ФАКТОРНИЙ АНАЛІЗ ТЕПЛОВОЇ СХЕМИ ТЕЦ З СУПЕРКРИТИЧНИМ ПАРОВИМ ЦИКЛОМ НА ОСНОВІ ЕКСЕРГЕТИЧНОГО МЕТОДУ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2413-4295.2021.02.07Ключові слова:
ексергетичний метод, суперкритичний паровий цикл, суперкритичні параметри пари, факторний аналіз, потокові графи, тополого-ексергетична модель, ТЕЦАнотація
Найбільш перспективним напрямом модернізації ТЕЦ є впровадження енергоблоків на суперкритичних параметрах пари (СКП). Підвищення параметрів пари – це один з найбільш ефективних способів збільшення ККД ТЕЦ. Таким чином, розробка концепції створення теплових схем турбоустановок на СКП з урахуванням особливостей їх експлуатації на діючих ТЕЦ України є актуальною науковою проблемою. Вирішення цієї проблеми дозволить виконати заміну або модернізацію енергогенеруючого обладнання, що спрацювало свій ресурс, на сучасні енергоблоки, які відповідають світовим стандартам з економічності та екологічності. У статті адаптовано метод ексергетичного аналізу до дослідження теплових схем ТЕЦ з суперкритичним паровим циклом. Як приклад застосування методу проведено ексергетичний аналіз енергоустановки, що працює за одноступеневою тепловою схемою. У рамках запропонованого методу створено термодинамічну, а також тополого-ексергетичну модель енергоустановки. На основі тополого-ексергетичної моделі визначено показники термодинамічної ефективності енергоустановки, яка працює за суперкритичним паровим циклом. Запропоновано застосовувати теорію планування експерименту в ексергетичному аналізі теплової схеми ТЕЦ. Із залученням цієї теорії проведено багатофакторний чисельний експеримент по визначенню впливу на ексергетичну ефективність теплової схеми ТЕЦ основних визначальних варійованих факторів, таких як адіабатні та теплотехнічні ККД елементів установки, а також режимні параметри її роботи. Отримано узагальнене рівняння функціонального взаємозв'язку ексергетичного ККД системи та ексергетичних ККД елементів теплової схеми ТЕЦ. Запропоноване рівняння може бути використане в якості інструментарію для подальшого навчання нейронних мереж та застосування їх як при проектуванні, так і при діагностиці енергетичної ефективності роботи ТЕЦ. За результатами факторного аналізу виявлено досить високу консервативність розглянутої одноступеневої схеми ТЕЦ до зміни варійованих параметрів. Це свідчить про наявність досить жорстких структурних зв'язків між елементами теплової схеми, що в цілому є позитивним аспектом при її реконструкції.
Посилання
Kumar R. A critical review on energy, exergy, exergoeconomic and economic (4-E) analysis of thermal power plants. Engineering Science and Technology, an International J., 2017, Vol. 20, рр. 283–292, doi: 10.1016/j.jestch. 2016.08.018.
Restrepo A., Miyake R., Kleveston F., Bazzo E. Exergetic and environmental analysis of a pulverized coal power plant. Energy, 2012, Vol. 45(1), рр. 195–202, doi: 10.1016/j.energy.2012.01.080.
Li Y. Thermodynamic analysis and optimization of a double reheat system in an ultra-supercritical power plant. Energy, 2014, Vol. 74, рр. 202–214, doi: 10.1016/j.energy.2014.05.057.
Cui J., Chai T., Liu X. Deep-neural-network-based economic model predictive control for ultra-supercritical power plant. IEEE Trans. Ind. Inform, 2020, Vol. 16, рр. 5905–5913, doi: 10.1109/tii.2020.2973721.
Adibhatla S., Kaushik S.C. Energy and exergy analysis of a super critical thermal power plant at various load conditions under constant and pure sliding pressure operation. Appl. Therm. Eng., 2014, Vol. 73 (1), рр. 49–63, doi: 10.1016/j.applthermaleng.2014.07.030.
Ahmadi Gh. R., Toghraie D. Energy and exergy analysis of montazeri steam power plant in Iran. Renewable Sustainable Energy Rev., 2016, Vol. 56, рр. 454–463, doi: 10.1016/j.rser.2015.11.074.
Ahmadi P., Dincer I. Thermodynamic analysis and thermoeconomic optimization of a dual pressure combined cycle power plant with a supplementary firing unit. Energy Convers. Manage, 2011, Vol. 52(5), рр. 2296–2308, doi: 10.1016/j.enconman.2010.12.023.
Liu X. J., Kong X. B., Hou G. L., Wang J. H. Modeling of a 1000 MWpower plant ultra super-critical boiler system using fuzzy-neural network methods. Energy Convers. Manag, 2013, Vol. 53, рр. 518–527, doi: 10.1016/j.enconman. 2012.07.028.
Zhang L., Kong X., Lee K.Y. Stacked auto-encoder modeling of an ultra-supercritical boiler-turbine system. Energies, 2019, Vol. 12 (21), 4035, doi: 10.3390/en12214035.
Bejan A., Tsatsaronis G. Purpose in Thermodynamics. 2021, Energies, 2021, Vol. 14, р. 408, doi: 10.3390/en14020408.
Kharlampidi D., Tarasova V., Kuznetsov M., Voytenko E. Thermodynamic analysis of air-compression refrigerating machine based on the exergy cost theory. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2017, Vol. 5. №8 (89), pp. 30–38, doi: 10.15587/1729-4061.2017.112113.
Lukowicz H., Dykas S., Rulik S., Stepczynska K. Thermodynamic and economic analysis of a 900 MW ultra-supercritical power unit. Archives of thermodynamics, 2011, Vol. 32, № 3, рр. 231–244, doi: 10.2478/v10173-011-0025-1.
Peyyala N. R., Govindarajulu Dr. K. Technology thermodynamic analysis of 1200 MW coal based supercritical thermal power plant with single and double reheating. Int. J. of Engineering Sciences & Research Technology, 2017, Vol. 3, рр. 677–684.
Hastia S., Aroonwilasa A., Veawaba А. Exergy Analysis of Ultra Super-Critical Power Plant. Energy Procedia, 2013, Vol. 37, pp. 2544–2551, doi:10.1016/ j.egypro.2013.06.137.
Torres C., Valero А., Serra L., Royo J. Structural theory and thermoeconomic diagnosis. Part 1. On malfunction and dysfunction analysis. Energy Conversion and Management, 2002, Vol. 43, no. 9, pp. 1503–1518, doi: 10.1016/S0196-8904(02)00032-8.
Sun L., Li D., Lee K.Y., Xue Y. Control-oriented modeling and analysis of direct energy balance in coal-firedboiler-turbine unit. Control Eng. Pract, 2016, Vol. 55, pp. 38–55, doi: 10.1016/j.conengprac.2016.06.013.
Nozdrenoko G. N., Shinnikov P. A. Kompleksnyy eksergeticheskiy analiz energoblokov TETS s novymi tekhnologiyami [Complex exergy analysis of CHP power units with new technologies]. Novosibirsk, 2009, 190 p.
Matsevity Yu. M., Kharlampidi D. Kh., Tarasova V.A., Kuznetsov M.A. Termoekonomicheskaya diagnostika i optimizatsiya parokompressornykh termotransformatorív [Thermoeconomic diagnostics and optimization of steam compressor thermal transformers]. Kharkov, 2016, 160 p.
Brodyansky V. M. Fratscher V., Mikhalek K. Eksergeticheskiy metod i yego prilozheniya. Moskva, Energoatomizdat [Exergetic method and its applications]. Moscow, 1988, 88 p.
Pina E.A., Lozano M.A., Serra L.M. Thermoeconomic cost allocation in simple trigeneration systems including thermal energy storage. Energy, 2018, Vol. 153, pp. 170–184, doi: 10.1016/j.energy. 2018.04.012.
Theodore A. Introduction to Engineering Statistics and Lean Sigma: Statistical Quality Control and Design of Experiments and Systems: 3rd Edition. Springer, 2018, 656 р.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 Віктория Тарасова
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Журнал публікує статті згідно з ліцензією Creative Commons Attribution International CC-BY.
