Wspomaganie decyzji eksploatacyjnych - wyk³ad 8
Transkrypt
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.