное сочетание технологических и очистных методов.

3.4. Рециркуляция дымовых газов в газомазутных котлах с промежуточным перегревом пара.

Выводы.

ГЛАВА 4. ИЗМЕРЕНИЕ И РЕГУЛИРОВАНИЕ СТЕПЕНИ РЕЦИРКУЛЯЦИИ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ

В ПАРОВЫХ КОТЛАХ.

4.1. Вводные замечания.

4.2. Обзор существующих методов измерения степени рециркуляции дымовых газов.

4.2.1. Прямой метод.

4.2.2. Метод смесителя.

4.2.3. Метод, основанный на измерении перепада давления дымовых газов на поверхности нагрева до отбора на рециркуляцию.

4.3. Предлагаемые способы измерения степени рециркуляции дымовых газов.

4.3.1. Комбинированный метод.

4.3.2. Метод, основанный на измерении перепадов давления дымовых газов на поверхностях нагрева, расположенных до и после отбора на рециркуляцию.

4.3.2.1. Котлы с трубчатыми воздухоподогревателями.

4.3.2.2. Котлы с регенеративными воздухоподогревателями.

4.3.2.3. Метод, основанный на измерении перепадов давления дымовых газов на поверхностях нагрева до отбора на рециркуляцию и на сужающих устройствах в газоходах-рециркуляции.

4.4. Автоматическое регулирование степени рециркуляции дымовых газов.

Выводы.

Развитие производительных сил и рост населения земли выдвинули проблему загрязнения окружающей среды в число главных мировых проблем. Ее решение требует не только формирования новых ценностных и нравственных установок, но и привлечения большого материального и интеллектуального потенциала. В обозримом будущем экология будет играть все возрастающую роль при решении технических и социально-экономических задач.

В России экологические проблемы накладываются на кризис в экономике, вызванный переходом к рыночной системе. В настоящее- время Россия не готова к полномасштабному развертыванию программ оздоровления: природной среды. Мировой опыт показывает, что люди приходят к осознанию необходимости вкладывать деньги в экологию, когда доход на душу населения достигает уровня; нескольких тысяч долларов США, в месяц; когда удовлетворены основные потребности в жилье, питании, образовании, медицинском обслуживании: Поэтому в период либерализации и стабилизации экономики в максимальной степени должны быть использованы те рычаги и стимулы, которые способствуют улучшению экологической» обстановки: без: привлечения значительных финансовых и материальных средств.

Известно, что доля тепловых электростанций? в ¡ загрязнении атмосферного воздуха России составляет в настоящее время 20 % (по оксидам азота 40 %) [2,24], поэтому решение вопросов;, связанных с ограничением: вредных выбросов ТЭС стало одним из важнейших направлений научных исследований в энергетике.

Радикальным способом: решения экологических проблем в энергетике является переход на ультрасверхвысокие параметры пара, использование парогазового цикла, газификация угля, т.е. изменение технологии энергетического производства, что в лучшем случае потребует нескольких десятилетий. Поэтому рациональное использование уже существующего парка технологического и, природоохранного оборудования еще долго будет актуальной задачей отечественной энергетики.

В составе мероприятий »по охране воздушного бассейна на ТЭС важнейшими являются меры по снижению выбросов оксидов; азота. Это объясняется рядом причин, среди которых можно отметить следующие:

- высокая токсичность оксидов азота, особенно его двуокиси;

- активная роль оксидов азота в фотохимических реакциях в атмосфере, приводящих к образованию смога и изменению содержания озона в воздухе;

- образование оксидов азота происходит при сжигании всех видов энергетических топлив, в том числе и самого- экологически чистого -природного газа;

- в больших городах высокая фоновая концентрация оксидов азота в основном определяется выбросами автомобильного транспорта, поэтому нормативы ПДВ для ТЭС устанавливаются особенно жесткими.

Особенностью оксидов азота (N0*) является возможность их подавления с помощью технологических (режимных, первичных)! мероприятий, не требующих больших капитальных- вложений. Технологические атмосфероохранные мероприятия особенно^ необходимы* для городских ТЭЦ, где, с одной стороны, затруднено рассеивание вредных примесей из-за ограничений на высоту дымовых труб, и, с другой стороны, сложившаяся застройка не всегда позволяет найти место для монтажа очистных устройств. Кроме того, и при наличии очистки дымовых газов необходимо применение технологических методов, так как удельные капитальные затраты при этом на порядок меньше [3].

В качестве технологического воздействия, снижающего выбросы оксидов азота, в данной работе рассматривается рециркуляция- дымовых газов. Это объясняется следующими причинами:

- современные газомазутные котлы, как правило, оснащены устройствами газовой рециркуляции, и это воздействие является наиболее распространенным мероприятием по подавлению оксидов азота [4, 45];

- при работе на природном газе рециркуляция служит эффективным технологическим средством, позволяющим снижать концентрацию оксидов азота на 50-80 % [5,6];

- рециркуляция дымовых газов длительное время используется: как . в отечественной; так и в зарубежной теплоэнергетике. Накоплен; большой, теоретический и экспериментальный материал по ее использованию в котлах различных типов. преимуществом рециркуляции дымовых газов перед другими технологическими; мероприятиями, например, ступенчатым сжиганием, является возможность плавного регулирования путем воздействия на направляющие аппараты дымососов рециркуляции (ДРГ).

Перераспределяя теплоотдачу между конвективными и радиационными поверхностями- нагрева в пользу первых, рециркуляция дымовых газов оказывает существенное влияние на технико-экономические показатели (ТЭП) котла. С ростом степенш рециркуляции возрастает температура перегретого; пара высокого , и низкого давлений; возрастает, как правило, температура уходящих газов, увеличивается расход электроэнергии на собственные нужды.

Первоначально? при использовании технологических, методов основное внимание: обращалось на экологический эффект (снижение концентрации и валовых выбросов оксидов азота). Но переход к рыночной: экономике,, повышение цен на топливо;, введение платежей' за выбросы, а также элементарный здравыйг смысл заставляют обратить серьезное внимание и на экономическую сторону технологических методов.

Для рациональной, экономически грамотной постановки атмосфероохранной деятельности на ТЭС необходимо сопоставлять затраты с полученными результатами. В качестве результата в данном случае выступает предотвращенный выброс оксидов азота и в конечном счете связанный: с ним предотвращенный экологический ущерб.

Актуальность темы. Несмотря на большой объем экспериментального и теоретического материала, связанного с определением экологического эффекта технологических методов для различных видов котлов, традиционно мало внимания уделяется разработке методик расчета затрат на эти мероприятия на стадиях проектирования и эксплуатации. Среди сотен публикаций на тему снижения выбросов оксидов азота лишь считанные единицы рассматривают экономическую сторону дела. Как правило, публикуя результаты наладочных работ после внедрения очередного атмосфероохранного мероприятия, по части экономики авторы ограничиваются фразами типа «. без заметных потерь в эффективности и надежности работы котлоагрегатов» [7] или «. без существенного снижения экономичности работы котла» [8]. А между тем расчеты показывают, что «цена вопроса» лежит в пределах 0-2.5 % КПД котла нетто и предприятию, работающему в условиях здоровой рыночной конкуренции, (а на это направлены реформы в энергетике последних лет) должно быть небезразлично, какой ценой снижается выброс оксидов азота.

Среди публикаций, посвященных оценке затрат на рециркуляцию дымовых газов, следует отметить статьи P.M. Фаткуллина [9] (так называемая «малозатратная» схема рециркуляции с подачей дымовых газов на всас дутьевого вентилятора, котел ТГМ-84), А.К. Внукова [10] (традиционная схема рециркуляции с использованием ДРГ для котла того же типа), В.И. Кормилицына [45] (котел ТГМП-314).

Одной из особенностей энергетики является работа с переменной нагрузкой, вызванной сезонной и суточной неравномерностью потребления тепловой и электрической энергии. Так как с возрастанием нагрузки котла увеличивается не только объем дымовых газов, но и концентрация оксидов азота в них (при отсутствии атмосфероохранных воздействий концентрация оксидов азота в среднем пропорциональна паровой нагрузке), то массовый выброс NOx пропорционален квадрату нагрузки.

Закон Российской Федерации «Об охране окружающей среды» [1] ставит предприятия перед необходимостью выполнения норм предельно-допустимых (ПДВ) или временно-согласованных (ВСВ) выбросов вредных веществ в атмосферу.

Для поддержания массового выброса на уровне ПДВ максимальный ввод атмосфероохранных воздействий требуется при работе котла на номинальной и близких,к ней нагрузках, в то время как в периоды разгрузки эти воздействия должны быть снижены или отключены.

Отмеченные выше обстоятельства указывают на необходимость управления выбросами оксидов азота в реальном масштабе времени, целью которого являются:

1. Поддержание выбросов МЭХ на уровне, не превышающем ПДВ.

2. Выполнение этой задачи при минимуме затрат.

Имеется целый ряд специфических оптимизационных задач, связанных с использованием технологических атмосфероохранных мероприятий:

- учитывая, что лимитируемый выброс вредного компонента относится ко всей электростанции, а складывается он из выбросов отдельных котлов (энергоблоков), то возникает задача оптимального распределения выбросов между котлами (энергоблоками) ТЭС;

- при совместном использовании технологических (первичных) и очистных (вторичных) методов снижения выбросов оксидов азота, например, ступенчатого сжигания и селективного каталитического (СКВ) или некаталитического (СНКВ) восстановления оксидов азота аммиаком, необходимо поддерживать оптимальное соотношение между ними при меняющейся нагрузке, исходя из минимума суммарных эксплуатационных затрат при заданном уровне выброса; обоснованный выбор одного из нескольких технологических денитрационных воздействий, например, между разновидностями ступенчатого сжигания и рециркуляцией дымовых газов, а также определение степени ввода каждого из них при их совместном использовании;

- возрастание затрат предприятия на природоохранные цели уменьшает экологические платежи и наоборот, поэтому важно поддерживать правильное соотношение между двумя этими составляющими экологических расходов.

Для решения перечисленных задач, составляющих основу управления выбросами, необходимо располагать специальными характеристиками оборудования (паровых котлов), связывающими затраты на атмосфероохранные мероприятия с массовым выбросом оксидов азота и нагрузкой котла, т.е. в виде 2(0,т), где 2 - затраты, £> - паровая нагрузка, т -массовый выброс оксидов азота. В данной работе указанные характеристики называются эколого-экономическими характеристиками (ЭЭХ). Методике их разработки и использования на примере рециркуляции дымовых газов посвящено первое из двух направлений диссертационной работы.

Эколого-экономические характеристики в виде математических моделей статики, полученные расчетно-экспериментальным путем, могут быть эффективно использованы для оптимизационных расчетов, выполняемых автоматизированной системой управления технологическими процессами (АСУ ТП) ТЭС в рамках оперативного управления в реальном масштабе времени. При этом Типовой алгоритм расчета технико-экономических показателей [11] может быть дополнен разделами природоохранного назначения, связанными с определением и использованием ЭЭХ.

Следует отметить, что оптимизационные* задачи, связанные с оксидами азота, по меньшей мере трехмерны- (затраты, выбросы, нагрузка). В математическом плане они существенно сложнее двухмерных задач, решаемых ранее, в частности, при оптимальном распределении электрической нагрузки между агрегатами ТЭС, и являются одним из вариантов трехмерной проблемы энергии, окружающей среды и экономики [12].

Необходимость разработки экологических, эколого-экономических и надежностных характеристик энергетического оборудования для использования их при оптимизации режимов работы ТЭС подчеркивается рядом других авторов, в частности В.В1. Кудрявого [13, 14].

Для поддержания атмосфероохранных воздействий на оптимальном уровне необходимо их автоматическое регулирование. В свою очередь регулирование технологического параметра невозможно без его автоматического непрерывного измерения. Каждый из' технологических атмосфероохранных параметров (степень рециркуляции дымовых газов г, степень ступенчатости сжигания« топлива /?, доля вводимой влаги по отношению к топливу g) представляет собой коэффициент соотношения расходов. Степень рециркуляции дымовых газов есть отношение расхода дымовых газов, отбираемых на рециркуляцию, к расходу дымовых газов за местом отбора; степень ступенчатости сжигания - отношение расхода воздуха, подаваемого в топку отдельно от топлива, к полному расходу воздуха, доля влаги определяется отношением количества воды или пара, подаваемых в зону горения, к расходу топлива.

Непрерывное измерение параметров г и /? с требуемой точностью является непростой технической задачей и по этой причине до настоящего времени нигде практически не-реализовано.

Отсутствие возможности непрерывного измерения степени рециркуляции дымовых газов существенно затрудняет управление выбросами оксидов азота паровым котлом, так как второе-технологическое воздействие - ступенчатое сжигание- - не имеет средств- плавного регулирования. Таким« образом, разработка универсального* (пригодного- для большинства* типов, котлов)^ способа измерения, степени газовой' рециркуляции« является-' одним' из ключевых моментов^ в проблеме управления выбросами оксидов азота.

Известно- несколько' способов измерения степени рециркуляции дымовых газов, используемых при проведении испытаний паровых котлов. М.Т. Крук и др. в статье [15] описывают метод, основанный на измерении перепада давления дымовых газов на поверхности' нагрева, расположенной до точки отбора газов на .рециркуляцию. Метод пригоден для большинства энергетических котлов, но не позволяет реализовать непрерывное автоматическое измерение при переменной нагрузке котла. Другой известный метод используется при смешивании газов рециркуляции с дутьевым воздухом (горячим или холодным) перед подачей в топку [16]. Он требует измерения шести параметров (трех температур, концентрации кислорода и присосов воздуха в двух участках тракта дымовых газов). При использовании современных программируемых контроллеров в данном случае может быть реализовано непрерывное автоматическое измерение, но точность вычисляемой степени рециркуляции будет низкой, так как связана с низкой точностью определения присосов.

Разработке инженерных методов непрерывного автоматического измерения степени рециркуляции дымовых газов посвящено второе направление диссертационной работы. Разработанный универсальный метод может быть использован не только для измерения степени рециркуляции дымовых газов, но и степени ступенчатости сжигания, дозирования различных компонентов, т.е. там, где требуется измерять и регулировать коэффициент соотношения расходов текучей среды в ветвях разветвляющегося потока.

В связи с постепенным оснащением ТЭС современными средствами автоматизации появилась возможность расширить сферу применения АСУ ТП на те области, которые ранее не входили в круг традиционных задач автоматизации. В связи с этим можно говорить о необходимости разработки подсистемы» АСУ ТП ТЭС, направленной, на решение задач экологии, часть из которых была сформулирована, выше [114]. Для эффективной работы такой подсистемы необходима разработка соответствующего методического, технического, алгоритмического и программного обеспечения, на что и направлена настоящая диссертационная работа. АСУ ТП не может быть «полномасштабной», если она не охватывает задачи охраны окружающей среды. Более полно использовать возможности современных АСУ ТП вынуждает также внедрение на энергопредприятиях системы экологического менеджмента (СЭМ) в соответствии с международными стандартами серии ISO 14000, в основе которого лежит принцип «непрерывного улучшения»

Цель работы - разработка методического, алгоритмического и технического обеспечения задач охраны окружающей среды в АСУ ТП ТЭС на примере управления выбросами оксидов азота газомазутными котлами при использовании рециркуляции дымовых газов в качестве атмосфероохранного воздействия.

Задачи исследования :

- оценить влияние рециркуляции дымовых газов на технико-экономические и экологические параметры работы котла;

- разработать структуру и методику определения эколого-экономической характеристики котла, связывающей затраты на рециркуляцию дымовых газов, паровую нагрузку, степень рециркуляции и массовый выброс оксидов азота;

- разработать варианты применения и оценить эффективность использования ЭЭХ для оптимального управления выбросами оксидов азота при использовании современных технических средств АСУ ТП;

- разработать новые методы непрерывного автоматического измерения степени рециркуляции дымовых газов с приемлемыми метрологическими характеристиками.

Объект исследования - рециркуляция дымовых газов в энергетических паровых котлах, работающих на газообразном и жидком топливе, при ее использовании как средства снижения выбросов оксидов азота.

Предмет исследования - эколого-экономическая оценка рециркуляции дымовых газов, представление ее в форме, удобной для оптимального управления выбросами оксидов азота (ЭЭХ), а также методы измерения степени рециркуляции дымовых газов, удобные для практического использования.

Методы исследования - поиск опубликованных данных о результатах испытаний паровых котлов, связанных с рециркуляцией дымовых газов, проведение собственных испытаний, теоретический анализ и обобщение полученной информации, разработка расчетно-экспериментальных методик и математическое моделирование, адаптация известных математических методов оптимизации для их использования в данной предметной области, метрологический анализ.

Теоретическая значимость результатов проведенной работы заключается в следующем: •

1. Предложена- новая концепция управления выбросами оксидов азота на ТЭС, в основе которой лежит разработка и использование эколого-экономических характеристик оборудования (паровых котлов).

2. Разработана методика получения эколого-экономических характеристик.

3. Предложен и метрологически обоснован новый методы непрерывного автоматического измерения степени рециркуляции дымовых газов как коэффициента соотношения расходов в ветвях разветвляющегося потока;

Прикладная ценность. Использование результатов данной;, работы позволяет:

1. Поднять атмосфероохранную деятельность на ТЭС на более; высокий уровень, сделав ее прозрачной, экономически обоснованной и эффективной-.

2. Использовать возможности современных средств;АСУ ТП для управления выбросами оксидов азота на ТЭС в реальном масштабе времени! В зависимости от технической? оснащенности создавать системы управления, выбросами различной степени интеграции, от локальных (на одном котле) до полностью интегрированных в составе всей ТЭС. ' ' . " > ' :

3. Решать следующие: оптимизационные- задачи; получая: реальный, экономический эффект:

- распределять суммарные выбросы оксидов азота между котлами ТЭС в рамках ПДВ с учетом удельных затрат на подавление выбросов каждым котлом; А .

- устанавливать оптимальное соотношение между технологическими мероприятиями по подавлению, оксидов азота на одном котле, если; их несколько, например, ступенчатым сжиганием и рециркуляцией дымовых газов;

- устанавливать оптимальное соотношение между технологическими и очистными (СКВ,. СНКВ) мероприятиями1 по подавлению оксидов азота на одном котле;

- обоснованно принимать решения в ситуации выбора «затраты на экологию - «платежи за выбросы»;

4. Измерять и регулировать степень рециркуляции дымовых газов в паровом котле в режиме нормальной эксплуатации, а также в процессе наладки и испытаний.

5. Повысить инвестиционную привлекательность и конкурентоспособность энергетической компании как предприятия с высоким уровнем экологического менеджмента в соответствии с международным стандартом ISO 14001.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Элементы концепции оптимального управления выбросами оксидов азота газомазутной ТЭС на основе разработки и использования эколого-экономических характеристик паровых котлов.

2. Методика моделирования эколого-экономической характеристики газомазутного котла при использовании рециркуляции дымовых газов- в качестве атмосфероохранного.воздействия.

3. Методики оптимального распределения экологической, нагрузки' между котлами ТЭС , а также оптимального», сочетания технологических и очистных способов снижения выбросов оксидов азота на основе использования ЭЭХ.

4. Метод непрерывного8 автоматического измерения степени рециркуляции дымовых газов в паровых котлах.

Содержание диссертации. В ■ первой главе, с целью полного учета всех влияющих факторов, рассматривается влияние рециркуляции дымовых газов на технико-экономические и экологические показатели .работы газомазутного котла. Выполнен анализ как опубликованных, так и полученных при участии автора экспериментальных данных, предложена структура математической модели, адекватно описывающей' связь концентрации и массового выброса оксидов азота с паровой нагрузкой и степенью рециркуляции дымовых газов и удобная для дальнейшего использования при получении эколого-экономической характеристики котла.

Во второй главе излагается методика определения эколого-экономической характеристики газомазутного котла при использовании рециркуляции дымовых газов в качестве атмосфероохранного воздействия. Выполнен анализ структуры текущих затрат на рециркуляцию по традиционной схеме (при наличии ДРГ), представлен алгоритм расчета затрат, обоснован объем требуемых для этого экспериментальных данных. Приводится методика моделирования ЭЭХ как функции двух переменных в виде зависимости текущих (эксплуатационных) затрат на рециркуляцию от паровой нагрузки и массового выброса оксидов азота, рассматривается пример непосредственного использования ЭЭХ для определения чистого эффекта газовой рециркуляции как атмосфероохранного фактора.

В третьей главе рассматривается- одно из основных направлений использования ЭЭХ - оптимальное распределение экологической нагрузки между котлами ТЭС. Рассматриваются два варианта использования оптимизационного аппарата нелинейного программирования^ - метод неопределенных множителей Лагранжа, хорошо знакомый,* и используемый энергетиками, а также метод динамического программирования, адаптированный для-данной конкретной задачи. На примере гипотетической ТЭС с пятью барабанными котлами^ рассчитан экономический эффект оптимального распределения с использованием ЭЭХ. Рассмотрена задача оптимального сочетания технологического (рециркуляция дымовых газов) и очистного (СКВ) методов снижения выбросов оксидов азота, а также особенности построения ЭЭХ для котлов с промежуточным перегревом пара.

В четвертой главе, в рамках разработки технического обеспечения экологических задач АСУ ТП, рассматриваются методы непрерывного автоматического измерения и регулирования степени рециркуляции дымовых газов. Дается обзор и анализ существующих методов, используемых главным образом наладочными организациями для разовых измерений при проведении испытаний паровых котлов и непригодных для непрерывного автоматического измерения и регулирования. Рассматривается разработанный автором метод, который основан на измерении перепадов давления (гидравлических сопротивлений) дымовых газов на пакетах конвективных поверхностей нагрева до и после отбора на рециркуляцию. Описываются разновидности метода, зависящие от вида используемого на котле воздухоподогревателя (трубчатый, регенеративный), анализируются источники методической и инструментальной погрешностей измерения.

В приложения вынесены методика проведения и результаты испытаний, расчет и анализ погрешности измерения степени рециркуляции на паровом котле ТП-87, процедура получения двумерной аналитической модели ЭЭХ и программа оптимального распределения экологической нагрузки между котлами ТЭС методом динамического программирования на языке Си.

Основные идеи, изложенные и развитые в диссертации, были сформулированы и опубликованы в конце восьмидесятых - начале девяностых годов прошлого века. В то время они не могли быть реализованы по следующим причинам:

- советская экономика не испытывала потребности во внедрении инноваций, эффект которых оценивался единицами или долями процента;

- технические средства АСУ ТИ того времени не давали возможности в полной мере реализовать оптимальное управление выбросами.

- это были годы смены общественного строя, обвала экономики, когда экологические проблемы отошли на второй план.

За прошедшие полтора десятка лет ситуация существенно изменилась. Предприятия энергетики вошли в сферу конкурентной рыночной экономики, в которой снижение издержек, экономическая эффективность должны играть более важную роль, а это повышает востребованность работ, подобных данной. В массовом порядке внедряются современные цифровые средства ! автоматизации, становится доступной более совершенная газоаналитическая техника, что дает возможность реализовать более сложные задачи, к которым относится задача оптимального управления выбросами.

Основная часть экспериментальных данных, использованных' в работе, была получена на котле ТП-87, реконструированном для сжигания мазута и газа с подовыми горелками (ст. № 8) ТЭЦ № 16 Мосэнерго.

Автор выражает благодарность работникам ПТО, группы наладки и цеха ТАИЗ ТЭЦ № 16 Мосэнерго, в частности, М.Д. Колпакову, А.В.Карпенко, В.А.Исаеву за содействие в проведении экспериментов, а также сотрудникам кафедры котельных установок и экологии энергетики МЭИ.

Автор глубоко признателен научному руководителю диссертационной работы д.т.н., проф. Г.П.Плетневу за ценные советы по содержанию и оформлению диссертации.

Основные положения работы докладывались и обсуждались на 12 научно-технических конференциях и совещаниях, результаты опубликованы в 13 статьях, 11 отчетах по НИР, по результатам работы получено три авторских свидетельства на изобретения, выпущено два методических указания. Результаты использовались для корректировки режимных карт паровых котлов на ТЭЦ № 16 Мосэнерго и ГРЭС № 5 (г. Шатура). Тематика диссертационной работы отражена в учебном' процессе, В' частности, в. курсах «Программирование алгоритмов управления», «Проектирование автоматизированных систем», «Программирование и основы алгоритмизации», «Интегрированные системы проектирования и управления», «Информатика», в дипломных и выпускных работах, типовых расчетах, а также в научно-исследовательских работах, выполненных при участии автора на кафедре АСУ ТПМЭИ. ,20 '

1. ОЦЕНКА И МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕЦИРКУЛЯЦИИ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ НА ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ РАБОТЫ КОТЛА

Выводы

1. Анализ существующих методов измерения степени рециркуляции дымовых газов показывает, что за исключением метода смесителя [см. формулу (4.2)] ни один из них не пригоден для автоматического непрерывного измерения, необходимого для поддержания оптимальных эколого-экономических режимов. Измерение по формуле (4.2) применимо только при - наличии смесителя;, кроме того, для , ее обоснованного использования необходимо выполнить метрологический анализ; иначе погрешность измерения остается неопределенной: Поэтому необходима разработка новых методов, пригодных для большинства схем реализации газовой рециркуляции, удовлетворяющих требованию непрерывности измерения, обладающих приемлемой точностью и реализуемых на серийной аппаратуре АСУ ТП.

2. Оснащение тепловых электростанций современной цифровой техникой [программируемые . логические контроллеры (ПЛК), автоматизированные , рабочие места (АРМ)]; облегчают поставленную задачу. Становятся приемлемыми более сложные формулы косвенного/ измерения, основанные. на тепловых и аэродинамических расчетах,, ранее: недоступные из-за ограничений, свойственных аналоговой технике.

3. Предложен/ряд методов; непрерывного? автоматического измерения степени рециркуляции 'дымовых газов, основанных на измерений перепадов давления-.дымовых газов на гидравлических сопротивлениях, расположенных до и после места отбора, на рециркуляцию. В качестве гидравлических сопротивлений могут быть использованы как. конвективные поверхности нагрева котла, так и специальные измерительные устройства типа мультипликаторов или осредняющих напорных трубок. Последние удобны тем, что в них отсутствует теплообмен, вследствие чего их коэффициент гидравлического сопротивления более стабилен. Предложенные методы значительно расширяют номенклатуру паровых котлов, в которых возможно автоматическое измерение и регулирование степени рециркуляции дымовых газов, включая большинство разновидностей энергетических котлов.

4. В зависимости от предъявляемых требований к точности измерения и регулирования степени рециркуляции формулы косвённого измерения • могут усложняться или упрощаться путем использования или неиспользования результатов аэродинамического расчета поверхностей нагрева, на которых измеряются перепады давления, предоставляя пользователю свободу выбора.

5. Выполнен метрологический анализ метода измерения степени рециркуляции дымовых газов для котла ТП-87 с трубчатым воздухоподогревателем (Приложение 4). Показано, что максимальная полная (включающая методическую и инструментальную составляющие) приведенная погрешность измерения в простейшем случае составляет ±5.7 %, причем инструментальная составляющая равна 2.4%. Использование аэродинамического расчета для исключения большей части методической составляющей погрешности позволяет снизить полную погрешность до 2.5 %, что делает ее вполне приемлемой.

6. При автоматическом регулировании степени рециркуляции объект регулирования представляет собой участки газоходов от направляющих аппаратов дымососов рециркуляции до мест измерения перепадов давления дымовых газов и по динамическим свойствам моделируется как апериодическое звено 2-3 порядка с постоянной времени Т ~ 10 с, запаздыванием т~ 5-12 с и коэффициентом усиления К = АР/АУЛ 0.5 Па/(%УП).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные и практические результаты диссертационной работы состоят в следующем:

1. Поставлен и решен комплекс задач, связанных с управлением выбросами оксидов азота на газомазутных ТЭС средствами современных АСУ ТП. Предложена концепция управления, отвечающая запросам конкурентной рыночной экономики, позволяющая поддерживать заданный уровень выбросов с минимизацией затрат на природоохранные цели. В качестве основного инструмента оптимизации предложены эколого-экономические характеристики (ЭЭХ) паровых котлов, связывающие паровую нагрузку, массовый выброс оксидов азота и затраты на их подавление.

2. Выполнен анализ влияния рециркуляции дымовых газов на технико-экономические и экологические параметры работы газомазутных котлов как по литературным данным, так и по результатам экспериментальных работ, выполненных при участии автора. Получена структура математической модели, описывающей зависимость концентрации оксидов азота от нагрузки котла и степени рециркуляции дымовых газов.

3. Разработана расчетно-экспериментальная методика определения эколого-экономической характеристики при использовании рециркуляции дымовых газов в качестве атмосфероохранного воздействия. Рассмотрены особенности построения ЭЭХ для котлов с промежуточным перегревом пара (учет затрат на рециркуляцию и впрыск при регулировании температуры вторичного пара).

4. Приведены примеры использования ЭЭХ для оптимального управления выбросами оксидов азота, в частности, для оптимального распределения экологической нагрузки между котлами ТЭС, для оптимального сочетания технологических и очистных методов снижения выбросов оксидов азота.

Показано, что имеется существенный экономический эффект, но на каждой станции он будет различным.

5. Выполнен обзор существующих методов измерения степени рециркуляции дымовых газов. За исключением метода смесителя ни один из них не пригоден для автоматического непрерывного измерения, необходимого для поддержания оптимального эколого-экономического режима, а метод смесителя используется только при вводе газов рециркуляции в дутьевой воздух и имеет большую погрешность, которую трудно оценить.

6. Предложен универсальный метод непрерывного автоматического измерения степени рециркуляции дымовых газов, основанный на измерении перепадов давления дымовых газов на поверхностях нагрева, расположенных до и после отбора газов на рециркуляцию, или на специальных гидравлических сопротивлениях, установленных в газоходах рециркулирующих газов.

7. Выполнен метрологический анализ предложенного метода для котла ТП-87. Показано, что при использовании современного программируемого контроллера, когда перепады давления измеряются на пакетах трубчатого воздухоподогревателя, с доверительной вероятностью 0.9 приведенная погрешность измерения степени рециркуляции равна 2.5 %, причем 2.4 % -это инструментальная составляющая.

1. Федеральный закон № 7-ФЗ от 10 января 2002 г. «Об охране окружающей среды» //Собрание законодательства РФ. 14.01.2002, № 2.

2. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2007 году», Часть IV. М.: AHO «Центр международных проектов», 2008.

3. Котлер В.Р. Экономический аспект защиты атмосферы от оксидов азота на зарубежных ТЭС //Энергохозяйство за рубежом, 1988. № 6. С. 7-11.

4. Разработка рекомендаций по снижению выбросов оксидов азота для газомазутных котлов ТЭС /П.В.Росляков, В.А.Двойнйшников, А.Э.Зелинский и др. //Электрические станции, 1991, № 9. С. 9-17.

5. Сигал И.Я. Защита воздушного бассейна при сжигании топлива. Л.: Недра, 1988.

6. Гришин А.Д., Гуцало Г.И., Быков С.А. Глубокое снижение выбросов оксидов азота от котла ТГМП-344, работающего на газообразном топливе //Теплоэнергетика, 1991, № 5. с. 17-21.

7. Совершенствование рабочих процессов в топках котлов ТЭЦ-21 на основе применения современных средств численного моделирования термогазодинамических процессов / А.П.Тишин, И.Т.Горюнов, Ю.Л.Гуськов и др. //Электрические станции, 2003, № 10, С. 7-12.

8. Разработка и исследование комплекса малозатратных мероприятий на котле ТГМ-96Б по снижению выбросов оксидов азота /Ю.П.Енякин, Ю.М.Усман, В.Н.Самаренко и др.// Электрические станции, 1995, № 5.1. С. 29-34.

9. Фаткуллин P.M. Оценка потерь энергии при рециркуляции с подачей дымовых газов на всас дутьевого вентилятора //Теплоэнергетика, 1997, № 2. С. 37-40.

10. Внуков А.К. Цена подавления оксидов азота рециркуляцией газов на котлах //Энергетик, 2007, № 7. С. 35-36.

11. Типовой алгоритм расчета технико-экономических показателей конденсационных энергоблоков мощностью 300, 500, 800 и 1200 МВт.

12. Ч. 1, 2. -М.:СПО ОРГРЭС, 1991.

13. Девис У.К. Энергия, окружающая среда и экономика //Промышленная энергетика, 1992, № 4. С. 44-47.

14. Кудрявый В.В. Оптимизация режимов работы оборудования ТЭЦ с учетом экологических ограничений //Вестник МЭИ, 1996, № 1. С. 37-41.

15. Кудрявый В.В., Горюнов И.Т. Влияние режимов работы оборудования ТЭЦ на экологическое загрязнение среды //Вестник МЭИ, 1997, № 1. С. 5-7.

16. Регулирование температуры промперегрева в котлах типа ТГМ-94 при сжигании мазута /М.Т.Крук, П.И.Янко, В.И.Мякас, В.Ю.Стукас //Электрические станции, 1967, № 4. С. 22-25.

17. Внедрение и исследование схемы ввода рециркулирующих дымовых газов в топочную камеру котла ТГМ-96Б (ст. № 16) ТЭЦ-8 ОАО «Мосэнерго» с целью снижения выбросов оксидов азота. Отчет ВТИ. 1994.

18. J.D.Andrew, A.M.Frendbergand, P.M.Koch //Combustion, 1959, № 12.

19. Масленников M.C. //За экономию топлива, 1960, № 5.

20. Кучугуренко А.П. //За экономию топлива, 1960, № 2.

21. Федотов П.Н., Самченко Б.Н., Иванов B.C. Технологические мероприятия по уменьшению вредных выбросов оксидов азота на действующих и новых котлах //Тяжелое машиностроение, 1996, № 1.1. С. 13-16.

22. Еремеев В.В., Коваленко А.Л., Козлов В.Г. Об эффективности рециркуляции дымовых газов на газомазутном котлоагрегате с подовыми горелками//Электрические станции, 1981, № 10. С. 57-58.

23. Рассудов Н.С., Мишин О.Н. Использование рециркуляции дымовых газов для унификации парогенераторов //Промышленная энергетика, 1974,6. С. 24-26.

24. Повышение и регулирование перегрева пара при помощи рециркуляции газов на мазутном котле /Л.М.Кофман, Я.Д.Рудаков, А.В.Мартынов и др. //Электрические станции, 1962, № 6. С. 14-17.

25. Повышение экологической безопасности тепловых электростанций: Учеб. пособие для вузов / А.И.Абрамов, Д.П.Елизаров, А.Н.Ремезов и др.; Под ред. А.С.Седлова. М. : Издательство МЭИ, 2001.

26. Зельдович Б.Я., Садовников П.Я., Франк-Каменецкий Д.А. Окисление азота при горении. -М.: Наука, 1947.

27. Fenimore С.Р. Formation of nitric oxide from fuel nitrogen in ethylene flames //Combustion and Flames, 1972. VI9. № 2 . p. 289-296.

28. Иванова Г.М., Кузнецов Н.Д., Чистяков B.C. Теплотехнические измерения и приборы: учебник для вузов. -М.: Издательство МЭИ, 2005.

29. Снижение окислов азота в уходящих газах газомазутных парогенераторов мощных электростанций / А.Д. Горбаненко, Л.А.Афанасьева, Е.В.Божевольнова и др. //Теплоэнергетика, 1977, № 9.1. С. 74-77.

30. Повышение эффективности методов снижения образования оксидов азота в топках котлов /И.Я.Сигал, О.И.Косинов, А.Н.Дубоший, С.С.Нижник //Теплоэнергетика, 1986, № 7. С. 6-9.

31. Двойнишников В.А., Шумилов Т.И. Организация топочного процесса в замещающем котле блока 300 МВт первой очереди Рязанской ГРЭС //Вестник МЭИ, 1993, № 3. С. 42-46.

32. Обеспечение экологических требований при производстве тепла и электроэнергии на тепловых электростанциях /А.Г.Тумановский, В.П.Глебов, А.Н.Чугаева и др. //Теплоэнергетика, 2006, № 7. С. 35-42.

33. Кроль Л.Б., Кемельман Г.Н., Корецкий A.C. Исследование регулирования температуры перегретого пара методом рециркуляции газов //Теплоэнергетика, 1961, № 5. С. 39-45.

34. Сторожук Я.П., Носулько Д.Р. Испытание котла ТГМП-204 блока

35. МВт после реконструкции ввода газов рециркуляции в топку //Теплоэнергетика, 1984, № 5. С. 13-15.

36. Регулирование температуры промперегрева в котлах типа ТГМ-94 при сжигании мазута /М.Т.Крук, П.ИЛнко, В.И.Мякас, В.Ю.Стукас. //Электрические станции, 1967, №. 4. С. 22-25.

37. Работа мазутного котлоагрегата с рециркуляцией газов в воздушный тракт /А.В.Змачинский, Г.В.Антропов, Ю.В.Мусатов, В.А.Пашкин

38. Электрические станции, 1971, № 6. С. 74-75.

39. Гришин А.Д., Гуцало Г.И., Таран O.E. Опыт эксплуатации и результаты испытаний головного котла ТГМП-1202, работающего на газообразном топливе //Теплоэнергетика, 1988, № 1. С. 23-25.

40. Кудрявцев Н.Ю., Волков Э.П. Математическая модель процесса образования оксидов азота и определение их концентраций в уходящих газах котлов //Теплоэнергетика, 1988, № 4. С. 49-53.

41. Оценка методов подавления токсичных продуктов горения при сжигании мазута и смеси его с газом /Л.М.Цирульников, Л.А.Горбунова, М.М.Левин и др. //Электрические станции, 1985, №7. С. 43-46.

42. Оптимизация режима топки котла ТГМП-204 ХЛ блока 800 МВт Сургутской ГРЭС-2 /А.А.Куликов, Б.А.Курбеер, Б.Я.Акинцев и др. //Электрические станции, 1988, № 3. С. 25-28.

43. Сравнительные исследования процессов сжигания газа, мазута и их смеси в топке котла ТГМТ-314П с подовым расположением горелок /Ю.М.Усман, Ю.П.Енякин, А.В.Филатов, Г.С.Штальман //Электрические станции, 1988, № 1. С. 33-37.

44. Влияние конструкции и компоновки горелок на содержание вредных веществ в дымовых газах /А.Д.Горбаненко, В.Е.Чмовж, С.Н.Аничков и др. //Теплоэнергетика, 1982, №4. С. 57-58.

45. Эффективность некоторых способов снижения выбросов окислов азота при сжигании природного газа в котлах энергоблоков 300 МВт

46. Л.М.Цирульников, М.Н.Нурмухамедов, Ю.Е.Миненков и др. //Теплоэнергетика, 1986, № 9. С.39.42.

47. Мыеак И.С., Крук М.Т. Эффективность сжигания высокосернистого мазута в широком диапазоне нагрузок в топке парогенератора ТГМП-314 //Теплоэнергетика, 1977, № 1. С. 15-19.

48. Исследование топочной камеры котла ТГМП-204П с подовой компоновкой горелок /А.Л.Коваленко, В.В.Чупров, В.Г.Козлов и др. //Теплоэнергетика, 1985, № 4. С. 25-28.

49. Кормилицын В.И. Экологические аспекты сжигания топлива в паровых котлах. -М.: Издательство МЭИ, 1998.

50. Образование окислов азота на газомазутных котлах с подовой компоновкой горелок /Л.Я.Горохова, В.В.Еремеев, А.Л.Коваленко, В.Г.Козлов //Теплоэнергетика, 1983, № 5. С. 32-34'.

51. Номенклатурный каталог продукции завода Электроники и механики (ЗЭиМ). Чебоксары, 2005.

52. Бурдун Г.Д., Марков Б.Н: Основы метрологии. М.: Издательство стандартов. 1975.ч.

53. Исследование влияния технологических и конструктивных факторов котла на . изменение содержания оксидов азота /И.С.Мысак и др. //Электрические станции, 1997, № 1. С. 28-31.

54. Стадничук B.C., Рященко И.Л. Опыт опробования1 и применения технологических методов подавления выбросов оксидов азота в дымовых газах на газомазутных котлах электростанций Свердловэнерго //Электрические станции, 1977, № 5. С. 36-39.

55. Озеров А.Н., Безгрешное А.Н., Усиков Н.В. Влияние места отбора и ввода газов рециркуляции на показатели работы парового котла //Теплоэнергетика, 2004, № 9. С. 31-33.

56. Котельные и турбинные установки энергоблоков мощностью 500 и 800 МВт. -М.: Энергия, 1979.

57. Временная методика определения предотвращенного экологического ущерба. -М.: 1999. (Утвержден Госкомэкологией РФ 9.03.1999).

58. Расчет содержания бенз(а)пирена в продуктах сгорания котлов ТЭС /А.Ф.Гаврилов, Я.И.Соколова, Л.М.Цирульников и др. //Теплоэнергетика, 1988, №7. С. 72-73.

59. Мейкляр М.В. Современные котельные агрегаты ТКЗ. -М.: Энергия, 1978.

60. Первые итоги наладочных и исследовательских работ на газомазутном парогенераторе с подовой компоновкой горелок /А.А.Андронов, В.М.Волошин, Е.Г.Дурманов и др. //Теплоэнергетика, 1977, № 7. С. 38-42.

61. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. —JL: Энергоатомиздат, 1991.

62. Липов Ю.М. Ускоренный тепловой расчет парового котла. -М.: МЭИ, 1982.

63. Тагер С.А., Каламару A.M. Основные закономерности и приближенный расчет образования окислов азота при сжигании мазута в парогенераторах//Теплоэнергетика, 1977, № 5. С. 56-58.

64. Эфендиев Т.Б. Образование окислов азота в газомазутных парогенераторах //Теплоэнергетика, 1975, № 9. С. 20-23.

65. Крутиев В.А. К методике расчетного определения окислов азота в продуктах сгорания мазута//Теплоэнергетика, 1979, № 1. С. 42-45.

66. Методика расчета образования окислов азота в парогенераторах /Ю.М.Липов, А.А.Яковлев, А.М.Архипов и др. //Тр. Моск. энергет. ин-та, 1978. Вып. 378. С. 85-90.

67. Методика определения валовых выбросов вредных веществ в атмосферу от котлов тепловых электростанций. МТ 34-70-010-83. -М.: СПО Союзтехэнерго, 1984.

68. Котлер В.Р. Экологические проблемы промышленно-отопительных котлов, работающих на природном газе //Теплоэнергетика, 1999, № 8.1. С. 37-42.

69. РД 34.02.304-95. Методические указания по расчету выбросов оксидов азота с дымовыми газами котлов тепловых электростанций. -М.: ПМБ ВТИ, 1996.

70. Росляков П.В., Егорова Л.Е., Ионкин И.Л. Методы расчета выбросов вредных веществ с дымовыми газами котлов. -М.: Изд-во МЭИ, 2000.

71. Росляков П.В., Егорова Л.Е. Методика расчета выбросов оксидов азота паровыми и водогрейными газомазутными котлами //Теплоэнергетика, 1997, № 4. С. 67-74.

72. Парчевский В.М., Плетнев Г.П. Характеристики экологических затрат при использовании рециркуляции дымовых газов в качестве атмосфероохранного воздействия //Известия вузов. Энергетика. 1989, №11. С. 76-82.

73. Методические указания по выполнению типовых расчетов и дипломному проектированию по разделу АСУ ТП для специальностей 10.05, 10.06, 10.07, 10.08 /Т.П.Плетнев, Г.А.Пикина, Л.А.Стригина, В.М.Парчевский. -М.: Изд-во МЭИ, 1991.

74. Аэродинамический расчет котельных установок. (Нормативный метод). -Л.: Энергия, 1977.

75. Экономика энергетики: учебное пособие для вузов /Н.Д. Рогалев,

76. А.Г. Зубкова, И.В. Мастерова и др.; под ред. Н.Д. Рогалева. -М.: Изд-во МЭИ, 2005.

77. Авторский коллектив. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов. Официальное' издание (вторая редакция). -М.:Экономика, 2000.

78. Строгонов В.И., Рихтер JI.A. Сравнительный расчет экономичности газоплотных котлов//Теплоэнергетика, 1983, № 5. С. 65-66.

79. Левин И.М., Боткачик И.А. Эксплуатация тягодутьевых машин тепловых электростанций. -М.'Энергия, 1977.

80. Тепловой расчет котельных агрегатов. (Нормативный метод). -М.: Энергия, 1973.

81. РД 34.08.552-95. Методические указания по составлению отчета электростанции и акционерного общества энергетики и электрификации о тепловой экономичности оборудования. -М.: СПО ОРГРЭС, 1995.

82. Типовая энергетическая характеристика котла ТГМ-96Б при сжигании мазута. -М.: СПО Союзтехэнерго, 1981.

83. Типовая энергетическая характеристика котла ТГМ-94 при сжигании мазута и природного газа. -М.: СПО Союзтехэнерго, 1981.

84. Красовский Г.И., Филатов Г.Ф. Планирование эксперимента.-Минск: Изд-во БГУ, 1982.

85. Демидович Б.П., Марон И.А., Шувалова Э.З. Численные методы анализа. -М.: Наука, 1967.

86. Гутер P.C., Овчинский В.В. Элементы численного анализа и математической обработки результатов опыта. -М.: Наука, 1970.

87. Временная типовая методика определения экономическ4ой эффективности осуществления природоохранных мероприятий и оценки экономического ущерба, причиняемого народному хозяйству загрязнением окружающей среды. -М.: Экономика, 1986.

88. Постановление Совмина РСФСР от 9.01.91 № 13 «Об утверждении на 1991 г. нормативов платы за выбросы загрязняющих веществ в природную среду и порядка их применения».

89. Бабина Ю.В. Экономические аспекты экологии производства. Актуальные вопросы экономики природопользования и охраны окружающей среды на предприятии. -М.; ИД «Отраслевые ведомости», 2007.

90. Оптимизация режимов электростанций и энергосистем /В.А.Веников,

91. B.Г.Журавлев, Т.А.Филиппова. -М.: Энергоатомиздат, 1990.

92. Методы оптимизации режимов энергосистем /В.М.Горнштейн, Б.П.Мирошниченко, А.В.Пономарев и др. -М.: Энергия, 1981.

93. Мелентьев Л.А. Системные исследования в энергетике. Элементы теории, направления развития. -М.: Наука, 1983.

94. Плетнев Г.П. Автоматизированные системы управления объектами тепловых электростанций. -М.: Изд-во МЭИ, 1995.

95. Холмский Д.В. Критерии экономической эффективности в проектных и эксплуатационных задачах энергетики. -Киев, «Знание» УССР, 1990.

96. Стефании Е.П. Основы построения АСУ ТП. -М.: Энергоиздат, 1982.

97. Плетнев Г.П., Парчевский В.М., Колпаков М.Д. Управление выбросами окислов азота газомазутных паровых котлов с воздействием на рециркуляцию дымовых газов //Теплоэнергетика, 1985, № 3. С. 57-59.

98. Плетнев Г.П., Щедеркина Т.Е. Управление электрической нагрузкой энергоблоков ТЭС с учетом эксплуатационных ограничений //Известия вузов. Энергетика. 1983, № 5. С. 55-60.

99. Парчевский В.М., Плетнев Г.П. Оптимальное распределение экологической нагрузки между котлами ТЭС с использованием характеристик экологических затрат //Известия вузов.' Энергетика. 1990, № 2.1. C. 92-96.

100. Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование. -М.: Мир, 1975.

101. Bunday B.D: Basic optimization methods. London. 1984.

102. Калихман и.Л., Войтенко М.А. Динамическое программирование в примерах и задачах. -М.: Высшая школа, 1979.

103. Цирлин A.M. Оптимальное управление технологическими процессами. -М.: Энергоатомиздат, 1986.

104. Кузнецов A.M., Таран O.E., Кокурина Л.Г. Снижение КПД блока от впрыска воды в промежуточный пароперегреватель //Повышение экономичности и надежности тепловых электрических станций. Межвузовский сборник. Иваново, 1977.

105. Scönbucher В. Betriebserfahrungen milder DENOX-aniage des blockes 7 im Heitzkraftwerk Heilbronn der Energieversorgung Schwaben A.G. //Staub Reinhaltung der Luft. 1987. Bd. 47. № 9, 10: S. R57-R-61.

106. A.c. 1179033 (СССР). Способ регулирования степени рециркуляции дымовых газов в газомазутных паровых котлах /Моск. энерг. ин-т, ТЭЦ № 16 Мосэнерго; Авт. изобрет. Плетнев Г.П., Парчевский В.М., Колпаков М.Д. Опубл. в БИ 1985, №34.

107. Экология энергетики: Учеб. пособие /Под общей редакцией В.Я.Путилова. М.: Издательство МЭИ, 2003.

108. A.c. 1249270 (СССР). Способ регулирования степени рециркуляции дымовых газов при сжигании газообразного топлива /Моск. энерг. ин-т, ТЭЦ № 16 Мосэнерго; Авт. изобрет. ПлетневГ.П., Парчевский В.М.,

109. Колпаков М.Д. Опубл. в БИ 1986, № 29.

110. Парчевский В.М. Об оптимальном сочетании технологических и очистных методов снижения выбросов оксидов азота //Теория и практика построения и функционирования АСУ ТП: Труды Международ, науч. конф.-М.: Издательство МЭИ, 2003. С. 96-99.

111. Парчевский В.М., Комарова Г.В. Методологические вопросы эколого-экономической оптимизации атмосфероохранных мероприятий на ТЭС //Теплоэнергетика, 1995, № 2. С. 24-29.

112. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества: Справочник. -JI.: Машиностроение, 1989.

113. A.c. 1455152 (СССР). Устройство для косвенного измерения расхода дымовых газов газомазутного котла /Моск. энерг. ин-т, ТЭЦ № 16 Мосэнерго; Авт. изобрет. Плетнев Г.П., Парчевский В.М., Колпаков М.Д. Опубл. в БИ 1989, № 4.

114. Комарова Г.В., Парчевский В.М. Методические указания по определению экономической эффективности атмосфероохранных мероприятий на ТЭС на примере рециркуляции дымовых газов. -М.: Изд-во МЭИ, 1992.

115. Пеккер Я. Л. Теплотехнические расчеты по приведенным характеристикам топлива. -М.: Энергия, 1977.

116. Парчевский B.MI Измерение и регулирование степени рециркуляции дымовых газов в. паровых котлах //Оптимизация схем, режимов« и автоматизация теплоэнергетического оборудования ТЭС и* АЭС: Сб. науч. трудов. № 142. М.: Моск. энерг. ин-т, 1987. С. 79-83.

117. Толчинский E.H., Дунский В.Д., Гачкова Л.В. Определение присосов воздуха в топочные камеры котельных установок //Электрические станции, 1987, №12. С. 19-22.

118. Егоров К.В., Парчевский В.М., Плетнев Г.П:, Оптимизация-атмосфероохранной деятельности на ТЭС. //Проблемы контроля и защиты атмосферы от загрязнения: Респ. межвед. сб. науч; тр. Вып. 16. —Киев, Наукова думка, 1990. С. 21-25.

119. Модернизация котла ТП-87 с применением подовой компоновки газомазутных горелок /Л.Я.Горохова, Я.П;Иванов, А.Л.Коваленко и др. //Электрические станции, 1983, № 11. С. 17-18.

120. Балацкий О.Ф., Мельник Л.Г., Яковлев Я.Ф. Экономика и качество окружающей природной среды. -Л.: Гидрометеоиздат, 1984.

121. Парчевский В.М., Арсенюк С.Ю., Усманов Б.Х., Шабаршова Н.И. Оптимизация мероприятий по снижению выбросов оксидов азота на ТЭС //Научные основы создания энергосберегающей, техники и технологий: Тез. докл. Всесоюзн. конф. М.: МЭИ, 1990. С. 25-27.'

122. Парчевский В.М. Оптимизация соотношения/режимных и очистных методов снижения выбросов оксидов азота //Топливоиспользование и охрана окружающей среды: Тр. Моск. энерг. ин-та, 1991. Вып. 632. С. 71-75.

123. Парчевский В.М. Эколого-экономическая оценка технологичечских методов снижения выбросов оксидов азота//Теплоэнергетика, 1993, № 1.1. С. 13-18.

124. Парчевский В.М. Измерение степени рециркуляции дымовых газов в паровых котлах //Теория и практика построения и функционирования АСУ ТП: Труды Международ, науч. конф. -М.: Изд-во МЭИ, 2005. С. 78-82.

125. Парчевский В.М. Измерение степени рециркуляции дымовых газов в паровых котлах //Теория и практика построения и функционирования АСУ ТП: Труды Междунар. науч. конф. М.: Изд-во МЭИ, 2008. С.117-119.

126. Внуков А.К. Присосы в топочных камерах, их влияние на работу котлов и методы упрощенного контроля //Теплоэнергетика, 1960, № 3. С.44-48.

127. Рященко И.Л., Сухоруков И.А. Автоматизация котельного оборудования энергоблоков при внедрении полномасштабных автоматизированных систем управления. Ч. II. // Теплоэнергетика, 2009, № 6. С. 33-38.

128. ГОСТ Р 50831-95. Установки котельные. Тепломеханическое оборудование.Общие технические требования. —М.: Издательство стандартов, 1995.

129. Инструкция по нормированию выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для тепловых электростанций и котельных. РД 153-34.0-02.303-98. -М.: Информэнерго, 1998.

130. Парчевский В.М. Подошло ли время управлять выбросами оксидов азота ? //Электрические станции, 2010, № 10, С. 22-27.