Enhancement of power unit flexibility using pressure accumulation of hot water

• Autorzy: Taler J. , Trojan M. , Taler D. , Dzierwa P. , Kaczmarski K. , Liszka M.

Warianty tytułu

PL

Poprawa elastyczności bloków energetycznych przez wykorzytanie zasobników gorącej wody

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Calculations were performed of the thermal system of a power plant with installed water pressure tanks. The maximum rise in the block electric power resulting from the shut-off of low-pressure regenerative heaters is determined. At that time, the boiler is fed with hot water from water pressure tanks acting as heat accumulators. Accumulation of hot water in water tanks is also proposed in the periods of the power unit small load. In order to lower the plant electric power in the night off-peak hours, water is heated to the nominal temperature in the feed water tank and then directed to water pressure tanks. The water accumulated during the night is used to feed the boiler in the period of peak demand for electricity. Drops in the power block electric power were determined for different capacities of the tanks and periods when they are charged. A financial and economic profitability analysis (of costs and benefits) is made of the use of tanks for a 200 MW power unit. Operating in the automatic system of frequency and power control (in Polish: ARCM), the tanks may also be used to ensure a sudden increase in the electric power of the unit. The results of the performed calculations and analyses indicate that installation of water pressure tanks is well justified. The investment is profitable. Water pressure tanks may not only be used to reduce the power unit power during the night off-peak hours and raise it in the periods of peak demand but also to increase the power capacity fast at any time. They may also be used to fill the boiler evaporator with hot water during the power unit start-up from the cold state.

PL

Przeprowadzono obliczenia układu cieplnego elektrowni z zainstalowanymi zasobnikami ciśnieniowymi wody. Wyznaczono maksymalne podwyższenie mocy elektrycznej bloku spowodowane zamknięciem podgrzewaczy regeneracyjnych niskoprężnych. Kocioł zasilany jest w tym czasie gorącą wodą z zasobników ciśnieniowych wody. Aby zmniejszyć moc elektryczną bloku energetycznego w czasie tzw. „doliny nocnej” podgrzewana jest woda do temperatury nominalnej w zbiorniku wody zasilającej i kierowana do zasobników ciśnieniowych wody. Zgromadzoną w okresie nocy gorącą wodę wykorzystuje się do zasilania kotła w okresie szczytowego zapotrzebowania na energię elektryczną. Wyznaczono spadki mocy elektrycznej bloku energetycznego przy różnych pojemnościach zasobników i czasach ich ładowania. Wykonano analizę finansową i opłacalności ekonomicznej (kosztów i korzyści) zastosowania zasobników dla bloku o mocy 200MW. Zasobniki mogą znaleźć zastosowanie również do nagłego podwyższenia mocy elektrycznej bloku, pracując w układzie automatycznej regulacji częstotliwości i mocy (ARCM).” Z przeprowadzonych obliczeń i analiz wynika, że zainstalowanie ciśnieniowych zasobników wody jest celowe. Inwestycja jest opłacalna. Zasobniki ciśnieniowe mogą służyć nie tylko do obniżenia mocy elektrycznej bloku w czasie tzw. „ doliny nocnej” oraz podwyższenia mocy bloku w okresie obciążenia szczytowego, ale również mogą być wykorzystane do szybkiego podwyższenia mocy w dowolnym czasie oraz mogą być zastosowane do napełniania parownika kotła gorącą wodą w czasie rozruchu bloku ze stanu zimnego.

Słowa kluczowe

EN

flexibility of thermal power units; power output increasing; lowering of minimum load; pressure accumulation of hot water

PL

elastyczność bloków energetycznych; podwyższenie mocy elektrycznej bloku; obniżenie minimalnego obciążenia; zasobniki ciśnieniowe gorącej wody

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2017
• Tom: Nr 1
• Strony: 78--86
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Taler J.

• Faculty of Mechanical Engineering, Cracow University of Technology

autor

Trojan M.

• Faculty of Mechanical Engineering, Cracow University of Technology

autor

Taler D.

• Faculty of Environmental Engineering, Cracow University of Technology

autor

Dzierwa P.

• Faculty of Mechanical Engineering, Cracow University of Technology

autor

Kaczmarski K.

• Faculty of Mechanical Engineering, Cracow University of Technology

autor

Liszka M.

• Exergon Sp. z o.o.

Bibliografia

• [1] Taler J., Dzierwa P., Taler D., Harchut P.: Optimization of the boiler start-up taking into account thermal stresses, Energy, Volume 92, Part 1, December 2015, Pages 160–170, doi:10.1016/j.energy.2015.03.095
• [2] Dzierwa P., Taler D., Taler J., Taler M., Trojan M.: Optimum heating of thick wall pressure components of steam boilers, ASME 2014 Power Conference POWER2014, July 28-31, 2014, Baltimore, Maryland, USA, Pages 1-9,
• [3] Dzierwa P., Taler J.: Optimum Heating of pressure vessels with hole, Journal of Pressure Vessels Technology 2015, ASME, Page 011202-1-8/, vol.137.
• [4] Polish Standard PN-EN 12952-3, Kotły wodnorurowe i urządzenia pomocnicze. Część 3: Konstrukcja i obliczenia części ciśnieniowych [Water-tube boilers and auxiliary installations. Part 3: Design and calculation for pressure parts.], PKN [Polish Standardization Committee], Warszawa 2004
• [5] Rogowski W.: Rachunek efektywności inwestycji [Investment profitability calculation], Oficyna Ekonomiczna Grupa Wolters Kluwer. Kraków 2008. ISBN: 978-83-7526-630-6.
• [6] www.cire.pl
• [7] www.wnp.pl
• [8] de Wit J.: Heat storage for CHP plants, Cogeneration and On-Site Power Production. November-December 2007.
• [9] Lewandowski J. et al.: Strategia rozwoju w Polsce wysokosprawnej kogeneracji – główne kierunki [Development strategy for highly efficient cogeneration in Poland – main directions], Academic Research Centre for Power Engineering and Environment Protection of the Warsaw University of Technology (UCBEiOŚ)]. Warszawa 2007.
• [10] Skorek J., Kostowski W.: Zasobniki ciepła w układach kogeneracyjnych – aspekty techniczne i ekonomiczne [Heat accumulators at cogeneration plants – technical and economic aspects], in: Kogeneracja w energetyce przemysłowej i komunalnej [Cogeneration in industrial and municipal power engineering]. Seminar proceedings, Gliwice, September 2003, pp. 259-268.
• [11] Ziębik A., Zuwała J.: Akumulacja ciepła w elektrociepłowniach; przegląd rozwiązań i ekonomika [Heat accumulation in CHP plants; survey of solutions and economics], Energetyka Cieplna i Zawodowa No 2, 2003, pp. 9-11.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).