автореферат диссертации по энергетике, 05.14.14, диссертация на тему:Выбор экологически перспективного направления развития ТЭЦ на канско-ачинских углях в современных экономических условиях

Новосибирский государственный технический университет

На правах рукописи

Щинников Павел Александрович УДК 621.311

ВЫБОР ЭКОЛОГИЧЕСКИ ПЕРСПЕКТИВНОГО НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ТЭЦ НА КАНСКО-АЧИНСКИХ УГЛЯХ В СОВРЕМЕННЫХ ЭКОНОМИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

Специальность 05.14.14 - Тепловые электрические станции (тепловая часть) 05.14.01 - Энергетические системы и комплексы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новосибирск -1998

со сг. о"»

о!

Работа выполнена в Новосибирском государственном техническом университете.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Ноздренко Геннадий Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор В.Е.Мессерле

доктор технических наук, профессор В.С.Степанов

Ведущее предприятие: АООТ «Сибтехэнерго», г. Новосибирск

Защита диссертации состоится « 5 » июня 1998 года в « 14 » часов на заседании диссертационного совета «Д 063.34.04» в Новосибирском государственном техническом университете по адресу: 630092, Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, НГТУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского государственного технического университета.

Автореферат разослан 1998 года.

Ученый секретарь диссертационного совета: доктор технических наук, профессор Ноздренко Г.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В соответствии с мировой тенденцией развития энергетики, когда прогнозируется более широкое вовлечение в энергобаланс твердых горючих ископаемых, главным образом за счет низкосортных топлив, и в условиях жестких экологических ограничений, требуется создание технологий, позволяющих сжигать эти топлива с минимальным ущербом для окружающей среды.

В нашей стране энергетическое хозяйство характеризуется высокой долей выработки электроэнергии и тепла на тепловых электростанциях за счет сжигания твердых горючих ископаемых. При этом отмечено, что качество поставляемого на электростанции топлива (особенно для вновь разрабатываемых месторождений) значительно отличается от проектного и вызывает ухудшение работы оборудования и увеличение вредных выбросов в окружающую среду. Положение усугубляется старением парка энергетического оборудования при значительном увеличении удельных расходов топлива и при невысокой степени очистки продуктов сгорания от вредных веществ. Эти факторы особенно проявляются в энергосистемах Сибири, где доля использования углей на электростанциях особенно высока, в связи с чем во многих промышленных центрах сложились зоны техногенного воздействия на окружающую среду с неблагоприятными экологическими условиями для жизни и деятельности. В то же время в Сибири находится крупнейшее из эксплуатируемых Кан-ско-Ачинское месторождение бурого угля, от использования которого во многом зависит энергетическая политика государства.

Такое положение требует создания экологически «чистых» технологий сжигания твердых топлив как для вновь проектируемого энергетического оборудования, так и для действующего. Это особенно актуально для крупных промышленных центров, где большая часть электроэнергии и тепла вырабатывается на ТЭЦ.

В диссертационной работе предлагается технология предварительной термической подготовки твердого топлива, которая удовлетворяет современным международным экологическим требованиям, предъявляемым к тепловым электростанциям, работающим на угле, и может быть использована как на вновь проектируемых теплоэнергетических установках, так и на действующих, в рамках их реконструкции.

Однако, современные и перспективные энергетические объекты являются крупными комплексами с большим количеством внешних и внутренних связей. Эти связи могут отражать экологическую, социальную, экономическую и технологическую сущность и во многом определять структуру и технологический профиль энергообъ-

екта и в плане целесообразного его размещения в той или иной энергосистеме, и с точки зрения его внутрицикловых параметров.

Целями настоящей работы являются:

1. Разработка методики технико-экономических расчетов и оптимизации экологически перспективных паротурбинных ТЭЦ как с новыми технологиями термической подготовки КАУ, так и с технологиями денитрации и десульфаризации дымовых газов с комплексным учетом обеспечения графиков нагрузки, заданной надежности энергоснабжения, возможных режимов работы в энергосистеме и современных требований к инфраструктуре (экологической, социальной, производственной) при неопределенности исходной информации.

2. Обобщение результатов исследований экспериментальных и опытно-промышленных установок термической подготовки угля и установок с химической очисткой дымовых газов по выходу, составу, свойствам и характеристикам получаемых продуктов.

3. Комплексная вероятностная оптимизация экологически перспективных ТЭЦ с целью получения рекомендаций по выбору параметров процессов и характеристик оборудования.

4. Определение вероятностной технико-экономической эффективности оптимального профиля и рационального направления развития ТЭЦ в новых и перспективных экономических условиях.

Научная новизна работы. Разработана методика и на ее основе - алгоритм инженерных расчетов термоподготовки твердого топлива перед его сжиганием в топке энергетического котла.

Разработана методика технико-экономической оптимизации паротурбинных теплофикационных энергоблоков как с новыми технологиями термической подготовки угля, так и с традиционными технологиями денитрации и десульфаризации дымовых газов. Проведена комплексная оптимизация этих технологий в составе теплофикационных энергоблоков и на ее основе выявлены основные закономерности влияния системных факторов на оптимальные характеристики энергетического оборудования, профиль энергоблока и технико-экономическую эффективность теплоэнергетических установок в условиях обеспечения заданных графиков электрической и тепловой нагрузок, коэффициента готовности, надежности энергоснабжения при экологических и финансовых ограничениях.

На основе полученных в результате вероятностных оптимизационных расчетов закономерностей по выбору параметров процессов, характеристик оборудования и технико-экономической эффективности определено рациональное направление развития ТЭЦ в новых экономических условиях.

Практическая ценность работы. На основе расчетных экспериментов получены конструктивно-компоновочные характеристики и разработана конструкция термоциклонного предтопка (ТЦП) для различных типов энергоблоков. Получены оптимальные характеристики теплоэнергетического оборудования для энергоблоков с предварительной термической подготовкой топлива. Показана перспективность технологии с предварительной термической подготовкой топлива как для вновь проектируемых энергоблоков, так и для действующих в рамках их реконструкции. Показано, что технология с предварительной термической подготовкой топлива экономически эффективнее по сравнению с традиционными технологиями денитрации и де-сульфаризации дымовых газов.

Внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы внедрены в проектной организации ОАО «Теплоэлектропроект» на стадии технико-экономического обоснования проекта реконструкции Новосибирских ТЭЦ-2 и ТЭЦ-3, в АО «НовосибирскНИИхиммаш» при разработке ТЭО для модернизации ТЭЦ ЛВС Западно-Сибирского Металлургического Комбината. Результаты исследований получили практическую реализацию в Проблемной лаборатории теплоэнергетики НГТУ. Аналитическая методика и алгоритм инженерных расчетов термической подготовки топлива используется в учебном процессе Новосибирского государственного технического университета при подготовке инженеров-теплоэнергетиков по специальности 1005, «Тепловые электрические станции».

Автор защищает. Защищаемые в работе основные научные положения и результаты сформулированы в заключении.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на межкафедральных семинарах факультета энергетики и семинарах проблемной лаборатории теплоэнергетики Новосибирского государственного технического университета в 1996...1998 г. (г. Новосибирск), на научно-технической конференции «Использование методов математического моделирования в котельной технике» в 1996 г. (г. Красноярск), на международной конференции «Dny Plamene'97 Spalovani а Zivoni Prostredi» в 1997 г. (г. Брно, Чехия), на межвузовской научной конференции «Проблемы повышения эффективности и оптимизация перспективных типов теплоэнергетических ус-

тановок» в 1997 г. (г. Саратов), на международном семинаре «Проблемы энергосбережения и рационального использования энергоресурсов в сибирском регионе» в 1997 г. (г. Новосибирск), на международной конференции «XXIX Kraftwerkstechnisches kolloquium. Inbetriebnahme und Betriebserfahrungen neuer und modernisierter Kraftwerksanlagen» в 1997 г. (г. Дрезден, Германия).

Публикации. Основные положения и результаты диссертации опубликованы в двенадцати печатных изданиях.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (140 наименований, в том числе 7 иностранных) и приложений. Основной текст изложен на 141 странице и содержит 32 рисунка, 14 таблиц и 80 формул. Приложения содержат дополнительную информацию, акты о внедрении и занимают 18 страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложена актуальность проблемы, дано краткое описание работы, ее апробация.

В первой главе показана перспективность использования КАУ в крупных городах на ТЭЦ с новыми технологиями сжигани* угля, удовлетворяющими жестким экологическим требованиям. В этой связи обозначились: создание развитых систем серо- и азотоочистки, и перспективная система предварительной термической подготовки топлива в специальном термоциклонном предтопке (ТЦП), ввиду технологичности, простоты, дешевизны и возможности использования даже на действующих энергетических установках. На основании проведенного анализа сформулированы цели и задачи исследования.

Во второй главе изложена методика исследования экологически перспективных теплофикационных энергоблоков. При этом использован подход, в котором методика технико-экономической оценки сочетает механизмы рыночного ценообразования и государственного регулирования хозяйственной деятельности. Изложены основные положения подхода к технико-экономической оптимизации, целями которой является определение наивыгоднейшего сочетания термодинамических параметров и вида технологической схемы перспективного энергоблока с учетом всех видов ограничений. Сущность подхода заключается в следующем.

Применение новых технологий использования угля делает энергоблоки многоцелевыми с выработкой и отпуском потребителю двух и более видов продукции. В

этом случае при сравнении вариантов принимаются положения системного подхода, что означает выравнивание вариантов по энергетическому эффекту и комплексный учет готовности энергоблоков к несению нагрузки, режимов работы, коэффициента резерва в энергосистеме, экологических и социальных факторов.

В предлагаемой модели технико-экономического исследования заложены принципы эксергетической методологии и теории агрегативных систем, в соответствии с положениями которых осуществляется условное разбиение энергоблока на составные части (агрегаты) с потоками входной и выходной информации. Тогда технологическая схема энергоблока по своей структуре будет эквивалентна некоему графу (Г), в котором каждой самостоятельно функционирующей части (элементу системы) теплофикационного блока iel будет соответствовать вершина графа, а каждой связи jej между функционирующими частями или внешними объектами - дуга графа:

r=(U). (1)

В таком представлении каждая функционирующая часть теплофикационного блока (представленная на графе вершиной) рассматривается как преобразователь энергии (то есть, многомерный технологический оператор, в котором направление преобразования энергии задается направленностью процессов в теплоэнергетической установке), имеющий унифицированное математическое описание

i = i(Ef,Er,7,.3,), (2)

гдеЕ" = - подводимая энергия; Ей - энергия, подводимая к функционирующей

ktV(i)

части с k-ым энергоносителем по к-му каналу связи (представленному в графе к-ой дугой); V(i)=(ksl,(k, i)eJ) - множество входов; Ef = ^EJ - энергетическая произвол

jeW(i)

дительность функционирующей части; EJ - энергия, отводимая с j-ым энергоносителем по j-му каналу связи (представленному в графе j-ой дугой); W(i)=(jeJ,(i, j)eJ) -множество выходов. Термодинамическая эффективность функционирующей части определяется как

/7=E,VE;, isl2, (3)

где !2el - множество функционирующих частей энерготехнологического блока; множество I включает кроме этого множество источников топлива 1, и энергопотребите-

лей Ь; функция 3, характеризует затраты, связанные с созданием и функционированием ¡-ой части энергоблока.

Такое представление теплофикационного блока как сложной системы и разбиение его на элементарные функционирующие части, связанные перетоками материальных носителей энергии (топливо, воздух, продукты сгорания, пар, вода, электроэнергия, механическая передача и пр.), позволяет осуществить единый методологический подход к количественному и качественному исследованию.

Расчет частей проводится последовательно и итерационно. По каждой дуге графа определяется энергетическая производительность функционирующей части энергоблока. При моделировании удобно предполагать, что затраты в создание и функционирование каждой ¡-ой части энергоблока относятся к энергии, производимой именно этой функционирующей частью, и переносятся с энергоносителями по соответствующим связям (дугам графа). Таким образом, энергии, производимой каждой функционирующей частью энерготехнологического блока, соответствуют затраты, включающие в себя не только затраты собственно функционирующей части, но и переносимые с подводимой энергией . Формально можно считать, что

энергия, произведенная ¡-ой частью ( ^Е') с затратами 3, «продается» этой частью

¡<¡•»{¡1

по каждому собственному каналу связи, а энергия, полученная по какому-либо каналу связи ( «покупается».

Первая функционирующая часть блока может, например, включать в себя па-рогазогенерирующее оборудование с технологическими системами (топливоподачей и топливоподготовкой, термической подготовки угля, парогенератором, работающем на газовзвеси, тягодутьевой установкой, системами отпуска газовзвеси и химической продукции, системами золошлакоудаления и отвода дымовых газов). Вторая может представлять собой часть высокого давления турбины с промежуточным перегревом пара. Третья может являться частью среднего и низкого давления турбины. Четвертая часть может объединять электрическое оборудование. Пятая функционирующая часть может рассматриваться как система технического водоснабжения и регенеративного подогрева питательной воды. Шестая - в общем случае может включать в себя оборудование системы отпуска теплоэнергии.

Оценка эффективности связей между функционирующими частями, с использованием метода неопределенных множителей Лагранжа, удовлетворяет условию:

l=2

(4)

Как видно, функция Ц имеет три составляющие. Первая представляет затраты в собственно ¡-ую функционирующую часть. Вторая составляющая учитывает полные затраты, связанные с производством энергии Е?. Третья учитывает распределение полных затрат ¡-го элемента между энергоносителями Е5, ¡еУ(]).

Обозначив = т7;Е*/Е? и после некоторых преобразований определяются множители Лагранжа, характеризующие удельные затраты на отпускаемую энергию с синтетическим топливом и химической продукцией:

¿ х Пп

1,123-ЦТ10'3 + F0'¡Í¿3¡F¡| +5j3,Í;íJ~|F1j7;J'1

М-0 /

на отпускаемую электроэнергию:

¿ N= 0

и на отпускаемую теплоэнергию:

0,123 ■ Цт 10-J + F0| í ¿ 3, FM + ¿ 3,4Пh1

A

+ ('7.'76)"'F462!31FiJ +76-,36(Fm +%)■

t пп

(5)

(6)

(7)

В этих выражениях КПД: по отпуску химической энергии (с синтез-газом, техническим углеродом синтетическим жидким топливом и т.п.) = >71 ¿s ; по отпуску электроэнергии r¡-,ti = r¡¡ r¡2 ъ r¡, cs ям ; no отпуску теплоты г?6т = r?i <72 rf¡ щ щ ss ss'. £s -структурный коэффициент; ям - эксергетический коэффициент внутрициклового возврата потерь теплоты.

Так как показатель технико-экономической эффективности в новых условиях хозяйствования должен отражать доходную и расходную части от действия ТЭУ, в качестве критерия эффективности принято отношение полученных от продажи сумм за отпущенную энергопродукцию (в общем случае - электро- (N) и теплоэнергию (Ет) и химическую продукцию (Ех)) к полным затратам за тот же период:

Ъ = |S(UNN + ЦХЕТ + ЦХЕК)^N + ^Ет + A,EX }> 1,

(8)

где Ць Цх - получаемая удельная плата за электроэнергию, эксергию тепла и химической продукции в данном г-ом году.

Приведенные к одному году эксплуатации затраты определяются по выражению:

3 = В-Цт+£>тК,„+ЛЗ, (9)

где В - годовой расход топлива энергоблоком; Цт - стоимость топлива франко-бункер энергоблока, определяемая с учетом переработки, хранения и транспорта; ДЗ - поправка к годовым затратам, учитывающая приведение вариантов к сопоставимому виду; Кп, - дисконтированные капиталовложения в энергоблок, определяемые поэлементно; аш =Е(1+Е)Т Д(1+Е)т -1| - величина относительного аннуитета; Е -

норма дисконта, устанавливаемая с учетом источников и структуры финансирования, требований инвесторов и отражающая приемлемую норму (ставку, процент) доходности на вкладываемый капитал; Т' - расчетный период эксплуатации соответствующих агрегатов и технических систем энергоблока.

В диссертационной работе путем аналитических зависимостей определены все затратные составляющие критерия технико-экономической эффективности, которые полностью определяются значениями термодинамических, расходных и конструктивных параметров, параметров вида технологической схемы энергоблока, а также значениями внешних влияющих факторов.

Очевидно, что критерий эффективности должен быть больше единицы, и чем он выше, тем эффективнее рассматриваемый вариант ТЭУ.

В условиях неопределенности исходной информации критерий оптимизации представлен в виде:

где Лг;2 = (77,,); Ma.Dc,- математическое ожидание и дисперсия случайной

функции; С - множество исходных данных с известными (принятыми вариантно) законами распределения случайных компонент; V - коэффициент, характеризующий расчетный уровень достоверности определения г}г. Определение г/г по (10) означает пессимистический вариант уровня рентабельности энергоблока с вероятным перерасходом затрат в его создание и функционирование.

Вариант, который обеспечивает наибольшее значение критерия %, и будет самым выгодным (технико-экономически наиболее эффективным).

В диссертационной работе предложены определяющие принципы и сущность математического подхода, на основе которого разработан алгоритм инженерных расчетов для предварительной термической подготовки топлива.

Сущностью термической подготовки угля является предварительный подогрев пыли перед ее сжиганием в топке котла до высоких температур (600...800° С) в специальном термоциклонном лредтопке (ТЦП), в результате которого образуется двухфазное топливо - газовзвесь, которая состоит в основном из окиси и двуокиси углерода, водорода, метана, азота, коксового остатка и непрореагировавшей угольной пыли. Термоподготовка позволяет обеспечить раннее воспламенение и достаточно глубокое выгорание угольной пыли на начальном участке горелочных устройств за счет содержания в получаемой газовзвеси легко воспламеняющихся горючих летучих веществ. При моделировании процессов термоподготовки в ТЦП приняты следующие основные допущения: учитываются только то те химические реакции, которые определяют состав получаемых компонентов в газовзвеси; термическое сопротивление угольных частиц не учитывается; горение инициирующего топлива происходит в однородной среде, без смешения с потоком реагирующего рабочего угля в реакционной зоне.

Система уравнений, характеризующая процесс термоподготовки при использовании в качестве инициирующего топлива высокореакционного угля, выглядит следующим образом:

Л-,./А- = -вгТг+/г; Тг(0) = Тсм Лу/^ = -ауТу+/у; Ту(0) = Ту° <Л-1Д/г = -а1Тт+/|.; Тт(0)=Т°

Г;,

где а1 = кр КТ' ; - предэкспоненциальный множитель константы скорости выхода компонентов и соответствующая энергия активации в ]-ой термохимической реакции; Ту - температура частицы; я - универсальная газовая постоянная; с° - начальная концентрация компонентов; г - время протекания процесса; Тт - температура горения топлива; Тр - температура газовзвеси; я,/ - коэффициенты и характери-

стические функции, зависящие от физико-химических свойств топлива, констант скорости и энергий активации протекающих химических реакций.

В системе уравнений (12) коэффициенты а определяются как:

(6NuAr 6 "i 1__

Uor, а? SürJ\cucCM '

„ 6 „ , 6КиЯг , СА ,в сВп , ^ем/, - V а характеристические функции/как:

г б т ' I I ^ Н.О , ,

/г = g у V с аДзФ \Г~с ] п +

"o/yvCMt'CM "см1-см I я со

+ + ^л/л" + ссм/п + ^см/со, )Т,

Л = в Р>тЭФ.+ - + 2п./а + (13)

У у^ у су

, бсо, Г ОсН, в 2со Г В бсо, /■ в . /со, — /сн, /со /со, >

У У У СУ

л = А ТТ^Г6" V" + ТТ~г(а + с М

° Т/ ТСТ УТ °0/ Iе)

В этих уравнениях: Ыи - критерий Нуссельта; Л, - коэффициент теплопроводности газовзвеси; Уу\^0;су - плотность, размер и теплоемкость частиц рабочего топлива; у т;£т;ст - плотность, размер и теплоемкость частиц инициирующего топлива; сл;св„ - теплоемкость летучих и водяных паров; ссм - средняя теплоемкость газовзвеси; - радиационные коэффициенты теплоотдачи к газовзвеси и частицам; г - теплота испарения; 2со,; 2со; 2со,; <2сн,"> 2п " эндотермический и экзотермический эффекты газификации соответствующих реакций; Л п ; ц - энтальпия пара частичной паровой газификации и мольные концентрации веществ соответствующей реакции; QЦ - низшая теплота сгорания инициирующего угля в пересчете на сухую массу; /С01;/в;/ш;/п - характеристические функции образования двуокиси

углерода, выхода летучих, испарения влаги и частичной паровой газификации; /?т -массовая концентрация инициирующего топлива; - количество сгоревшего инициирующего топлива; 1с, - эффективная кинетико-диффузионная константа скорости горения; Усм. V,- - средний объем газовзвеси и объем продуктов горения инициирующего топлива.

Для решения системы (11) в диссертации используется метод преобразований Лапласа.

Предложенные методики реализованы в вычислительном компьютерном комплексе, имитирующем работу энерготехнологического блока ТЭС.

В третьей главе проведено исследование экологически перспективного паротурбинного энергоблока ТЭЦ с термической подготовкой топлива в ТЦП. На основе разработанной методики термоподготовки угля получены расчетные зависимости по составу газовзвеси, которые хорошо согласуются с экспериментальными данными опубликованными другими авторами. Исследование ТЦП как элемента технологической схемы энергоблока проведено путем расчетных экспериментов для теплофикационных блоков различной мощности. В результате получены параметры всех рабочих сред и конструктивно-компоновочные характеристики ТЦП. На основе результатов расчетов разработана конструкция предтопка. Показана перспективность

технологии в рамках реконструкции

40

В, кг/с 20 0

1пв,

(о, 0 С

Ро, МПа

100 200 МВт

Рис.1 Оптимальные параметры теплофикационных энергоблоков с предварительной термоподготовкой топлива

действующих топливоиспользую-щих установок в силу ее простоты и дешевизны.

Исследование перспективных теплофикационных энергоблоков проводилось путем расчетных экспериментов повариантно для блоков стандартных типоразмеров в диапазоне мощностей от 50 до 250 МВт. При этом установлено, что высокие экологические характеристики энергоблока с термоподготовкой (например, выбросы оксидов азота у блока с термоподго-

товкой в 4...5 раз ниже, чем у традиционных блоков) делают нецелесообразным увеличение термродинамического КПД цикла за счет увеличения начальных параметров, рис. 1. Уменьшение выбросов окислов азота приводит также и к снижению, примерно в 2 раза, высоты дымовой трубы, что ведет к снижению капиталовложений в трубу и сокращает зону удаления энергоблока от потребителей теплоты и связанные с этим затраты в магистральные трубопроводы и, в целом, весь ареал воздействия дымового факела, главным образом на приземной слой атмосферы и последующие затраты э восстановление экологической инфраструктуры в районе функционирования.

Распределение затрат (с учетом дисперсии) по агрегатам энергоблока и их изменение для блоков с термоподготовкой топлива по сравнению с традиционными блоками с системами серо- и азотоочистки показано на рис.2 и рис.3. При этом в качестве системы сероподавления для традиционного блока принята «сухая» сероочистка, производимая путем добавления к сжигаемому топливу известняка, кроме того азотоподавление осуществляется путем организации ступенчатого сжигания. Как видно из рисунков, увеличение доли затрат в первый агрегат возрастает с 11 до

млн. усл. доля затрат

Рис.2 Приведенные к одному году Рис.3 Изменение доли затрат (аЗ|... а эксплуатации затраты (3|...3б) в arpe- з6) в агрегаты энергоблока от полных гаты энергоблока затрат в его создание и функциониро-

вание

22% с ростом мощности для блока с термоподготовкой и снижается с 18 до 11% для блоков с системами серо- и азотоочистки. Это объясняется (при примерно равной величине капиталовложений в агрегаты, рис.2) увеличением затрат на удаление энергоблока в зону с обеспеченными ПДК (Зуд) и на восстановление экологической инфраструктуры (Зцн<ъ), рис.4. По той же причине у блока с термоподготовкой себестоимость электроэнергии ниже на 27...42%, а эксергии тепла на 15...36% в зависимости от мощности. .

Функция цели, характеризующая уровень доходности технологии, для энергоблоков с предварительной термической подготовкой топлива на 15...20% выше, чем у традиционных блоков с системами серо- и азотоподавления.

В четвертой главе исследовано влияние системных факторов на профиль энергоблока и оценена устойчивость оптимальных решений при изменяющейся экологической обстановке в зоне функционирования. Влияние ввода блока в энергосистему исследовалось путем изменения количества вводимых энергоблоков. Расчетные эксперименты показали, что термоподготовка топлива в составе теплофикационного энергоблока эффективна для энергосистем практически любой мощности. Показано, что коэффициент резерва в системе может достигать 30% и более, что ведет к увеличению как капиталовложений на 50...100% в резервные установки, так и к увеличению затрат на 2...6% на их функционирование. Этот фактор в значительной степени ограничивает возможности использования мощных энергоблоков на ТЭЦ, применение которых становится экономически оправданным лишь для избыточных систем или в условиях развитых межсистемных связей (когда дефицит резервной мощности можно покрывать за счет покупной электроэнергии). Кроме того, для мощных теплофикационных блоков, неблагоприятным является и экологический фактор, когда в условиях повышенных фоновых концентраций в атмосфере (что характерно для большинства крупных промышленных центров) мощные теплофикаци-

Рис 4 Затраты на удаление энергоблока в зону с обеспеченными ПДК (Зуд) и на восстановление экологической инфраструктуры (Зцнф)

онные энергоблоки требуют значительного удаления (X) от потребителей тепла. В связи с этим на 15...20% увеличиваются затраты (аЗУд), связанные с удалением энергоблока (рис.5), что увеличивает себестоимость тепла. На рис.5 показана зависимость матожидания себестоимости отпущенной электроэнергии (S3) и эксергии тепла (St) от единичной мощности энергоблока, откуда видно, что оптимальная единичная мощность энергоблока с термической подготовкой топлива лежит в пределах 80...130 МВт

В работе показано, что при 30-ти процентном снижении тепловой нагрузки по «горячей воде» для энергоблоков мощностью 50, 80, 135 и 180 МВт, параметры процесса термоподготовки меняются незначительно. Это означает, что при снижении нагрузки, регулирование топочного процесса осуществляется уменьшением расхода рабочего топлива при неизменном режиме инициирующего факела.

Оценка экономической и энергетической устойчивости оптимальных решений для теплофикационных блоков с термоподготовкой была проведена путем серии расчетных экспериментов в условиях изменения фоновой загазованности атмосферы от 0,4 до 0,8 ПДК. На рис.6

показаны параметры энерготехнологического блока при увеличении фоновых концентраций в атмосфере. Можно видеть, что оптимальные начальные параметры пара для энергоблоков практически не изменяются. Незначительно изменяется и степень газификации рабочего топлива. Это говорит об устойчивости оптимальных значений параметров как для процесса термоподготовки, так и термодинамического цикла. В то же время, при увеличении фоновых концентраций заметно увеличивается расход рабо-

S3,ST °'°6 $/кВт-ч 0,05

0,04

30

аЗуд. on %

10

X, км

25

20

15

S3

; аЗуд

100

200 МВт

Рис.5 Удаление энергоблока в зону с обеспеченными ПДК (X); доля затрат на удаление блока в зону с обеспеченными ПДК в % к приведенным затратам на создание и функционирование энергоблока (аЗуд); себестоимость отпускаемой электроэнергии и эксергии тепла (8Э, Бт)

ус

0,7

атэц 0_6

0,5 0,45 0,40 0,35 4

6Враь, % 2 0 14 Ро, МПа 13 520

510

1о,°С

Т — - ПТ

пт

— ПТ —

.. ПТ —.

—---

чего топлива (до 2...3%), особенно для ПТ-турбин. Это объясняется удалением энергоблока в зону с обеспеченными ПДК, что ведет к увеличению протяженности магистральных трубопроводов и, как следствие, увеличению параметров отборов пара для обеспечения производственной тепловой нагрузки. При этом увеличивается тепловая выработка энергоблоком, что обусловливает рост коэффициента теплофикации (атэц).

Увеличение загазованности окружающей среды приводит к увеличению затрат на удаление блока в зону с обеспеченными ПДК и к увеличению затрат на восстановление экологической инфраструктуры ареала функционирования энергоблока. Это обусловливает снижение экономической эффективности энергоблоков на 2...5%. Однако, даже при двукратном увеличении индекса загрязнений атмосферы, снижение эффективности не превышает 6%, что говорит об устойчивости оптимальных решений для принятой технологической схемы энерготехнологического блока с термоподготовкой угля.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Выбрано экологически перспективное направление развития ТЭЦ на канско-ачинских углях в современных экономических условиях на базе применения теплофикационных энергоблоков с новой технологией термической подготовки угля, разработаны рекомендации по оптимальным параметрам и профилю таких энергоблоков.

2. Разработаны теоретические положения и методика технико-экономической оптимизации экологически перспективных энергоблоков ТЭЦ как с предварительной термической подготовкой угля, так и с традиционными системами подавления

0,4 ПДК 0,6 ПДК 0,8 ПДК

Рис.6 Зависимость начальных параметров пара, степени газификации (), коэффициента теплофикации (атэц), энерготехнологического блока с термоподготовкой топлива и увеличение расхода расхода рабочего топлива (ЗВрде) от фоновых концентраций (сф) для блоков с турбинами типа Т и ПТ

вредных веществ, комплексно учитывающая затраты, связанные с обеспечением заданной надежности энергоснабжения, режимы работы в энергосистеме, готовность к несению нагрузки, затраты в экологическую, социальную и производственную инфраструктуры при неопределенности исходных данных и использовании безразмерного вероятностного критерия технико-экономической эффективности.

3. Выполнены вероятностные системные исследования теплофикационных энергоблоков с новой технологией термоподготовки угля в термоциклонном предтопке (ТЦП), позволяющие разработать и сформулировать рекомендации по их применению на ТЭЦ, оптимальным схемам и параметрам. Показана перспективность технологии как для вновь проектируемых, так и для действующих топливоисполь-зующих установок при термической подготовке разных марок углей.

4. Разработана методика и на ее основе алгоритм инженерных расчетов предварительной термической подготовки твердого топлива. В результате проведенных оптимизационных расчетов впервые получены конструктивно-компоновочные характеристики термоциклонного предтопка и разработана конструкция ТЦП (для блока мощностью 50 МВт: длина - 3,5 м; диметр - 1,5 м; для блока мощностью 25 МВт: длина - 2,56 м; диметр 0,6 м, для термоподготовки КАУ при температуре -1050 К, времени реагирования - 1 сек и при расходе инициирующего топпива -8...12%).

5. В результате выполненных расчетных экспериментов установлено, что термоподготовка топлива в составе энергоблока эффективна для энергосистем практически любой мощности. Применение теплофикационных блоков большой мощности (свыше 130 МВт) целесообразно и экономически оправдано только для избыточных энергосистем. Оптимальная единичная мощность теплофикационного энергоблока с термической подготовкой топлива лежит в пределах 80...130 МВт. Для вновь проектируемых теплофикационных блоков с термоподготовкой КАУ параметры острого пара необходимо принимать: давление - на уровне стандартных значений, температуру - 500...510° С; температуру питательной воды - 170...260° С (меньшие значения для блоков меньшей мощности); коэффициент теплофикации - 0,55...0,65; степень газификации - 0,3...0,35 при температуре реакции -800...900° С. На переменных режимах параметры термоподготовки топлива не изменяются и регулирование топочного процесса при снижении (увеличении) на-

грузки энергоблоком осуществляется изменением расхода рабочего топлива, при неизменном режиме инициирующего факела.

6. По экологическому воздействию на окружающую среду и экономическим показателям эффективности энергоблок с термоподготовкой во всех случаях превосходит традиционный блок. При этом у энергоблока с термоподготовкой себестоимость электроэнергии ниже на 27...42% (и в 1,6...2 раза ниже, чем средняя себестоимость электроэнергии в США на 1994 год); себестоимость эксергии тепла ниже на 15...36%; экономическая эффективность энергоблока в целом выше на 15...20%. В условиях изменения экологических факторов, параметры как процесса термоподготовки, так и параметры термодинамического цикла практически не изменяются. В то же время эффективность энерготехнологического блока изменяется незначительно (снижение эффективности не превышает 6%), что говорит об устойчивости оптимальных решений для принятой технологической схемы.

Личный вклад. Все разработки и результаты исследований, изложенные в основном тексте диссертационной работы без ссылок на другие источники, получены автором.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах:

1. Ноздренко Г.В., Зыков В.В., Щинников П.А. Математическая модель и алгоритм инженерных расчетов процесса газификации в трубчатых реакторах. // Использование методов математического моделирования в котельной технике./ Тезисы докладов научно-технической конференции. - Красноярск: Сиб.ВТИ, 1996. - с. 4748;

2. Щинников П.А. Термическая подготовка угля - как экологически перспективное направление развития ТЭС. Часть первая: постановка задачи. II Сб. науч. трудов НГТУ. -1996. - №3(5). - с.91-96;

3. Щинников П.А. Термическая подготовка угля - как экологически перспективное направление развития ТЭС. Часть вторая: математическая модель, результаты расчетов. / Сб. науч. трудов НГТУ. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1997. - Вып.2(7). -с.111-116;

4. Ноздренко Г.В., Щинников П.А., Сазонов И.В. Способ сжигания низкореакционного угля. Заявка на изобретение №97108906;

5. Щинников П.А. Способ сжигания твердого топлива. Заявка на изобретение №97108907;

6. Ноздренко Г.В., Пугач Л.И., Щинников П.А., Ловцов A.A., Веркеев В.Е. Устройство для получения горячей воды, пара и перегретого пара. Заявка на изобретение №97120818;

7. Щинников П.А., Ноздренко Г.В. Определяющие принципы и алгоритм инженерного расчета термической подготовки топлива. / Теплоэнергетика; Физико-технические и экологические проблемы, новые технологии, технико-экономическая эффективность: Сб. науч. трудов. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1997. - с. 90-101;

8. Зыков В.В., Щинников П.А., Ноздренко Г.В. Математическая модель процесса газификации угля в трубчатых реакторах. / Теплоэнергетика: Физико-технические и экологические проблемы, новые технологии, технико-экономическая эффективность: Сб. науч. трудов. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1997. - с. 72-90;

9. Ноздренко Г.В., Овчинников Ю.В., Зыков В.В., Тимошенко Н.И., Щинников П.А. Целесообразность применения на паротурбинных установках экологически перспективной технологии термической подготовки угля. / Экологически перспективные системы и технологии: Сб. науч. тр. №1. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1997. -с. 27-37;

10.Pugach L.I., Nozdrenko G.V., Salomatov V.V., Burdukov A.P., Ovchinnikov J.V., Schinnikov P.A., Zykov V.V. Energy-Ecological Technologies for Combustion and Using of Milled Solid Fuel II Dny Plamene'97 Spalovani a Zivotni Prostredi: Sbornik mezinarodni koference. 28 a 29 kventa 1997. Fakulta strojni v Brne. - pp.131-137;

11.Ноздренко Г.В., Пугач Л.И., Загородный Ю.А., Овчинников Ю.В., Щинников П.А., Зыков В.В., Сазонов И.Н., Ловцов A.A., Веркеев В.Е. Термическая подготовка твердого топлива в термоциклонном предтопке. // Проблемы энергосбережения и рационального использования энергоресурсов в сибирском регионе. / Тезисы докладов. - Новосибирск, 29-31 октября 1997 г. - с. 31-32;

12.Щинников П.А., Ноздренко Г.В. Паротурбинные теплофикационные энергоблоки с термической подготовкой топлива. Н Вопросы повышения эффективности теплоэнергетических установок и систем: Юбилейный сборник научных сообщений. / Под общ. ред. А.И.Андрющенко. - Саратов: СГТУ, 1997. - с. 92-97.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА! ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ. ЦЕЛИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Анализ состояния энергетического хозяйства с точки зрения экологически перспективных технологий производства электроэнергии и тепла.

1.2. Системы очистки дымовых газов - как элементная база создания новых технологий.

1.2.1. Общие сведения.

1.2.2. Выбросы золы и очистка от них.

1.2.3. Методы химической очистки дымовых газов.

1.3. Совершенствование топочных процессов - как элемент перспективного производства электроэнергии и тепла.

1.3.1. Общие сведения.

1.3.2. Внутрицикловая газификация топлива.

1.3.3. Котлы с циркулирующим кипящим слоем (ЦКС).

1.3.4. Усовершенствование методов факельного сжигания.

1.3.5. Предварительная термическая подготовка твердого топлива с частичной газификацией.

1.4. Высокотемпературная термоподготовка топлива в специальном предтопке - как элементная база экологически перспективного направления развития ТЭЦ.

1.5. Цели и задачи исследования.

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИ

ПЕРСПЕКТИВНЫХ ТЕПЛОФИКАЦИОННЫХ ЭНЕРГОБЛОКОВ.

2.1. Методика технико-экономической оптимизации.

2.1.1. Методические проблемы оценки эффективности новых технологий в энергетике в современных условиях.

2.1.2. Сущность подхода к технико-экономической оптимизации.

2.1.3. Обоснование критерия эффективности.

2.1.4. Определяющие принципы сравниваемых вариантов.

2.1.5. Определение составляющих критерия эффективности.

2.1.6. Вероятностная оценка достоверности результатов вычислений.

2.2. Определяющие принципы и алгоритм расчета термической подготовки топлива в термоциклонном предтопке.

2.3. Выводы.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ПЕРСПЕКТИВНОГО ПАРОТУРБИННОГО ЭНЕРГОБЛОКА ТЭЦ С ТЕРМИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКОЙ ТОПЛИВА В ТЦП.

3.1. Исходные предпосылки.

3.2. ТЦП - как элемент технологии.

3.3. Паротурбинный блок ТЭЦ с предварительной подготовкой топлива в ТЦП.

3.4. Предварительная подготовка топлива в ТЦП в рамках реконструкции действующих энергоблоков ТЭЦ.

3.5. Выводы.

ГЛАВА 4. ВЫБОР ЭКОНОМИКО-ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЭФФЕКТИВНОГО ПРОФИЛЯ ТЕПЛОФИКАЦИОННОГО ЭНЕРГОБЛОКА.

4.1. Влияние коэффициента готовности и коэффициента резерва на профиль энергоблока.

4.2. Влияние режимных факторов на профиль теплофикационного энергоблока.

4.3. Устойчивость оптимальных решений при изменении экологических факторов.

4.4. Выводы.

В соответствии с мировой тенденцией развития энергетики, когда прогнозируется более широкое вовлечение в энергобаланс твердых горючих ископаемых, главным образом за счет низкосортных топлив, и в условиях жестких экологических ограничений, требуется создание технологий, позволяющих сжигать эти топлива с минимальным ущербом для окружающей среды.

В нашей стране энергетическое хозяйство характеризуется высокой долей выработки электроэнергии и тепла на тепловых электростанциях за счет сжигания твердых горючих ископаемых. При этом отмечено, что качество поставляемого на электростанции топлива (особенно для вновь разрабатываемых месторождений) значительно отличается от проектного и вызывает ухудшение работы оборудования и увеличение вредных выбросов в окружающую среду. Положение усугубляется старением парка энергетического оборудования при значительном увеличении удельных расходов топлива и при невысокой степени очистки продуктов сгорания от вредных веществ. Эти факторы особенно проявляются в энергосистемах Сибири, где доля использования углей на электростанциях особенно высока, в связи с чем во многих промышленных центрах сложились зоны техногенного воздействия на окружающую среду с неблагоприятными экологическими условиями для жизни и деятельности. В то же время в Сибири находится крупнейшее из эксплуатируемых Кан-ско-Ачинское месторождение бурого угля, который по комплексу экономических, технологических, экологических и физико-химических свойств, следует считать перспективным, в том числе и для использования в крупных городах на ТЭЦ, и от использования которого во многом зависит энергетическая политика государства.

Такое положение требует создания экологически «чистых» технологий сжигания твердых топлив как для вновь проектируемого энергетического оборудования, так и для действующего, что особенно актуально для крупных промышленных центров, где большая часть электроэнергии и тепла вырабатывается на ТЭЦ.

Основным источником загрязнения от действия ТЭС являются дымовые газы и от содержания в них вредных веществ во многом зависит экологическая чистота зоны функционирования ТЭС. В этой связи обозначились два направления развития электростанций. Первое - это создание развитых систем серо-и азотоочистки, и второе - это получение минимального содержания вредных веществ в дымовых газах за счет совершенствования топочных процессов.

Диссертация посвящена актуальной задаче - выбору экологически перспективного направления развития ТЭЦ на канско-ачинских углях в современных экономических условиях.

В качестве перспективной технологии, обеспечивающей совершенствование топочного процесса, исследуется технология предварительной термической подготовки твердого топлива, которая удовлетворяет современным международным экологическим требованиям, предъявляемым к тепловым электростанциям, работающим на угле, и может быть использована как на вновь проектируемых теплоэнергетических установках, так и на действующих, в рамках их реконструкции.

Целями настоящей работы являются:

1. Разработка методики технико-экономических расчетов и оптимизации экологически перспективных паротурбинных ТЭЦ как с новыми технологиями термической подготовки КАУ, так и с технологиями денитрации и десульфариза-ции дымовых газов с комплексным учетом обеспечения графиков нагрузки, заданной надежности энергоснабжения, возможных режимов работы в энергосистеме и современных требований к инфраструктуре (экологической, социальной, производственной) при неопределенности исходной информации.

2. Обобщение результатов исследований экспериментальных и опытно-промышленных установок термической подготовки угля и установок с химической очисткой дымовых газов по выходу, составу, свойствам и характеристикам получаемых продуктов.

3. Комплексная вероятностная оптимизация экологически перспективных ТЭЦ с целью получения рекомендаций по выбору параметров процессов и характеристик оборудования.

4. Определение вероятностной технико-экономической эффективности оптимального профиля и рационального направления развития ТЭЦ в новых и перспективных экономических условиях.

В диссертационной работе разработана методика и на ее основе - алгоритм инженерных расчетов термоподготовки твердого топлива перед его сжиганием в топке энергетического котла.

Разработана методика технико-экономической оптимизации паротурбинных теплофикационных энергоблоков как с новыми технологиями термической подготовки угля, так и с традиционными технологиями денитрации и де-сульфаризации дымовых газов. Проведена комплексная оптимизация этих технологий в составе теплофикационных энергоблоков и на ее основе выявлены основные закономерности влияния системных факторов на оптимальные характеристики энергетического оборудования, профиль энергоблока и технико-экономическую эффективность теплоэнергетических установок в условиях обеспечения заданных графиков электрической и тепловой нагрузок, коэффициента готовности, надежности энергоснабжения при экологических и финансовых ограничениях.

На основе полученных в результате вероятностных оптимизационных расчетов закономерностей по выбору параметров процессов, характеристик оборудования и технико-экономической эффективности определено рациональное направление развития ТЭЦ в новых экономических условиях.

На базе расчетных экспериментов получены конструктивно-компоновочные характеристики и впервые разработана конструкция термоциклонного предтопка (ТЦП) для различных типов энергоблоков. Получены оптимальные характеристики теплоэнергетического оборудования для энергоблоков с предварительной термической подготовкой топлива. Доказана перспективность технологии с предварительной термической подготовкой топлива как для вновь проектируемых энергоблоков, так и для действующих в рамках их реконструкции. Показано, что технология с предварительной термической подготовкой топлива экономически эффективнее по сравнению с традиционными технологиями денитрации и десульфаризации дымовых газов.

Результаты диссертационной работы внедрены (приложение 4) в проектной организации «Теплоэлектропроект» на стадии технико-экономического обоснования проекта реконструкции Новосибирских ТЭЦ-2 и ТЭЦ-3, в Новоси-бирскНИИхиммаш при разработке ТЭО для модернизации ТЭЦ ЛВС Западно-Сибирского Металлургического Комбината. Результаты исследований получили практическую реализацию в Проблемной лаборатории теплоэнергетики НГТУ. Аналитическая методика и алгоритм инженерных расчетов термической подготовки топлива используется в учебном процессе Новосибирского государственного технического университета при подготовке инженеров-теплоэнергетиков по специальности 1005, «Тепловые электрические станции».

Основное содержание работы изложено в четырех главах.

В первой главе показана перспективность использования КАУ в крупных городах на ТЭЦ с новыми технологиями сжигания угля, удовлетворяющими жестким экологическим требованиям. В этой связи обозначились: создание развитых систем серо- и азотоочистки, и перспективная система предварительной термической подготовки топлива в специальном термоциклонном предтопке (ТЦП). На основании проведенного анализа сформулированы цели и задачи исследования.

Во второй главе изложена методика исследования экологически перспективных теплофикационных энергоблоков. Показано, что в современных условиях методика технико-экономической оценки должна сочетать механизмы рыночного ценообразования и государственного регулирования хозяйственной деятельности. Изложены основные положения подхода к технико-экономической оптимизации, целями которой является определение наивыгоднейшего сочетания термодинамических параметров и вида технологической схемы перспективного энергоблока с учетом всех видов ограничений.

Применение новых технологий использования угля делает энергоблоки многоцелевыми с выработкой и отпуском потребителю двух и более видов продукции. В этом случае при сравнении вариантов принимаются положения системного подхода, что означает выравнивание вариантов по энергетическому эффекту и комплексный учет готовности энергоблоков к несению нагрузки, режимов работы, коэффициента резерва в энергосистеме, экологических и социальных факторов.

В разработанной модели технико-экономического исследования заложены принципы эксергетической методологии и теории агрегативных систем.

Так как показатель технико-экономической эффективности в новых условиях хозяйствования должен отражать доходную и расходную части от действия ТЭУ, в качестве критерия эффективности принято отношение полученных от продажи сумм за отпущенную энергопродукцию к полным затратам за тот же период, то есть критерий технико-экономической эффективности имеет безразмерный вид. Все затратные составляющие критерия технико-экономической эффективности полностью определяются значениями термодинамических, расходных и конструктивных параметров, параметров вида технологической схемы энергоблока, а также значениями внешних влияющих факторов на основе аналитических зависимостей.

Произведена вероятностная оценка критерия технико-экономической эффективности.

В диссертационной работе предложены определяющие принципы и сущность математического подхода, на основе которого разработан алгоритм инженерных расчетов для предварительной термической подготовки топлива.

Предложенные методики реализованы в вычислительном компьютерном комплексе, имитирующем работу экологически перспективного энерготехнологического блока ТЭС.

В третьей главе проведено исследование экологически перспективного паротурбинного энергоблока ТЭЦ с термической подготовкой топлива в ТЦП. На основе разработанной методики термоподготовки угля получены расчетные зависимости по составу газовзвеси, которые хорошо согласуются с экспериментальными данными опубликованными другими авторами. Исследование ТЦП как элемента технологической схемы энергоблока проведено путем расчетных экспериментов для теплофикационных блоков различной мощности. В результате получены параметры всех рабочих сред и конструктивно-компоновочные характеристики ТЦП. На основе результатов расчетов впервые разработана конструкция предтопка. Показана перспективность технологии в рамках реконструкции действующих топливоиспользующих установок в силу ее простоты и дешевизны.

Исследование перспективных теплофикационных энергоблоков проводилось путем расчетных экспериментов повариантно для блоков различной мощности стандартных типоразмеров. На основе расчетов показано, что энергоблоки с предварительной термической подготовкой топлива эффективнее, чем традиционные блоки с системами серо- и азотоподавления.

В четвертой главе исследовано влияние системных факторов на профиль энергоблока и оценена устойчивость оптимальных решений при изменяющейся экологической обстановке в зоне функционирования. Влияние ввода блока в энергосистему исследовалось путем изменения количества вводимых энергоблоков. Расчетные эксперименты показали, что термоподготовка топлива в составе теплофикационного энергоблока эффективна для энергосистем практически любой мощности. Показано влияние коэффициента резерва и коэффициента готовности на возможности использования энергоблоков на ТЭЦ. Исследована работа теплофикационного блока с термоподготовкой на переменных режимах, при этом показано, что при снижении нагрузки, регулирование топочного процесса осуществляется уменьшением расхода рабочего топлива при неизменном режиме инициирующего факела.

Оценка экономической и энергетической устойчивости оптимальных решений для теплофикационных блоков с термоподготовкой была проведена путем серии расчетных экспериментов в условиях изменения фоновой загазованности атмосферы от 0,4 до 0,8 ПДК. Расчеты показывают, что оптимальные начальные параметры пара для энергоблоков практически не изменяются. Незначительно изменяется и степень газификации рабочего топлива. Это говорит об устойчивости оптимальных значений параметров как для процесса термоподготовки, так и термодинамического цикла. В то же время, даже при двукратном увеличении индекса загрязнений атмосферы, снижение эффективности энергоблока не превышает 6%, что говорит об устойчивости оптимальных решений для принятой технологической схемы энерготехнологического блока с термоподготовкой угля.

Таким образом, в диссертационной работе разработаны теоретические положения и методика технико-экономической оптимизации экологически перспективных энергоблоков ТЭЦ как с предварительной термической подготовкой угля, так и с традиционными системами подавления вредных веществ, комплексно учитывающая затраты, связанные с обеспечением заданной надежности энергоснабжения, режимы работы в энергосистеме, готовность к несению нагрузки, затраты в экологическую, социальную и производственную инфраструктуры при неопределенности исходных данных и использовании безразмерного вероятностного критерия технико-экономической эффективности.

Выполнены вероятностные системные исследования теплофикационных энергоблоков с новой технологией термоподготовки угля в термоциклонном предтопке (ТЦП), позволяющие разработать и сформулировать рекомендации по их применению на ТЭЦ, оптимальным схемам и параметрам. Показана перспективность технологии как для вновь проектируемых, так и для действующих топливоиспользующих установок при термической подготовке разных марок углей.

На основе проведенных расчетных экспериментов выбрано экологически перспективное направление развития ТЭЦ на канско-ачинских углях в современных экономических условиях на базе применения теплофикационных энергоблоков с новой технологией термической подготовки угля и разработаны рекомендации по оптимальным параметрам и профилю таких энергоблоков.

В приложениях представлена дополнительная информация по конструк-тивно-компоновочным характеристикам ТЦП (приложение 1) и исходным данным (приложение 2). Приложение 3 содержит акты о внедрении результатов диссертационной работы.

Основные положения и результаты диссертации опубликованы в двенадцати печатных изданиях.