Способ распределения нагрузок между котельными агрегатами

 

Использование: энергетика, может быть использовано на тепловых электростанциях, промышленно-отопительных котельных и в энергосистемах для ограничения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу с продуктами сгорания топлив. Сущность изобретения: заданный график нагрузки на определенный период времени, если имеется возможность его покрытия с остановом хотя бы одного агрегата, распределяют по равенству относительных приростов выбросов загрязняющих веществ для различных составов работающего оборудования, определяют эквивалентные характеристики для этих составов и принимают к работе такой состав оборудования, который дает минимум выбросов вредных веществ в атмосферу. При этом эквивалентная характеристика принятого состава передается на верхний уровень управления (в энергосистему) для решения той же задачи, а относительные приросты условных выбросов в регулируемом диапазоне оставшихся в работе котлов используют в качестве контролируемого параметра для распределения нагрузок между котельными агрегатами. 1 ил.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях, производственно-отопительных котельных и в энергосистемах.

Для ограничения экологической нагрузки на воздушный бассейн и уменьшения загрязнения атмосферного воздуха токсичными выбросами с продуктами сгорания топлива на тепловых электростанциях и промышленно-отопительных котельных общую тепловую нагрузку на котлы распределяют между ними по равенству относительных приростов суммарных условных выбросов загрязняющих веществ и, если этого недостаточно, снижают теплопроизводительность (нагрузку) котлов.

Способ распределения нагрузки по равенству относительных приростов суммарных условиях выбросов загрязняющих веществ изложен.

Сущность способа заключается в том, что по рассчитанной заранее или полученной опытным путем зависимости объема выбросов загрязняющих веществ от нагрузки путем дифференцирования устанавливают характеристики относительных приростов выбросов загрязняющих веществ для нормального режима. Последние, в случае отклонений параметров режима работы котлов от номинальных, корректируются по фактическим параметрам, заданную нагрузку распределяют между котлами по равенству скорректированных относительных приростов загрязняющих веществ. При определении токсичности выбросов загрязняющих веществ с продуктами сгорания обычно учитывается токсичность содержащихся в дымовых газах: оксида азота (окиси и двуокиси), оксида углерода, сернистого ангидрида и пыли. При расчетах используют понятие условной токсичности выбросов.

Недостатком известного способа распределения нагрузок между совместно работающими котлами является то, что он не позволяет решить задачу выбора остова работающего оборудования с учетом минимума выбросов загрязняющих веществ. Значительная неравномерность графиков нагрузки энергосистем для обеспечения прохождения минимума и максимума нагрузки обуславливает целесообразность периодического вывода в резерв части агрегатов в часы снижения нагрузки с их последующим пуском в часы максимума. Следует выбрать такой состав работающих агрегатов, а также время их пуска и останова, которые обеспечат минимум выбросов с продуктами сгорания "топлив загрязняющих веществ в окружающую среду в районе расположения котельной.

Целью изобретения является уменьшение выбросов загрязняющих веществ с продуктами сгорания топлива в условиях возможности покрытия суммарной выработки энергии за сутки или более длительный период с остановом и пуском хотя бы одного из котельных агрегатов на отдельных отрезках времени. Указанная цель достигается тем, что суммарную нагрузку на котлоагрегаты распределяют по равенству относительных приростов выбросов загрязняющих веществ в атмосферу за сутки или более длительный период времени для разных составов оборудования и путем сравнения локальных минимумов определяют глобальный минимум. Полученная таким образом эквивалентная характеристика относительных приростов загрязняющих веществ (т.е. зависимость относительных приростов вредных выбросов от нагрузки котельной при условии оптимального распределения нагрузки между котлоагрегатами и их оптимальном составе) в дальнейшем используется для распределения нагрузки в системе с той же целью (минимизации выбросов). Сущность распределения нагрузок в системе состоит не только в том, что за счет правильного распределения обеспечивается минимум выбросов вообще, но и имеется возможность с учетом потерь энергии в сетях уменьшить нагрузку ТЭС в районе с неблагоприятными метеоусловиями и увеличить ее тем ТЭС, которые находятся в более благоприятных условиях.

Для реализации поставленной цели необходимо наличие следующих условий: а) для оборудования должны быть получены характеристики относительных приростов условных выбросов загрязняющих веществ во всем регулировочном диапазоне; б) суточный график нагрузки ТЭС или котельной должен быть таким, чтобы имелась возможность хотя бы часть времени нести заданную нагрузку не всеми, а частью агрегатов.

Естественно, что при решении задачи минимизации загрязнения окружающей среды должны учитываться все ограничения как и при решении задачи минимизации расхода топлива (по числу одновременно останавливаемых и пускаемых агрегатов на одной ТЭС, скорости изменения нагрузки после пуска, по условиям надежности энергоснабжения и регулирования напряжения).

Рассмотрим вариант решения поставленной задачи для трех работающих параллельно котлоагрегатов применительно к выбору состава по минимуму выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.

Характеристики относительных приростов выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от нагрузки приведены на чертеже.

Единицы измерения приняты условными от 1 до 5. Там же построены эквивалентные характеристики в регулируемом диапазоне для случая, когда в работе находятся все три котлоагрегата, и для случая, когда в работе остаются агрегаты 2, 3. (Характеристики 1 и 2 соответственно). Оптимальный режим котельной при нагрузке 8 5 единиц и полном составе оборудования определяется равенством относительных приростов вредных выбросов котлоагрегатов (b_o). Этот режим соответствует локальному минимуму выбросов котельной, когда в работе находятся все три агрегата. В случае останова котла N 1, локальный минимум соответствует другому значению относительных приростов вредных выбросов (b_oi). Причем b_oiвсегда больше b_o, т.к. нагрузка оставшихся в работе котлов должна увеличиваться на величину нагрузки, которую нес остановленный котел. (В нашем случае - точки А, Б, В на черт. до останова и точки А' , Б' - после останова котлоагрегата соответственно). Но с увеличением нагрузки оставшихся в работе агрегатов увеличивается и значение их относительных приростов, и, следовательно, эквивалентная характеристика приростов вредных выбросов идет выше предыдущей. Уменьшение вредных выбросов от останова котла в единицу времени _можно определить по выражению S_э = S_oi - D_ou ˙ b_iср, где S_oi и D_oi - соответственно выброс загрязняющих продуктов котлом за час и нагрузка котла до его останова; b_iср. - среднее значение относительного прироста вредных выбросов котельной до и после останова котла (см. черт).

b_{i ср}= Имея таким образом набор эквивалентных характеристик относительных приростов выбросов вредных веществ в атмосферу для различных составов работающего оборудования (в нашем примере для котлов в работе N 1, 2 и N 1-3), используя приведенные выражения, определяют величину достигаемого эффекта от останова того или иного котла и выбирают к работе тот состав, который дает наибольший экономический эффект. По выполненным оценкам распределение нагрузок согласно предложенному способу позволяет сократить объем выбросов загрязняющих веществ, количество которых определяется режимами эксплуатации котельного оборудования, не менее чем на 15 - 20%.

Формула изобретения

СПОСОБ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НАГРУЗОК МЕЖДУ КОТЕЛЬНЫМИ АГРЕГАТАМИ путем изменения нагрузок отдельных котлоагрегатов при сохранении суммарной нагрузки всех котлоагрегатов с заданной постоянной и с сохранением равенства для всех котлоагрегатов относительных приростов контролируемого параметра, измерения удельных выбросов загрязняющих веществ и действительной нагрузки каждого котлоагрегата, корректирования по измеренным значениям заранее определенных для каждого котлоагрегата характеристик относительных приростов условных выбросов загрязняющих веществ, определения по скорректированным характеристикам относительных приростов условных выбросов загрязняющих веществ при возможном изменении нагрузки каждого котлоагрегата в пределах диапазона его рабочих нагрузок, отличающийся тем, что, с целью уменьшения выбросов загрязняющих веществ с продуктами сгорания топлива в условиях возможности покрытия суммарной выработки энергии за заданный промежуток времени путем вывода из работы хотя бы одного из котлов, строят эквивалентные характеристики для различных составов работающего оборудования, сравнивают эффект от составов различных котлов и выводят из работы котлы, имеющие более высокие суммарные выбросы загрязняющих веществ за заданный промежуток времени, соответствующую эквивалентную характеристику котельных агрегатов в регулировочном диапазоне нагрузок и относительные приросты условных выбросов загрязняющих веществ оставшихся в работе котлов используют в качестве контролируемого параметра при распределении нагрузок между котлами.

РИСУНКИ

Рисунок 1