Факторний аналіз теплової схеми ТЕЦ з суперкритичним паровим циклом на основі ексергетичного методу

Abstract

Найбільш перспективним напрямом модернізації ТЕЦ є впровадження енергоблоків на суперкритичних параметрах пари (СКП). Підвищення параметрів пари – це один з найбільш ефективних способів збільшення ККД ТЕЦ. Таким чином, розробка концепції створення теплових схем турбоустановок на СКП з урахуванням особливостей їх експлуатації на діючих ТЕЦ України є актуальною науковою проблемою. Вирішення цієї проблеми дозволить виконати заміну або модернізацію енергогенеруючого обладнання, що спрацювало свій ресурс, на сучасні енергоблоки, які відповідають світовим стандартам з економічності та екологічності. У статті адаптовано метод ексергетичногоаналізу до дослідження теплових схем ТЕЦ з суперкритичним паровим циклом. Як приклад застосування методу проведено ексергетичний аналіз енергоустановки, що працює за одноступеневою тепловою схемою. У рамках запропонованого методу створено термодинамічну, а також тополого-ексергетичну модель енергоустановки. На основі тополого-ексергетичної моделі визначено показники термодинамічної ефективності енергоустановки, яка працює за суперкритичним паровим циклом. Запропоновано застосовувати теорію планування експерименту в ексергетичному аналізі теплової схеми ТЕЦ. Із залученням цієї теорії проведено багатофакторний чисельний експеримент по визначенню впливу на ексергетичну ефективність теплової схеми ТЕЦ основних визначальних варійованих факторів, таких як адіабатні та теплотехнічні ККД елементів установки, а також режимні параметри її роботи. Отримано узагальнене рівняння функціонального взаємозв'язку ексергетичного ККД системи та ексергетичних ККД елементів теплової схеми ТЕЦ. Запропоноване рівняння може бути використане в якості інструментарію для подальшого навчання нейронних мереж та застосування їх як при проектуванні, так і при діагностиці енергетичної ефективності роботи ТЕЦ. За результатами факторного аналізу виявлено досить високу консервативність розглянутої одноступеневої схеми ТЕЦ до зміни варійованих параметрів. Це свідчить про наявність досить жорстких структурних зв'язків між елементами теплової схеми, що в цілому є позитивним аспектом при її реконструкції.

The most promising direction of CHP modernization is the introduction of power units on supercritical steam parameters. Increasing steam parameters is one of the most effective ways to increase the efficiency of a CHP plant. Thus, the development of the concept of thermal schemes turbines for supercritical steam parameters, taking into account the characteristics of their operation at the existing CHP Ukraine is an actual scientific problem. The solution to this problem will make it possibleto replace or modernize the power generating equipment that has exhausted its resource with modern power units that meet world economic and environmental standards. The method of exergy analysis is adapted to the study of thermal schemes of CHP plants with supercritical steam cycle. As an example of application of a method the exergy analysis of the power plant working on the one-stage thermal scheme is carried out. Within the framework of the proposed method, a thermodynamic and topology-exergetic model of the power plant is created. Based on the topology-exergetic model the indicators ofthermodynamic efficiency of the power plant operating on supercritical parameters of steam are determined. It is proposed to apply the theory of experiment planning in exergy analysis of the thermal circuit of a CHP. With the involvement of this theory, a multifactor numerical experiment was conductedto determine the impact on the exergetic efficiency of the thermal scheme of CHP of the main determining variable factors, such as adiabatic and thermal efficiency of the plant, as well as the operating parameters. The generalized equation of functional interrelation of exergetic efficiency of system and exergetic efficiency of elements of thermal scheme of CHP is received. The proposed equation can be used as a tool for further training of neural networks and their application both in the design and in the diagnosis of energy efficiency of CHP. According to the results of the factor analysis,a rather high conservatism of the considered one-stage scheme of CHP to the change of the varied parameters was revealed. This indicates the presence of more rigid structural links between the elements, which is generally a positive aspect of the reconstruction.