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 pro energetiku 1
optimalizace teploty napájecí vody a posouzení vlivu teploty napájecí vody na velikost výhřevných ploch kotle možnosti využití odpadního tepla spalin optimalizace zapojení NTO a VTO studie problematických uzlů oběhu s teplotní hladinou 700 C posouzení možností repoweringu při obnově uhelných bloků pro energetiku 2
návrhové parametry oběhu elektrický výkon bloku brutto 660 MWe teplota přehřáté páry 600 C tlak přehřáté páry 28 MPa teplota přihřáté páry 610 C teplota chladící vody 28 C zapojení tepelného schématu bloku dle aktuálního stavu návrhu parní turbíny ve Škoda Power a.s. pro energetiku 3
Teplota ochozích spalin z kotle by měla být co možná nejnižší. Při tom je však třeba brát v úvahu dvě okolnosti : navrženou teplotu napájecí vody teplotu rosného body spalin pro energetiku 4
Posouzení vlivu teploty napájecí vody na účinnost bloku Závěr : teplota napájecí vody by měla být co nejvyšší pro energetiku 5
S rostoucí teplotou napájecí vody klesají teplotní spády na koncových teplosměnných plochách zvětšuje se potřebná výhřevná plocha kotel vyjde větší pro energetiku 6
Předpoklady posouzení : Teploty páry před a za jednotlivými plochami se při změně teploty napájecí vody nezmění. Se změnou teploty napájecí vody nedojde ke změně teploty vody na výstupu z ohříváku vody (ECO), tato teplota bude 331 C pro všechny řešené varianty. Teplota předehřevu vzduchu zůstane stejná na úrovni 329 C. pro energetiku 7
Q-t diagram kotle dle ČVUT pro energetiku 8
Koncová část Q-t diagramu kotle pro teplotu napájecí vody 310 C pro energetiku 9
Koncová část Q-t diagramu kotle pro teplotu napájecí vody 290 C pro energetiku 10
Velikost kotle pro t nv = 310 a 295 C pro energetiku 11
Cílem je dochladit spaliny pod teplotní úroveň, s níž běžně opouštějí kotel, tedy řádově pod 150 C. S tím jsou spojeny dva zásadní problémy : teplota v dochlazovacím výměníku klesá pod úroveň teploty rosného bodu spalin při volbě vysoké teploty napájecí vody nelze již odpadní teplo spalin v rámci klasické koncepce kotle uplatnit Nabízí se tyto možnosti uplatnění tepla z dochlazení spalin v rámci nízkotlakého regeneračního ohřevu napájecí vody (NTO) standardní řešení uplatnění tepla z dochlazení spalin v rámci vysokotlakého regeneračního ohřevu napájecí vody (VTO) nové řešení pro energetiku 12
pro energetiku 13
Q-t diagram pro převod odpadního tepla spalin do VTO (výkon 35 MW) pro energetiku 14
Řešení kotle s využitím odpadního tepla spalin do VTO pro energetiku 15
Optimalizace zapojení NTO a VTO Optimalizace odběrových tlaků vazba na přechodový tlak ST-NT vazba na rozdílné η ST a η NT ovlivnění η NT Porovnání variant s přečerpáváním a s kaskádováním kondenzátu Využití předřazených srážečů přehřátí pro energetiku 16
Optimalizace nízkotlaké regenerace pro energetiku 17
Předřazené srážeče přehřátí teplotní hladina 700 C pro energetiku 18
Obnova uhelných bloků + Repowering Repowering = Přiřazení spalovací turbíny k dominantnímu parovodnímu oběhu Odpadní teplo ve spalinách za spalovací turbínou je na úrovni cca 500 C, což umožňuje jeho efektivní využití v parním oběhu. Principiálně je možné repowering řešit několika způsoby: hot windbox repowering výstup horkých spalin z plynové turbíny je zaveden do uhelného kotle feed water repowering teplo spalin je využito pro ohřev napájecí vody repowering s KNOT produkce páry pro turbínu parního oběhu pro energetiku 19
Příklad řešeného repoweringu feed water repowering pro energetiku 20
Shrnutí Stručně byly představeny problémy aktuálně řešené v PTSE v rámci dílčího cíle V001. Při přípravě rekonstrukcí stávajících i plánované výstavbě nových energetických bloků se s ohledem na dostupnost nových materiálů, resp. dosažitelnost vyšších parametrů, a dramatický vývoj ceny energie otevírá značný prostor pro optimalizaci zařízení jak z pohledu účinnosti, tak především ekonomičnosti. Významné jsou zde detailní rozbory i uplatnění netradičních řešení dílčích úseků cyklu. Vždy je však třeba respektovat vzájemnou vazbu těchto úseků, tj. optimalizovat z pohledu celku. pro energetiku 21
Výsledky optimalizace parametrů a koncepce parního cyklu je třeba konfrontovat s důsledky plynoucími pro návrh dílčích zařízení konstrukční a ekonomické dopady Při optimalizaci jednotlivých řešených případů bylo zjištěno, že optimální návrh v některých bodech neodpovídá obecně doporučovaným řešením pro energetiku 22