Помощь студентам в учебе
Повышение эффективности парового энергоблока №1 ФЛ «Южноуральская ГРЭС» АО «Интер РАО-Электрогенерация» за счет дополнительного прогрева природного газа перед газовой турбиной SGT5-4000F
|
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБОСНОВАНИЕ МОДЕРНИЗАЦИИ ЭНЕРГОБЛОКА №1 8
1.1 Краткое описание и назначение предприятия 9
1.2 Описание основного оборудования 10
1.2.1 Газовая турбина SGT5-4000F 11
1.2.2 Генератор 8Оеп5-2000Н 14
1.2.3 Паровая турбина SST5-3000 16
1.3 Компоновка силовой установки 17
1.4 Тепловая схема блока ПГУ-420 19
1.5 Техническая характеристика котла-утилизатора 22
2 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ КУ 27
3 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ
ТРЕХКОНТУРНОЙ ПГУ ЮЖНОУРАЛЬСКОЙ ГРЭС-2 29
4.1 Тепловой расчет камеры сгорания ГТУ 30
4.2 Определение теплофизических характеристик выхлопных газов ГТУ 32
4.3 Расчет тепловой схемы ПГУ 35
4.3 Тепловой расчет котла-утилизатора 37
4.4 Расчет процесса расширения пара в ЧСД/ЧНД 50
4.5 Определение экономических показателей паровой турбины и её
мощности 53
4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ 56
5 СОВРЕМЕННЫЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ 59
6 ЭКОЛОГИЯ 62
6.1 Определение объемов продуктов сгорания топлива 62
6.2 Расчет выброса оксидов азота 65
7 АВТОМАТИЗАЦИЯ 68
7.1 Технологические защиты и блокировки КУ 68
7.2 Автоматическое регулирование КУ 71
8 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 76
9 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ НА ПРЕДПРИЯТИИ 82
9.1 Технико-экономический расчет 82
9.1.1 Смета капитальных затрат 82
9.1.3 Расчет срока окупаемости 83
9.2 Аналитический инструментарий обоснования вариантов технических
решений 84
9.2.1 SWOT анализ ЮУГРЭС-2 до и после проведения модернизации 84
9.3 Организационно-плановый инструментарий реализации лучшего
варианта технических решений 85
9.3.1 Планирование целей проекта в дереве целей 85
9.3.2 Поле сил эффективности реализации проекта 86
9.3.3 Пирамида целеполагания Южноуральской ГРЭС-2 87
9.3.4 Планирование мероприятий по реализации проекта (график
Ганта) 89
9.4 Основные технико-экономические показатели проекта 89
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 91
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 92
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Генплан ЮУГРЭС-2 93
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. План ЦПГУ ЮУГРЭС-2 94
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Тепловая схема энергоблока №1 ЮУГРЭС-2 95
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Продольный разрез ГТУ 96
ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Плакат по технологическому решению 97
ПРИЛОЖЕНИЕ Е. КИПиА котла-утилизатора 98
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж. Плакат по экономической части 99
ПРИЛОЖЕНИЕ З. Контур подогрева природного газа 100
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБОСНОВАНИЕ МОДЕРНИЗАЦИИ ЭНЕРГОБЛОКА №1 8
1.1 Краткое описание и назначение предприятия 9
1.2 Описание основного оборудования 10
1.2.1 Газовая турбина SGT5-4000F 11
1.2.2 Генератор 8Оеп5-2000Н 14
1.2.3 Паровая турбина SST5-3000 16
1.3 Компоновка силовой установки 17
1.4 Тепловая схема блока ПГУ-420 19
1.5 Техническая характеристика котла-утилизатора 22
2 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ КУ 27
3 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ
ТРЕХКОНТУРНОЙ ПГУ ЮЖНОУРАЛЬСКОЙ ГРЭС-2 29
4.1 Тепловой расчет камеры сгорания ГТУ 30
4.2 Определение теплофизических характеристик выхлопных газов ГТУ 32
4.3 Расчет тепловой схемы ПГУ 35
4.3 Тепловой расчет котла-утилизатора 37
4.4 Расчет процесса расширения пара в ЧСД/ЧНД 50
4.5 Определение экономических показателей паровой турбины и её
мощности 53
4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ 56
5 СОВРЕМЕННЫЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ 59
6 ЭКОЛОГИЯ 62
6.1 Определение объемов продуктов сгорания топлива 62
6.2 Расчет выброса оксидов азота 65
7 АВТОМАТИЗАЦИЯ 68
7.1 Технологические защиты и блокировки КУ 68
7.2 Автоматическое регулирование КУ 71
8 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 76
9 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ НА ПРЕДПРИЯТИИ 82
9.1 Технико-экономический расчет 82
9.1.1 Смета капитальных затрат 82
9.1.3 Расчет срока окупаемости 83
9.2 Аналитический инструментарий обоснования вариантов технических
решений 84
9.2.1 SWOT анализ ЮУГРЭС-2 до и после проведения модернизации 84
9.3 Организационно-плановый инструментарий реализации лучшего
варианта технических решений 85
9.3.1 Планирование целей проекта в дереве целей 85
9.3.2 Поле сил эффективности реализации проекта 86
9.3.3 Пирамида целеполагания Южноуральской ГРЭС-2 87
9.3.4 Планирование мероприятий по реализации проекта (график
Ганта) 89
9.4 Основные технико-экономические показатели проекта 89
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 91
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 92
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Генплан ЮУГРЭС-2 93
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. План ЦПГУ ЮУГРЭС-2 94
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Тепловая схема энергоблока №1 ЮУГРЭС-2 95
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Продольный разрез ГТУ 96
ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Плакат по технологическому решению 97
ПРИЛОЖЕНИЕ Е. КИПиА котла-утилизатора 98
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж. Плакат по экономической части 99
ПРИЛОЖЕНИЕ З. Контур подогрева природного газа 100
Весь ХХ в. характеризовался быстрым ростом потребления первичных энергоресурсов и электрической энергии - суммарное мировое потребление энергии увеличилось в 15 раз, а душевое - в 4,4 раза. (Различие обусловлено увеличением численности населения от 1,6 до 6,0 млрд человек). В первом десятилетии нового столетия кардинальных изменений в сформировавшиеся тенденции не произошло. Продолжает возрастать потребление энергии, несмотря на периодически случающиеся экономические кризисы и вызванные ими кратковременные снижения энергопотребления. К середине XXI в. прогнозируется удвоение потребления энергетических ресурсов и утроение потребления электрической энергии. Вместе с этим обостряются проблемы, связанные с надежным обеспечением человечества энергией на приемлемых условиях. Вот три основные проблемы, которые в наибольшей мере влияют на все стороны жизни человека и затрагивают основы устойчивого развития цивилизации: дефицит электроэнергии и энергоресурсов приемлемой стоимости; угроза благополучию окружающей среды вследствие техногенного воздействия объектов энергетики; геополитические и социальные угрозы.
Для решения первой проблемы необходимо предпринимать ряд мер по снижению себестоимости электроэнергии, а именно: вводить новое
высокоэффективное оборудование, повышать производительность труда, совершенствовать технологию производства электроэнергии, выводить из эксплуатации старое оборудование с низким КПД. Реализация этих мер требует от энергетических компаний значительных инвестиций в производство. Практика показала, что инвесторы не спешат инвестировать в производство крупные суммы денег, так как им нужны гарантии окупаемости инвестиций. Чтобы решить эту проблему 2010 году регуляторами энергетического рынка была инициирована программа договоров на поставку мощности (ДПМ), которая была призвана создать условия для финансирования инвестиций в строительство новых генерирующих мощностей. Суть ДПМ заключается в том, что инвестор обязуется в указанные сроки ввести в строй определённый объём генерации. Взамен он получает гарантию возврата инвестированных средств через повышенную стоимость продаваемой мощности в течение 10 лет. Невыполнение взятых на себя обязательств предусматривает жёсткие санкции.
В рамках программы ДПМ копания ПАО «Интер РАО» в 2014 году ввела в промышленную эксплуатацию первый энергоблок Южноуральской ГРЭС-2.
Помимо программы ДПМ, правительство Российской Федерации ставит приоритетную задачу снижения удельных затрат на производство и использование энергоресурсов за счет оптимизации их потребления и применения энерго и ресурсосберегающих технологий и оборудования.
Ресурсосбережение - это совокупность мер по бережливому и эффективному использованию фактов производства. Обеспечивается посредством использования ресурсосберегающих и энергосберегающих технологий; снижения фондоемкости
и материалоемкости продукции; повышения производительности труда;
сокращения затрат живого и общественного труда; повышения качества продукции; рационального применения труда менеджеров и маркетологов; использования выгод международного разделения труда и др. Способствует росту эффективности экономики, повышению ее конкурентоспособности.
Экономия материальных ресурсов - это экономическая категория, которая характеризуется снижением удельного расхода материальных ресурсов на единицу продукции по сравнению с базисным или текущим периодом, но без снижения качества и технического уровня продукции.
Ресурсосбережение должно достигаться на всех этапах производства и использования ресурсов: рационализацией добычи природного сырья, топлива и др. (например, более полное извлечение нефти из пласта), максимальным использованием добытого ресурса, сведением к минимуму потерь при транспортировке и хранении; наиболее эффективным применением ресурса в процессе производства или непроизводственного потребления; выявлением, учетом и полным использованием вторичных ресурсов (образующихся в процессе их первичного потребления), прежде всего по прямому назначению—в качестве полноценного сырья, источника энергии или тепла и др., а также переработкой отходов и утилизацией отбросов. Обеспечение ресурсосбережения —
обязательное требование к технике, технологии, организации производства и непроизводственной деятельности, хозяйственному механизму. Новая техника должна требовать меньшего расхода ресурсов как в процессе ее производства, так и в процессе эксплуатации. Новая технология должна быть безотходной или малоотходной, малооперационной. Ресурсосбережение позволяет высвобождать и приумножать капитал. Сокращение потерь ресурсов позволяет высвобождать денежные средства и направлять их для решения других проблем. Инвестиции, направленные на сокращение потерь ресурсов, окупаются по оценкам экспертов в три раза быстрее, чем инвестиции по увеличению данного ресурса.
Для решения первой проблемы необходимо предпринимать ряд мер по снижению себестоимости электроэнергии, а именно: вводить новое
высокоэффективное оборудование, повышать производительность труда, совершенствовать технологию производства электроэнергии, выводить из эксплуатации старое оборудование с низким КПД. Реализация этих мер требует от энергетических компаний значительных инвестиций в производство. Практика показала, что инвесторы не спешат инвестировать в производство крупные суммы денег, так как им нужны гарантии окупаемости инвестиций. Чтобы решить эту проблему 2010 году регуляторами энергетического рынка была инициирована программа договоров на поставку мощности (ДПМ), которая была призвана создать условия для финансирования инвестиций в строительство новых генерирующих мощностей. Суть ДПМ заключается в том, что инвестор обязуется в указанные сроки ввести в строй определённый объём генерации. Взамен он получает гарантию возврата инвестированных средств через повышенную стоимость продаваемой мощности в течение 10 лет. Невыполнение взятых на себя обязательств предусматривает жёсткие санкции.
В рамках программы ДПМ копания ПАО «Интер РАО» в 2014 году ввела в промышленную эксплуатацию первый энергоблок Южноуральской ГРЭС-2.
Помимо программы ДПМ, правительство Российской Федерации ставит приоритетную задачу снижения удельных затрат на производство и использование энергоресурсов за счет оптимизации их потребления и применения энерго и ресурсосберегающих технологий и оборудования.
Ресурсосбережение - это совокупность мер по бережливому и эффективному использованию фактов производства. Обеспечивается посредством использования ресурсосберегающих и энергосберегающих технологий; снижения фондоемкости
и материалоемкости продукции; повышения производительности труда;
сокращения затрат живого и общественного труда; повышения качества продукции; рационального применения труда менеджеров и маркетологов; использования выгод международного разделения труда и др. Способствует росту эффективности экономики, повышению ее конкурентоспособности.
Экономия материальных ресурсов - это экономическая категория, которая характеризуется снижением удельного расхода материальных ресурсов на единицу продукции по сравнению с базисным или текущим периодом, но без снижения качества и технического уровня продукции.
Ресурсосбережение должно достигаться на всех этапах производства и использования ресурсов: рационализацией добычи природного сырья, топлива и др. (например, более полное извлечение нефти из пласта), максимальным использованием добытого ресурса, сведением к минимуму потерь при транспортировке и хранении; наиболее эффективным применением ресурса в процессе производства или непроизводственного потребления; выявлением, учетом и полным использованием вторичных ресурсов (образующихся в процессе их первичного потребления), прежде всего по прямому назначению—в качестве полноценного сырья, источника энергии или тепла и др., а также переработкой отходов и утилизацией отбросов. Обеспечение ресурсосбережения —
обязательное требование к технике, технологии, организации производства и непроизводственной деятельности, хозяйственному механизму. Новая техника должна требовать меньшего расхода ресурсов как в процессе ее производства, так и в процессе эксплуатации. Новая технология должна быть безотходной или малоотходной, малооперационной. Ресурсосбережение позволяет высвобождать и приумножать капитал. Сокращение потерь ресурсов позволяет высвобождать денежные средства и направлять их для решения других проблем. Инвестиции, направленные на сокращение потерь ресурсов, окупаются по оценкам экспертов в три раза быстрее, чем инвестиции по увеличению данного ресурса.
В ходе выполнения данной выпускной квалификационной работы на тему: «Повышение эффективности парового энергоблока №1 ФЛ «Южноуральская ГРЭС» АО «Интер РАО-Электрогенерация» за счет дополнительного прогрева природного газа перед газовой турбиной SGT5-4000F», был предложен вариант модернизации энергоблока который предусматривает врезку байпаса газового подогревателя конденсата (ГПК) в линию подачи конденсата в деаэратор.
В работе выполнен тепловой расчет газотурбинной установки, паротурбинной установки, котла-утилизатора, посчитан срок окупаемости проекта. Такая реконструкция позволит получить увеличение мощности энергоблока на 6 МВт, увеличение КПД установки на 0,25%. Повысится температура газов за турбиной на 8 °С.
Для обеспечения экологической безопасности выполнен расчет вредных выбросов окислов азота.
Целью модернизации энергоблока Южноуральской ГРЭС-2 компанией Интер РАО является увеличение КПД электростанции, уменьшение ее текущих затрат и, следовательно, увеличение прибыли. Данная работа подтверждает, что эта цель легко достижима. Согласно расчетам данный проект окупится уже через 11 месяцев, что является очень хорошим показателем на сегодняшний день.
В работе выполнен тепловой расчет газотурбинной установки, паротурбинной установки, котла-утилизатора, посчитан срок окупаемости проекта. Такая реконструкция позволит получить увеличение мощности энергоблока на 6 МВт, увеличение КПД установки на 0,25%. Повысится температура газов за турбиной на 8 °С.
Для обеспечения экологической безопасности выполнен расчет вредных выбросов окислов азота.
Целью модернизации энергоблока Южноуральской ГРЭС-2 компанией Интер РАО является увеличение КПД электростанции, уменьшение ее текущих затрат и, следовательно, увеличение прибыли. Данная работа подтверждает, что эта цель легко достижима. Согласно расчетам данный проект окупится уже через 11 месяцев, что является очень хорошим показателем на сегодняшний день.
