Выбор состава основного оборудования ТЭЦ

При выполнении технического проекта ТЭЦ, проводимого после разработки схемы теплоснабжения города или промышленного узла, ТЭЦ рассматривается как сложная техническая система, для которой заданы: внешние потребители горячей воды и пара, их расчетные нагрузки и графики теплопотребления, параметры отпуска теплоты, режимы использования в электроэнергетической системе, удельные замыкающие затраты на топливо и электроэнергию, допустимые к установке типы турбин, энергетических и пиковых котлов, вспомогательного оборудования, капиталовложения в основное оборудование и т.д. На данной стадии проектирования первоочередной задачей является выбор основного оборудования и выбор принципиальной тепловой схемы, которая определяет наиболее существенные технологические связи тепломеханического оборудования ТЭЦ.

В данном разделе указанная задача рассмотрена для случая установки пиковых котлов на ТЭЦ. Задача выбора оптимальной структуры оборудования ТЭЦ при установке ПК в центрах теплопотребления приведена в разд. 4.2.

Выбор основного оборудования и выбор схемы тесно связаны между собой, поскольку состав основного оборудования определяет допустимые виды схем, и в то же время экономическая эффективность того или иного состава оборудования во многих случаях существенно зависит от тепловой схемы. От принятых здесь решений сильно зависят технико-экономические показатели ТЭЦ, а информация, полученная в процессе этих решений, служит основой для таких последующих этапов технического проектирования, как разработка развернутой тепловой схемы, выбор типоразмеров вспомогательного тепломеханического оборудования и т.д. Поэтому в данном случае оправдано применение достаточно сложных математических моделей, эффективным инструментом построения которых является СМПП.

Следует подчеркнуть, что применение методов математического моделирования и оптимизации не исключает необходимости привлечения опыта и интуиции проектировщиков при принятии решений, поскольку квалифицированный инженер по результатам оптимизации схемы теплоснабжения, на основе своего опыта, с учетом специфики задачи в состоянии указать относительно небольшое число конкурентоспособных вариантов оборудования и тепловых схем, дальнейшее исследование которых должно вестись с применением математических методов.

После назначения конкурентоспособных наборов турбин и принципиальных тепловых схем задача состоит в нахождении для каждого набора приведенных затрат критерия эффективности, на основании которого производится сопоставление проектных решений. Для этого необходимо определить число энергетических и пиковых котлов, устанавливаемых на ТЭЦ, годовой расход топлива, отпуск электроэнергии и ряд других показателей.

Выбор энергетических и пиковых котлов для каждого варианта состава турбин производится на основании расчета тепловой схемы ТЭЦ в двух режимах: максимально зимнем (I) и аварийном (II), причем результаты выбора зависят от принятых значений независимых режимных параметров. В вариантных расчетах эти параметры задает проектировщик на основании неформальных, эвристических соображений, что может привести к принятию далеко не оптимальных решений. Ниже приводится более строгий подход, состоящий в назначении состава котлов на основе оптимизационных расчетов тепловых схем.

При проектировании крупных отопительных ТЭЦ количество энергетических котлов (при заданном типе) однозначно определяется составом турбин. Задача состоит лишь в выборе пиковых котлов. Для обеспечения минимума приведенных затрат число ПК RnK должно быть выбрано минимально необходимым по условию обеспечения работы ТЭЦ в I и II режимах.

Для определения Япк нужно решить две задачи по минимизации суммарной тепловой нагрузки ПК (Q„k) соответственно в I и II режимах. Эти задачи формулируются следующим образом:

Векторы С1 и Сп задают внешние условия работы ТЭЦ в I и II режимах, термодинамические параметры в ряде узлов схемы, конструктивные характеристики оборудования. В соответствии с требованиями Норм технологического проектирования тепловых электростанций [58] в I режиме задаются: расчетные расходы пара к внешним потребителям; параметры сетевой воды, соответствующие расчетной температуре наружного воздуха; суммарная электрическая мощность ТЭЦ, равная ее номинальной мощности (для данного набора турбин). Во II режиме задаются: расчетные расходы пара; параметры сетевой воды, соответствующие отопительной нагрузке, равной 70% от расчетной; суммарная электрическая мощность ТЭЦ, уменьшенная по сравнению с I режимом на мощность самой крупной для данного набора турбины ТЭЦ.

Компонентами вектора Хэ являются расходы теплоты или пара из регулируемых отборов турбин, электрическая мощность турбин типа Т и ПТ, температуры сетевой воды на выходе из основных подогревателей и т.д.

Исследование систем теплоснабжения/Л.C. Попырин, К.С. Светлов, Г.М. Беляева и др. М.: Наука, 1989.