V001 Analýza rozhodujících uzlů oběhů parních elektráren

Doc. Ing. Michal KOLOVRATNÍK, CSc.

Doc. Ing. Tomáš DLOUHÝ, CSc.

ČVUT v PRAZE, Fakulta strojní Ústav mechaniky tekutin a energetiky Odbor tepelných a jaderných energetických zařízení

Progresivní technologie a systémy pro energetiku 12.12.2006

1

Typické schéma bloku „Generace 600“

12.12.2006

Progresivní technologie a systémy pro energetiku 2

Účinnost bloku uhelné parní elektrárny



netto

 

o

 

k

 

p

 

m

 

g

 

tr

 

vs

kde je

η o η k η p η m η g η tr η vs

účinnost reálného tepelného oběhu účinnost kotle účinnost parovodů mechanická účinnost turbíny účinnost generátoru účinnost transformace respektování vlastní spotřeby

optimalizaci dílčích účinností nelze řešit odděleně, nýbrž optimalizace musí být komplexní

Progresivní technologie a systémy pro energetiku 12.12.2006

3

Vliv složení uhlí na výslednou účinnost bloku

!!!

různý obsah vody a popela !!!

účinnost kotle vlastní spotřeba

Progresivní technologie a systémy pro energetiku 12.12.2006

4

Vliv složení uhlí na účinnost kotle

respektován výpočtem změny velikosti    ztráty citelným teplem spalin (ztráty komínové) ztráty mechanickým nedopalem ztráty fyzickým teplem tuhých zbytků parametr teplota spalin za kotlem přebytek vzduchu za kotlem ztráta chemickým nedopalem ztráta sdílením tepla do okolí podíl spalitelných látek ve škváře podíl spalitelných látek v úletu °C - - - - - HU 135 1,3 0,0002 0,005 0,1 0,01 ČU 125 1,3 0,0002 0,005 0,1 0,01 Progresivní technologie a systémy pro energetiku 12.12.2006

5

0,930 0,925 0,920 0,915 0,910 0,905 0,900 0,895 0,890 0,15

Závislost účinnosti kotle na obsahu vody a popela v HU Závislost účinnosti kotle na obsahu vody a popela v HU

0,20 0,25 0,30

popel v sušině [-]

0,35 W=0,20 W=0,25 W=0,30 W=0,35 0,40 12.12.2006

Progresivní technologie a systémy pro energetiku 0,45 6

Vliv složení uhlí na vlastní spotřebu kotle

respektován výpočtem změny spotřeby elektřiny     na dopravu paliva do kotelny na mletí uhlí na příkon vzduchového a spalinového ventilátoru na odlučováky popílku parametr průměrná mlecí práce pracovní přetlak vzduchového ventilátoru pracovní přetlak kouřového ventilátoru účinnost ventilátorů kWh/t kPa kPa - 12.12.2006

Progresivní technologie a systémy pro energetiku HU 12,2 3 3,5 0,7 ČU 16,7 3 3,5 0,7 7

0,450 0,400 0,350 0,300 0,250 0,200 0,150 0,15

Závislost spotřeby HU na obsahu vody a popela Závislost spotřeby HU uhlí na obsahu vody a popela

W=0,20 W=0,25 W=0,30 W=0,35 12.12.2006

0,20 0,25 0,30

popel v sušině [-]

0,35 Progresivní technologie a systémy pro energetiku 0,40 0,45 8

Přehled řešených problémů

optimalizace teploty napájecí vody pro dané parametry páry vliv volby teploty napájecí vody na velikost výhřevných ploch kotle vliv volby koncové teploty spalin na účinnost kotle resp. cyklu a na velikost výhřevných ploch kotle integrace nových metod sušení uhlí možnosti využití odpadního tepla spalin

Progresivní technologie a systémy pro energetiku 12.12.2006

9

12.12.2006

Elektrárna Lippendorf – Německo

Progresivní technologie a systémy pro energetiku 10

12.12.2006

Vliv účinnosti uhelného bloku na produkci CO 2 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 35 dnešní standard ; 40 45 účinnost bloku [%] 50

Progresivní technologie a systémy pro energetiku

55

11

Zvyšování účinnosti parního oběhu

klasická karnotizační opatření :

  

intenzifikace parametrů



admisních - zvyšování tlaku a teploty páry



emisních - snižování protitlaku opakované přehřívání páry regenerační ohřev napájecí vody zlepšování účinnosti dílčích komponent snižování vlastní spotřeby nová opatření účinnost Carnotova oběhu

Progresivní technologie a systémy pro energetiku 12.12.2006

12

Stav u parních oběhů

Standard

starší bloky s účinností η netto =0,35.

Stávající špička

„Generace 600“ s tlakem kolem 30MPa, teplotami do 620 °C, η netto = 0,47 až 0,50.

Aktuální vývoj

„Generace 700“ (AD700 realizace cca 2014) tlak do 35 37,5 MPa, maximální teploty páry 700-720°C a čistá účinnost až η netto =0,54.

Výhled

po roce 2020 „Generace 800“ s maximální teplotou páry v oblasti 800°C a čistou účinností vyšší než 0,55.

Progresivní technologie a systémy pro energetiku 12.12.2006

13

Potenciál zvyšování účinnosti parních bloků

12.12.2006

Progresivní technologie a systémy pro energetiku 14