Введение к работе
Актуальность проблемы. Напряженная обстановка в электро- и
теплоснабжении страны, сложившаяся в настоящее время, явилась
результатом совместного' действия целого ряда факторов. Главные из
яих: консервация строительства атомных электростанций, моральное и
физическое старение действующего оборудования, медленное внедрение
новой техники, нерешенность экологических проблем.
Многие проблемы теплоэнергетики могут быть решены в случае применения на тепловых электростанциях парогазовых установок' (ГІГУ).
Парогазовые установки характеризуются сложностью технологических схем и многообразием протекающих в них процессов. При создании ПГУ требуется сопоставить многочисленные варианты ее элементного состава, вида технологической схемы и основных параметров. Получение обоснованных решений при этом практически невозможно без широкого применения методов математического моделирования и схемно-параметрической оптимизации.
Методические основы таких исследований были заложены в трудах Сибирского энергетического института. Интересные подходы к моделированию теплоэнергетических установок были предложены исследователями из ряда других организации (ИГМаш . АН Украины, ЦНИИКА, НПО ЩГИ, СПБГТУ-Ленэнерго, и др.). В практике - оптимизации получили распространение аналитические методы. Они нашли отражение в работах, выполненных в СШ, ШО цкти, ИТТ АН Украины и др.. Однако в перечисленных работах рассматривались либо подробные модели простых установок, либо упрощенные математические модели сложных установок. Опыт технико-экономических исследований показал, что существующие методы'математического моделирования и оптимизации, применяемые к установкам с простой технологической схемой, неприемлемы для таких сложных установок, как ПГУ.
В связи с этим важное значение приобретает разработка достаточно универсальной совокупности методов математического моделирования и схемно-пзраметрическог оптимизации, позволяющей проводить технико-экономические исследования широкого набора парогазовых установок.
Целями работы являются:
Методические: а)создание взаимосвязанной системы математических моделей, элементов, пригодной для проведения согласованных конструкторских и поверочных расчетов ПГУ; бразработка методики оптимизации с учетом переменных режимов работы ПГУ; вразработка подхода к оптимизации подсистем
конвективных теплообменников (ПКТ) ПГУ.
Прикладные: а)для ПГУ на угле с внутрщикловой газификацией угля <ВЦГУ) -определение опгимальных: состава дутья в газогенератор; температуры процесса газификации; параметров острого пара и пара промперегрева; минимального температурного напора;
б)для теплофикационной ПГУ на газе - определение оптимальных: параметров острого пара, пара в отборах; распределение нагрузки между сетевыми подогревателями, газовыми экономайзерами и пиковыми источниками; определение мощности подключенной тепловой нагрузки; в)для теплофикационной ПГУ малой мощности на угле с ВИГУ определение технико-экономических показателей с учетом переменных режимов работы и обоснование эффективности использования для условий Дальнего Востока.
Работа базируется на современных методах математического моделирования и оптимизации и основных достижениях теории и методов технико-экономических расчетов в энергетике.
Научная новизна работы состоит в том, что в ней впервые подучены и выносятся на защиту следующие наиболее важные результаты:
I.Методический подход к моделированию парогазовых установок, который заключается в создании взаимосвязанной системы математических моделей их элементов, пригодной для проведения согласованных конструкторских и поверочных расчетов.
2.Постановка и решение задачи оптимизации парогазовых установок с учетом переменных условий работы.
3.Метод оптимизации подсистемы конвективных теплообменников ПГУ,
Практическая ценность работы заключается в возможности выполнения с помощью разработанных методических подходов технико-экономических исследований широкого спектра парогазовых установок и в получении на их основе схемно-парзметрических решений, позволяющих достаточно существенно повысить экономическую эффективность установок данного типа.
Результаты исследований получили практическую реализацию в работах СЭИ СО РАН и НПО ИДТИ по технико-экономическим исследованиям парогазовых установок: ПГУ на природном газе с высокотемпературной газовой турбиной <ГТ), ПТУ с внутрицикловой газификацией угля для ТЭС КАТЭКа , теплофикационных ПГУ на газе и с внутрицикловой газификацией кузнецкого угля; в переданном в НПО 1ІКТИ
программно-вычислительном комплексе для исследования парогазовых установок. Работы выполнены при непосредственном участии автора.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуадались: на xxi конференции научной молодежи СЭИ СО АН- СССР (Иркутск, 1990); на xvn конференции научной молодежи СЭИ СО АН СССР (Иркутск, 1988); на xvi конференции научной молодежи СЭИ СО АН СССР (Иркутск, 1985); на Республиканской научно-технической конференции "Математическое моделирование процессов и конструкций энергетических и транспортных турбинных установок в системах их автоматизированного проектирования" (Харьков, 1988); на международном форуме по" применению компьютерного моделирования в энергетике (Сараево, 1989); на Всесоюзной научно-технической сессии по газовым турбинам (Николаев, 1990); на Всесоюзном симпозиуме "Современные проблемы системных исследований в энергетике " (Иркутск, 1990).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.
