К техническому эффекту по экономичности энергоблока в стационарном режиме относятся такие составляющие, как изменение КПД и изменение расхода энергии на собственные нужды. Рассмотрим последовательно влияние на экономичность дисперсий ряда важных технологических параметров энергоблока.
Дисперсии расходов топлива и воздуха влияют на КПД котла. Изменения расхода топлива В и расхода воздуха V обычно происходят одновременно; меняется при этом и коэффициент избытка воздуха α. Рассмотрим общий случай одновременного влияния на КПД котла колебаний двух параметров — В и α. Специальные исследования позволили сделать вывод, что при стационарных условиях процессы случайных колебаний В и α близки к квазистатическим. Часовая производительность котла по теплоте Q:
,
где — низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг; В — расход топлива котлом, т/ч; (B>α) —КПД котла брутто, зависящий от В и α.
Существующие математические модели процесса горения весьма несовершенны, поэтому используем экспериментальные зависимости от В и α— (В) и (α).
Рис. 1.6.
Для пылеугольных котлов обе зависимости имеют плавный характер (рис. 1.6) и поэтому хорошо аппроксимируются полиномами второго порядка:
(1)
(2)
где , — значения В и α, соответствующие максимуму (В) и (α) , , , — коэффициенты аппроксимации.
Использовав формулы (1) и (2), найдем выражения вторых производных от Q. Преобразуя результат с учетом и = , получаем относительное изменение по сравнению со случаем отсутствия колебаний В и α:
(3)
где , — дисперсии колебаний В и α. и — средние уровни В и α (значения В и α при среднегодовой нагрузке блока); — коэффициент нелинейности по В. — коэффициент нелинейности по α; — среднее значение .
В формуле (3) отсутствует член, учитывающий взаимную корреляцию В и α: для пылеугольных котлов всегда лежит в окрестности максимума , поэтому вторая смешанная производная от по В и α практически равна нулю.
Применяя формулу (3) дважды для случаев базового и нового вариантов АСУ ТП, получаем формулу технического эффекта для пылеугольных котлов:
(4)
Здесь индексы Б и Н соответствуют базовому и новому вариантам.
Появление множителя в формулах (3) и (4) объясняется функциональной связью В и . Если , то потери от колебаний В (по сравнению с их отсутствием), возрастают, а если то потери уменьшаются. Если , то формуле (4) можно придать более простой вид:
При расчетах на проектной стадии значения коэффициентов нелинейности и можно определять по справочным материалам (табл.1), полученным путем аппроксимации опытных зависимостей и для ряда современных котлов. При проектных расчетах можно принимать =0,85 , где — расход топлива при номинальной нагрузке блока, а -
При расчетах для работающего оборудования более точно определить и можно путем аппроксимации опытных зависимостей и данного котла.
Табл.1
| Топливо | ||||
| Каменный уголь | 0,30 | 1,3 | 0,85 | 1,25 |
| Бурый уголь | 0,10 | 2,2 | 0,80 | 1,25 |