Wspomaganie decyzji eksploatacyjnych - wyk³ad 8

WSPOMAGANIE DECYZJI
W ZAKRESIE POPRAWY EFEKTYWNOŚCI PRACY
część II
Charakterystyka działań modernizacyjnych moŜliwych do
praktycznego zastosowania na przykładzie turbiny 200 MW
A). Modernizacja kadłuba wewnętrznego części WP
a - nowy układ przepływowy,
b - usunięcie stopnia regulacyjnego,
c - modernizacja uszczelnień wewnętrznych,
d - modernizacja dławnicy przedniej,
e - modernizacja kanałów dolotowych.
Rys. 4.2. Część wysokopręŜna (WP) badanej turbiny
Uwagi:
1. Efekt modernizacji: wszystkie wymienione działania modernizacyjne
powodują wzrost sprawności wewnętrznej części WP, a w konsekwencji
zmniejszenie jednostkowego zuŜycia ciepła.
2. Nowy układ przepływowy cz. WP moŜe być typu akcyjnego lub reakcyjnego.
2
3. Stopień regulacyjny w wersji obecnej jest najmniej sprawnym elementem
układu przepływowego cz. WP.
4. Dławnica przednia w wersji obecnej nie spełnia swojego zadania.
5. Zmniejszenie przecieków pary przez dławnicę przednią spowoduje spadek
temperatury pary w upuście I do wartości wynikającej z procesu rozpręŜania.
6. Nowy kadłub wewnętrzny naleŜy zaprojektować tak, by mógł współpracować
ze starym kadłubem zewnętrznym.
3
Modernizacja kanałów dolotowych
Para do części WP doprowadzana jest z dwóch komór zaworowych.
KaŜda z komór zawiera po jednym zaworze odcinającym i po jednym zaworze
regulacyjnym.
Poprzez zawory regulacyjne para dopływa do
ukształtowanych w kadłubie wewnętrznym półspiral.
dwóch
odpowiednio
Takie styczne doprowadzenie pary pozwala w maksymalnym stopniu
wykorzystać energię kinetyczną pary dolotowej.
Układ zasilania części WP turbiny ze spiralą dolotową
Pierwszy stopień części WP zasilany przy pomocy półspiral wykonany jest jako
promieniowo – osiowy
Stopień promieniowo – osiowy
4
B). Wymiana kompletnej części WP turbiny na nową
Uwagi:
1. Efekt modernizacji: podobny jak w punkcie poprzednim
2. Zmniejszenie jednostkowego zuŜycia ciepła jest większe niŜ w punkcie
poprzednim
3. Nową kompletną część WP naleŜy zaprojektować tak, by współpracowała
z istniejącą regeneracją wysokopręŜną.
Podsumowanie
Aktualnie osiągana sprawność cz. WP waha się w granicach od ok.78 %
do ok. 81 % dla mocy nominalnej.
Analiza dostępnych danych róŜnych producentów turbin wskazuje, Ŝe
moŜliwe jest osiągniecie sprawności wewnętrznej cz. WP rzędu 90 %.
Z przeprowadzonych analiz wynika, Ŝe podniesienie sprawności do
podanego poziomu prowadzi do:
- zmniejszenia jednostkowego zuŜycia ciepła o około 120 - 190 kJ/kWh.
- zwiększenia mocy elektrycznej w granicach 5 - 8 MW.
NiŜsze wartości uzyskuje się w przypadku modernizacji kadłuba
wewnętrznego, większe gdy modernizujemy całą część WP.
5
C). Modernizacja kadłuba wewnętrznego części SP
- nowy układ przepływowy (typu akcyjnego lub reakcyjnego)
- modernizacja uszczelnień wewnętrznych
- modernizacja kanałów dolotowych
Uwagi:
1. Efekt modernizacji: wszystkie wymienione działania modernizacyjne
powodują wzrost sprawności wewnętrznej części SP, a w konsekwencji
zmniejszenie jednostkowego zuŜycia ciepła (zob. pkt A - modern. cz.WP)
D). Wymiana kompletnej części SP turbiny na nową
Uwagi:
1. Efekt modernizacji: podobny jak w punkcie B (modern. cz. WP)
Podsumowanie
Aktualnie osiągana sprawność cz. SP jest relatywnie wysoka i waha się w
granicach od 86.7 % do 89.5 %.
MoŜliwości podniesienia tej wartości poprzez działania modernizacyjne
nie są zbyt duŜe. W związku z tym efekt modernizacji będzie mniejszy od
opisanego dla cz. WP.
Z przeprowadzonych analiz wynika, Ŝe podniesienie sprawności wewn.
cz. SP do poziomu 92 % prowadzi do:
- zmniejszenia jednostkowego zuŜycia ciepła o około 50 - 100 (160) kJ/kWh )
- zwiększenia mocy elektrycznej w granicach 2 - 2.5 (4) MW.
Nowy kadłub wewnętrzny części SP lub nowa kompletna część SP
powinna współpracować z istniejącą regeneracją wysokopręŜną i niskopręŜną.
6
E). Modernizacja uszczelnień zewnętrznych
- uszczelnienia zewnętrzne turbiny
- zmniejszenie przecieków pary w zaworach odcinających WP i SP
Uwaga:
Efekt modernizacji: zmniejszenie strat nieszczelności, co prowadzi do
wzrostu sprawności obiegu i zmniejszenia jednostkowego zuŜycia ciepła.
F). Modernizacja zaworów
- zmniejszenie strat ciśnienia
Uwaga:
Efekt modernizacji: zmniejszenie procesu dławienia pary, co prowadzi do
wzrostu sprawności obiegu i zmniejszenia jednostkowego zuŜycia ciepła.
G). Modernizacja obiegu cieplnego turbiny
- zastosowanie schładzacza pary (wymiennik XW4)
- zastosowanie przegrzewu wewnętrznego
- modernizacja „zimnego końca”
Uwaga:
Efekt modernizacji: zwiększenie sprawności obiegu, zmniejszenie
jednostkowego zuŜycia ciepła.
7
Zastosowanie schładzacza pary (wymiennik XW4)
Para z pierwszego upustu SP (punkt 8 na rys. 3.1) kierowana jest do
schładzacza pary - dodatkowego wymiennika regeneracji wysokopręŜnej,
oznaczonego jako XW4
do cz. NP
WP
XW4
XW3
XW2
XW1
SP
8
Przegrzew wewnętrzny
Idea przegrzewu wewnętrznego polega na wprowadzeniu do układu
dodatkowego wymiennika para-para, w którym następuje schłodzenie pary
przed skierowaniem jej do wymiennika regeneracyjnego.
Ciepło odebrane zwiększa entalpię pary do następnej grupy stopni.
9
Wpływ sprawności na temperaturę pary na wylocie
z części WP i pracę przegrzewacza wtórnego
• Zastosowanie bardziej sprawnego układu przepływowego powoduje
obniŜenie się temperatury pary na wylocie z cz. WP.
• ObniŜenie entalpii pary musi być zrekompensowane w przegrzewaczu
wtórnym.
• Ten fakt moŜe być powodem modernizacji (rozbudowania) przegrzewacza
wtórnego
Przykład
Wpływ sprawności wewnętrznej cz. WP na temperaturę pary wylotowej
340
twyl [oC]
330
JW3
320
310
300
75
80
85
90
ηWP [%]
95
Podsumowanie
• W realnym zakresie zmian sprawności (do 90 %) temperatura pary
wylotowej obniŜy się z 326 oC do ok. 308 oC.
• Ten spadek powoduje zwiększenie strumienia ciepła doprowadzonego do
pary w przegrzewaczu wtórnym.
• Średnio strumień ciepła wzrasta o około 6 MW (z ok. 74 do ok. 80 MW).
Stanowi to wzrost o ok. 8 % w stosunku do ciepła doprowadzonego przed
modernizacją.