1. TERHELESVALTOZTATAs, TARTALEKTARTAs ES SZEKUNDER szabalyozas

1. TERHELESVALTOZTATAs, TARTALEKTARTAs ES SZEKUNDER sZABALyOzAS

1.1. A teljesitmeny-egyenswy

A villamosenergia nem tarolhat6, igy a termelo rendszemek pillanatr61 pillanatra kovetnie kell a fogyaszt6i igenyeket, illetve az azokban bekovetkezo valtozasokat. Ez a termeles es a fogyasztcis pillanatnyi teljesitmeny-egyensulyaban megnyilvanul6 sajatossag altalanos ervenyii, vagyis fiiggetlen att6I, hogy egyetlen generator vagy egy tobbgenenitoros eromu, ill. orszagos vagy nemzetkozi kooperaci6s rendszer latja el a veIUk

villamosan

osszekapcsolt

fogyaszt6kat.

A

szolgaltatott

villamos

osszteljesitmenynek azonban nemcsak a kozvetlen fogyaszt6i igenyeket, hanem a villamosenergia szallitasaval es e10sztcisaval kapcsolatos vesztesegeket is fedeznie kell. A villamosteljesitmeny-egyensuly kiilon-kiilon ervenyes mind a hatasos, mind a meddo teljesitmenyekre. A tovabbiakban, ahol kiilon nem emlitjUk, teljesitmenyen mindig hatasos teljesitmenyt ertiink.

A villamosenergia-rendszer teljejesitmeny-egyensUlya ona1l6 orszagos egyiittmUkodo rendszer eseten, amely n szamu termelO gepegysegbOl, m szamu fogyaszt6b61 es r szamu ha16zati elembOi all a kovetkezokeppen irhat6 fel: n

r

m

'LPGi ='LPFi +'LPVi i=l

i=l

;=1

Nemzetkozi rendszeregyesiilesben val6 reszvetel eseten, ha az orszagos rendszert a rendszerkozi vezetc~kek hat<.lrpontjaig (N) tekintjuk, a teljesitmeny-egyensuly N

n

m

r

;=1

;=1

'LPGi +'LPIi ='LPFi +'LP. Vi

i=1

Fenti

osszefiiggesekben

P Gi

i

az

I

eromuvek

teljesitmeny-beroplruasa,

PIi

a.

rendszerosszekoto vezetekek hatarpontjain az import - export teljesitmeny, P Fi a fogyaszt6i teljesitmeny-igeny, P Vi a haI6zati teljesitmeny-veszteseg.

3

A villamosenergia-rendszer fogyaszt6i korhltozas neIkiili zavannentes iizeme egy egyensulyi aIlapotnak: felel meg, amely tovabbi jellegzetessegekkel biro • A fogyaszt6i igenyek az energiarendszeren beliil nem alland6k, ugyanis a fogyaszt6k iizemben leva berendezeseiket sziiksegleteik szerint ki- vagy bekapcsoljlik. •

A

fogyaszt6k

altaI

felvett

villamos

teljesitmeny

nagysaga

szoros

fiiggvenykapcsolatban all a hal6zati frekvenciaval es a fogyaszt6t ellat6 tappont fesziiltsegevel. •

A fogyaszt6i terheIesek valtozasa kihat a haI6zati vesztesegekre, s vaItoznak: a

haI6zaton fellepo fesziiltsegesesek is, amelyek ugyanakkor visszahatnak: a fogyaszt6i terhelesek nagysaglira. •

A galvanikusan osszekapcsolt rendszerek a rendszerosszekoto vezet6keken

megval6sul6 veIetlen jellegii terheU!saramlasok reven kolcsonhatasban vannak: egymassal. Megallapithat6,

hogy

a

villamosenergia-rendszer

teljesitmeny-egyensulyanak:

biztositasa komplex rendszertechnikai feladat, amelyen beliil - normal iizemben - a meghataroz6 szerep a valtoz6 igenyt reprezentaI6 fogyaszt6ke. A szolgaltat6i oldalon a teljesitmenykibocsa.tast es az egesz energiarendszerben a fesziiltseget kell szabalyozni ugy, hogy a rendszer teljesitmeny-egyensulya, a minosegi kovetelmenyek lehetoseg szerinti kielegitese mellett, minden idopontban biztositott legyen.

1.2. A teljesitmeny-egyenswy megbomlasat kivalt6 okok

A nagy kiterjedesfi es bonyolult felCpitesfi villamosenergia-rendszer, valamint az igen nagyszlimu fogyaszt6 miatt a leggondosabb tervezes, gyartas, szereles, iizemeltetes es iizemiranyitas ellenere is bekovetkeznek olyan esemenyek, amelyek megbontjlik a rendszer teljesitmeny-egyensulyat. Az egyensulyt megbont6 okok hatlisuk szerint lehetnek kisebb es sulyosabb merb~kfiek.

A teljesitmeny-egyensuly kisebb mertekfi vaItozasait a villamosenergia­

rendszerek egyiittmffkodesebol eredo elonyok kihasznalasaval, a termelo gepegysegek primer es/vagy szekunder szabaIyozasaval, valamint fel-, illetve Ieterhelesevel, inditasaval, leaIlitasaval kiegyenlithetok. A fogyaszt6k az iizemi helyzet ilyen

4

valtozasat nem veszik eszre. Az egyensulyt megbont6 sulyosabb esemenyek miatt olyan mervii teljesitmenyhiany k6vetkezik be, hogy az egyensulyt a fogyaszt6k terhelesenek atmeneti cs6kkentesevel, esetleg kikapcsolassal, esetenkent pedig az energiarendszer

iizemiranyitasa

szintjerol

kiindu16

fogyaszt6kra

kihat6

beavatkozassal, megszorit6 intezkedesekkel (korlatozassal) lehet csak helyreallitani. Jellegiik szerint az egyensulyt megbont6 okok idoben elorelathat6k vagy idoben elore nem lathat6k lehetnek, fellepesi helyiik szerint pedig szarmazhatnak forras es h8.l6zati oldalr61. Ez ut6bbiak felelosek a teljesitmeny-hianyok fellepesenek z6meert.

1.3. Igenyek az eromiirendszer rugalmassagaval szemben

A teljesitmeny-egyensuly megbomlasanak elkeriilese erdekeben az eromfuendszemek bizonyos hatarok k6z6tt rugalmasnak es a valtozasoknak megfeleloen szabab8.lyozhat6nak kell lennie. Ennek a k6vetelmenynek azonban a fogyaszt6i igenyek ell6.tasaban mas-mas szerepet jatsz6 alap-, menetrendtar6- es csucseromiivek nem egyforman felelnek meg. Az alaperomiivek teljes kiterheltsegiik k6vetkezteben altalaban csak lefele, a menetrendtart6 eromiivek az adott iizemallapothoz tartoz6 szab8.lyozasi intervallumban (minimalis es maxim8.lis terheles k6z6tt) mind lefele, mind felfele szab8.lyozhat6k. A csucseromiivek szakaszos igenybeveteliik miatt csak bizonyos idoszakokban, akkor is specialis m6don vesznek reszt a szabaIyozasban. Szokasosan inditas utan maximalis teljesitmenyig felterhelnek, e teljesitmenyt a sziikseges ideig tartjak, majd O-ra leterhelnek. Az iizemelo eromfuendszer szabaIyozhat6saga, rugalmassaga napszakonkent v8.ltoz6.

Csucsidoszakban iizemel a legt6bb termeloegyseg, az alaperomiivek es a csucseromiivek maximalis terhelesenjarnak, igy felterhelesre a csucsidei forg6tartalek mertekeig a menetrendtart6 eromiivekben van lehetoseg, mig leterheIesre valamennyi eromii kepes. Nappali idoszakban az alaperomiivek (altalaban teljes terhelesen) es a menetrendtart6 eromiivek iizemelnek, a csucseromiivek t6bbnyire hidegtartalekban allnak. Igy fdlfele szabalyozasra a menetrendtart6 eromiivekben van lehetoseg, illetve 15 - 50 perc alatt a csucseromiivek indithat6k, mig leterheIesre a menetrendtart6 es az alaperomiivek kepesek. Ejszakai idoszakban a csucseromiivek aIlnak, a menetrendtart6 eromiivek jelentos resze a technikai terhelesi minimuman miik6dik, az alaperomiivek t6bbnyire teljes terhelessel jarnak. F61fele szab8.lyozasra igy a menetrendtart6 eromiivekben nyilik lehetoseg (a szuperminimumon iizemelo

5

egysegeknel a felterhelhetoseg a nomalisnru lassubb), leterhelesre a meg technikai minimum felett miikodo menetrendtart6 egysegekneI es az alaperomifveknel van m6d. Az eromifrendszer rugalmassagara a kovetkezo okok miatt van sziikseg: •

Az idoben (napi ciklusokban) vrutoz6 fogyaszt6i igenyek termelOi oldalon

elOre tervezhetO kovetese. •

A fogyaszt6k tervezettOl eltero igenyeinek jelentkezese.

•

Az energiarendszerben bekovetkezo varatlan kiesesek negativ hatasainak

minimumra szorltasa. • A nemzetkozi kooperaci6b61 ad6d6 szabalyozasi kovetelmenyek betartasa, a nemzetkozi kooperaci6s iizemzavarok hatasainak kompenzruasa. A napi ciklusokban valtoz6 fogyaszt6i igenyek elore tervezhetosege szorosan kapcso16dik ahhoz, hogy a munkanapi fogyaszt6i igenyek evszakokt61 fiiggo jellegzetes megjelenesi format mutatnak. Eisosorban azonban idojarasi okokb61 eredoen, az elore megtervezett fogyaszt6i igenyek a tervezetthez kepest eltero m6don jelentkezhetnek. (Teli idoszakban varatlan idojaras valtozas az elOtervezett fogyaszt6i igenyeket akar 0,01 Pcsuc)OC - kal is megvaltoztatja.) A villamosenergia-rendszer egyik iizemelO gepegysegenek varatlan meghibasodasa eseten a hiba jellegetol fiiggoen vagy vissza kell terhelni, vagy tizemen kiviil kell helyezni, illetve vedelmi miikodesre az egyseg kikapcsol6dik. A visszaterheles rutalaban a forg6tartalek sziikseges mertekif igenybevetelevel p6tolhat6. Az iizemen kivill helyezes att61 fiiggoen, hogy azonnali vegrehajtast igenyel-e, a forg6tartalekb61, nemzetkozi kooperaci6b61 megrulapodasos alapon, illetve hidegtartalek inditasaval kompenzruhat6. A vedelmi miikodesre torteno kikapcso16das a miikodes pillanataban a parhuzamos iizemi nemzetkozi kooperaci6b61 p6tl6dik, amelyet rovid idon beliil hazai tartalekok igenybevetelevel kell kivaltani. Lenyeges - a beavatkozasi m6dokat is meghataroz6 - a meghibasodas miatti visszaterheles nagysaga vagy az iizemen kiviil helyezendo, illetve kikapcsol6d6 egyseg teljesitokepessege. Ilyen szempontb61 a veszelyes eseteket a nagyblokk-kiesesek, a legveszeIyesebb eseteket a legnagyobb egysegteljesitokepessegif

blokk

kiesese

jelenti.

A

villamosenergia-rendszer

rugalmassagaval szemben ezert igenykent jelentkezik a nagy gepek kiesese miatt fellepo teljesitmenyegyensUly-felbomlas mine! gyorsabb ellenslilyozasa, peldaul megfelelO beepitett eromifvi forg6tartalek, gyorsan indithat6 hidegtartalek es/vagy szerzodeses alapon nemzetkozi iizemzavari kisegites igenybevetelevel, illetve az eromiivi blokkok tUlterhelesi lehetosegeinek kihasznalasaval. Mindezek hianyaban

6

vagy eIegtelensege eseten kiilonbozo tipusu fogyaszt6i korlAtozasokat kell eletbeleptetni. A rendszer-egyiittmiikodes szab3.lyozasi kovetelmenyei az egyeztetett menetrendek 6ras, fel- , illetve negyed6ras intervallumokban tOrteno, eloirt hatarok kozott tartasat igenylik. A kiilonbozo rendszer-egyiittmiikodesi megaUapodasokt6l, illetve a konkret miiszaki megva16sitast6l fiigg, hogy az exporta16 es az import3.l6 koziil melyiknek a feladata a menetrendtartas szabalyozasa. Lehetseges, hogy az exporta16 es importal6 kozosen oldja meg ezt, de elkepzelheto a masik felto1 fiiggetlen, on3.l16 szabalyozasi tevekenyseg is. Mindegyik megoldas csak megfelelOen rugalmas eromiirendszerrel kepzelheto eI. Kiilonleges igenyt jelent a rendszer-egyiittmiikodes szabalyozasaban, es igy az eromiirendszer rugalmassagaval szemben, a varatlan teljesitrnenyhiany kovetkezteben

a

rendszer-osszekotteteseken

a menetrendtOl

eltero, jelentos

teljesitrnenyaramlas-v3.ltozas. Ez akkor valhat igen veszelyesse, ha egy viszonylag kis rendszer

(pI.

a

magyar)

egy

nagysagrendnel

is

nagyobb

teljesitmenyii

renszeregyesiilessel (akar a volt KGST - cnu -, akar UCPTE) jar parhuzamosan, es a rendszer-osszekottetesek importszalliUlsokkal vannak leterhelve. Ilyen esetekben az egyiittmiikodo rendszerek eromiivi teljesitmenyenek aranya szerint a kis rendszer teljesitmeny-hianya az atveteli utakra tobbletterhelest jelent. A tobbletterheles megsziintetese a kisebbik rendszernek kiilonosen akkor eletbevag6an fontos erdeke, ha a fogyaszt6i igenyek kielegiteseben az import jelentos hanyadot kepvisel. Ilyenkor ugyanis a tobbletterheles a villamosenrgia-import atvetelet is veszelyezteti, amely kaszkad rendszerosszeornlast okozhat, ami jelentos, esetleg teljes fogyaszt6i ellatashiannyal jar. Az eromiirendszerek sziikseges rugalmassaganak biztositasara evtizedek 6ta tobbfele

eszkozt es m6dszert alkalmaznak, igy a rendszerszab3.lyozast,

megszakitasos

iizemm6dot, forg6tartalek tartast.

1.4. A forrasoldali teljesitmenykieses kiszabalyozasanak folyamata

A rendszerszabalyozas feladata az igenyelt es a tennelt teljesitmeny egyensulyanak fenntartasa. Ezen szabalyozasi feladat megoldasahoz elengedhetetleniil sziikseges a szabalyzott szakasz dinamikai tulajdonsagainak az ismerete. A szab3.lyozand6 rendszer

turb6-

generatorokb6l,

e!tSjiik

kapcsolt

gozfejlesztokbol,

tovabba

7

traszfonmitorokb61, ha16zatb61 es a hru6zatra kapcsolt fogyasztokbol all. A rendszer dinamikajat meghatarozza a turbogeneratorok es a motoros fogyasztok nagy merevseggel

egyiitt

forgatott

tomegeinek

tehetetlensegi

nyomateka,

ami

energiatarol6kent viselkedik. Azaz ha a termelt es fogyasztott energia, illetve teljesitmeny nem egyenlo a tarolo toltodik vagy kisiil, vagyis a forgasi sebesseg, mas szoval a rendszer villamos frekvenciaja vrutozik. Eppen ezert valasztottak a frekvenciat a rendszer teljesitmenyszabalyozasanak alapjeleiil, hiszen a rendszer frekvenciajanak rulandosaga a termeles es a fogyasztas egyensulyara uta!. Ezenkiviil ez a jellemzo jol merheto es mindeniitt jelen van a rendszerben. Segitsegevel olyan szabalyozassal oldhato meg a teljesitmenytartas feladata, amelynek alapjele allando (ertektarto szabalyozas). A veletlen jellegii terhelesvrutozasokkal egyiitt fellepo frekvenciavrutozas

eseten

az

eromiivek

szabruyoz6berendezesei

(turbina-,

kazanszabruyoz6k stb.) az anyag- es energiaaramok befolyasolasaval tartjak az eloirt erteken a szabalyozott jellemzoket. A hirtelen bekovetkezo eromiivi- vagy importhiany eseten az iizemben levo rendszer parameterei es automatizmusa hatarozza meg a kialakulo viszonyokat, koztiik a villamosenergia-rendszer frekvenciacsokkeneset es annak sebesseget. A flZikai folyamat minosegi valtozasara jellemzo, hogy az elso pillanatban a teljesitmeny mindenekelott a villamosenergia-rendszer forgo tomegei romci6s energiajanak megvaltozasaval

egyenlitodik

ki,

amely

frekvenciacsokkenessel

jar.

A

frekvenciaelteres a parhuzamosan jaro osszes eromiiben erzekelheto. Ilyen szabalyzott rendszert - szabruyzott szakaszt -integralonak tekintiink, ami azt jelenti, hogy hogy a rendszer frekvenciaja mindaddig vrutozik, amig a teljesitmeny-egyensuly helyre nem rul. Az integral6 szabalyzott szakaszok pontos ertektartO szabruyozasa nehez feladat, amelyet kettos szabruyozassal oldanak meg. Ezek koziil az egyik egy gyors miikodesii, hibat megtUro, a szabalyozasi elteressel aranyos miikodesii "PI" jellegii szabalyozas. Ezt a fajta szabruyozast a villamosenergia-rendszerek eseteben a primer szabalyozas latja el, melynek kereteben 0,3 - 2 s-on beliil a villamosenergia­ szolgaltato a frekvenciacsokkenest hasznruja fel a turbina fordulatszamanak megvrutoztatasara. Ez azonban csak rovid idejii kiszabruyozast biztosit a kazanban levo goz nyomasanak csokkenese miatt. A szekunder szabalyozas, amely mar egyiittes frekvencia es teljesitmenyszabalyozas, fizikai okok miatt csak bizonyos id5 elteltevel teszi lehetove a turbina teljesitmenyenek novekedeset a kazanba juttatott tobblet t(izeloanyag- , levego- es vizmennyiseg altaI. A jelenseg idobeli dinamikus lefolyasat a 1.1 libra mutatja vazlatosan.

8

L\ ~

t~

________________

T_e...:.lj_es_i_tm_e_'n...:.y_h_ian....:;y

L\f Frekvencia

L\Pr Rotaci6s energia

>

Primer szabalyozas

20s

Szekunder szabaIyozas

1.1. abra. A frekvencia es teljesitmenyviszonyok id6beli alakulasa

1.4.1. Primer szabalyozas is tar/alik A primer szabalyozasban reszt vev6 er6muvi turbinak fordulatszam-szabalyoz6i, amennyiben az egyes turbinak meg nincsenek teljesen kiterhelve, a frekvenciacsokkenessel aranyosan M fj tobblet- teljesitmennyel novelik a mechanikus meghajt6 teljesitmenyt. Az igy kialakul6 egyensulyi aIlapot:

dM ±M +T _ _ e +k L\f =0, fj pi dt fj p ahol

Mfj

az i-edik turbina teljesitmenyvaItozasa, MW;

TPi

az i-edik turbina primer

szabaIyoz6 id6alland6ja, s; Me a hirtelen bekovetkezo eromuvi teljesitmenykieses, MW;

kfj

az i-edik turbina frekvenciatenyezoje, ami azt a teljesitmenyerteket jelenti,

amennyivel a turbina primer szabaIyoz6ja a turbinaba bemen6 teljesitmenyt - a

9

tranziens folyamatok lezajhisa uUm - a lineans szakaszon megvaltoztatja 1 Hz-re vonatkoztatva, MW1Hz; A~ frekvenciavaItozas a primer szabaIyozas hat3sara, Hz. (Az elOjelek sorrend szerint osszetartoznak.) Lassu vaItozasnaI, gyorsabbnal pedig a biztonsag iranyaba torteno elhanyagolassal, ez a tobbletteljesitmeny:

±APTi +- k TjY AI"p Amennyiben a forgotartalek keyes, a

kTi

~

O.

frekvenciarenyezo is kisebb, sot nulla fele

tarthat. (Kiterhelt turbina frekvenciatenyezoje nulla.) A primer szabaIyozasban reszt vevo turbinak rendszerszinten kifejtett hat3sa ezen

turbinak rendszerszintre atsz8rnitott egyedi statizmusanak segitsegevel allapithato meg. Az i-edik turbina atlagos statizmusa: X Ti

= 'Afp / In , APTiIPTni

ahol In a nevleges (50 Hz) frekvencia; PTni az i-edik turbina nevleges teljesitmenye, MW. Rendszerszinten

a

primer

szabaIyozasban

szerepet

vallalo

turbinak

teljesitmenyvaItozasanak hatasa osszeadodik. A fenti osszefiiggesbol kifejezve az i­ edik turbina teljesitmenyvaltozasat es rendszerszinten osszegezve, kiadodik a Alp primer szabalyozas hat3sa:

fAPrz = f_l_ PTni Alp. i=)

;=4 X Ti

In

Rendszerszintii eredo statizmus is defmialhato:

AllIn

X Tr == -;k""""':::"':"':;"'!!-­

'L APTi IPso

i=)

es a primer szabaIyozas hatasara bekovetkezo

Alp frekvenciavaltozas kovetkezteben

az osszes rendszerszintii tobblet eromiivi betaplalas:

ahol k a primer szabalyozasban reszt vevo turbinak szama; P 50 a rendszer terhelese 50 Hz-en,MW.

10

A primer szabaIyozas statizmusa a szakirodalom szerint 4 - 6 % kozotti ertek. Ha a forg6tartalekkal rendelkezo gepeknel egysegesen 5 %-ot teteleziink feI, akkor a rendszerszintii eromuvi statizmus:

X Tr

= kPso

·0,05.

LPTni

;=:1

Ha az eromuvi teljesitmenyek pI. egyharmada vesz reszt a primer szabaIyozasban, rendszeszinten a statizmus 15 %-ot tesz ki, es ennek megfeleloen csokken a frekvenciaeses kiszabaIyozasanak rendszerszintii eromuvi Iehetosege. Azaz az eromuvi teIjesitmenyek primer szabaIyozasanak lehetosege korhitozott a frekvenciacsokkenes k

LPn !!.I' == ;=1p. X Trn J. ~p 50

kiegyenliteseben.

Peidaul

3

forg6-tartalt~kteljesitmeny

%

es

a

gepek

forduIatszabalyoz6inak 5 %-os statizmusa eseten csak 0,225 Hz csokkenesig, vagyis 50 Hz eseten 49,775 Hz-ig hatekony az eromuvi primer szabalyozas. Ha a teljesitmenyhiany nagyobb annal, hogy az egyensuly ezen frekvenciacsokkenesig kialakuljon, akkor a frekvencia tovabb esik. A frekvenciacsokkenes kiszabalyozasaban maguk a fogyaszt6k eromuveknek

az

onszabalyozasukkal,

mert

IS

berendezeseik

segitenek az

egy

reszenek

villamosenergia-igenye frekvencia es fesziiltsegfuggo, es igy a frekvencia es a fesziiltseg csokkenesevel egyiitt csokken a fogyaszt6i teljesitmenyfelvetel is. A fogyaszt6k frekvenciafuggosege, alland6 fesziiltseget feltetelezve, a K

F-

frekvenciatenyezovel jellemezheto.

A

!!.p1/Pso !!.f/fn

!!.pI a

frekvenciacsokkenes kovetkezteben, P 50 azIn

fogyaszt6i

terhelescsokkenes a

50 Hz-en a fogyaszt6i terheles.

Az egyedi villamosenergia-fogyaszt6k frekvenciatenyezoje KF = 0 - 2 kozott vaItozik, a rendszeret a fogyaszt6i osszetetel hatarozza meg. E tenyezovel szamfthat6 a

11

frekvenciacsokkenes, arnely csak a fogyasztok onszabaIyozo hatasara kovetkezne be APe eromuvi teljesitmenykieses eseten, allando feszliltseg feltetelezesevel. (Azaz ez a frekvenciacsokkenes kovetkezne be, ha nem lenne eromuvi forgotartalek, feszliltsegvaltozas, es ha a hirtelen bekovetkezo forrasoldali kiesest a tobbi eromu nem kezdene kiszabalyozni.) A vizsgaIatok azt mutatjak, hogy a fogyasztok onszabalyozo hatasa is korlatozott, kb. 3 %-nal nagyobb forrasoldali kiesest mar nem kepesek a villarnosenergia-szolgaItatas biztonsaga szamara szlikseges hozzavetOlegesen 47,5 Hz felett sajat maguk stabilizalni. Az eromuvi primerszabalyozas hatasit azonban javitjak. A valosagban a forrasoldali kiesesre kialakulo kvazistatikus frekvenciacsokkenest az eromuvi primer szabalyozas es a fogyasztok onszablilyozasa egyiitt hatarozza meg. Ha a

kieses

nagyobb,

mint

a

k

forgo~alek,

vagyis

APe > L APr; , akkor

a

i=1

frekvenciavaItozas modosul a primer szabalyozas hatasara, es a kvazistatikus frekvencia kozelitOleg: I

11/Irs

/1fo -/1fp'

Az eromuvi vagy importkiesesnel fesziiltsegcsokkenesre is sor keriilhet, es ez a a fogyasztoi

terhelesfelvetel

tovabbi

csokkeneset

eredmenyezi,

azaz

a

frekvenciacsokkenes kisebb lesz. A fogyasztok megkozelito terhelese:

AP; =

r (U JP , Pso - LP Oi _ i

i=1

U

Oi

ertekkel csokken, arnennyiben az i-edik fogyaszto terhelese az fizernzavar elOtt POi' a feszliltseg az iizernzavar elott UOi' az fizernzavar utlin pedig rovid ideig Ui, illtve P a fogyaszto fesziiltsegtenyezoje. A frekvencia- es feszliltsegcsokkenes osszegzesebol (p=1 erteket feltetelezve tovlibba, hogy a csomopontok fesziiltsegenek atlagolasa nem ad lenyeges hibat) adodo fogyasztoi onszabaIyozas eredo frekvenciacsokkenese:

Ennek

megfeleloen

modosul,

a

fesziiltsegszabaIyozos

transzformitorok

szabaIyozasrug, a kvazistatikus frekvenciacsokkenes is.

12

A fogyaszt6i medd5teljesitmeny frek:vencia- es fesziiltsegfiigg5segenek tulajdonsagait tekintve megaIlapithat6, hogy a vizsgaIt csokken5 frevencianaI n5 a medd5felvetel. Ez viszont kisebb fesziiltseget, ezaltal kevesbe novek:v5 medd5igenyt es csokken5 hatasosteljesitmeny-felvetelt eredmenyez. A csokken5 hatasosteljesitmeny-felvetel pedig kevesbe csokkeno frek:venciat okoz. A fogyaszt6i meddoteljesitmeny frek:vencia- es fesziiltsegfiigg5sege tehat a kivalt6 okot megsziintetni igyekszik, azaz a biztonsag iranyaba hat. A primer szabalyozas tehat az iizernzavari szabalyozas feladaMt latja el, azaz a fogyasztas es a termeles egyensulyanak a fenntartasat szolgalja a masodperces tartomanyban val6 aktivaIassaL Ehhez nagy beavatkozasi teljesitmenyre van sziikseg, amit zavarvedelmi okb61 nem lehet kozpontilag vezerelni. A primer szabalyozas beavatkozasi tartomanyanak biztositasara szolgal6 parhuzamosan kapcsolt gepek szabad teljesitmenyet primer-forg6tartaleknak nevezik. A forg6tartalek tehat a ki nem terhelt terme15egysegek aktivizaIhat6 teljesit5kepessege, ami a gepegyseg terhelesvaltoztatasi sebessegenek megfelel5 id5 alatt vehet5 igenybe. Ezt a fajta tartalekot hivjak meg meleg, illetve iizemeltetesi tartaleknak is. Primer tartalekkent sz6ba johet meg peldaul olyan atmeneti technol6giai kapcsolasi m6dositas is, amely taro16k

segitsegevel

tobbletteljesitmeny

kivetelet

teszi

lehet5ve

iizemel5

gepegysegb51, vagy gyorsan es automatikusan indithat6 vizturbina alkalmazasa. Az

UePTE

az

egyes

tagorszagok

villamosenergia-rendszen%en

a

primer

szabaIyozassal szemben az alabbi feltetelek megletet irja elo. • Minden partner koteles a sajat rendszereben a primer szabalyozashoz a mindenkori termelesi teljesitmeny legalabb 2,5 %-anak megfelel5 beallitasi tartalekot tartani. • A sziikseges szabalyozasi teljesitmenyt a haI6zatra csatlakoz6 er5miivek kozott a lehet5 legegyenletesebben kell elosztani. • Minden er5miinek legjobb kepessege szerint reszt kell venni a szabalyozasi feladatok ellatasaban. • A szabalyozas vaIaszideje T~l 0 s legyen, tehat egy ugrasszerii terhelesvaItozasra a primer szabalyozasu egyseg teljesitmenye T kezdeti sebessegii exponencialis fiiggveny szerint reagaljon. • Az egyes, primer szabalyoz6val ellatott er5miivi egysegnek a kovetkez5 kovetelmenyeket kell kielegiteniiik: • a primer szabaIyoz6 beaIlitasi tartomanya legalabb a nevleges teljesit5kepesseg ± 5 %-a legyen;

13

• a terhelesvaItoztatasi sebesseget tekintve, a hagyomanyos eromiivek 5 s alatt erjek el a beallitasi tartomany 50 %-at es 30 s alatt a 100 %-at, atomeromiivi blokkok pedig 5 s -on belli erjek el a beaIlitasi tartomany 100 %-ftt; • miiszak:ilag a leheto legkisebb legyen az a frekvencia tartomany, amelyen beliil a terheles vaItozasa nem okoz teljesitmenyvaltozast (holtsav) "0" parancsolt ertek megadasanal. • Az eromiivek statizmusa 2 + 6 % kozott legyen. • A primer tartalekot nem szabad csokkenteni megvaItoztatott frekvencia-alapjel (parancsolt ertek), 50 Hz-tol eltero, tartos iizem eseten sem. A magyar villamosenergia-rendszerben a mindenkori terhelesnek legalabb 2,5 %-at kitevo primer tartalek rna legfeljebb 150 MW-ot, kesobb 200 MW-ot jelent, amely rendelkezesre all.

1.4.2. Szekunder szabalyozas es tartaltfk

A villamosenergia-rendszer frekvenciajat nagyobb teljesitmeny-egyensUly megbomlas eseten szinten az eredeti allapotra kell visszaallitani. (Hosszabb idotavra be kell allitani a szinkronidot.) Nem eleg csak egyensulyba hozni a villamosenergia­ rendszert, hanem a minosegi jellemzoket is biztositani kell. Az is lehet, hogy a viszonylag Ids Idesest a nagy rendszeregyiittesben primer szabaIyozassal gyorsan ki lehet egyenliteni, de a kiesest abban a rendszerben kell potolni, abol az tortent. Itt Iep be

a

szekunder

szabalyozas,

amely

mar

egyiittes

frekvencia-

es

teljesitmenyszabalyozas. A szekunder szabalyozas lasslibb mUKodesii - perc nagysagrendii aktivaIasi idejii - mint a primer szabalyozas), es kozponti telepitesii. Csereteljesitmeny-szabalyozasnak is nevezik, hiszen az a feladata, hogy a szekunder tartalek igenybevetelevel helyreallitsa a reszrendszer hatftran az elOirt frekvenciat es a kornbbi teljesitmenycseret. A magyar villamosenergia-rendszerben, UCPTE-vel valo parhuzamos iizemet feltetelezve, ehhez mintegy 10 perc all rendelkezesre. Ezen idoszak alatt a bel so vagy a szerzodesileg lekotott (vasarolt) kiilso tartalekokat olymertekben kell mozgositani, hogy visszaaIljon a rendszer eredeti frekvenciajan az eloirt rendszerek kozotti csereteljesitmeny. A sziikseges szekunder tartah~k nagysagat es minoseget az hatarozza meg, hogy a reszrendszerben a legnagyobb teljesitmenyii blokk kieseset perceken beliil teljes mertekben potolni kell. Ez a magyar rendszerben

14

rna maximum 470 MW (egy paksi blokk kiesese), illetve kesobbi idopontban ennel sz8.mottevoen nem sokkal nagyobb szekunder tartalek megletet feltetelezne. Termeszetesen a kiegyenliteshez igenybe lehet venni a primer tartalek egy reszet is. A kiegyenlites utan azonban ujb61 meg kell teremteni mind a primer, mind a szekunder tartalek megkivant nagysagat. Mivel az UCPTE-ben sem kivanjak meg, hogy ketszeres kiesesre tervezzenek, egy kieses utan - atmenetileg - hianyoznak a szabruyozasi tartalekok. Ez az atmenet (peldaul hetfO reggeli terhelesfelfutaskor) tobb 6ra is lehet, hiszen az a1l6 tartalekok viszonylag lassan indithat6k. (Ket csucs­ gazturbinas telepiinkon ugyan 112 -:- 3/4 6ra alatt igenybeveheto a teljes kapacitlis, de az olaj- es fOldgaztiizelesii egysegeknel mar 4 -:- 5 6rat kell az inditasra sz<'inni.) Az eromuvek teljesitmenyet sohasem lehet sem a legnagyobbra, sem pedig a legkisebbre berulitani, mindig sziikseg van iizemi tartalekra. Marcsak azert is, mert letezik a villamosenergia-rendszerben egy im. tercier szabalyozas is, ami lenyegeben a gazdasagos teherelosztasnak felel meg. Ehhez is sziikseg van tartalekra, amely lenyegeben a rendszeriink kiepitettseget hatarozza meg. Az eromffrendszer rendelkezesre all6 teljesitokepessegenek 20-25 %-al kell meghaladnia a mindenkori evi csucsterhelest. Ez pedig jelenleg 1200 - 1400 MW-os tartalekot jelent. A menetrendtartasra alkalmas es gazdasagilag erre a feladatra megfelelonek itelt egysegeket tehat ebbol a szempontb61 sem lehet a maximumon, sem a minimumon jaratni. A tejesitmenyszabruyozasnak vannak korlatai. Korbltozott az egysegek terhelesvrutoztatasi sebessege (MW/min) is. Nagysebessegff valtozasokhoz lehetOleg tobb gepet kell tartalekolni. A villamosenergia-ellatas biztonsaga erdekeben szUkseges gyorsan igenybeveheto (5 -:- 30 s) primer, hamar mozg6sithat6 (5 -:- 10 min) szekunder es az igenyek varhat6 alakulasanak megfelelo sebesseggel hasznruhat6 (1 -:- 2 h) tercier tarta16kra. A jelenlegi (CDU) iizemben - a forg6 tartalekon kivUI - nem rendelkeziink 10 percen beliil bevetheto, kelloen nagy tartalekkal a szekunder szabruyozashoz, pedig rna is sziikseg lenne ra. A CDU egyiittmukodesben is eloiras az eloirt szald6 visszaallitasa a kieses utan. Tovabbi gond, hogy a szekunder szabalyoz6 berendezes minosege sem megfelelo. Az UCPTE-hez torteno csatlakozas valarnint a csatlakozas elotti CENTREL

egyiittmiikodes olyan kivanalmakat tamaszt a magyar villamosenergia-rendszerrel szemben, amelyeket jelenlegi allapotaban nem kepes teljesiteni. Az UCPTE

15

alrendszereihez

kepesti

lemaradasaink

elsosorban

a tartalektartasban

es

a

rendszerszabaIyozas teriiletenjelentkeznek. Reszben magyanlzza ezt az a teny, hogy a volt KGST orszagok alkotta rendszerben nem Magyarorszag feladata volt a megfelelo nagysagU szabalyozasi tartalek tartasa, valamint a termeloi oldal hianyainak gyors kiszabalyozasa. E hianyossagokat nem lehet megsziintetni sem a kozponti szabaIyozasi

algoritmus modositasaval,

sem a meglevo eromuvi egysegek

szabaIyozasi gradiensenek noveIeseveL Ezekre is sziikseg van, de ezek onmagukban nem elegendoek. Sziikseges megfelelo szekunder tartalek letrehozasara, annal is inkabb mert ez az egyik feltetele az UCPTE-hez torteno csatlakozasunknak. Az UCPTE-hez valo csatlakozasunkhoz sziikseges muszaki intezkedeseket nyugati

partnerink nyolc pontban fogalmaztak meg. Ezen belUl meghataroztak a szekunder szabalyozas sziikseges feltetelrendszeret: •

A magyar

vi11amosenergia-rends~ert

fel kell szerelni az UCPTE-ajaruasok

szerinti haIozati szabaIyozoval. •

Az egyiittmiikodo Mlozatokban frevencia- es teljesitmeny-szabaIyozast kell

megvalositani. •

A forgo tartalekok, a szerzodesben rogzitett kisegito teljesitokepessegek es a

gyorsan indithato hideg tartalekok egyiittes nagysaga legalabb akkora legyen, mint a legnagyobb eromuvi egyseg (illetve tervszeru halozati vetelezes) teljesitmanye. •

Ezen, a szekunder szabalyozashoz rendelkezesrte aHo tartaIekokat perc

nagysarendu ido alatt iizembe lehessen venni. Amennyiben kiesik a rendszer legnagyobb gepegysege, akkor percek alatt potolni kell szekunder tartalekokkal ezt a teljesftmenyt . A kiesest tehat a mi rendszeriinkben kell kompenzaIni forgo, vasarolt vagy erre a celra epitett tartalekkal. Lenyeges a perc nagysagrend is. A potlas nem tarthat tovabb 10 percnel, ennyi ideig segitene ki minket

az UCPTE-rendszer. Amint mar emlitettiik jelenleg a magyar rendszerben runes gyorsan indithato, szekunder tartalekkent felhasznalhato villamos termelO-berendezes. A magyar rendszer birtokaban ebben az idopontban nines olyan vasarlasi szerzodes sem, amely szekunder tartalek importjara vonatkozik. A szekunder szabaIyozashoz sziikseges tartaIekok biztositasara szobajoheto megoldasi lehetosegek a forgo tartalekok a rendszer szabaIyozasahoz (iizemeltetesi megoldas), szekunder tartaIek vasarlasa (kereskedelmi megoldas) 6s szekunder tartal6k epitese (beruhazasi megoldas).

16

A rulterhelheto eromu'blokkok, amelyekkel jelen tanulmanyunkban foglalkozunk:, a szekunder tartalek biztositasanak fenti megoldasi lehetosegeit tekintve reszben iizemeltetesi, reszben uj eromiivek eseten beruhazasi, illetve meglev6 egysegeknel p6tl61agos beruhazast igenylo megoldasnak tekinthetok.

17

2. A VILLAMOSENERGIA-TERMELO HOEROMUvEK TULTERHELESE

Az eromuvek - elsosorban szekunder es tercier - szabalyozasanak ill. az eromiirendszer tartalektartasanak es csucsvite16nek egyik lehetos6get jelenti az eromuvek

mlterhelese.

A

mlterheles

elemzes6hez

mindenek

elott

a

teljesitmenyfogalmakat kell attekinteni es ertelmezni. A mlterhe16s lehetosegeit pedig kiilon-kiilOn

kell

vizsgalnunk

gozeromuvek,

gazturbinak

es

kombinrut

gavgozeromuvek esett~ben.

2.1. Teljesitmenyfogalmak es a mlterheles

A teljesitm6ny egyszeru es kozismert fizikai fogalmak, az eromuveket azonban szamos, 6s eltem ertelmu teljesitmenyfogalommal jellemezhetjiik. A teljesitmcny­ fogalom gyakorlatban hasznalt szines skruajab61 csak nchany kieme16s: Mast jelent a teljesitmeny, a teljesitokcpesseg es a terhelcs; a minimruis, a maximalis teljesitmeny es a garantalt teljesitmeny; a nevleges es az optimruis teljesitmeny; a reszterhe16s es a mlterheles; a beepitett teljesitokepesseg, a csucsteljesitmeny es az atlagteljesitmeny; teljesitmeny

generator

es

transzformator

kapcson

stb.

Tovabba

ezek

a

teljesitmcnyfogalmak gyakran nem fix crtcket jelentenek, hanem szamos tenyezonek (kiilso parameterek, elhaszna16das, elpiszko16das stb.) fiiggvenyei. A lehetseges es a hasznalatos teljesitmenyfogalmakat teljeskoriien nem igyeksziink attekinteni, csupan a mlterhelcssel j:ir6 teljesitmcnynovekedest kfvanjuk egyertelmiien defmialni.

Az eromii nevleges villamos teljesitmenyet es mlterheIeset - a feltctelektol fiiggoen - a 2.1. abran crtelmezziik.

A Jeltetelek az eromii villamos teljesitmenyet befolyasol6 szamos tenyezot jelenthetnek. Mindenek elott jelentik a levego es a hutoviz jellemzoit, mert ezek jelentosen megvaltoztathatjak az eromu villamos teljesitmenyet. A tiizeloanyag minosege ugyancsak befolyasolhatja az eromu villamos teljesitmenyet. Az elhasznru6dast61 es elpiszko16dast61 szinten fiigg a teljesitmeny. Az esetleges hokiadas szamottevoen csokkentheti a villamos teljesitmenyt. A befolyaso16 tenyezok

18

p [MW]

jobb

EE~----

nevleges feltetelek

rosszabb

~

2.1. abra. Nevleges vi1l~os teljesitmeny es mlterheIes

koziil kivalaszthatjuk a nevleges felteteleket, amelyek pI. atlagos erteket, iij es tiszta allapotokat, ill. hokiadas nelkiili iizemet jelenthetnek. Az iizemeltetes soran elOfordulnak a nevlegeshez kepest jobb feltetelek es rosszabb feltetelek, s ezek a villamos teljesitmeny noveleset illetve csokkeneset vonjak magukkal. Nevleges

feltetelek

mellett

megallapithatjuk

az

eromii

nevleges

villamos

teljesitmenyet ( P"o) A nevleges villamos teljesitmenyt tobbfeIe modon definialjak.

Nevleges villamos teljesitmenyen altalaban a gyarto altaI megadott, a gepegyseg adattablajan feltiintetett legnagyobb villamos teljesitmenyt ertjiik, amelyre azt mereteztek es amely hosszabb ideig, a varhato elettartamon belill allando marad. A nevleges villamos teljesitmenyt hosszabb iizemido utan elhasznalodas vagy barmely karosodas miatt meg lehet valtoztatni, a gepegyseget Ie lehet ertekelni. Az eromiiegyseg nevleges villamos teljesitmenyet rendszerint a generator kapcsain adjuk meg, de ettOl eltero megadas is lehetseges. A nevleges villamos teljesitmeny a feltetelek megvaltozasaval valtozik, ha az eromii iizemvitelenek - a feltetelektol fiiggetlen - parametereit (gozeromiivekneI kezdo­ parameterek, tapvizelOmelegites, iijrahevites, gozaram stb.) nem valtoztatjuk meg. A nevleges villamos teIjesitmeny ( P" ) jobb felteteleknel no, rosszabb felteteleknel csokken.

19

Nevleges villamos teljesitmenynel kisebb teljesitmennyel lizemelo eromiiegyseg

reszterhelesen jar. Reszterhelesen aJtahiban a munkakozeg tomegaramat csokkentjiik, de mas parameterek is valtoznak vagy valtoztathat6k. A reszterheles hataresete a minimalis villamos teljesitmeny ( P min

),

csokkentc~senek

amit az eromuoerendezesek

korlatoznak. A minimalis villamos teljesitmeny a feltetelek fiiggvenyeben valtozik. A reszterheles tartomanyaban az eromuolokk fontos jellemzoje a dP

de

terhelesvaltozlisi sebesseg. Erteketol fiigg, hogy az erintett egyseg milyen mertekben kepes resztvenni a villamosenergia-rendszer primer szabalyozasaban. A reszterhelessel ellenkezo iranyU terhelesvaltoztatast jelent a tiLlterheles, amely eszkoze lehet a villamos csucsvitelnek, az eromiirendszer szekunder szabalyozasanak illetve a tartalektartasnak. Tulterhelesnek esetenkent tobb elvi lehetosege is van. Ilyen lehetosegek: a nevleges villamos teljesitmenyben rej16 tartalek (a), hatasfokromlas

aran elerheto tlilterheles

(b), atmeneti igenybevetel novekedessel elerhero tlilterheles

(c), az elettartam rovasara megval6sitott tlilterheles (d), hotarolassal biztositott teljesitmenynoveles (e) stb. Az eromuolokk tlilterhelese a maximalis villamos

teljesitmenyig ( Pmax

)

fokozhato, aminek erteke a feltetelektOl fiiggoen valtozhat,

vagy valame1yik berendezes, pI. villamos generator terhelhetosege korlatozza a tobbi felteteltOi fiiggetleniil. Nevleges feltete1ek mellett a maximalis villamos teljesitmeny

A tulterheles merteke nevleges feltete1ek mellett AP

lUi 0

=P

maxo

-P

no

es a feltete1ek valtozasaval AP =p

max

lUi

-Pn

A tlilterheles lehetseges szerepvallalasat a szekunder szabalyozasban a

v = Pt

dAPlUi de

tiLlterheles sebessege hatarozza meg.

20

A villamos csucsvitel illetve a tercier szabcilyozas szempontjab61 a rulterheles fontos jellernzoje, hogyan alakul a hatasfok a rulterheles fiiggvenyeben. A tulterheles novekmeny hatasfoka _ dtlPlll1 dtlQ' , u

11.., -

ahol AQu a rulterheles miatt bevitt tiizelohoteljesitmeny. Erteke hatasfokromlas aran elerheto rulterhelesi eljarasoknal szamottevoen rosszabb lehet, mint az eromii nevleges hatasfoka.

2.2.

A

Kondenzaci6s gozeromiivek optimalis teljesitmenye es tUlterhelese

kondenzaci6s

gozeromiivek teljesitmenye es hatasfoka kozott bonyolult

osszefiiggesek vannak. A kapcsolatok ffi iranyat megfelelo feltetelezesekkel es egyszeriisitesekkel tudjuk megcillapitani. A 2.2. abran feltiintetett modellen az eromii villamos teljesitmenye es hatasfoka osszefiiggo vliltozasat adott meretii h5forras es kondenzator eseten vizsgaljuk. A feltetelek es osszefiiggesek:

1\

Qu

J;;

~P

~

~

r;

E

'fIH

2.2. abra. Eromiimodell adott meretii es homersekletii hoforras eseten

Az adott feliiletfi h5forrasban

(FH = all ) a hoatviteli tenyezo es a ffitooldali

transzport atlaghomerseklet fiiggetlen a munkakozegnek atadott hoteljesitmenytol (kH= all, es

Tii

all,), A hOforrasb61 a gozturbina alrendszerenek atadhat6

(f - f)

Q' ) = k HFH u Q'1 = (11 Hu

1

21

A

hoteljesitmeny csak a munkakozeg 1; transzport atlaghomersekletenek fiiggvenye. Ha a munkakozeg transzport es termodinamikai atlaghomersekletet azonosnak vessziik, akkor _

A

Q

A

1; == 1; = Ta - __1 -

•

kHFH Az adottfeZiiZetu kondenzatorban alland6 a feliilet nagysaga ( F2 tenyezo ( k2

=

all.), a hiitokozeg hokapacitasarama (

mhc =

= all. ) , a hoatviteli

all.), es annak belepo

homerseklete ( Th = all. ). A vesztesegkent elvonhat6 hoteljesitmeny egyreszt

Q2

= k2F2 (1;

fJ,

masreszt

Q, = (T,~

..)~'"Q, .

A kondenzaI6d6 goz homerseklete A

A

r; = r; =Th + azaz fiiggvenye a

Q2'

ill. a

QI

k2F2

= Th + -.-"=-­ mhc'l'

hoteljesitmenyeknek. A vizsgalat egyszeriisodik es a

kapcsolat lenyege megmarad, ha a

homerseklet az elvonand6 hoteljesitmeny fiigg­

venyeben nem valtozik, vagy valtozasat -1; -hez kepest - elhanyagoljuk (T2 = all.).

Az eromii tobbi berendezese ( turbina, taprendszer stb. ) kepes a ket hocserelo 1; es

T2

termodinamikai atlaghomerseklete kozotti energiaatalakitast kozel azonos

vesztesegtenyezok (11irr = all.,

Pirr == all.

es 11mE = all.) mellett megval6sitani. A

kondenzaci6s eromii villamos teljesitmenye vesztesegmentes esetben

Pu.

(1

i.)

Q, =

(1- i. )kHFH (f, - f,)

es a vesztesegek figyelembeveteIevel

PKE == [ 1- (

11. . 1. 2 lrr ( IT' Ii P . )11lrr]11mE kHFH ( ). 1;lrr ) Irr] 11mE Ql = [1Ta -Ii

1. 2P' IT'

A

'"

A kondenzaci6s villamosenergia-termeIes hatasfoka vesztesegmentes esetben

22

KE

T2 = al/.

Q

Pirr = all. n mE = 1 n irr = all.

p

T.lopt

2.3. abra. A hatasfok es a teljesitmenyek kapcsolata. illetve a tiilterheles lehetosege kondenzaci6s eromuben

llKE

= P~o = 1_ T2

o

Qu

7;

es a vesztesegek figyelembe vetelevel

23

A villamos te1jesitmeny es a hatasfok valtozasat a 2.3. abra mutatja. A villamos teljesitmenynek maximuma

(PKEm ) van, amit vesztesegmentes esetben pontosan,

vesztesegek figye1embe vete1eve1 k6zelitoen a

~m = ~7;fii homersekietnel eriink e1 nem befolyasolja ). A

(~merteket

~m

Pin-

= all. n6veli,

Tli" = all. cs6kkenti,

TlmE

= all.

homersekiet vaIaszt6vonaiat jelent a hatasfok es a villamos

te1jesitmeny k6z6tti kapcsolatban: A

~

< ~m tartomanyban

~

n6ve1esekor TlKE es PKE egyarant no. Ez a tendencia

korabban az eromuvekre aItalanosan jellernzo volt, je1enleg elsosorban az ~

atomeromuvekre ervenyes. A

homersekiet n6ve1eset a hatasfokjavitas es a villamos

teljesitmenyn6veles, ill. a tiize1oanyagk6ltseg es a beruhazasi k6ltseg cs6kkentes egyiittesen indokolja. E t6rekvesnek valamely

elem szabhat korlatot, s ennel a

korlatnaI kapjuk az elerhetO maximalis villamos teljesitmenyt es az optimalis hatasfokot. Ha

~

> ~m

,akkor

~

n6velesekor TlKE

no, de PKE cs6kken. A korszeru

hoeromuvekre ez a tendencia ervenyes: minden hatasfokjavltas, amelyet a hok6zles transzport, ill. termodinamikai atiaghomersekietenek n6velesevel eriink el, cs6kkenti az adott kazanfe1iileten atviheto hoteljesitmenyt, ill. a kinyerheto villamos te1jesitmenyt.

Az

ilyen

eromu

iizemeltetesenek

ket

vaitozata

lehetseges.

Energetikailag a csusz6parameteres iizemm6d lenne celszeru, amelynel a terheles fiiggvenyeben

~

vaItoztathatnank

[~

homersekietet es TlKE (PKE ) es TlKE (PKE

)].

hatasfokot az abranak megfele10en

Gyakorlatban az alland6 parameteres iizem

terjedt el. Ennel az optimalis jellernzoket (PKE opt egysegk6ltseget eredmenyezo

~opt

)

a villamos energia legkisebb

> ~m homersekieten kapjuk, mivel a villamos tel­

jesitmeny kismertekii cs6kkeneset (

MKE )

az egyidejiileg n6vekvo hatasfok (

~TlKE )

gazdasagilag ellensulyozza. Optimalis es alland6 parameteres iizemre tervezett eromu eseten is lehetOseg nyilik arra, hogy villamos csucsidoben

~

homersekiet cs6kkentesevel a villamos

teljesitmenyt n6veljiik. Ez a hatasfokromlas aran elerhet5 tulterheles alapelve.

24

2.3.

Kondenzaci6s gozeromiivek tulterhelese a nagynyomasu elomelegito'k kikapcsolasaval

A

kondenzaci6s

gozeromiivek

hatasfokromlas

aran

elerheto

rulterhelesenek

legismertebb, nehany evtized 6ta szeles korben alkalmazott eljarasa a nagynyomasu elOmelegitok kikapcsolasa. Ennek a rulterhelesi eljarasnak elObb a szokasos felteteleit, hatasait es nevleges jellernzoit mutatjuk be, majd alkalmazasi lehetosegeit nehany hazai eromu'blokk eseten vizsgaIjuk.

2.3.1. A tulterhelis nevleges jellemzifi A nagynyomasu elOmelegitok kikapcsoasaval elerhetO rulterheles nevleges jellernzoit a nagynyomasu kondenzaci6s gozeromii, egy tipikus kapcsolasa eseten ( 2.4. abra ) ismertetjuk. A tipikus eromii elemei: az ujraheviteses kazan ( K ), a haromhazas gozturbina ( HT, MT es LT ), a generator ( G ), a tapvizelOmelegito rendszer 3 kisnyomasu ( KE ), 3 nagynyomasu elOmelegitOvel ( NE ) es gaztalanit6val ( GT ), a gozhajtasu tapszivattyil ( TSz ), a villamos hajtasu kondenzszivattyUk ( KSz ), a hiitorendszer ( HR ). A nagynyomasu elOmelegitoket gyakorlatilag ketfele m6don kapcsolhatjuk ki, vagy a tapszivattyil utani ketirany-u elagazast biztosit6 szerelvennyel ( a ), vagy az erintett megcsapolasokat elzar6 szerelvenyekkel ( b ). A nagynyomasu elOmelegitok

Tno -r61 Tn -re csokken. A nagynyomasu elOmelegitok kikapcsolasa soran egyreszt alland6 marad, vagy szamottevoen nem

kikapcsolasaval a tapviz homerseklete

vaItoztatjuk a kazanban termelt gozaramot (m! = all.). Masreszt szandekosan nem valtoztatjuk a hiitorendszer jellernzoit sem, tehat valtozatlan marad a hiitovizaram (mh

= all.) es frissvizhiitesnel a belepo hiitovizhomerseklet (~e = all.) is. E feltetelek

mellett a gozeromii egyes berendezeseinek jellernzoi megvaItoznak, rulterhelodnek.

2.3.1.1. Gozkazanok tulterhelhetosege, korlatok

A tapvizhomerseklet erzekenyen befolyasolja a gozkazan egyes feliileteinek hoterheleseit es a tiizelOberendezes megkivant teljesitmenyeit.

25

T - all.

P n IPmax

HT

LT

MT

G

T IT no

n

b

HR

mh= all. KSz

Tbe = all.

2.4. abra. Nagynyomasu kondenzacios gozeromii tipikus kapcsolasa

26

Kazanfeliiletek terhelhetosege

A kazanfeliilet es a tapvizhomerseklet kOzOtti fiiggvenykapcsolatot a 2.5.

abraD adott

gozaram ( m1 = all. ), ill. adott legnagyobb es kilepo fiistgamomerseklet ( Tfmu

=all.,

Tfki = all. ) eseten vizsgaljuk. ( Ujrahevitot es leghevitot az abran nem tiintettiik feI. )

A vizhevitoben hidegebb tapvizhomersekletnel ( Tn < Tno ) t6bb hot (

QV > QVo ) kell

k6zOlni, de nagyobb lesz a fiistgaz es a tapviz k6z6tt a hoatszarmaztatas szempontjab61 mervad6 logaritmikus homersekletkiil6nbseg (

ATv > ATVo ) is.

Ha a

hoatbocsatasi tenyezot valtozatlannak tekintjiik, akkor vizhevito sziikseges fe1iiletenek aranya

lehet, de a kompenzalas hatasara az egysegtOl jelentosen nem ter el.

Tulhevito eseten a tapvizhomerseklettol nem fiigg a k6zOlt ho ( tapvizhomerseklet

cs6kkenesevel

megno

a

fiistgaz

es

a

Qr = all.

), de a

vizgoz

k6z6tti

homersekletkii16nbseg ( Afr > Afro ), s ezert cs6kken a sziikseges titlhevito feliilet aranya A

F

AT

FTo

ATT

_ r = -----PL < 1.

U gyanez a tendencia ervenyes a kazan ujrahevito feliiletere is, amely az abran nem

szerepel. Az elgoz61Ogteto viszonyai hasonl6ak

de a valtozas aranya itt kisebb. A kazan leghevitojeben k6z1endo ho no, ha a tapviz homersekletet cs6kkentjiik.

27

T

2.5. abra. Gozk:azan homersekletviszonyai kiilOnbozo tapvizhomersekleteknel

28

A fentiek alapjan biztonsaggal allapithatjuk meg, hogy az adott feliiletii kazan kepes

valtozatlan tomegaramu

es

parameterii goz termeiesere, ha a nagynyomasu

elOmelegitoket kikapcsolva a kazant hidegebb tapvizzel tapltiljuk. Sot, • mivel a kazan osszfeliilete hidegebb tapviznel tillmeretezettnek tekintheto, tillterheleskor a fiistgazok jobban lehiithetok, tehat valamelyest javulhat a

kazanhattisfok. Ezt mutatja konkret esetben a 2.6. abra, amely szerint mintegy 100°C-os tapvizhomerseklet csokkentes a fiistgaz kilepo homersekletet mintegy 20 °C-kal csokkenti, a hatasfokot kb. 1 %-kal noveli. • mivel a kazan egyes feliileteinek terhelhetosege elteroen alakul a tillterheles soran, a tillhevito es az ujrahevito terhelhetosege kiilonosen erosen megno, ezert a frissgoz

es

az

ujrahevitett

goz

homersekletszabalyozasiihoz

sziikseges

vizbefecskendezes merteket fokozni keU. A tillhevitoben es ujrahevitoben befecskendezendo vizaramot konkret ~setben a 2.7. abra mutatja. Ugyanakkor a tillterheles megvaltoztatja a fiistgazoldali homersekleteket, ilL a kazanfeliilet homersekletet is. Szamolni kell azzal, hogy • a tillterheIes noveli a maximal is tiizterhomersekletet, ill. a tiizterbol kil6po gazok homersekletet. Ez szenportiizelesu kazanok eseten fokozza az elsalakosodas veszelyet, ami korlatot szabhat a tillterheles mertekenek ill. megengedheto idotartamanak.

,_.

• a kazan hidegebb oldalan csokkenhet a kilepo fiistgiizhomerseklet ilL a vizhevito feliilet homerseklete. Ez esetenkent alacsonyhomersekletii korr6zi6t idezhet elo, ilL a hirtelen homersekletvaltozas karos hofesziiltseget okozhat. A fellepo hofesziiltsegeket a tillterheles megval6sitasanak sebessegevellehet befolyasolni. • A tillterheles megvrutoztatja a nyomaslefutast a gozturbinaban, ennek soran no az ujrahevites nyomasa. E nyomasnovelesre a kazan ujrahevito feliiletet ellenorizni kelL

Tuzelifberendezesek teljesitmenye A tiizeloberendezes megkivant teljesitmenyet mindenkor a tillterheles soran elerendo maximalis teljesitmeny hatarozza meg. A berendezesek tillterhelhetoseget minden

29

89

160 T tki {CO]

"k

{%]

140

88

130

120

87

150

200

'-.,..­

~ {CO]

250

2.6. abra. Fiistgaz kilep6homerseklet es kazanhatasfok a tapvizhomerseklet fiiggvenyeben

0.151----+-----=~:---_+--------___i

0.1

I----+----------~~=--~~----___i

0.05.-----+-------------_+--------~

150

200

250

2.7. abra. A tlilhevito es az ujrahevito vizbefecskendezese a tlipvizhomerseklet fiiggvenyeben

30

esetben kiilOn meg kell vizsgaIni. Altalaban abb61 lehet kiindulni, hogy a tlizeloberendezes szamos eleme kisebb-nagyobb mertekben rulmeretezett. Tulmeretezettek rendszerint az egok, ktilonosen szenhidrogentlizelesnel. A szenorlo malmokat is tobbnyire tartalekkal tervezik, a salak es pernyeeltavolit6 berendezesek aItalaban rulmeretezettek. A nyom6- es fiistelsziv6 ventillatorok teljesitmenyet szamos tenyezo befolyasolja, rendszerint tartalekkal rendelkeznek. A

meglevo eromiiegyseg rulterhelesenek vizsgalatakor a tlizeloberendezesek

rulterhelhetosegenek elernzese elengedhetetlen. Ha valamelyik meglevo elem a szandekolt rulterhelest nem teszi lehetove, akkor gazdasagilag meg indokolt lehet csereje vagy teljesitmenynovelese, hiszen egy-egy segedberendezes beruhazasi koltsege messze elmarad az eromiiegyseg teljesitmenynovelesevel kivaIthat6 beruhazasi koltsegtol. Uj eromiiegyseg tervezesekor az elkepzelt mlterheles lehetosege erdekeben a tlizeloberendezes elemeit indokolt rulmeretezni, ha a tUlmeretezett berendezesek iizeme ezaltal nem vaIik gazdasagtalanna.

2.3.1.2. G6zturbinak tulterhelese, korlatok

Nagynyomasu elomelegitok kikapcsolasakor - vaItozatlan turbinaba lepo gozaram eseten - a kikapcsolt megcsapolasok utan megno a turbinaban expandaI6 gozaram, a nyomaslefutas megvaltozik es a turbina tobb szakaszan no a hoeses, s ezek kovetkezteben no a teljesitmeny, azaz a turbina rulterhelodik. A gozaram, a hoeses es a teljesitmeny valtozasat peldakent a 2.S. abraD mutatjuk meg 200 MW-os gozturbina egyes szakaszain. A gozaram az 1. es 2. szakaszon meg nem valtozik, a 3-5. szakaszon felfut s ezt

kovetoen a gozaram kozel 20 %-kal nagyobb. A fajlagos hoeses az 1-4. szakaszon csokken, ezt kovetoen no. A teljesitmeny az 1-3. szakaszon 2-5 %-kal csokken, de a 4. szakaszon mintegy 10 %-kal, az 5-10. szakaszon mintegy 20 %-kal no, eredoben tObb mint 10 %-os a teljesitmenynovekedes. Tulterhe16s eseten megno a kondenzatornyomas, ha a rovid ideig tart6 rulterheles 6rdekeben a kondenzator feliiletet es a hiitoviz tomegaramat nem valtoztatjuk meg. A

31

(

F

(

1.25

III

1.2

1.15

tomegaram hoeses

•

teljesitmeny

1.1

1.05

5

6

7

8

9

0.95

0.9

2.8.abra. Tomegaram, hoeses es teljesftmeny vrutozasa a 200 MW-os gozturbina egyes szakaszain Vol

N

10

mlterheles miatt nem erdemes megnovelni a gozturbina kilepo keresztmetszetet sem, figyelembe veve, hogy a kondenzeitomyomas novekedesevel egyidejiileg csokken a goz fajterfogata. A kilepesi veszteseg egyreszt no a kilepo gozaram novekedese miatt, masreszt csokken a goz novekvo kondenzeitomyomassal csokkeno fajterfogata miatt, s e ket hatas nagyreszt kompenzaIja egymast. Peldaul a 100 MW-os blokkra vonatkoz6 vizsgaIat szerint a kilepesi veszteseg mlterheleskor kismertekben csokken, mivel a kilepo gozaram kevesbe no, mint amilyen mertekben csokken a goz fajterfogata: Kondenzeitor

Kilepo

nyomas

gozaram

P2' bar

m,tlh

v, m 3 /kg

Nevleges

0.039

199.1

33.45

1847

Tulterheles

0.05

243.3

26.72

1806

Terheles

A kondenzeitomyomas novekedese es

a nagyobb

Fajterfogat

Terfogataram

V=mv ,

m 3 Is

tOmegaram megnoveli a turbina

egyes pontjain a nyomast. A be1epo nyomas vaItozik azonban mar gyakorlatilag jelentektelen, mindenkeppen elhanyagolhat6 mertekben. A novekvo tomegaram es hoeses megnoveli a lapeitok hajlit6 igenybevetelet. A

szilardsagi ellenorzes kiilonosen az utols6 fokozatnal indokolt. A megnovekedett gozaram - a kozel alland6 kilepo sebesseg ellenere - nagyobb impulzus erovel hajlitja ezeket a lapeitokat, de igenybeveteliiket nem elsosorban a hajlitas, hanem a hosszU lapeitoknak a forgasb61 eredo centrifugaIis erohatasa okozza. A nyomaslefutas vaItozasaval egyiitt jar egyes turbinahAzakban

az axiaIis erok

megvaItozasa. Meglevo gozturbinak mlterhelese elOtt a tamcsapagyak igenybevetelet ellenorizni kell. Tervezeskor az igenybevetel vaItozast figyelembe kell venni, ill az egyes hazakat az axiaIis erohatasok szempontjab61 celszerii kiegyensulyozni. A turbinatengely csavar6 igenybevetele mlterheleskor no. Tulmeretezni nem

sziikseges, mivel a tengelyeket a nagyobb rovidzarlati nyomatekra meretezik. Uzemviteli szempontb61 vizsgaIni kell a mlterhelt turbinak teherledobasat. A szabaIyozasi rendszeriiknek mlterheleskor is meg kell felelnie a teherledobassal szemben tamasztott kovetelmenyeknek. VizsgaIni kell a megengedheto terhelesugras es terhelesvaItozasi sebesseg ertekeit is. E szempontokb61 feltehetoen nem a gozturbina

korleitoz,

mivel

a

gozturbinaban

bekovetkezo

homerseklet

es

nyomasvaltozas elhanyagolhat6.

33

2.3.1.3. A hOt6rendszer es a kisnyomasu taprendszer tulterhel6dese

A kondenzator es a hiitorendszer mlmeretezese a rovid idejii mlterheles erdekeben gazdasagilag nem indokolt. A vci1tozasok miatt sziikseges ellenorzeseket el kell vegezni, pI. a nagyobb homerseklet, ill. homersekletvaitozas a kondenzeitorban megengedheto - e. A nagynyomasu e1ome1egitok kikapcsolasa soran megno a romegciram a kisnyomasu elOmelegitokben.

A

kondenzszivattylik

feladata

ennek

a

megnovekedett

romegaramnak a szallitasa a megnovekedett nyomaskiilonbseg mellett. A kisnyomasu tapviz elOmelegitoket nem indokolt mlmeretezni, de a mlterheles viszonyainak megfelelOen ellenorizni kell az ciramlasi viszonyokat. A taptartcily es a tapszivattyli a nyomas kismeretii novekedesevel erzekeli a mlterhelest. Ezeket ugyan ellenorizendo, de ebbol a mlterheles gyakorlati korlatjara nem szamithatunk.

2.3.1.4. Nevleges energetikai jellemz6k A

nagynyomasu

elOmelegitok kikapcsolasanak,

illetve

a

tcipvizelOmelegites

csokkentesenek hatasait az eromii energetikai jellernzoire a 2.9-2.12. abrakon szemieltetjiik. A 2.9. es 2.10. abra nagynyomasu gozeromiire ( 170/540/540 ) es Tno

= 250°C nevleges tapvizhomersekletre, a 2.11. es a 2.12. abra ultraszuperkritikus

gozkorfolyamatra ( 300/580/580 ) es Tno

= 300°C nevleges tapvizhomersekletre

vonatkozik, mindket eromiinel egyszeres ujrahevites mellett. A 2.9. es a 2.11. abran reverzibilis, a 2.10. es a 2.12. abran va16sagos korfolyamatot teteleztiink fei. Az egyes abrcikon megadtuk - vci1tozatlan belepo gozciram mellett - mlterheles eseten a kazanba beviendo tobblet hoteljesitmeny aranyat

~Qu

Qu es a kinyerheto tobblet villamos teljesitmeny aranyat M

Po

34

0.3

0.2

0.1

o ~---------+----------~--------~--------~---250

200

150

100

50

200

150

100

50

TJ o = 0.53

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0 250

T,r,oC

2.9.abra. Tapvizelomelegites csokkentesenek energetikai jellemzoi reverzibilis nagynyomasu gozkorfolyamatban P 1=170 bar, T1= Tu=540 DC, Tno = 250°C

35

0.4

0.3

0.2

0.1

o ~---------+----------r---------~---------4---250

0.4

0.3

200

=

150

100

50

0.38

'.i""'==---_

0.2

0.1

o +---------~---------+--------~~--------+---250

200

150

100

50

2.10. abra. Tapvizelomelegites csokkentesenek energetikai jellernzoi va16sagos nagynyomasu gozkorfolyamatban P 1=170 bar, T1= Tu =540 °C, Tno = 250°C

36

0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0~------~-------4--------+-------~-------4---

300

250

200

150

100

250

200

150

100

0.6 110= 0.56

0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 300

Tn, DC

50

2.11. abra. Tapvizelomelegites cs6kkentesenek energetikai jellernzoi reverzibilis ultraszuperkritikus gozk6rfolyamatban P 1=300 bar, T1= Tu =580 °C, Tno = 300°C

37

0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1

'­

0 300

250

200

150

100

T. 0C 50

n'

0.4

[=~---------------..2L

____

0.3

0.2

0.1

o +--------+--------~------~------_4--------+_~ 300

250

200

150

100

2.12. abra. Tapvize16melegites cs6kkentesenek energetikai jellernzoi va16sagos ultraszuperkritikus gozk6rfolyamatban P1=300 bar, T1= Tu=580 °C, Tno = 300°C

38

A hatasfokok eseten szamoltuk egyreszt a tobblet hobevitel novekrnenyhatasfokat

M

TJ Il

= i\Q. '

,

dP

u

masreszt ennek differenciaI erteket

TJ

= dQ.u.

A valosagos korfolyamatok eseten meghawoztuk a gozkorfolyamat eredo hatasfokat a tapvizhomerseklet fiiggvenyeben

P

TJ=-· . Qu Az TJ' gorbejerol azt lehet megallapitani, hogy elfogadhato hamsfok mellett a mpvizhomersekletet milyen hatang szabad csokkenteni. Az TJ Il gorbe a tlilterheles egeszenek energetikai hatekonysagat fejezi ki. Valosagos viszonyok eseten, ha TJ'=0.2 - 0.25 hatang szabad a hatlisfokot csokkenteni, akkor mintegy Tn= 150°C -ig indokolt a mpvizhomersekletet csokkenteni, ami a villamos teljesitmenyt M I Po= 0.1 - 0.15 aranyban noveli TJ Il =0.25 - 0.3 novekrnenyhatasfok mellett. Kedvezobb ertekek a magasabb gozparameterekre vonatkoznak. A reverzibilis es a valosagos energetikai jellemzok kozott van kiilonbseg, de egyreszt a tendenciak azonosak, masreszt a vaItozasok nagysaga is kozelallo.

Az elOmelegites homersekletenek csokkentese gyakorlatilag nem folytonos, hanem elomelegito fokozatonkent szakaszos. Ezt mutatja be a 2.13.abra, amely 200 MW-os nagynyomasu gozeromiire vonatkozik es diszkret ertekei 1, 2 es 3 nagynyomasu elomelegito kikapcsolat jellemzik.

2.3.2. A hawi szenhidrogentiizelesfi 215 MW-os eromfiegysegek mlterhelese

A 2.3.1. alpont szerint a nagynyomasu alaperomiivek szamara nevlegesen kedvezo iizemmenet tervezheto a nagynyomasu elomelegitok kikapcsolasavaL Az iizemido nagy reszeben ezek a blokkok nevleges terhelessel, jo hatlisfokkal iizemeltethetok,

39

0.40

r--------t-------::----r---------J 11

0.36

0.32

0.28

0.24

0.20 + - - - - - - - - - - + - - - - - - - - - - + - - - - - - - - - - - l

o

1

2

3

2.13. abra. Nagynyomasu elomelegito fokozatok ( 1 - 3 ) kikapcsolasanak energetikai jel~emzoi

mint alaperomiivek. Villamos csucsidoben viszont a nagynyomasu elomelegitok kikapcsolasaval elerheto tiilterhelessel, ill. maximaIis teljesitmennyel iizemeItethetok a blokkok bizonyos mertekii hatasfokromlas aran. Az egyiittmiikodo eromfuendszer szamara ez egyreszt kedvezo iizemeltetesi lehetoseget nylijt csucsidon kiviiI es csucsidoben, masreszt iizemeItetesi veszteseg nelkiil fenntarthat6 forg6 tartaIekot biztosit. Kerdeses, hogy ezt a kedvezo lehetoseget hogyan hasznaljuk ki a szenhidrogenbazisu Dunamenti ill. Tiszai Eromii 215 MW-os egysegeinel. Kerdes az is, hogy erre a lehetosegre egyreszt hogyan gondolt az eromiitervezes, masreszt az alkalmazas feltetelei hogyan alakultak az iizemeltetes soran. Az eromiitervezes az erintett egysegeknel erre a tiilterhelesi lehetosegre gondolt, de felemas m6don: A Dunamenti Hoeromii n.-III. kiepitesenek leirasab61 idezheto tervezesi szempontok es adatok: Celkitiizes volt, hogy a "beepitesre elhat8rozott 215 MW-os, Amer-VI. tipusu Lang-BBC turbina.... valamennyi kedvezo tulajdonsagat ( tiilterhelhetoseg, tapturbina csatlakozas stb. ) maximalis mertekben kihasznaIjuk". A vonatkoz6 miiszaki adatok:

40

Me

evezes

Nevleges teljesitmeny a tengelykapcsokon Tapvizhofok nevleges terhelesen

Adatok 220MW

250°C

Maximal is teljesitmeny a tengelykapcsokon a 6. es 7.sz. megcsapolas fojtasaval, 12°C homersekletii, 23000 m3/h hiitoviz mennyiseg mellett Ta viz hofok maximalis terhelesen

235MW

180°C

A Tiszai Eromii beruhazasi javaslata pedig a kovetkezO teljesitmenyadatokat adja meg: Tel'esitmen Nevleges teljesitmeny a turbina tengelykapcso16jan

MW 220MW

7 -6 szamu megcsapolas lezarasakor a legnagyobb teljesitmeny 235MW A megadott tervezesi adatok ketsegkiviil utalnak a titlterhelesre es az is ketsegtelen, hogy a ket eromii adatai kozott van osszhang. De az is nyilvanva16, hogy ezek az adatok "sziikseges es elegseges" tajekoztatast nem adnak a titlterhelesre, tehat ugy tekinthetjiik, hogy mar a tervezes sem teldntette ezt a til.lterhelesi lehetliseget erdemi

csucsviteli eljarasnak. Az erintett eromiivek tenyleges iizemvitele kesobb sok vonatkozasban eltert a tervezettol. A tenyleges iizemvitel elsosorban azt jelentette, hogy az alapiizemre

tervezett eromii menetrendtartova valt, az idokozben megnovekedett szenhidrogen arak kovetkezteben. Tovabba a villamosenergia igenyek stagnalasa es visszaesese hatterbe szoritotta a csucsvitelt, ilL az elerheto maximalis villamos teljesitmenyt, viszont elOterbe helyezte a reszterheles vitelet, ill. a lehetseges minimal is villamos telj esitmenyt. A 215 MW-os nevleges villamos teljesitmenyii blokkok maximalis villamos teljesitmenyenek alakulasat szamos tenyezo korhitozta. Nehany teljesitmenykorlatoz6 tenyezo:

Az egyik teljesitmenykorlatoz6 tenyezo, hogy nyaron a levegohomerseklet novekedesevel no a levego fajterfogata, ekkor a nyom6ventillatorok nem kepesek a

41

sziikseges levegomennyiseget szallitani. A komyezeti levego 25-35 °C homerseklete eseten

blokkonkent

teljesitmenycsokkenest

4-15

MW

egysegenkent

teljesitmenycsokkenes a

berendezesek

all

allapota,

elo.

Ezt

a

kiilonosen

a

Ljungstromok legtomorsege, a ventillatorok hatasfoka, a kalorifer tisztasaga stb. jelentosen befolyasoljlik, felujitasokkal szamottevoen csokkenthetok. Az NOx emisszi6t csokkento berendezesek nagyobb legfelesleg igenye 4-8 MW-tal tovabb csokkenti az erintett blokk villamos teljesitmenyet. Az elektrofilterre1 es a nyom6ventillatorral kiegeszitett egysegnel ez a korlat megsziinik. Amig ez a kazanokt61 eredo korlat fennall, a nagynyomasu elomelegitoket nem szabad kikapcsolni, mivel adott kazlinhoteljesitmenynel a hatasfokront6 hatas miatt az eromiiegyseg villamos teljesitmenye nagyobb mertekben csokkenne, mint a nagynyomasu e1omelegitok iizeme eseten. A masik teljesitmenycsokkento hatas a kondenzator hiitovizhomerseklet novekedese, ami nyaron, 20°C Duna viz homersekletfelett 2-3 MW teljesitmenycsokkenest okoz. Hasonl6an

teljesitmenycsokkenessel

jar

a

kondenzlitor

elpiszkol6dasa

(pI.

kagyl6sodas), amit a kondenzator goly6stisztitasaval es leallitassal jar6 tisztitassal lehet csokkenteni vagy megsziintetni. Ezek a hatasok nem tekinthetok a nagynyomasu elomelegitok kikapcsolasaval elerheto tiilterheles korlatjlinak, hiszen a tiilterhe1es nemcsak nevleges, hanem att61 kedvezotlenebb es kedvezobb feltetelek mellett is ertelmezheto.

A rende1kezesre a1l6 adatok es tapasztalatok alapjan megallapithat6, hogy a szenhidrogenblizisu 215 MW-os blokkjaink eseten a nagynyomasu elomelegitok kikapcsolasaval elerheto tiilterheles ugyan a tervezesnel formalisan megjelent, de az iizemeltetes soran igazan a maximalis teljesitmeny igenye sem meruIt fel es nem is val6sult meg, inkabb a nevleges teljesitmeny korllitai jelentkeztek.

Jelenleg tehlit a 215 MW-os szenhidrogen blokkok ilyen tiilterhelesevel nem szamolhatunk. Jovoben az ilyen tiilterheles lehetosege fennall, ha egyreszrol a forg6tartalek novelesevel szembeni igenyek novekednek, masreszrol a p6tl6lagos beruhlizassal torteno megva16sitas celszeriiseget az elvegzendo gazdasagi elemzes indokolja.

42

2.3.3 Egyih hazai erifmiiegysigek tulterhelhetifsige

A nagynyomasu e1omelegitok kikapcsolasa minden olyan eromiiegysegnel felvethetO, amelyik ilyen elOmelegitokkel rendelkezik. A kikapcsohis lehetseges vagy nem, s jarhat terhelesnovekedessel (mlterhelessel) vagy nem. Paksi Atomeromu

A Paksi Atomeromii nagynyomasu e1omelegitOit nem indokolt kikapcsolni, mert az nem eredmenyez teljesitmenynovekedest. Ennek az a magyanizata, hogy a nyomottvizes reaktorokmil alacsony a hiitokozeg homersekiete, kisebb mint a maximaIis villamos teljesitmenyhez tartozo hiitokozeg homersekiet. (1. 2.3.abnin) Ebben az esetben a homersekiet novelese a villamos teljesitmeny es a hatasfok egyiittjaro novekedeset idezi elO. A hiitokozeg homersekietet tehat a lehetseges korlatig

emelni

celszeru,

csokkentese

pedig

-

azaz

a

hatasfokromlas

teljesitmenycsokkenessel, s nem mlterhelessel jar.

SzemtUzelesu eromuvek

Bamaszen es lignittiize1esii eromiivek 50 MW es ennel nagyobb egysegeinel a nagynyomasu elOme1egitok kikapcsolasa a tervezesiik idejen meg nem vetodhetett fei. Elvi lehetosege, fOleg a gozturbina, taprendszer es a hiitorendszer vonatkozasaban nyilvanvaloan fennall, kikapcsolasa eseten az esetleges korlatokat kellene felt3.rni.A szentiizelesii gozkazanok eseten szamos es hatarozott korlattal szamolhatunk. Korlatot jelenthetnek a szenkiszolgaIo berendezesek, malmok es egok. Salakosodasra hajlamos kazanok eseten a mlterheles s a teljesitmenynoveles minden modja gyakorlatilag kizart, mert a teljesitmeny novelese noveli a tUzterhomersekietet es vele egyiitt a salakosodas veszelyet. A szentiizelesii gozkazanok hoteljesitmenyet gyakorlatilag tobb tenyezo is eroteljesebben korlatozza, mint a szenhidrogentiize1esii kazanoket. Alape1vkent lerogzitheto, hogy olyan szentiize1esii eromiivekben, amelyekben valamilyen korlat miatt a kazanok hoteljesitmenye kisebb a nevlegesnel, a nagynyomasu elOmelegitok kikapcsolasaval

lehetseges mlterheles nem johet

szamitasba.

43

2.3.4. Idegen tapvizelomelegitis, hotarolas

Villamos

csucsidoben

a

nagynyomasu

elomelegitok

kikapcsolasa

miatti

tapvizelomelegitest p6tolhatjuk mas hofoI'I1isb61 vagy hotaro16b61. Ezzel a gozkazan tulajdonkeppen nem is erzi meg a tUlterhelest, csupan a gozturbina es az eromii egyeb reszeinek tUlterhelhetOseget hasznaIjuk ki. A tapvizet a nagynyomasu tapvizelomelegitok kikapcsolasa idoszakaban - idegen forraskent - forr6vizkazanban vagy gazturbina hohasznosit6jaban melegithetjiik elo. Ezek elvi kapcsolasat a 2.14. libra szemlelteti. Gondolatkent vetOdott fel, hogy a nagynyomasu elomelegitok kikapcsolasa eseten a tapvizelomelegiteshez hianyz6

AQ}

hot beepitendo forrovizkazanban allitsuk elo.

Energetikailag ez a megoldas kozombos, hiszen a hianyz6 ho kozlesehez sziikseges ho

AQ1 11k

csak annyira ter el, hogy van-e es mekkora a kiilonbseg az eromii kazanjanak es a forr6vizkazannak a hatasfoka kozott. A forrovizkazan potlolagos beepitese beruhazasi koltseggel jar, ami a tUlterhelheto gozkazanhoz kepest nyilvanval6an rontja a tUlterheles gazdasagi megiteleset. Ha a gozkazan tUlterhelese a leirt modon nem lehetseges, akkor gazdasagi vizsgalat dontheti el, hogy a forr6vizkazan potlolagos beepitesevel

gazdasagos-e megfelelo

csucskapacitast

letesiteni.

A

megoldas

megiteIesehez azt is vizsgalni kell, hogy a forr6vizkazan uzembehelyezesenek idotartama a tUlterheles kihasznaIhat6sagat hogyan befolyasolja. A tapvizelomelegiteshez sziikseges ho potlasa gazturbina hohasznositojaban lenyegeben a kombinalt gliz/gozkorfolyamatU eromiivek egyik vaItozatat jelenti. Ez az eromiifelepites mar eleg messze esik a gozeromiivek tUlterhelesetol, csupan a gazturbina eseten Iehet tUlterhelesrol sz6. A megoldas lenyegeben uj eromiikent vetodik feI, megepitese nezopont fiiggo. Egyreszt nyilvanvaloan jobb megoldas, mint a gozeromii es gazturbina kiilOn megitelese es iizemeltetese. Masreszt a kombinalt gazJgozeromiiveknek van ennel energetikailag hatekonyabb es gazdasagosabb valtozata is, de a gozeromii jo haffisfoku alapterhelesehez merten itt csucsidoben a gazturbina iizembehelyezesevel es a gozturbina tUlterhelesevel relative igen nagyaranyU csucsteljesitmeny erheto el.

44

a.)

FK

~Q

1

>-------j-E-- ­

b.)

,,-.

AQ

1

2.14.abra. Tapvizel5melegites forr6vizkazanban (a) es gcizturbina h5hasznosit6ja­ ban ( b ) a nagynyomasu el5melegit5k kikapcsolasakor

45

A

nagynyomasu

tapvizelomelegitok

kikapcsolasakor

a

tapvizelomelegitest

kivalthatjuk, ha a sziikseges homersekletii tapvizet hotarol6b61 nyerjiik, amit reszterhelesen t61tiink fel megfelelO homersekletii vizzel. Ez lenyegeben a k6zismert Marguerre-hotarol6s rendszer ( 2.15. abra ).

\

/

2.15.abra. Nagynyomasu elOmelegitok kikapcsolasaval elerheto tillterheles Marguerre-hotaro16s rendszerben

Nagynyomasu es nagyteljesitmenyii gozeromiivekben is ervenyesiil a rendszer azon elonye, hogy az eromii teljesitmenyvaItozasatOl a gozkazant szinte teljesen meg6vjuk. De a rendszert hatranyok is kiserik. Alapvero hatranya, hogy a nagyteljesitmenyii es nagynyornasu erorniivekben a sziikseges nagyterfogatilra es nagynyornasilra tervezett taro16 tartaIyok abszolut ertekben es fajlagosan igen dragak, amit a csucsvitel nern bir el. Ugyanakkor a tillterhelesilcsucsviteli rendszer vesztesegmentes. Egyreszt a reszterhelesen nagyobb aranyU elorne1egites cs6kkenti az elerheto tapvizhornersekletet es rnegn6veli a tapvize10rnelegites vesztesegeit. Masreszt a hotarol6 kisiitese, ill. a gozturbina tillterhelese itt is a kondenzatomyomas n6vekedeset idezi elo, ami hatasfokrornlast okoz.

46

2.4. Kondenzacios gozeromfivek megkeriilovezetekes rulterhelese

A gozeromiivek rulterhelesenek masik m6dszere a megkeriilovezetekes (bypass) rulterheles. Az ismert m6dszert kis teljesitmenyii hazai gepegysegeknel mar alkalmaztcik, s felvetOdhet nagynyomasu es nagyteljesitmenyii eromu'blokkok kisebb­ nagyobb mertekU csucsideji teljesitmenynovelesere is. Az eljaras a gozturbincik viszonylag egyszeru es igen rugalmas rulterhelhetoseget igazolja. Gozkazanoknal viszont megfelelo mertekU rulmeretezest tetelezne fel, ill. igenyelne.

2.4.1. Giizturbimik megkeriiliivezetikes tulterhelhetiisige

A turbinanfturbinaszakaszon athalad6 gOZ8.ramot a Stodola gozkUp alapjan szamolhatjuk

m=St~p~ - P~ vagy ha P2 kilepo nyomas elhanyagolhat6an kicsi m=StPI ahol Pl a beIepo nyomas, Sf a turbina ellenallasat kifejezo Stodola szam. A turbina ellenallasat akkor csokkenthe~iik., ha a gozt nem a teljes turbinan, hanem csak egyes szakaszain vezetjiik at, amit a turbina bizonyos szakaszainak megkeriiIesevel val6sithatunk meg. Szabalyoz6 fokozattal rendelkezo ujraheviteses gozturbina egyes szakaszainak megkeriilesi lehetosegeit es ezek eseten a gozturbina nyomaslefutcisi diagramjait a 2.16. abra mutatja a P2 kondenzatomyomas elhanyagolasaval. Alapterhelesen a frissgoz az ~ szelepen, az ujrahevitesi goz a y szelepen jut a turbinaba ( ~ + y ). A megkeriilovezetekes rulterheles nehany alternativaja: • A frissgozt nem az ~ szelepen, hanem a szabaIyoz6 fokozat megkeriilesevel a Q szelepen keresztiil a kerekszekrenyterbe vezetjiik., az ujrahevitett goz az y szelepen jut a turbinaba ( Q + y ). Ebben az esetben a Pu ujrahevitesi nyomas no, de meg alatta marad a felvett Pumeg ujrahevitesi nyomasnak,

47

"i-"-..:----.-----t--p II me

n.

c

u

d

2

2.16. abra. Gozturbina megkeriilo vezetekes mlterhelesenek alternativiii es ezek nyomiislefutiisa.

• A frissgozt a szabiilyozO fokozat es nehiiny reakci6s lapiit megkeriilesevel a £. szelepen vezetjiik a nagynyomasu turbiniiba, az ujrahevitett goz toviibbra is az !! szelepen keresztiil kernl a kozepnyomasu hiizba. Ez a valtozat a megengedett ertek fole emelne az ujrahevitesi nyomiist (Pu > Pumeg ), ezert megengedhetetlen. • A goz bevezetheto a £. szelepen az ujrahevitesi nyomas novelese nelkiil, ha ujrahevites utiin a kozepnyomasu hiiz egy reszet megkeriilve a Q szelepen keresztiil vezetjiik az ujrahevitett gozt a turbiniiba. Egyes viiltozatokniil a gozturbina elleniillasiinak csOkkenesevel no a gozaram, ezt a nyomiislefutasi

gorbek meredeksegenek novekedese szemlelteti.

A

gozaram

novekedesevel egyiitt jar a kondenziitomyomas novekedese, ha a kondenziitor feliiletet es a hiitoaramot nem noveljiik. A goziiram novekedese novelne az enntett

48

megcsapohisi nyomas novekedesevel a tapvizelomelegites veghomersekletet. Ezt megkeriilendo, a tUlterhelesi eljaras osszekapcso16dik a tapvizelOmelegitok egy reszenek kikapcsolasaval. Megkeriilovezetekes tUlterheles val6sult meg minden hazai 30 MW-os egyhazas kondenzaci6s gozturbina eseten. Ezeknek a turbinaknak a teljesitmenyet mintegy 25 MW fOlott ket megkeriilo szelep nyitasaval lehetett fokozni tengelykapcsokon 32 MW-ra., generatorkapcsokon mintegy 30 MW-ra.Ezt a teljesitmenynovelest mar a tervezesnel figyelembe vettek, pI. a kondenzaci6s viszonyokat is ennek megfeleloen mereteztek, tehat a tUlterheles sz3.mottevo hatasfokromlassal nem j
TUlterheles m6dja Egy nagynyomasu elOmelegito

Tulterheles merteke

Tulterheles novekmeny

%

hatasfokanak romlasa, %

6

18

14

12

42

22

54

30

kikapcsolasa SzabaIyoz6 fokozat megkeriilese (b+uJ SzabaIyoz6 fokozat es nagynyomasu reakci6s lapatsorok megkeriilese (c + ul SzabaIyoz6 fokozat es nagynyomasu ill. kozepnyomasu lapatsorok megkeriilese ( c + d )

A legnagyobb, 54 %-os t61terhelesnel a tUlterheles novekmenyhatasfoka 30 %-kal, a teljes hatasfok 10 %-kal csokken. A nagy- es kozepnyomasu reszeken esetenkent a lapatok megerositese es a csatomak szelesitese sziikseges. A kisnyomasu resz viszont lenyegeben vaItozatlan maradhat. A hiitovizmennyiseg noveleset

meg 50%

nagysagrendii tUlterheles sem indokolja, csupan a kondenzator feliileteinek 15 - 20 %­ os novelese vetOdik fei. TIyen mertekii tUlterhelesnel a kilepo gozaram mintegy 1.7­ szeresere no, a novekedo kondenzatomyomasnak megfeleloen a goz fajterfogata pedig kb. 2/3 ara csokken, azaz a kilepo terfogataram csak mintegy 17%-kal no meg.

49

A

bemutatott

adatok j6l peldazzak:

a

gozturbina

rugalmas

es

angyfokU

mlterhelhetoseget.

2.4.2. Gifzkaztinok tUlmeretezettsege A

gozeromu

megkeriilovezetekes

mlterhelesenek

elve

a

gozkazanok

teljesitmenynoveleset nem biztositja. Sot a hatasfokromlas miatt a gozkazant a villamos teljesitmenynovelesnel nagyobb mertekben kell mlmeretezni. Ha a mlterheles soran nem akadalyozzuk meg a tapvizhomerseklet novekedeset, akkor a kazanfeliiletek meg nagyobb aranyban nonek. Erre a mlterhelesre olyan regebbi, esetleg gyiijtosines eromiivek adtak lehetoseget, amelyeket valamilyen oknal fokva kazanbore terveztek. Korszerii eromiiblokkok eseten, amelyekben a kazan es turbina teljesitmenye illesztett, ezt a mlterhelesi eljarast elsosorban a gozkazan akadalyozza vagy kozlatozza.

2.5. Kondenzacios gozeromiivek csuszoparameteres rulterhelese

Gozeromiivek csusz6parameteres mlterhelese nagynyomasu gozeromiivekben es atomeromiivekben egyarant lehetseges. A csusz6parameteres mlterheles alapelve a ket eromiitipusnal egeszen eltero.

2.5.1. N agynyomtisu erifmiivek csuszoparameteres tUlterhelise

Nagynyomasu gozeromiivek viszonylag kicsi es nagy mertekii teljesitmenynoveleset teszi lehetove a csusz6parameteres mlterheles. Csusz6parameteres mlterheles megval6sitasara szinten a gozturbina tekintheto rugalmasnak, a gozkazan inkabb az akadalyt, ill. a korlatot jelenti. Az adott meretii gozturbina gozaramat a kezdonyomas novelesevel kozelitoleg aranyosan novelhetjiik. Kerdes az, hogy mi teszi lehetove a kezdonyomas noveleset, ha az erintett elemeket ( mlhevito, fogozvezetek, turbina belepo resz ) szilardsagilag a nevleges parameterekre ( nyomas, homerseklet ) mereteztek. A mlterheles elvi alapjat

50

az adja, hogy nagyhomersekleten igenybevett anyagokat meghamrozott elettartamra mereteztek,

s

a

tartamfesziiltseg

a

homerseklet

esokkentesevel

novelheto.

Tulterheleskor teha.! a fesziiltseget es ezzel aranyosan a kezdo nyomast novelhetjiik a kezdohomerseklet egyidejii esokkenteseveL A kezdonyomas novelese es a kezdohomerseklet esokkentese az eromii hat<.lsfokara ellentetesen hat, emiatt a tillterhelessel sZ8mottevo hat<.lsfokvaltozas nem jar egyiitt. A tillterheles megis rontja az eromii hatasfokat, ennek elsosorban azaz oka, hogy a nagyobb teljesitmenynek megfeleloen nem meretezik till a kondenzatort es a hiitorendszert. A esusz6parameteres tillterhelest lehetove tevo ely termeszetszeriileg esak az eromii nagy homersekleru elemeire ervenyes. A nyomasnoveles hatasat az eromii tobbi reszere is ellenorizni kelL A esusz6parameteres tillterheles gyakorlatilag esak kenyszerataramlasu kazanok eseten vetodik feI. Dobos kazanok eseten egyreszt a nyomasnoveles a kazandobra is hat, s itt a nyomasnoveles es a telitesi homerseklet novekedese egyiitt jelentkezik Masreszt dobos kazanok eleve korlatozzak a nyomasnoveles lehetoseget is.

2.5.2. Atomeriimfivek csiiszoparamiteres tiilterhelise.

A nyomottvizhiitesii reaktorokkal rendelkezo atomeromiivek eseten - gazdasagi megfontolasb61 - altalaban azzal sZ8molunk, hogy azok a lehetseges legnagyobb teljesitmenyiikkel jarnak alapiizemben.

Ebben az esetben sem reszterheles, sem

tillterheles nines. Nyomottvizes atomeromiinel is vizsgaItak a kedvezo terhelesvaltoztatas lehetosoget. Kedvezo terhelesvaltoztatast nyitjt a esusz6parameteres iizem, amelynek viszonyait a 2.17. abra

szemlelteti. A reaktor hoteljesitmenyenek

(QI) novekedesevel

valtozatlan hiitokozegaram (m = all.) es alland6 kilepo homerseklet (Tki = all.) mellett - a belepo homerseklet (

Tbe )

esokken. Csusz6parameteres iizem eseten a

osszhangban valtozik a telitett gozkorfolyamat homerseklete (

Tsl )

Tbe-

vel

es nyomasa (PI ).

Ha aIland6 parameteres megoldast vaIasztunk, es annak parametereit

Q1max 51

legnagyobb h6teljesitmenyhez illesztjiik, akkor tlilterhelesre nines mod. Ha viszont a jobb hatasfok erdekeben a kiepitesi jellemz6ket kisebb h6teljesitmenyhez kapesoljuk (Po' 110' Plo)' akkor ~11= 110 - 11max hatasfokromlas aran M tul = Pmax - Po tlilterheles lehetseges.

T

<~~_c_~---------------------------

­

m= all.

P Jmax

/

T J max

P

Q

lmax

~o

P I max

2.17. abra. Nyomottvizes atomer6mii esusz6parameteres iizeme es tlilterheles

52

A gozturbina eseten ez a teljesitmenynoveles esak megkeriilovezetekes Uilterhelessel oldhat6 meg. Nevleges terhelesen a Plopt nyomasu gozt a turbina elejen vezetjiik be. Tulterheleskor a PI max < PI opt nyomasu gozt a turbina kes6'bbi pontjan lehet bevezetni.

2.6. Villamos berendezesek terhelhetosege

A kondenzaei6s gozeromiivek gepeszeti berendezeseinek (gozkazan, gozturbina ) terhelhetosege

h~nyegesen

fiigg a Uilterheles m6djat61, ezekre az elozo pontokban

kitertiink. A villamos berendezesek Uilterhelhetosege lenyegeben fiiggetlen a Uilterheles valasztott m6dszereitol, esupan a teljesitmenynovekedes merteke a mervad6.

2.6.1 Altalflnos flttekintes

A villanlos berendezesek vizsgalt rendszerenek elvi semajat a 2.1S. abra mutatja. A kazant azert nem tiintettiik fel, mert nines kozvetlen kapesolata az ebben a fejezetben reszletesen targyalt turb6generatorral.

2.1S. abra. A vizsgalt rendszer elvi semaja a ffiberendezesek feltiintetesevel. T: turbina, G: turb6generator; TR: blokk transzformator; H: villamos hal6zat. A kapesol6d6 villamos hal6zattal ebben a fejezetben nem foglalkozunk. Feltetelezziik, hogy a hal6zat kepes a blokk Uilterhelesebol ad6d6 tobblet villamos teljesitmeny elszallitasara. A blokk transzformator vizsg3.lata nem kepezte feladatunk targyat. A teljesseg kedveert

azonban

tudnunk

kell,

hogy

a kazan,turbina,turb6generator,blokk

53

transzformator (szakaszolo, megszakito, szakaszolo, halozat) -soros- hincban melyik elemtol mekkora mlterheles elviseleset varhatjuk el. A blokk transzformator,

a

komyezeti

homerseklet

fiiggvenyeben,

tartosan

mlterhelheto. [1]. A rulterheles kovetkezmenye, az olaj homerseklet novekedese, es ennek kovetkezteben

a tekercs

szigeteles

oregedesenek felgyorsulasa

lesz.

Vizsgalataink folyaman latni fo gj uk, hogy a 220 MW-os turbogenenitor tartos mlterhelese a nevleges teljesitmeny . . . 1,14-szerese lehet. Ezt,

.sa = 30°C

komyezeti

homerseklet eseten, egy a megelozoen a nevleges teljesitmeny 0,8-szorosan jaro transzformator, 4 ora idotartamra kepes elviselni. A

blokk transzformatorhoz csatlakozo

sinezes,

szakaszolok es megszakito

hokapacitasa viszont olyan kicsi, hogy gyakorlatilag nem terhehetok tUl. Fenti aramkori elemek nevleges aramat tehat a transzformator nevleges aramanak 1,15­ szerese kell valasztani ahhoz, hogy a blokk transzformatort a nevleges teljesitmeny 1,15-szorosevel terhelhessiik. A haziiizemi villamos berendezesek koziil a tapszivattyut hajto villamos motor az, amelyet a blokk tUlterhelese befolyasolhat. Ha ez bekovetkezik, akkor ebben az iizemallapotban a turbinahajtasu tapszivattyut kell miikodtetni.

2.6.2 A turbogenerator kor- es munkadiagramja

A 2.19. abra mutatja a 2.l8.abran adott rendszert ( a ), annak pozitiv sorrendii egyfazisu helyettesito kapcsolasi vazlatat ( b ), valamint fazorjait relativ egysegben tiintettiik fel, a 220 MW-os GANZ ORV 220 tipusu turbogeneratoranak konkret adataival, a nevleges teljesitmeny esetere. (Mivel a magyar VER-be 14 ilyen egyseg van beepitve, es ezek donto mertekben befolyasoljak a rendszer iizemet, a konkret hivatkozasoknal ezeknek az egysegeknek a parametereit vessziik figyelembe.) Az Ig es az Up kozotti kapcsolat [2]:

U p == X adI g [V]

( 1)

Ahol: Xad == Xd - Xs; es Xs a generator szonisi reaktanciaja. Erteke Xs = 15%.

54

G

TR

H

~I---

+

.

.

c.)

7.2. libra. Szinkrongep (turb6genenitor) kordiagranlja. a.) elvi sema; b.) egyfazisu

helyettesito kapcsohisi vazlat; c.) a szbltoniram (Is) es a ge1jesztoaram sztator oldalra redukalt ertekebol szamitott p61usfesziiltseg (Up

= XadIJ kordiagramja

A 7.2. abnm feltiintetett betiik jelentese: I g : a turb6generator (szinkrongep) egyenaramu gerjeszto aramerossegenek a sztatorra redukalt erteke [A]; Xd: a szinkron reaktancia (telitett ertek) [0];

~:

a

transzformator reaktanciaja [0]; X H : a villamos ha16zat reaktanciaja [0]; Up: a turb6generator p61usfesziiltsege [V]; Uk: a turb6generator kapocsfeszilltsegenek effektiv erteke [V]; U H : a hal6zat fesziiltsegenek effektiv erteke [V]; Is: a szinkrongep

a1l6reszaramanak

effektiv

erteke

[A];

a

szillkrongep 55

kapocsfesziiltsege es aIl6reszarama fazorai kozotti fazisszog [fok]; 0: a terhelesi szog [fok].

Mivel a blokkhoz csatlakoz6 villamos hal6zat minden iizemallapotban mas lehet, es minden eromiinel tenylegesen mas, ebben a tanulmanyban nem vessziik figyelembe az u.n. kiilso reaktancia (Xk = X tr + X H ) hatasat. Ezzel nem megyiink az aItalanossag rovasara, mivel a gerjesztes szabalyoz6 a kapocsfesziiltseget alland6 erteken tartja, tehat az Uk = alland6 feltetelezes jogos. (Ha a gerjesztes szabalyoz6 "kezi" iizemm6dban van, akkor ezt a konkret eromiivi blokk vizsgalatanal figyelembe kell venni.) A nevleges adatokkal jellemzett munkapontra kiszamitott Is es Up ertekek alland6sagab61 kovetkezik, hogy fazorjaik vegpontjai koron mozgnak. Ez a teny azt jelenti, hogy a coscos
( 1)

S=P+jQ[VA]

(2)

P

Re{ U kIs}

UkIscos

Q Im{UkIs}=UkIssin(-
(3) (4)

A betiik jelentese: Is: a sztatoraram konjugaltja [A]; S: a turb6generator latsz6lagos teljesitmenye [VA]; P: a turb6generator hatasos teljesitmenye [W]; Q: a turb6generator nleddoteljesitmenye [var]; Az eredmenyeket, egy ORV 220-as gep helyszini melegedesmeresei alapjan a 2.20. abnin adtuk meg [3], [4]. Az abra 15,75

56

± 5% kapocsfesziiltseghez tartozik. Kisebb fesziiltsegen a megengedheto teljesitmenyek csokkennek. A teljesitmenyek hataro16 gorbeit a statikus stabilitas elmeleti hataran rul nem folytattuk. Az a a szakasz vizhiites nellctili amyeko16tarcsa eseten mutatja a homlokoldali melegedes altaI megszabott terhelhetoseget. A b b ill. a c c szakasz ugyanazt a hatart tiinteti fel abban az esetben, ha az amyekoI6tarcsat v=1,1 mlmp ill. 2,3 mlmp sebessegii vizzel hiitik. Add szakasz a statikus stabilitasi hatart jeloli.

P (MW)

-...--------t-300 cos

~

=0.85

cl

I

~

I.

--f---+---o",--------£F----t-200

I

rI

a

I I I I I

I

I I

~

+Q

-Q

o

-100 GANZ

ORV

(Mvar

Tulgerj eszteses iizemallapot

AIulgerjeszteses iizemallapot 2.20.abra.

200

100 220-as

turb 0generator

munkadiagramja

Un = 15,75 kV ± 50/0 esetere. A teljesitmeny novelesenek tehat -a szamunkra jelentos P-Q tartomanyban nem a rotor-, hanem a szmtor terhelhetosege szab hatart. Az alloresz tekercseles

I~OTENAX

szigetelesiire torteno ataiakitasaval (a vizcsovek keresztmetszetet is bovitve) 38 m 3 / ora hiitovizfogyaszms mellett a generator Iegalabb 294 MVA latsz6Iagos teIjesitmeny leadasara kepes cos
Ezt a habisos te1jesitmenyt a generator cos
C' C'

szakasza.

A 2.19/c. - es a 2.20. abra osszevetesebollathat6, hogy a 2.20. abra a 2.19/c. abra 90°­ kal torteno elforgatasaval ad6dik. A rotoraram korlatoz6 hatasat a 2.19/c. abran a ••• .... mutatja. Ennek a 2.20. abran a (P=O, Q=200) es a (P=180, Q=183) MVA-rel jellemzett pont osszekotese felel meg. A 2.19/c. abra sztatorarama altaI determinalt komek a 2.20. abran az S=.fj ·15,75·9500 =259 MVA sugaru kor felel meg. A 2.6.1. pontban leszogeztiik, hogy a csatlakoz6 villamos ha16zattal nem foglalkozunk. A 2.20. abran azonban lathat6, hogy ezt teljes mertekben nem tehettiik meg. A 2.20. abran adott munkadiagram munkapontjainak P erteket a turbina, a Q ertekeket pedig a csatlakoz6 villamos hal6zat detemlinalja. Tehat egy konkret iizemallapotban a turbina teljesitmeny akkora lehet, amekkorat a villamos hal6zat altaI determinalt Q figyelembevetelevel a hataro16 gorbek nlegengednek.

2.6.3. A GANZ ORV 220 tipuS" turbogenerator gyari adatai:

A vizsgalatokhoz a kovetkezo tervezesi adatokat hasznaltuk fel [5]: hatasos teljesitmeny:

220 MW

latsz61agos teljesitmeny: telj esitmeny tenyezo:

259MVA cos
armamraaram:

9500 A

kapocsfesziiltseg:

15,75 kV

gaznyomas:

max 4 ata

gaztisztasag:

min. 97%

hiitoviz homerseklet:

max. 33 CO

frekvencia:

50Hz

fordulatszam:

3000/perc

rovidzarasi viszony:

0,475

garantalt hatasfok:

98,7%

telitetlen szinkron reaktancia:

240%

58

alloresz tekercseles szigetelesi osztalya:

"B"

forgoresz tekercseles szigetelesi osztalya:

"F"

alloresz tekercseIes:

kozvetlen vizhiitesii

forgoresz tekercseles:

kozvetlen gazhiitesii 21,1 tm 2

A forgoresz lendfto nyomateka (GD2)

A pr6batermi meres eredmenyei:

Vasveszteseg 15,75 kV-nal (Pv ):

306kW

Gazsur16dasi veszteseg 4 ata-nal (Ps ):

178kW

Csapagy es tengelyzar sur16dasi

veszteseg kifutasi meresbol (Pes):

340 kW

Rovidzarasi veszteseg 9500 A-nel (Pt ):

1190 kW

A nevleges terheleskor varhat6 gerjesz­

toaram 1400 A. fgy a forg6resz rezvesz­ tesege 75 CO fizemi homersekleten (Pg ) Ezekkel

a

vesztesegekkel

a

kb. 700 kW

generator

hatasfoka

220

MW,

cos
0,85

teljesitmenyadatok eseten 98,75%.

A generator mert reaktanciai 259 MVA alapteljesftmenyre vonatkoztatva:

Szinkron reaktancia (X d )

telftetl eniil

250%

telftve

2070/0

A tipus jellemzo villamos adatai 259 MVA nevleges teljesftmeny, ill. 294 MVA tart6s maximalis teljesitmeny esten: Latsz6lagos teljesitmeny (MVA)

259

294

coser

0,85

0,85

Hatasos teljesitmeny (MW)

220

250

Kapocsfesziiltseg (kV)

15,75

15,75

Gaznyomas (ata)

4

4

Rovidzarasi viszony

0,484

0,43

Garantalhat6 hamsfok (%)

98,73

98,69

Gerjesztoaram (A)

1400

1550

59

Gerj esztofesziiltseg

500

555

~24

--35

iiresjarasi gerjesztesnel (kA)

160

160

F esziiltseg emelkedes (%)

44

47

a csusz6gyiiriikon (V) Forg6resztekercseles tillmelegedese a hideg gaz f610tt (Co) Pillanatnyi rovidzarlati aramlokes

2.6.4. A turbogenerator hatas/okanak vaitozasa az uzemallapot fiiggvenyeben

A hatasfok defmici6szeriien:

(6) A betlik jelentese: Ph ill. Pb a turb6generator hasznos, ill. bevezetett teljesitmenye Gelen esetben a turbinateljesitmeny) [MW];

L Pv: a turb6generator osszes vesztesege

[MW].

A

L Pv osszetevoi a kovetkezok:

Vasvesztesegek. A gepnek azokban a reszeiben keletkeznek, ahol a fluxus az ido fiiggvenyeben valtozik, tehat elsosorban az a1l6reszben. Ez a veszteseg osszetevo a terhelestol fiiggetlen.

Surl6dasi es ventillaci6s vesztesegek. Sur16dasi vesztesegek keletkeznek a csapagyakban es a csusz6gy(iriikon. A ventillaci6s vesztesegeket a hiitokozegek utjaban a1l6 alkatelemek okozzak. Ez a veszteseg osszetevo is fiiggetlen a terhelestol. A sztatoraram tekercsvesztesege. Ez adja a terhelestol fiiggo vesztesegek legnagyobb reszet. Szamitott erteke a nevleges teljesitmenyen:

(7) A generator nevleges aramerossege: S I =_n_ [kA] n

J3u n

(8)

60

I n -

259 = 9494 A .fj.15,75

~ 9500 A.

A ( 7 ) es a ( 8 ) egyenletbol; Rs =0,00334 Q/fazis (75 CO -on) figyelembeveteIevel: Pt = 3 . 95002 • 0,004073 = 1,1028 MW Jaruh~kos

vesztesegek. Ezek legnagyobb reszet a szorasi erovonalak altaI keltett

orvenyaramok okozzak. Ertekiik a terhelestol fiigg, amely meressel hatarozhato meg. Gerjesztesi vesztesegek. A turbo generator rotorja tekercsvesztesegebol, a gerjeszto gep vesztesegeibol, valamint a kefeatmenetek vesztesegeibol tevodik ossze. A turbogenerator rotorjanak tekercsvesztesege:

(9)

A ( 9 ) egyenletbol Rg =0,03598 Q (75 CO -on) es Ig =1400 A figyelembevetelevel: Pg = 14002 ·0,3598 = 0,7052 MW

igy a ( 6 ) egyenletbol a turbogenenitor hatasfoka Sn =259 MVA teljesitmenyen

(Pn =220 MW): 100

220 220 + 0,306 + 0,178 + 0,34 + 1,103 +0,7052

= 98 81 %. '

Ez a szamertek kismertekben elter a gyar altaI megadott garantalt hatasfok=98,7%-tol, mert a jarulekos vesztesegeket nem vetli:lk figyelembe. Ennel nagyobb pontossagra viszont nem toreksziillk, mivel jelenleg csak elmeleti oszehasonlito vizsgalatokat vegziink.

A ( 6 ) egyenletbol a turbo generator hatasfoka Sn =294 MVA teljesitmenyen (Pn =250 MW):

In

= .J3~~:, 75 = 10777 A,

Pt = 3.10777 2 ·0,004073 = 1,1419 MW,

Pg

15502 .0,3598 = 0,8644 MW, 100

250 = 98 77%. 250 + 0,306 + 0,178 + 0,34 + 1,419 + 0,8644 '

61

Lathat6, hogy az elteres az adatszolgaltatas pontossagan bellil van, tehat levonhatjuk a kovetkeztetest: a turb6generator hatasfoka a mlterheles hamsara -gyakorlatilag- nem valtozik.

2.6.5. Az egyes erllmiivi blokkok talterhelhetllsige

A 7.4 fejezet gyari adatai alapjan lathato, hogy az DRV 220-as tipusu turb6generatort 250 MW-os tart6s mlterhelesre terveztek. Ezt a teljesitmenyt azonban nem sikertilt elemi az a1l6resz homlokoldal mlmelegedese miatt. Kovetkezo lepeskent az a1l6resz homlokoldal vizhiiteset vezettek be. A DRV Rt.-ben ez a rendszer a XII. blokkon miikodik. A Matrai Eromii Rt. IlI.-V. blokkjan van lehetoseg az alloresz homlokoldal vizhiitesere, de a rendszer meg nem miikodik. A Tiszai Eromii Rt.-ben a rendszer miikodik. Az all6resz homlokoldali hiitesevel egyiitt minden generator a1l6resznel at kell terni az ISDTENAX ,vagyis az "F" osztalyli szigetelesre amikor erre lehetoseg van. Fenti intezkedesek megtetele utan mindegyik turb6generatomal el kell vegezni a melegedesmereseket [6]. Lathat6 tehat, hogy a 250 MW-os hasznos teljesitmenyt figyelembe veve az ORV 220-as turb6generator 250/220=1,136; 14%-kal terhelheto ml tart6san, a geptipuson vegrehajtott konstrukei6s valtoztatasok nelkiiI. A 3 db. 100 MW-os blokk hokapesolasa hason16 a 220 MW-os blokkokehoz. Elvileg tehat elkepzelheto a blokkok mlterhelese. Itt azonban az a1l6resz homlokoldali tulmelegedese nem esokkentheto, mivel az a1l6resz amyeko16taresak vizhiitese nines megva16sitva. Igy a mlterheles az a1l6resztekereseles atgombolyitasa, es "F" tipusu szigelelesre va16 atteressel valosithat6 meg. Az ezutan beepitesre keriilo blokkoknal mar a rendeles stadiumaban megallapithat6 a varhat6 mlterhelhetoseg merteke. Ilyen pI. a Dunamenti Eromii Rt. G2.-es blokkja. A turbogenerator munkdiagramjat a gyart6 eeg az MVM Rt. rendelkezesere fogja boesajtani. Ennek alapjan, a jelen kutamsi tevekenyseg kereteben, meg fogjuk tudni allapitani a mlterhelhetoseg merteket.

62

Irodalom (a 2.6.alponthoz ) 1. Dr. Kiss L., Dr. Szemerei Z.: Hal6zati transzformatorok fizeme Miiszaki Konyvkiad6, Budapest, 1984. 2. Villamosmiivek Tanszek munkakozossege: Villamosenergia-rendszerek feladatgyiijtenlellY Miiegyetemi Kiad6, Budapest, 1992. 3. Asztalos, P.: Szinkrongepek teljesitmeny-diagramjanak szerkesztese Ganz Villamossagi Kozlemenyek 26. szam. 1989. 4.

Asztalos,

P.:

220

MW-os

turb6generator homlokoldali melegedese

es

alulgerjesztett fizemi terhelhetosege Ganz Villamossagi

Kozlemenyek 18. szam. 1980.

5. Wallenstein, M., Asztalos, P.:A GANZ Villamossagi Miivek ORV 220 tipusu turb6generatora Ganz Villamossagi

Kozlemenyek 11. szam. 1972.

6. Dr. Asztalos, P.: M6dszerek szinkrongepek homlokoldali melegedesenek meghatarozasara Ganz Villamossagi

Kozlemenyek 16. szam. 1977.

2.7. Gazturbinas eromffvek tulterhelese

2.7.1. Gazturbinas erlfmfivek uzemviteli tUlajdonsagai

A rugalmas fizemii - pI. a kozlekedesben alkalmazott - gazturbinak szeles terhelesi savban val6 fizemelteteset elsosorban a fordulatszam valtoztatas teszi lehetove. A villamosenergia termelesben ez a lehetoseg a rogzitett frekvencia miatt altalaban nem all fenn. Emiatt az eromiivi gazturbinak a legtobb esetben csak egy relative keskeny terhelesi savban tudjak azokat a kedvezo energetikai jellemzoket es/vagy elettartamot elemi illetve megkozeliteni, amit a korszerii gazturbinak magas parameterei es az

63

azokhoz sziikseges igen j6 minosegii anyagok a nevleges uzemallapotban lehetove tesznek. A terheles nevleges ertek fole novelese - bar technikailag konnyen megoldhat6 - az elettartamot, nagyobb mertekii csokkentese pedig a gazturbina hatasfokat fogja igen kedvezotlenul befolyasolni. Lenyegeben a legegyszerubb felepitesu - es ezert leggazdasagossabb es legiizembiztosabb - egytengelyes, aUand6 fordulatszamu gazmrbinak legkedvezobben aUand6 teljesitmenyen (pontosabban: a komyezeti viszonyok altaI nlegszabott, beavatkozassal nem m6dositott normal­ telj esitmenyen) uzemeltethetoek. A viUamosenergia rendszer szamara ugyanakkor rendkiviil fontos az egyes egysegek mgalmas, a mindenkori teljesitnlenyigenyhez alkalmazkod6 uzemeltetese. Ez vezette a gazmrbina gyart6kat arra, hogy kUlonbozo olyan szabalyozasi m6dokat fejlesszenek

ki, amelyek lehetove teszik a terheles viszonylag szeles savban val6 valtoztatasat anelkUl, hogy ez az elettartam vagy a hatasfok tUlzott csokkenesevel jama egyiitt. A

gazturbinanak egy masik fontos

uzemviteli tulajdonsaga,

hogy normal

teljesitmenye a kUIso hatasokra (pI. legnyomas, levego homers eklete , paratartalma, uzemanyag

tulajdonsagai)

lenyegesen nagyobb mertekben valtozik,

mint a

gozkorfolyamatU eromiiveke. A gazturbinak nevleges jeUemzoit mindig az ISO altaI meghatarozott standard aUapotU komyezetre adjak meg. Ennek jeUenlZoi: 1.013 bar (atlagos tengerszinti) legnyomas, 15 0C levego homerseklet es 60 % paratartalom. A nevleges adatok megadasanal emeUett meg rogziteni keU a felhasznalt tiizeloanyag minoseget is. A normal jeUernzoket a legnagyobb nlertekben a levego homerseklete valtoztatja meg. Ennek oka az, hogy a gazturbina kompresszora kozel aUand6 terfogataramot szaUit, vagyis alacsony komyezeti homerseklet (azaz nagy levego sUrUseg) eseten a komprimalt levego es igy az expandal6 egestermekek tomegarama megno. Evvel egyiitt no a gazturbina normal-teljesitmenye es javul a hatasfoka. A valtozasokat a KWU V94.2 tipusu gazturbinaja peldajan mutatjuk be (2.21. abra). Az abrab61 lathat6, hogy a TZ levego homerseklet 10 °C-os csokkenese kb. 7 %-kal noveli a viUamos teljesitmenyt (P) es 3...3.5 %-kal a levego (mK) es az egestermek (mT) tomegaramokat, a tUzeloanyag tomegarama (mil) kb. 5 %-kal no. Elulek eredojekent a hatasfok (11) relativ erteke koze1 2 %-kal, abszolut ertekben kb. 0.6 %-kal javul. Az egestermek turbina utani homerseklete kb. ATld = 3 ... 7 oC-kal csokken. A teljesitmeny es a tomegaramok valtozasa a homerseklet fiiggvenyeben j6 kozelitessel linearis.

64

oM

I

I " I / I

I

I

\

J

I

/111/ I / ;' I

I

I

I

1///

I,

o

N

LO ,...

11/./ / ; I

I

,/ / I

/

II

I

1

I

'\

I

"

/

/ ,/ I I

I

I

,/

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

II

I

\

I

I

'

.

I

E

I

~

I

~.....

::::S

E

I

, I

I

:;:

I

l-

I

I

I

~

I

I

I

I I

II

LO

I

I I

II

1

I

I

I

I

I

I

I

,

I

.L I J

o.V ./

\

I /

I I

I " l­E

o

I

I

I

1,

I

I

I

I

\

I

I

I

/

I,

o

~

I

I,

o,... I

1 I

I ,

!

LO ,... I

LO

LO

..-

o

o

~

0)

ci

relatfv ertekek

2.21. abra. A V94.2 gazturbina jellernzoinek vrutozasa a levegohomerseklet

fiiggvenyeben

65

A levego relativ paratartalmanak va1tozasa alig befolyasolja a gazturbina tulajdonsagait. N evleges legnyomas es homerseklet mellett a paratartalom nullar61 100 %-ra novekedese a hatasfokot 0.1. ..0.2 %-kal csokkenti, a teljesitmenyt is csak hason16 mertekben valtoztatja meg, ennek elojelerol azonban az informaci6k elteroek. A valtozasok magasabb homersekleten - a paratartalom magasabb abszolut erteke miatt - valamivel nagyobbak lehetnek, alacsonyabb homersekleten meg kisebbek. A legnyomas 10 mbar csokkenese 1 %-kal (azaz a legnyomassal aranyosan) csokkenti a villamos teljesitmenyt es a tomegaramokat. A hatasfok erteke es a terfogataramok gyakorlatilag nem valtoznak. A fiiggoleges nyomasgradiens 0.12 ... 0.13 mbar/m, vagyis 100 m tengerszint feletti magassagban e jellernzok mar 1.2... 1.3 %-kal alacsonyabbak, mint a tengerszinten. A meteoro16giai viszonyok miatti legnyomas ingadozas egy adott magassagban altalaban nem haladja meg a ±30 ITlbar-t, vagyis a teljesitmeny emiatti valtozasa nem tobb ±4 %-na1. A gazturbina foldgazt vagy olaj leparlasi termeket hasznalhat tiizeloanyagkent. Olajtiizeles eseten a magasabb CIH arany kovetkezteben az egestermekben magasabb a C02 es alacsonyabb a H20 koncentraci6, vagyis kisebb az egestermek fajterfogata. Ez az alland6 keresztmetszetU munkaturbinanal az egoter nyomas es ezen keresztiil a villamos teljesitmeny es a hatasfok csokkeneset eredmenyezi. Olajtiizeles eseten a tiizeloanyag tomegarama 11 .. .12 %-kal nagyobb, mint foldgaz hasznalatakor, igy a turbina gazarama ­ lenyegeben valtozatlan kompresszor tomegaram mellett - kb. 0.2 %-kal no, az egoter nyomasa 0.5%-kal csokken. A gazturbina teljesitmenye 2...3 %-kal, hatasfoka 0.3 ...0.4 %-kal csokken.

Megvaltoztatja a gazturbina jellernzoit az alkalmazott uzenlanyag fiitoertekenek elterese a nevleges allapot szamitasahoz figyelembevett ertektol (a nevleges fiitoertek foldgaznru 50 MJlkg, olajnal 42 MJlkg). Eiso ranezesre meglepo m6don a fiitoertek csokkenese nov eli a teljesitmenyt es a hatasfokot. Ennek az a magyarazata, hogy az alacsonyabb

fiitoertekii tiizeloanyaggal

az egoterbe nagy nyomason bevitt

ballasztanyag rejtett kompresszi6 munkat kepvisel es ez hasznosul a gazturbinaban. A valtozasokat fdldgaz esetere a 2.22. abra mutatja. Olajtiizelesre a relativ valtozasok hasonl6an alakulnak. A KWU V94.2 tipusu gazturbinajanak peldajan bemutatott valtozasok lenyegeben nem berendezes-speciftk:usak, a relativ ertekek valtozasai mas gazturbinak eseten is lenyegeben azonosan alakulnak.

66

1.05

1.04

1.03

1.02

1.01 1.00 +-~--------~------~~~~~--4---~ 50 20 30 40 Fiitoertek [ MJ/kg ]

2.22. abra. A teljesitmeny es a hatasfok valtozasa a f6ldgaz ffitoertekenek fiiggvenyeben

A teljesftmeny valtoztatasanak elvben sok lehetosege van, a gyakorlatban kettot alkalmaznak elterjedten: a kompresszor els6 (nehany) fokozatanal beepitett terelolapat-sorral torten6 szabalyozast es az eg6ter utani (maximalis) gazhomerseklet valtoztatasat. Ez ut6bbi megoldas nemcsak reszterhelesek megval6sitasara alkalmazhato, hanem - a h6merseklet novelesevel - tUlterheleses iizemallapot eleresere is. A teljesitmeny a normal teljesitmeny £Ole novelheto viz vagy goz egoterbe val6 befecskendezesevel is.

2.7.2. Tiilterhelis a gaz/tomirse'klet novelisivel

A teljesitmeny valtoztatas legegyszeriibb es legelterjedtebb lehet6sege az eg6ter utani gazhomerseklet valtoztatasa. Minden gazturbinanal hasznalj:ik, bar ut6bbi idoben

67

rutalaban nem egyediili lehetosegkent, hanem valamely mas, energetikailag kedvezobb

beavatkozas

mellett

kiegeszito

lehetosegkent.

Regebben

a

gazhomersekletet a nevlegeshez kepest csak csokkentettek, igy reszterhelesii uzemallapotokat

lehetett

elemi.

Korszerii

gazturbinaknal

rovidebb

ideig

megengedheto a gamomerseklet nevlegesnel magasabb erteke is, ilyenm6don a gazmrbina - javu16 hatasfok mellett - a nevlegesnel nagyobb te1jesitmeny leadasara is kepes (tUlterheleses vagy csucsuzem). Ebben az uzemallapotban termeszetesen az elhaszna16das gyorsabba valik azaz az egyenertekii iizem6raszam magasabb lesz. (Meg kell jegyezni, hogy az ugynevezett "egoter utani homerseklet" - a turbinalapatok hiitesere hasznalt levego kompresszoron elhelyezett megcsapolasai miatti rutetlen reszaramok kovetkezteben - altalaban egy sehol sem merheto, csak szamithat6 atlagos ertek, amely j6val elmarad az egoterbol kilepo gaz tenyleges - bar onmagaban sem homogen - homersekletetoL) Az egoter utani homerseklet hatasat a teljesitmenyre a

2.23. abra, a hatasfokra gyakorolt hatasat pedig a 2.24. abra nlutatja, szinten a V94.2

1.3

1.2

1.1

1.0

0.9

0.8 0.7

0.6

2.23. abra. Teljesitmenyvrutozas a levego homerseklet (I J ) es az ego homerseklet megvaltozasanak ( llt ) fiiggvenyeben gazturbina peldajan (az abrakban lltjelenti az egoter utani homersekletnek az eltereset a nevleges 1050 0C ertektol). 50 °C homersekletnoveles hatasara a teljesitmeny - a

68

komyezeti homerseklettol fiiggoen - 11.5 ... 13.5 MW-tal azaz 8... 9"%-kal no (magasabb komyezeti homerseklet eseten az abszolut novekedes kisebb, a relativ nagyobb). Miutan a mlterheleses iizemallapot hatasfoka valamivel (0.1. .. 0.25 %-kal) meghaladja a nevlegeset, a tobbletteljesitmeny novekmeny-hatasfoka a gazturbina 32 ... 34 % hatasfokaval szemben - a komyezeti homerseklettollenyegeben fiiggetleniil - 35.5 %. 1,0

...!L

T\J

1,0 ~t=

0,9

o

50

-50 -100

-150 -200

0,8

0,8u----.----.----.----r---.-------,..---­ -20 -10 0 10 20 30 40 tl (e]

2.24. abra. A hatasfok valtozasa az egoter utani homerseklet valtozasanak hatasara A gazturbina belepo homersekletenek novelese nagymertekben megnoveli a szerkezeti anyagok, elsosorban a turbinalapatok igenybevetelet, evvel gyorsitja elhaszna16dasukat. A gazturbina elettartamat es a karbantartasok iitemezeset az un. egyenertekii iizemido hatarozza meg. Az egyenertekii iizemido szamitasanal minden igenybevetelt (stacionarius terhelesek, instacioner allapotok) gaz tiizeloanyagit, normal-teljesitmenyii iizem igenybevetelere szamitanak at. Ennek megfeleloen a normal-teljesitmenyii iizem szorz6ja egy. Az 50 o C-kal magasabb gazhomersekletii iizem szorz6tenyezoje 4, azaz ilyenkor negyszer olyan gyorsan haszna16dik el a gazturbina. Ebbol ad6d6an e mlterhelesi m6dnal novekmenykoltsegkent nem csak a tiizeloanyagkoltseg novekmenyet, hanem a lerovidiilt elettartamb61 es a nagyobb karbantartas igenybol szarmaz6 koltseg novekedest is figyelembe kell venni.

2.7.3. Tulterheles goz- vagy vizbefecskendezessel

Eredetileg

a

nitrogenoxid

kepzodes

csokkentesere

alkalmaztak

goz-

vagy

vizbefecskendezest az egoterbe. Ezt a korszerii ego konstrukci6k altalaban ­ kiilonosen gaztiizeles eseten - feleslegesse teszik, de a teljesitmeny valtoztatasara a

69

m6dszer hasznaIhat6. U gyancsak a KWU V94.2 gazturbinara vonatkoz6 adatokat mutatjuk be - peldakent - a 2.25. abran gyari adatok alapjan. Az abrab611athat6, hogy viszonylag kis viz- illetve gozmennyiseggel (a tiizeloanyag arammal osszemerheto ill. a levegoaranl 2 ... 3 %-at kitevo befecskendezessel) is eleg jelentos, 10 % koriili teljesitmenynoveles erheto el. Gozbefecskendezes eseten a hatasfok - latsz61agos ­ javulasa abb61 ad6dik, hogy a goz eloallitasara hasznalt hot a hatasfok nevezojeben nem veszik figyelembe. A reszletesebb, gym es szamitott adatokat a 2.8.2 pontban a kombinaIt ciklusu eromiivek hason16 adataival egyiitt mutatjuk be.

1.12 ------vizbefecskendezes 1.10

gozbefecskendezes

1.08 1.06 1.04 1.02 1.00 10 0.98

15

befecskendezesek [ kg Is) ]1

1b

0.96 0.94 2.25. abra. A viz- ill. gozbefecskendezes hatasa

70

2.8. Gftz/goz korfolyamatti eromuvek ttilterhelese.

A kombinalt ciklusu gazigoz korfolyamaru eromiivek terhelesvaltoztatasa - igy rulterhelese is - az esetek tobbsegeben a gazturbinanal vegzett beavatkozassal (pI. lapatszog alUms, egoter utani homerseklet m6dositasa, goz- vagy vizbefecskendezes) erheto eI. Tovabbi lehetoseg a ket korfolyamat csatlakozasi pontjanal, a hohasznosit6 kazannallevo tiizeloanyag bevezetes - p6tti.izeles - valtoztatasa. A

tovabbiakban

gazturbinaval, gozturbinaval

bemutatasra egynyomasu

epitett

keriilo

szamszerii

hohasznosit6val,

kombinalt

ciklusu

ertekek

egy

frissvizhiitesii

blokkra

KWU V94.2

kondenzaci6s

vonatkoznak,

amelynek

gozparameterei a meretezesi allapotban 45 bar, 520 0C es egy vakum-gaztalanit6val (meretezesi allapotban 70 OC) rendelkezik. A szamitasok azt nlutatjak, hogy a fenti - eleg onkenyesen megvalasztott - adatokt6l va16 kisebb mertekii elteresek a valtozasokat lenyegeben nem befolyasoljak. Nagyobb elteresek eseten a hatasok nemileg - de altalaban kis mertekben - v alto zhatnak. Legjelentosebb hatasa a frissgoznyomasnak van. Peldaul a frissgoz nyomas erteket ­ az egyebkent optimalis - 45 bar-r6l60 ... 80 bar-ra novelve a nevleges allapot hatasfoka 0.04... 0.06 %-kal, teljesitmenye kb. 0.2 MW-tal csokken, a rulterheleses allapotok hatasfoka eh~g jelentosen - pI. az 50 MW p6tti.izelese legalabb 2 %-kal - javuI.

2.8.1. Tulterheles a gazhomerseklet novelesevel

A kombinalt ciklusu eromii gazturbinaja azonos m6don reagal az egoter utani gazhomerseklet novelesere, mint a gazturbinas eromii (1. 2.7.2. pont), de a valtoztatas kihat a gozkorfolyamati reszre is. A turbinab6l kilepo gazhomerseklet novekedese kovetkezteben

nlegno

a

hohasznosit6

hoarama,

no

a

go zturb ina

belepo

gozmennyisege, annak nyomasa es homerseklete. Ennek kovetkezteben jelentosen javul a gozkorfolyamati resz hatasfoka. Ha a belepo gazhomersekletet 50 oC-kal noveljiik, akkor a gazturbina ill. a gaz/gozeromii villamos teljesitmenyenek valtozasat a 2.26. ftbra mutatja. Ugyanekkor a gazturbina ill. a gaz/gozeromii rulterhelesenek hatasfokai a 2.27. ftbra szerint alakulnak. Peldaul gaz/gozeromii eseten az 50 0 C gazhomerseklet emeleshez tartoz6 - a komyezeti homerseklettol ruggo - 33.. .38 MW

71

300

T x_ _

x--x__x__;az/gozeromu, csucsterhehSs --x--x --x---x

250

--x

50

0

-15

-10

-5

0

5

15 10 Komyezeti homerseklet, °C

20

25

30

25 II

i , 20

e

gazlgoz korfolyamat II

•

•

•

-----.

20

25

c,t)

\Q)

"C Q)

~

~

15

g3zturbina

10 C

~ 10

,Q)

E =::c,t)

,Q)

Qi

5

~

0 -15

-10

-5

0

5

10

15 Komyezeti homerseklet, °C

30

2.26. abra. Gazturbina es gaz/gozeromli titlterhelese 50 0C belepo gazhomerseklet noveles eseten.

72

•

•

•

•

novekmeny

•

.-----:--.

Gazturbina

31

30+----r--~r---;_--_+----r_--~--~----+_--~

-15

-10

-5

o

10 5 15 Komyezeti homerseklet, °C

60

•

20

25

30

•

•

•

20

25

30

novekmeny

58

56

~

JJl 54

o

Gaz/gozeromii

"',coen"' 52

i

.c

50

-15

csucsterheles

-10

-5

o

5

10

15.

Kornyezeti homerseklet, °C

2.27. abra. Gazturbina es gaz/gozeromii 2.26. abra szerinti tUlterhelesenek hatasfokai

73

tobblet hobevezetes 19...22 MW tobblet villamos teljesitmenyt hoz letre, azaz kiemelkedoen magas, 58 ... 59 % a novekmeny hamsfok. A magasabb teljesimeny­ valtozas ertekek az alacsonyabb komyezeti homerseklethez tartoznak. A szerkezeti anyagok igenybevetelenek novekedese nem csak a gazturbinanal jelenik meg, hanem a gozkorfolyamatban - elsosorban a hohasznosito kazannal - is. Nem jelentos a goznyomas kb. 8 %-os novekedese, de ez a goz es vele a szerkezeti anyagok homersekletenek jelentos novekedesevel jar egylitt. Az 50 0C gazturbina elotti gazhomerseklet emeles kb. 30 0C kilepo gazhomerseklet es kozel ugyanekkora gozhomerseklet novekedest eredmenyez. Ez azt jelenti, hogy ha a gozhomerseklet nevleges uzemallapotban pI. 530 oC, akkor tiLlterheleskor 555 ... 560 0C-ra no. Ez meg konnyen uralhato homerseklet, de a szerkezeti anyagok megvalasztasanru ezt a szempontot is figyelembe kell vemli. Nem kovetkezik be a gozhomerseklet novekedese,

ha

a hohasznosito

kazanban befecskendezeses

gozhomerseklet

szabalyozast alkalmaznak, amely a jelenlegi gazturbinaknal egyebkent nem lenne sziikseges. (Elkepzelheto, hogy a gazturbinak kovetkezo, 1200.. .1300 0C kezdo gazhomersekletii generacioj a mar enelkiil is igenyli a gozhomerseklet szabalyozast).

2.8.2. Tulterheles goz- vagy vizbeJecskendeztfssel

Az

egoter

utani

gazhomerseklet

novelesehez

hasonloan

a

goz-

vagy

vizbefecskendezes sem csak a gazturbina, hanem a hozza kapcsolt gozturbina teljesitmenyet is noveli. A nyiltciklusu gazturbinas es a kombinalt ciklusu blokk

10 kg/s goz- vagy vizbefecskendezes hatasara bekovetkezo teljesimeny-novekedeset a 2.28. abran mutatjuk be a KWU 2.7.1. pontban szerepeltetett adataibol levezetve ill. termodinamikai szamitasokra alapozva, 15 0C komyezeti homerseklet esetere. A 2.29. abra a fenti tobblet teljesitmenyekhez tartozo noveknleny hatasfokokat mutatja be. Ebben az abraban minden lehetseges mlterhelesi modnal harmadik ertekkent jelenik meg a szamitott novekmeny hatasfokoknak a befecskendezett kozeg (forroviz vagy goz) eloallitasara felhasznalando ho figyelembevetelevel korrigalt novekmeny hatasfok erteke is. Ez a realis ertekelest ado nlutato inden olyan esetben, amikor a befecskendezett kozeg eloallitasa nem hulladekho felhasznalasaval tortent.

74

16 14 12 10 •

KVvU adat

8 szamrtott

6 4 2 0 GTvfz

GTgaz

GIG vfz

GIG gaz

2.28. abra. Viz es gozbefecskendezes okozta teljesitmenynovekedes gazturbina es gazlgozeromii eseten

80

70

•

K\NU

D szamitott • szam.korr.

10

o GTvfz

GTgoz

G/Gvfz

GIG goz

2.29. abra. Novekmenyhatasfok gazturbina es gazlgozeromii eseten

75

A szamitasba vett 10 kg/s-naI kisebb vagy nem sokkal nagyobb befecskendezes eseten a valtozasok j6 kozelitessellinearisnak vehetok. A linearitas nem all fenn je1entosen nagyobb befecskendezesek eseten, ilyen nagy mertekhez azonban a gyart6 a szokasos berendezeseknel feltehetoen nem is jarulna hozza, csak specialisan e celra kialakitott gazturbinaknal. Az abrakb61levonhat6 kovetkeztetesek: •

A gyari ill. a szamitott eredmenyek nem mutatnak jelentos elterest. Kiilonosen

j6 az egyezes viz befecskendezese eseten. Gozbefecskelldezesnel a szamitott teljesitmeny-novekedes es novekmeny hatasfok valamivel kedvezobb kepet mutat, mint a gyart6 altaI megadatott adatok. •

A szamitott adatok szerint a 10 kg/s (a levego tomegaram 2 %-at kitevo)

vizbefecskendezes

gazturbinanal

8.5 %,

teljesitmeny-novekedest eredmenyez.

A

kombinalt novekedes

ciklusu

eromunel

gozbefecskendezes

7% eseten

valamivel kisebb. •

Vizbefecskendezes eseten a novekmeny hatasfok jelentosen alacsonyabb az

alapkorfolyamat

hatasfokanal,

kiilonosen

kombinalt

ciklusu

erom-unei.

A

melegviztermeles hofelhasznaIasanak korrekci6ba vetele nem hoz lenyeges valtozast. •

Gozbefecskendezes eseten a novekmeny hatasfok - korrekci6 nelkiil ­

rendkiviil magas, 60 ... 78 %. Ha figyelembe vessziik a goz eloallitasara felhasznalt hot, a novekmeny hatasfok gyakorlatilag azonos, mint vizbefecskendezes eseten: gazturbinanal 24 ... 25 %, kombinalt ciklusban kb. 30 %.

2.8.3. Tulterheles p6ttuzelessel

P6ttiizeles lehetoseget olyan kombinaIt ciklusu eromunel is be lehet epiteni, amelynel egyebkent a p6ttiizeles iizemszeru igenybevetelet nem tervezik. Ennek celszerusege abb61 ad6dik, hogy kismertekU - pI. a rustgaz homersekletet 80 ...100 0C-kal novelo ­ p6ttiizeles lenyeges konstrukci6s m6dositast nem igenyel, a letesites tobbletkoltsege igen csekely. Ugyanakkor viszonylag gyorsan igenybeveheto, eleg j6 novekmeny hatasfokU tobblet teljesitmeny eleresere nylijt lehetoseget. A peldakent megvizsgalt egynyomasu, kombinalt ciklusu kondenzaci6s eromu legfontosabb jellemzoit a 2.30. abra mutatja. Az abraban szereplo legnagyobb, 50 MW hoteljesitmenyii p6ttiizeles kb. 85 0C-kal noveli meg a hohasznosit6ba lepo

76

0.5

21

0.48

18

0.46

15[MW]

0.44

12

11

0.42

AP

9

0.4

6

0.38

3

0.36

0

0

20

10

AP

30

40

p6ttiizeles teljesitmenye, MW

50



2.30. abra. Teljesitmeny es hatasfokvaltozas gaz/gozeromuben p6ttiizeles eseten (alland6 hutovizmennyiseg mellett)

0.5

200

11

AP

0.48

[MW] 150

0.46 0.44

100

0.42 0.4

50

0.38 0.36 ~--~---+--~----~--~--~--~----r---~---+O 0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

p6ttiize1es te1jesitmenye, MW

500



2.31. abra. Teljesitmeny es hatasfokvaltozas gazlgozeromuben p6ttiizeles eseten (alland6 kondenzator nyomas mellett)

77

gaz homersekletet. Ha a korfo1yamatban semnli1yen mas m6dositast (pI. hutovizaram nove1est) nem hajtunk vegre, a gozturbinab61 kinyerheto tobb1et-te1jesitmeny kb. 18.5 MW, azaz a novekmeny-hatasfok 37 %. A hutovizaram aranyos nove1eseve1 ­ azaz a kondenzator koze1 alland6 nyomasa mellett - a tobb1et-te1jesitmeny va1amive1 megha1adhatja a 20 MW-ot, azaz a novekmeny-hamsfok 40 %-01. Ezek az ertekek azert ha1adjak meg a gozkorfo1yamat a1apesetben kb. 34 % hatasfokat, mert a tobb1et hobevezetes hatiisara kb. 20 %-ka1 megno a gozterme1es es 1enyegeben ugyanilyen mertekben a frisgoz nyomasa is. Annak erdekeben, hogy a frissgoz homerseklete ne 1epje ru1 a megengedheto 540 ...545 oC-ot, gozhomerseklet szaba1yozast kell1etesiteni (amire egyebkent p6ttiize1es nelkii1 nem 1enne szllkseg) vagy a p6ttiize1est a ru1hevito utan kell elhe1yezni. Lenyegesen - akar tobb mint egy nagysagrendde1 - nagyobb p6tt6ze1est is 1ehetove tesz a giizturbina egestermekenek 14 % 02 tarta1ma, ekkor azonban mar a1apvetoen megva1tozik a hohasznosit6 konstrukci6ja, a gaz-viz hocsere1o jelleg he1yett a hagyomanyos gozkazanokhoz va1ik hasonlatossa. Ilyen mertekU es ko1tseg-u m6dositas fe1tehetoen csak akkor kifizetodo, ha azt iizemszeriien is - 1ega1abb resz1egesen - igenyb eve szik, igy rulterhe1esi 1ehetosegkent csak reszben veheto figyelembe. Ilyen esetben mar gozturbina ki1epo keresztmetszetenek es a kondenzator hutorendszerenek meretezesene1 is figye1embe kell venni a tobbszorosere novekedett gozaramo1. A 2.31. abra olyanesetet mutat be, ame1yne1 a hutovizaram aranyos nove1eseve1 kozel alland6 kondenzator nyomast tartanak fenn. A p6ttiize1es neIkii1 45 bar frissgoz nyomasu korfolyamatb61 kiindulva a p6ttiizeles merteke celszeruen 1egfe1jebb 400 MW (a gazturbina hobevite1enek kb. 90 %-a) 1ehet, ekkor ugyanis a frissgoz nyomasa e1eri a 140 bar-t, a vegnedvesseg a 13...13.5 %-ot es a parameterek ujrahevites nelkill nem emelhetok tovabb. Ekkor a gozturbina teljesitmenye 227 MW, a blokke 373 MW (158 MW novekedes), a novekmeny-hatasfok 39.5 %.

78

3. HOSZOLGALTATO EROMiJvEK TULTERHELESE

Hoszoigaltat6 eromiivek egyidejiileg ho- es villamos teljesitmenyt adnak ki. A tUlterheles egyiitt novelheti a ketfele teljesitmenyt kozel azonos vagy eltero mertekben. De lehetseges az is, hogy pI. a hoteljesftmeny rovasara noveljiik meg a hoszolgaltat6 egyseg kiadhat6 villamos teljesitmenyet.

3.1. A hoszolgaltat6 er6muvek jellemzoi

A hoszolgaltat6 eromii kapcsolt energiatermeleset a 3.1. abra szemlelteti. A bevitt tUzelohoteljesitmenybol P villamos teljesitmenyt es

Q hoteljesftmenyt

Qu

adunk ki

hasznosan. Ezeket a teljesitmenyeket ertelmezhetjiik mind a nevleges feltetelekre (0 index), mind a tUlterheles esetere (max index).

3.1.1. A kapcsolt energiatermelis energetikai mutatoi A kapcsolt energiatermeles energetikai hatekonysagat teljes ertekiien ket mutato, a fajlagos kapcsolt villamosenergia-termeles a

P =-;­ Q

es a mennyisegi hatasfok

Q+P 17m = - . -

Qu

egyiitt fejezi ki. Az osszevont mennyisegi hatasfok helyett hasznaljuk a hotermeles

(17mH)' a villamosenergia-kiadas (17mE) es a hokiadas (17 mQ) alrendszereinek mennyisegi hatasfokat. A koztUk levo kapcsolat az

. il

Q

Q+ P =---;;;;:- =

(1 + a)Q 17m

P = 17mH 17mQ + 17mH 17mE

Q = 17mH

(1

a

J

17mQ + 17mE

osszefiiggesbol

79

11m = 11mH

1+u 1 U --+-­ 11mQ 11mE

A kapcsolt hotenneles fajlagos tiizelohofelhasznalasa _ Qa - PqE _1 + u

qQ-

.

----uqE' 11m . ha qE = 1/ 11E a villamosenergia-tenneles szamitasba veheto fajlagos tiizeloho­ Q

felhasznalasa.

3.1.abra. A hoszolgaltato eromii energiaatalakitasa es teljesitmenyei

A kapcsolt hotenneles fajlagos tiizelohofelhasznalasat a 3.2.abra mutatja, a gyakorlatilag szobajovo kapcsolt energiatennelok eseten. Az abra jol erzekelteti u es

qE igen eros befolyasat, ha a mennyisegi veszteseg adott (az abran 1/ 11m

=1,2).

Nevleges feltetelek eseten a fajlagos kapcsolt villamosenergia-tenneles

es a mennyisegi hatasfok

A mlterheles az egyes te1jesitmenyeket noveli:

Pmax =

Pa + llPtai'

80

Qmax =

Qumax

ik + AQtal'

= Quo + AQatal·

..... ·····1

1,5

a=O

FM

0,25

0,5

o

-0,5 l1 m=O,8 -J

1 -1,5

11m L - - - - L_ _ _ _ _--'--_ _ _ _ _ _ _- " - -_ _ _ _ _ _----1

J

2

3

£IE

4

3.2.abra. A h6szo1galtat6 er6miivek kapcsolt fajlagos tiize16h6felhaszna1asa u es qE fiiggvenyeben FM-fiit6mii, GE-gozkozegii fiitoeromii, GT-gcizturbinas fiitoegyseg, GM-gazmotoros fiitoblokk, G/G-gaztgozkorfolyamatii fiitoegysegek

Tulterheles eseten tehat a fajlagos kapcsolt villamosenergia-termeles

es a mennyisegi hatasfok

+ Pmax Qumax

Qmax 17m max

_

Qo + AQtal + Po + Alial

-

Qao + AQutal 81

A hoszolgaltat6 eromiivek tiilterhelesenel rendszerint azzal szamolhatunk, bogy

Ez a hatekonysagromlas felel meg kondenzaei6s eromiiveknel a tiilterhelest lehetove tevo hatasfokromlasnak. A mennyisegi hatasfok sok esetben (ha esak kapesolt energiatermeles van, s nines kozvetlen pI. kondenzaei6s villamo sen ergia-termeles) valtozatlan, illetve valtozasa elhanyagolhat6

17mmax == 17mo = 17m •

3.1.2. Ho- es villamos teljesitmenyek, tulterheles

A hoszolgaltat6 eromiivek tiilterheleset mind a kiadott hoteljesitmeny, mind a villamos teljesitmeny novelese szempontjab61 ertekeljiik. Fiitoer6miivekben olyan hoteljesit-menynoveles

ertekelheto,

amely az ev hideg

idoszakahan

illetve

szezonalisan lep feI, de akkor folyamatosan viheto. Jelentosege reszben hoforras kivaltasban merheto, reszben az evi kapesolt villamosenergia-termelest noveli. GOzszoigaltat6 eromiivekben a hotelje-sitmenynoveles egyedileg itelhet6 meg. A

hoszolgaltat6 eromiivek tiilterhelesenek nagyobb jelentoseget a villamos

teljesitmeny esuesidei novelese adja, ezzel novelheto a hoszolgaltat6 eromii ertekelheto villamos teljesitmenye. A tiilterhelest gyakran az energetikai hatekonysag romlasa (u max
.

Pmax Po

= U max~max

.

< Qf!1ax , uoQo Qo azaz kisebb mint a hoteljesitmenynovekedes aranya. Esetenkent a hoszolgaltat6 eromii villamos teljesitmenyet a hokiadas rovasara novelhetjiik. Ez a lehetoseg olyan hoszolgaltat6 eromiivekben lehetseges, amelyekben van kozvetlen, kondenzaci6s villamosenergia-termeles is. A hoszolgaltat6 eromii villamos teljesitmenyet esuesidoben esetenkent novelhetjiik iizemviteli eljarasokkal (pI. esuesrajaratas), vagy a kozvetlen villamosenergia­ termeles felteteleinek megteremtesevel (pI. segedhiites).

82

A hoszolgaltat6 eromii villamos tiilterhelese lenyegeben az egyes eromiitipusoknal es konkret esetekben ertekelheto.

3.2. Ellennyomasu fiitoeromiivek tiilterhelese

Fiitesi forr6vfztermelesre es technol6giai gozszolgaltatasra szeles korben epitettek vilagszerte ellennyomasu egysegeket. Tulterhelhetosegiiknek elobb az elvi alapjaira mutatunk ra, majd a nagynyomasu elomelegitok kikapcsolasat vizsgaljuk:. Ramutatunk a villamos teljesitmenynoveles iizemviteli es segedhiitessel biztosithat6 lehetosegeire is.

3.2.1. Ellennyomasu gozeromii optimalis teljesitminyei 'fs tulterhelise

A 2.2. pontban kondenzaci6s gozeromiivekre vegzett vizsgalatokhoz· hason16an elemezhetjiik az ellennyomasu gozeromii teljesitmenyei es a fajlagos kapcsolt villamosenergia-termeles

kozotti

kapcsolatokat.

Az

ellennyomasu

gozeromii

vizsgaland6 modelljet a 3.3.abra mutatja.

~.

~. ell ~Q

3.3.abra. Ellennyomasu gozeromii modellje adott hoforras eseten

83

Az

adott feliiletii es megengedett homersekletii hofornlsb61

a gozturbina

alrendszemek atadhat6 hoteljesitmeny itt is (l1HQil) = kHFH ( Til ­

QJ

i]) .

Ertelemszenien az ellennyomasu eromii villamos teljesitmenye vesztesegmentes esetben

P.ao =

(1- ~l )QJ

es a vesztesegek figyelembevetelevel

P

-TellPirr )1]irr] Q' P T '(mE 1 ( [ J

= 1

ell

'11

.

A kiadhat6 hoteljesitmeny pedig vesztesegmentes esetben • _ Tell • Qe//o - 1] QJ

es a vesztesegek figyelembevetelevel

Q

ell

~llPirr ) '1irr 1J Q T mQ J'

=(

J

A fajlagos kapcsolt villamosenergia-termeles vesztesegmentes esetben

es a vesztesegek figyelembevetelevel

(}"ell

[( -)1]irr _ ]

= ~ell =

1]

Qell

1'ellPirr

1

l1mE • l1mQ

A mennyisegi hatasfok

_ l1mell - l1H

1 + (}"ell __ 1 = - - + (}"ell -­ l1mQ

ha kozelitessel

l1mQ

_

l1Hl1mE - l1ell ,

l1mE

= l1mE feltetelezessel szamolunk.

A ho- es villamos teljesftmeny es a fajlagos kapcsolt villamosenergia-termeles kapcsolatat a 3.4.abra mutatja. Az abra szemlelteti, hogy az ellennyomasu eromiinek 84

is vannak optimalis jellemzoi

Tiopl

bomersekletnel

(Pellopt'

t2ellopt

es a ellopt).

Tulterheleskor, 1j homerseklet csokkentesekor az ellennyomasu villamos teljesitmeny

Pe1lm ertekig, az ellennyomasu hoteljesitmeny mindvegig no. A mlterheles ara a a ell c~okkenese,

tehat a mlterhelest hatekonysagromlas reven erjUk el.

I I

, I

I

r I

I

Q P

I I I I I I I I

'>

7;

I

I I I I I I

3.4. abra. Fajlagos kapc~olt villamosenergia-termeles es a teljesitmenyek kapcsolata, a rolterheles leh~tosege ellennyomasu gozen5miiben

3.2.2. Tulterhelis a nagynYO"ltlsll eliftnelegitifk kikapcsolasaval

A megcsapolasos tapvizelomelegites egyik leghatasosabb eszkoze az ellennyomasu gozeromuvek hatekonysag novelesenek. A tapvizelomelegftes novelesevel igen

85

eroteljesen no kiilfdldi

Uell

erteke. Emiatt a korszerii, 50-100 MW villamos teljesitmenyii

ellennyomasu

egysegeknel

altahiban

legalabb

olyan

mertekii

tapvizelomelegitest terveztek, mint a j6val nagyobb teljesitmenyii kondenzaci6s blokkokhoz. Ugyanakkor a nagynyomasu elomelegitok kikapcsolasaval - a kondenzaci6s eromiiblokkokhoz hason16an az ellennyomasu gozeromiiveket titl lehet terhelni. Ezzel a titlterhelessel a ho- es villamos teljesitmeny egyarant no, a fajlagos kapcsolt villamosenergia-termeles csokkenese mellett. Az 17m mennyisegi hatasfok, illetve

17ell

17H17mE hatasfok a titlterhelessel nem, vagy csak elhanyagolhat6 mertekben

valtozik. A nagynyomasu elomelegitok kikapcsolasaval elerheto titlterheles jellemz6it nehany

korszerii ellennyomasu ffitoblokk eseten a 3.1.tabhizatban mutatjuk be. 3.1.tablazat

Nehany korszerii ellennyomasu fiitoblokk nevleges jellemzoi es nagynyomasu elomelegitojenek kikapcsolasa eseten elerheto titlterheles adatai (az ut6bbiak *-gal jelolve) Fiitoblokk

Tampere Orebro Espoo HelsinkiHanasaari

Parameterek bar/oC-oC 114/530-225 141/535 130/530-250 151/535-250

Pell

Qell

MW

MW

U ell -- - .ellQell

53

100

0,530

57*

112*

0,509*

106

190

0,558

115*

244*

81

146

0,.471 * 0,551

88*

176*

0,498*

113

203

0,557

124*

243*

0,510*

p

Az adatok j61 peldazzak, hogy a nagynyomasu elomelegitok kikapcsolasaval a ffitoblokk hoteljesitmenye mintegy 20 %-kal is novelheto es egyidejiileg a villamos teljesitmenye is kozel 10 %-kal no. A fajlagos kapcsolt villamosenergia-termeles a teljes hotermelesre vetitve a nevlegeshez kepest mintegy 10 %-kal csokken, a novekmeny hotermelesre vet1tve pedig

U /).

=0,25 - 0,3

erteket er el. A mennyisegi

hatasfok korszerii ellennyomasu. fiitoegysegeknel 17m = 0,8 ertek koriili.

86

A hoszolgaltat6 eromiivek nagynyomasu elomelegitok kikapesolasaval elerheto tUlterhelest gyakorlatilag a kovetkezo keppen alkalmazhatjuk: Fiitoeromiivekben a tUlterhelest energetikailag akkor celszerii megvalositani, ha a fiitesi hoigeny meghaladja az ellennyomasu blokk nevleges hoteljesitmenyet:

Qj >

Qello' Ha a fiitoeromiivet a esueshoigeny mintegy 50 %-ara meretezik, akkor ez azt

jelenti, hogy az ellennyomasu fiitoblokkot a fiitesi idoszak mintegy 2000 orajaban folyamatosan tUlterhelve indokolt iizemeltetni. A folyamatos tUlterheles ebben az idoszakban termeszetesen nem teszi lehetove, hogy a tUlterheIest villamos terhelesvaltozasra, pI. szekunder szabalyozasra hasznaljuk fei. Ha viszont Qf
CT,

azaz a nagyobb mennyisegii kapesolt

villamosenergia-termeles erdekeben celszerii minden tapvizelomelegitot miikodtetni. A ho- es villamos teljesitmeny, ekkor a hoigenyekkel aranyosan valtozik, illetve csuesvitel es szekunder szabalyozas erdekeben iizemviteli, hotarolos megoldasokkal vagy segedhiitessel megvaltoztathat6. A goztermelo ellennyomasu eromiivek a nagynyomasu elomelegitok kikapesolasaval tUlterhelhetok. A tUlterheles, ezen bellil a hoteljesitmeny szamottevo valtoztatasa a blokkot a valtozo gozigenyek kielegitesere rugalmasabba teszi, ezzel noveli a kapcsoltan termelt evi villamos energia mennyiseget. Sajnos hazai ellennyomasu fiito- es gozszolgaltato egysegeink villamos teljesftmenye rendkfviil kiesi, gozparameterei alaesonyak, tapvfzelomelegitese nagyon mersekelt. (Meg a tervezett, de meg nem val6sitott 50 es 100 MW villamos teljesitmenyii ellennyomasu

fiitoblokkhoz

is

erthetetlenlil" -

tapvizhomersekletet iranyoztunk elo.)

Ezeknel

rendkiviil

a korszeriitlen

alaesony

ellennyomasu

egysegeknel az elomelegitok kikapcsolasaval megvalosithat6 tUlterheles gyakorlatilag egyaltahin nem johet szamitasba.

3.2.3. Az ellennyomasli egysegek cslicsrajaratasa A korszeriitlen ellennyomasu egysegeket is felhasznalhatjuk villamos csuesvitelre es szekunder

szabalyozasra,

az

ugynevezett

pozitiv

esucsrajaratassai.

Ezt

a

esuesrajaratast az elmult ertizedekben idehaza igen sokretUen es behatoan vizsgaltak.

87

A pozitiv esuesrajaratas a kisebb Qf < Qello hoigenyek tartomanyaban alkalmas az ellennyomasu gep esuesidei villamos teljesitmenyenek novelesere, ha a hoigenytol fiiggetleniil, a hotermelest noveljiik. A villamos esuesidoben tobbletkent termelt hot a tavhorendszer hokapaeitasa vagy hotarolo veszi feI. Ha Qf > Qello' akkor a esuesrajaratasra nines sziikseg es lehetoseg. Ekkor az ellennyomasu gep szekunder szabalyozasra sem alkalmas.

3.2.4. Segedhiltes alkalmaztisa, segedkondenzacio

Az ellennyomasu rendszer lenyege, hogy ho- es villamos teljesitmenye kozott szoros, egyertelmii kapesolat van. Ha nines, vagy nines elegendo hasznos hoigeny (pI. nyaron) s megis akarjuk a fiitoblokkot iizemeltetni, akkor a hianyzo hasznos hoigenyt veszteseget okozo segoohiitessel potolhatjuk. A segedhiitest megvalosithatjuk az eromiiben vagy a tavhorendszer barmely pontjan, frissvizhiitessel, nedves vagy szaraz hiitotoronnyal (3.5.abra).

Az ellennyomasu ffitoblokkok tisztan segedhiitessel megvalositott (hasznos hoigeny nines) segedkondenzaeios villamosenergia-termelesenek hatasfoka a 3.1.1. es 3.2.1. pontok osszefiiggeseinek ertelemszerii felhasznalasaval

11sk illetve

Az osszefiiggesek szerint az ellennyomasu kapesolt

«(J'ell)

es a segedkondenzaeios

(11sk) energiatermeles koz6tt szoros kapesolat van, amit peldakent a 3.6.abra szemleltet,

ha

11m = 0,7 - 0,8

savban

valtozik.

.Ha

a

fajlagos

kapesolt

88

Te Te

Tv Tv

Te

Tv

3.5.abra. Segedhutes beepitesenek lehetosegei a ffitoeromuben es abivhorendszerben

89

villamosenergia-termeles

kicsi

( 0"ell <0 ,3),

akkor

a

segedkondenzacios

energiatermeles hatasfoka olyan rossz, hogy az meg csucsenergia-termeles igenyeit sem elegiti ki. Korszeni ellennyomasu fUt6blokknal ( 0"ell segedkondenzacio igen kedvezO lehet6seget nyiljt

~ 0,5)

viszont a

villamos csucsvitelre, illetve

szekunder szabalyozasra.

0.4

'r\k 0.3

0.2

0.1

o

3. 6. abra. Az ellennyomasu fUtoeromiivek villamosenergia-termelesenek hatasfoka segedhiites eseten

Termeszetesen lehet ellennyomasu kapcsolt es segedkondenzacios energiatermelest egyiitt is megva16sitani, ha h6igeny van, de az kisebb, mint a fUt6blokkok nevleges h6teljesitmenye s el akarjuk: emi a maximalis villamos teljesitmenyt. Vegyes iizemben a villamosenergia-termeles hatasfoka _ l'ell 11ell+k - . . , Q a - Qell / 11mH 11mQ

ha a kiadott Qell hoteljesitmenyre a kazan es a h6kiadas mennyisegi vesztesegeit terheljUk.

Osszefoglalva megallapithatjuk:, hogy a korszenitlen hazai ellennyomasu egysegeknel sem a tapvize16melegit6k kikapcsolasat, sem a segedhiites lehet6seget nem hasznalhatjuk: fel villamos csucsvitelre es szekunder szabalyozasra.

90

3.3. Kondenzaci6s fiitoeromiivek tulterhelese A kondenzaci6s fiitoeromuveknek tobb altemativ megoldasa alakult ki. Mindegyik megoldas kozos jellemzoje, hogy kapcsolt es kondenzaci6s energiatermelest egyarant megval6sft. Jellegzetes tfpusok: elveteles-kondenzaci6s rendszer, szabalyozott nyomasu megcsapolasos rendszer, szabalyozatlan megcsapolasu kondenzaci6s fiitoegyseg.

3.3.1. Kapcsolt hlJkiadas energetikai erte'kelese

A kondenzaci6s fiitoeromuveket elsosorban villamosenergia-termelesre tervezik es epftik. A kapcsolt hokiadas a masodlagos feladatot kepezi. A kapcsolt hokiadas kondenzaci6s fiitOblokkoknal villamos teljesftmeny csOkkenest okoz. Ha a kiadott hoteljesftmeny

Qf

es az emiatt kiesett villamos teljesftmeny Pki ,

akkor a fajlagos villamosenergia-kieses

Yki =

~ki =[1- (T?j!irr J17irr] 1'ell

Qf

ahol

1'ell

'fJirr

a turbina belso hatasfoka,

a hokiadas termodinamikai homerseklete,

tenyezoje,

'fJmE

Pirr

'fJmE ,

12

a kondenzator homerseklete,

az erintett szakasz lokalis irreverzibilitasi

a villamos alrendszer mennyisegi hatasfoka.

A kapcsolt hokiadas fajlagos tiizelohofelhasznalasa

ahol

1

qE=-

a

villamosenergia-p6tlas

figyelembe

vett

fajlagos

'fJE

tiizelohofelhasznalasa. A hotermeles fajlagos tiizelohofelhasznalasat a 3.7.abra szemlelteti. Erdemes osszehasonlitani a kapcsolt h6termeles fajlagos tiizel6h6felhasznalasanak 3.2. es 3.7.abrait! Eiso pillanatra a kiilonbsegek, sOt ellen~ondasok tiinnek ki, pI. qE

91

hatasaban. Realis, osszehasonHthat6 esetekben viszont a telj es osszhang allapithat6

=0,5 es qE =3 eseten qQ =0,37; mig a 3.7.abraban =3 eseten q Q =0,36. Nyilvanva16, hogy ebben az esetben q Q -ra

meg. Peldaul a 3.2.abran (jell

Yki

=0,12

es q E

csak: pozitiv ertek ad6dhat.

0.8

0.6

0.4

0.2

o

1

3

2

4

3.7. abra. Kondenzaci6s fiitoeromiivek kapcsolt hotermelesenek fajlagos tiizelo­ hofelhasznalasa

3.3.2. Tulterheles a nagynyomasu ellfmelegltfJk kikapcsolasaval

Kondenzaci6s hoszolgaltat6 eromiiveknel ugyan azokat a titlterhelesi eljarasokat alkalmazhatjuk, amelyek kondenzaci6s eromiiveknel sz6ba johetnek. Itt is elsosorban a nagynyomasu elomelegitok kikapcsolasanak van jelentosege. Ez a titlterheles a ho­ es

villamos

teljesitmeny

valtoztatasat

egyarant

szolgalhatja,

egymassal

osszefiiggesben vagy egymast61 elteroen. A nagynyomasu elomelegitok kikapcsolasanak hatasat a kondenzaci6s fiitoblokk teljesitmenyeire a 3.S.abra kapcsan vizsgalhatjuk.· Nevleges terhelesen

Quo 92

Qo hoteljesitmeny es Po PKEo - APkio villamos teljesitmeny tartozik, a nevleges fajlagos villamosenergia-kieses Ykio = APkio / Qo. tiizelohoteljesitmenyhez

Valtozatlan tomegaram mellett tUlterheleskor a kazan tiizelohoteljesitmenye AQatal ertekkel no. Ennek hatasara altalanos esetben a kondenzaei6s fiitoblokk villamos teljesitmenye LlPraz-val, hoteljesitmenye AQtal-val no. Szelsoseges esetek is lehetsegesek, amikor pI. esak az egyik teljesitmeny vagy a ket teljesitmeny ellentetes iranyban valtozik.

~

Po

I.!Pwl PKEo -Pkio

NE

3.8.abra. A nagynyomasu elomelegitok kikapesolasanak hatasa a kondenzaei6s fiitoblokk teljesitmenyere

1. Ha a villamos csucsvitel vagy szekunder szabalyozas a meghawoz6 eel, akkor ennek tobb lehetoseget kihasznalhatjuk: a) Legkezenfekvobb a hokiadas atmeneti megsziintetesevel, tUlterheles nelkiil a

Qo hoteljesitmeny esokkentesevel

APkio villamos teljesitmeny noveles erheto ei. A villamos teljesitmeny noveles ara att61 rngg, hogy az villamos teljesitmeny novelese. A atmenetileg kiesett

Qo

hoteljesitmenyt hogyan p6toljuk. Altahinosan a villamos

tUlterheles fajlagos novekmeny tiizelohofelhasznalasa

qEA = Qoq = -.!L . APkio Ykio Ha a hot villamos esuesidon kiwI, pI. nyaron a fiitoblokk kapesolt.an termeli (q

= q Q = Ykio q E ), akkor a villamos tUlterheles novekmeny tiizelohofelhasznahisa

93

megegyezik a villamosenergia-p6tlas csucsidon kiviili tiizelohofelhasznalasaval (pI. qE 3), ami vegeredmenyben igen kedvezo villamos csucsvitelt eredmenyez. (Ertelemszeriien hason16 eljarast kovethetiink a villamos csucsvitel tiizelokoltsegeire is.) Ha viszont a villamos csucsidoben kiesett hot, pI. telen a fiitoblokk nem tudja kapcsoltan eloallitani, hanem azt kazanban kell p6tolni (q

=qFK)'

akkor a villamos

mlterheles novekmeny tiizelohofelhasznalasa

Peldaul Y/do

=0,12

es qFK

_ qFK q EA - - - . Y/do 1,2, eseten qEA

=10-re

ad6dik, amI ugyanazt a

villamos csucsvitelt mar rendkiviil kedvezotlenne teszi.

b) Ha a nagynyomasu elomelegitok kikapcsolasaval AQatul tobblet tiizelohot visziink a kazanba es a hokiadast nem valtoztatjuk

(ilo all.), akkor a villamos mlterheles

tlP,ul lesz, amelynek fajlagos novekmeny tiizelohofelhasznalasa qEA =

AQiltul An' urtul

Ez a qEA hason16an alakul, mintha hokiadas nem is volna, azaz mintha tisztan kondenzaci6s blokk mlterheleserol lenne sz6. A hokiadas termeszetszenileg befolyasolhatja nehany tenyezo, pI. a kondenzatomyomas valtozasat, ezeket csak esetenkent lehet megitelni.

c) Az a) es b) alatti hokiadas csokkenteset es mlterheleset egyiitt is alkalmazhatjuk, ami nagyobb mertekU villamos mlterhelest tesz lehetove. Ekkor a villamos teljesitmenynoveles: tlP,ul + M'/do' a bevitt tiizelohonovekedes pedig: AQiltul + iloq, ahol itt is q = Y/doqE vagy q = qFK' att61 fiiggoen, hogy a csucsidoben kiadott hot a ffitoblokk vagy forr6vizkazan p6tolja. A villamos csucsvitel fajlagos novekmeny tiizelohofelhasznalasa

_ ilQiltul + Qoq q EA , ilFtul + M'/do amelynek 6rteke az a) es b) alattiaknak megfeleloen alakul.

94

A villamos csucsvitel egesz evben, nyilvanva16an a napi villamos csucsidoben indokolt. Feltetelei kedvezobbek kis hoigenyek idoszakaban

(QI < Qo), s

kedvezotlenebbek akkor, ha a hoigenyek meghaladjak a kondenzaci6s ffitoblokk nevleges hoteljesitmenyet (QI

>Qo )·

2. A korszeni es alapiizemii kondenzaci6s ffitoegyseg feladatat kepezheti, hogy szamottevo szerepet vallaljon a szezonalisan vtiJtozo hoigenyek ki elegiteseb en. Szamos helyen a nagyteljesitmenyii kondenzaci6s ffitOblokkokat telen a lehetseges maximalis mertekig igenybe veszik kapcsolt hotermelesre, nyaron vagy csak maximalis hot adnak ki, vagy egyaltalan nem termelnek hot. A szelslSseges hotermeles lehetoseget technikailag meg kell teremteni. Celszeni megoldas, ha a kozep- es kisnyomasu turbinahaz kOzOtti atomlo vezetekbe torlaszt6 csappantyUt epitiink be, amivel nem szabalyozunk, hanem iizemallapotot allithatunk be. A csappantyU nyitott allasaban a kondenzaci6s ffitoegyseg vagy csak villamos energiat termel (kondenzaci6s iizem), vagy viszonylag keyes hot ad ki kapcsoltan (vegyes iizem). Zarva a csappantyUt, lenyegeben tisztan kapcsolt energiatermeles (ellennyomasu iizem) va16sul meg. Mas technikai lehetosegek is lehetnek, peldaul szabalyozott elvetel vagy szabalyozott megcsapolas. A hokiadas technikai megoldasa es parameterei, illetve vesztesegei kozott kolcsOnos hatasok ervenyesiilnek. A

kondenzaci6s

ffitoblokk

kapcsolt

hotermeleset

.

.

Qf = 0 - Qfmax

kozott

energetikailag mindvegig a

qQ(QI) = Yki (QI )qE fajlagos tiizelohofelhasznalas jellemzi. Ez annyiban fiiggvenye a kiadott hoteljesitmenynek, amennyiben a fajlagos villamosenergia-kieses fiigg a hotelj esitmenytol. A hoteljesitmeny kiadas nehany speciali s esete, viszonyitva Qo

nevleges

hote1jesitmenyhez:

a) Ha

QI

flPkio q E

= 0, akkor

Qo hoteljesftmenycsOkkenes t:,.Pkio villamos teljesitmeny es

tiize16hoteljesitmeny novekedesevel jar. A hoterheles-valtozas fajlagos

novekmeny tiizeloh6felhasznalasa

9S

b) Ha a torlasztassal ata11unk tisztan ellennyomasu iizemre, akkor az a) szerinti szels6 esethez kepest a h6teljesftmeny Qell' a kiesett villamos teljesftmeny Pki ertekre n6. A h6terhelesnoveles fajlagos novekmeny tiizel6h6felhasznalasa

A a) es b) esetben a kazan

= YkiQell

Qii tiizel6h6teljesitmenye gyakorlatilag nem valtozik,

Yki

erteke pedig a hokiadas parametereit61 es vesztesegetol fiigg.

c) A nagynyomasu elomelegit6k kikapcsolasakor AQiitlutobblet tiizeloh6teljesitmenyt visziink a kazanba. Ha ezt a titlterhelest kizarolag a h6kiadas novelesere forditjuk: (villamos teljesitmeny PKEo

-

Pkio valtozatlan marad), akkor a kiadhato tobblet

h6teljesitmeny

AQtul> L1QutUl 17mB, illetve a tobblet h6kiadas fajlagos novekmeny tiizelohofelhasznalasa

azaz ez a kapcsolt a energiatermeles is energetikailag kedvezobb, mint a kazan kozvetlen h6termelese. A fenti egyenl6tlenseg helyessege abbollathato, hogy egyreszt a lezart nagynyomasu el6melegit6kon ki nem adott h6teljesitmeny AQiitul 17mH' masreszt ez a h6 a lezart megcsapolasok es a hokiadasok helye kozott expandalva munkat vegez, amivel csokken a kondenzatorba juto g6zaram s ez a g6zaram kiadhato. Ha a h6kiadas helye a

kikapcsolt

nagynyomasu

el6melegit6k

helyevel

megegyezne,

akkor

az

egyenl6tlenseg egyenlosegge valtozna

1

qQIJ. = - - ,

17mH

ami a kozvetlen h6termeles viszonyainak felel meg.

96

d) A nagynyomasii elomelegitok kikapcsolhat6k zart csappantyii allasnal is, amikor a kondenzaci6s fiitoblokk lenyegeben ellennyomasiikent iizemel. Ez a tiilterheles a ho­ es villamos teljesitmeny egyidejii noveleset eredmenyezi ugyaniigy, mint az ellennyomasii fiitoegysegek 3.2.2. pontjaban leirt tiilterhelesnel, azaz erre a tobblet hotermelesre is a

CTII

fajlagos novekmeny kapcsolt villamosenergia-termeles

ervenyesiil. A torlasztassal megval6sitott ellennyomasii energiatermelest CTell mutat6val is

jellemezhetjiik, ami az ellennyomasii blokkokkal torteno osszehasonlitast lehetove teszi.Nehany korszerii kondenzaci6s fiitoblokk

CTell

ertekeit a 3.2.tablazat mutatja

nagynyomasii elomelegitok iizeme es kikapcsolas eseten. 3.2.tablazat Nehany korszerii iijraheviteses kondenzaci6s fiitoblokk torlasztasos fiitoviziizemenek jellemzoi (elomelegitok kikapcsolasa *-galjelolve) Fiitoblokk

Hafen (KU) Vasteras (KU) Vasteras (BBC)

Parameterek bar/oC/oC-oC

PKE MW

Pell

Qell

MW

MW

CTell -- - . ellQell

1811535/535-261

88

65

122

0,532

72*

159*

0,453*

250

214

326

0,656

265*

231*

372*

0,621 *

255

214

326

0,656

270*

231*

372*

0,621 *

215

175

280

0,625

235*

192*

335*

0,578*

178/535/535-260 178/535/535

Lang-BBC (terv) 165/540/540-245

p

Az adatokat az ellennyomasii fiitoblokkok 3.l.tablazatban levo jellemzoivel osszehasonlitva, megallapithatjuk, hogy a kondenzaci6s fiitoblokkok energetikai mutat6i nevleges terhelesen es tiilterheles eseten egyarant kedvezobbek.

3.3.3. A kondenzacios /iltlJegysigek csucsrajaratasa

A 3.3.2. pontban leirtak alapjan kondenzaci6s fiitoeromiivek eseten is lehetseges a

villamos csiicsrajaratas, de ellentetben az ellennyomasii egysegekkel, itt az

~

97

ugynevezett negativ esuesrajaratas johet szamitasba. A villamos teljesitmeny novelese erdekeben villamos esuesidoben a hokiad8.st esokkenti vagy megsziintetni kell. Nagy hoigenyek idoszakaban ez a kapesolt energiatermeles korlatozasat jelenti, energetikai hatekonysaga (a 3.3.2. pont Ita esete szerint) rendkiviil kedvezotlen. A kis hoigenyek idoszakaban a negativ esuesrajaratas - a rovid esuesidore val6 tekintettel -

megoldhat6 ugy, hogy a esuesidoben kiesett hot esuesidon kiviil

kapesoltan termeljiik meg.

3. 3.4.Hazai kondenzacios filt6egysegek tlilterhelese

A hazai eromiiparkban nem rendelkeziink olyan nagyteljesitmenyii, korszerii parameterii kondenzaei6s fiitoegysegekkel, amelyeknel az elozo pontban leirt tUlterhelesi es esuesrajaratasi lehetosegek maradektalanul kihasznalhat6k lennenek. Nagyobb teljesitmenyii, hot is szolgaltat6 kondenzaei6s egysegeink koziil szinten a Dunamenti Eromii 215 MW villamos teljesitmenyii blokkjai erdemelnek figyelmet. Ezeket a blokkokat az

ujrahevito mintegy 40 bar nyomasu, hidegoldali agab61

torteno gozkiadasra (50 t/h) terveztek. Vizsgaltak alkalmassagukat forr6viztermelesre is, de a nagyobb mertekii es hatekony fiitesi hotermelest a negyhazas,

harom

kisnyomasu aggal rendelkezo gozturbina gyakorlatilag kizarja. Dunamenti Eromii 215 MW-os egysegeinel a villamos terehelesvaltozas es a hokiadas lehetosege igen szorosan osszefiigg. A nagynyomasu ujraheviteses egysegeket - az 0les6nak velt szenhidrogenek korszakaban - alapiizemre terveztek. Az alapiizemii kondenzaei6s gepegyseg 40 bar nyomasu gozkiadasi lehetosege inkabb esak a tartalektartast szolgalta, hiszen a gozkiadas alapegysegei a konibban megepltett kisebb gepek voltak, a 17 bar nyomasu goz 40 bar nyomasu helyrol energetikailag nem jelentett hatekony megoldast. Az iizemeltetes idoszakara jelentosen megvaltozott az eromii gazdasagi komyezeti, a relative is megdragult szenhidrogenek miatt az eromii alapiizem helyett egyre inkabb a villamos menetrendtartas feladatat kapta. A gozkiadast illetoen is alapvetoen megvaltozott a helyzet. Tervezeskor az volt a gond, hogy a 17 bar nyomasigenyhez kepest rul magas a mintegy 40 bar nyomasu gozelvetel. A blokk alae sony reszterhelesen pedig elofordulhat, hogy az ujrahevito hideg aganak nyomasa 17 bar ala keriil s ekkor a blokk gozkiadara keptelen.

98

Jelenleg tehat a Dunamenti Hoeromu 215 MW-os kondenzaci6s

egysegeibol a

gozkiadast tobb fele megkozelitessel ertekelhetjiik: • Nevleges es meghatarozott minimalis terhelesiik kozott a blokkok kepesek 17 bar nyomasu goz kiadasara; • A g6zkiadas - a korszerii g6zparameterekhez merten - tervezes soran nem volt energetikailag nagyon hatekony, 40 bar-r61 17 bar-ra torten6 fojtas miatt. A kes6bbi valtoz6 villamos terheles a. h6kiadas energetikai hatekonysagat

IS

folyamatosan valtoztatta; • A blokkok minimalis terhelhetosegeben a g6zszolgaltatas is mint egyik befolyasol6 illetve korlatoz6 tenyezo szerepet jatszik; • A gozkiadas csokkentese vagy sziineteltetese a blokkok villamos teljesitmenyenek novelesere elvben sz6ba keriilhet. Mivel a nagynyomasu g6zkiadasnak relative nagy az Yki erteke, illetve ha a g6zkiadast masik kapcsolt energiatermel6 er6muegyseg tudj a atvenni, energetikailag a g6zkiadas rovasara megval6sithat6 villamos csucsrajaratas indokolhat6, illetve nem jar veszteseggel. Ezt a villamos csucsrajaratast gyakorlatilag az zarhatja ki, ha a kiesett g6zt mas h6forras nem tudja kiadni. A nagynyomasu elomelegit6k kikapcsolasaval megval6sithat6 mlterheles a g6zkiadasra kozvetleniil hatna. A legnagyobb nyomasu 7. megcsapolas megegyezik a g6zkiadas helyevel, a g6zkiadas tervezett mennyisege (50 t/h) gyakorlatilag azonos a megcsapolt g6zmennyiseggel (53,7 t/h). A 7. tapvfze16melegit6 kizarasaval a gozigeny kiadhat6, a g6zturbina tehat a mlterhelest nem is eszleli, az csak a kazanra hat. A 6. megcsapolas nyomasa eppen megfelelhet a g6zkiadasnak, ez novelheti a gozkiadast. Az 5. megcsapolas lezarasa a g6zkiadast61 fiiggetlen, mert nyomasa kisebb 17 bar-nal, ez a megcsapolas az csak a villamos mlterhelesben jatszhatna szerepet.

3.4. Gazturbinas fift6egysegek tidterhelese

A gazturbinas fiit6egyseg egyszeriisitett felepiteset a 3.9.abra mutatja.

A

hohasznositas fiitesi celra forr6v1ztermelest, technol6giai celra goztermelest tesz lehet6ve. A gazturbina magas kilep6 12 gazhomerseklete miatt a hotermeles kevesbe

99

erzekeny a hokiadas parametereire. A kiadott hoteljesitmenyt (QaT) es a hokiadas parametereit inkabb a gazlehiites merteke, a

1h homerseklet befolyasolja.

3.9. abra. G8zturbinas ffitoegyseg

A hotermelestol alig fiigg a g8zturbina villamos teljesitmenye, kozelitoen

POT

villamos teljesitmeny a hokiadast61 foggetlen. Bizonyos hatast a villamos teljesitmenyre csak a hohasznosft6 Ap nyomascsokkenese gyakorol.

3.4.1. Gifzturbinas j1Itifegyseg energetikai mutatoi

A kapcsolt energiatermeles 3.1.1. pontban ismertetett energetikai mutat6i fiitogaz­ turbinara

11aT

is

ertelmezhetok.

= 0,32 - 0,34

A

POT

villamos

teljesitmeny

a

g8zturbina

kozott valtoz6 villamos hatasfokab61 szamithat6

POT = 110TQa . A QaT hoteljesitmeny pedig az 11m = 0,8 -0,9 kozott valtozO mennyisegi hatasfok ismereteben hatarozhat6 meg

QaT

= 11mQu -

PGT

= 11mQa -

110TQa

=( qm -

110T )Qa .

Ezekkel a fiitog8zturbina fajlagos kapcsolt villamosenergia-termelese 100

(J'GT

~GT =

=

QGT

Az adott ertekek figyelembevetelevel

(J'GT

17GT 17m - 17GT

=0,55 -0,74, azaz az egyszerii felepitesii

gazturbinas fiitoegyseg kapcsolt energiatermelese energetikailag hatekonyabb, mint a korszerii gozeromiiveke.

3.4.2. A jiitogazturbinak tulterheltfsi lehetosegei

A gazturbinas fiitoegyseg, ho- es villamos teljesitmenyet egyiitt vagy kiilon-kiilon novelhetjiik m1terhe1esi, illetve teljesitmenynovelo eljarasokkal. Ilyen e1jarasok: normal terhelesrol csucsterhelesre val6 atteres, p6ttiize1es, vizbefecskendezes. A normal terhe1esrol csucsterhelesre torteno atteres valtozasait KWU V94.2

gazturbina eseten a 3.3.tabbizatban mutatjuk be 15 °C kiilsO homersek1eten. A csucsterhelesre va16 atteres a villamos teljesitmenyt 8,5 %-kal, a fiitesi hoteljesitmenyt 10 %-kal noveli. Csucsterheleskor va1amelyest csokken a fajlagos kapcsolt villamosenergia-termeles, viszont no a villamos hatasfok es a mennyisegi hatasfok. 3.3.tabbizat KWU V94.2 gazturbina jellemzOi normalterheles es csucsteljesitmeny eseten ~orma1 terheles

Csucsterheles

~ovekedesmerteke

Villamos teljesitmeny,MW

145,9

158,3

12,4/0,085

Fiitesi hoteljesitmeny, MW

214,6

236,1

21,5/0,100

Tiizelohoteljesitmeny, MW

445,0

479,5

34,5

Villamos hatasfok,

0,328

0,330

0,359

0,810

0,822

0,982

0,680

0,670

0,576

17GT

Mennyisegi hatasfok,

17m

Fajlagos kapcsolt villamos­ energia-termeles,

(J'GT

A p6ttiize1es hatasat ugyanannal a gazturbinanal a 3,.10.abran mutatjuk be. A

p6ttiizeles termeszetszeriileg nem befolyasolja a PGT villamos teljesitmenyt,. az te1jes egeszeben a kiadott

Q hote1jesitmeny

novelesere fordit6dik. Kovetkez~skeppen a

101

p6ttiizelessel

(j

esOkken, viszont no az 17m mennyisegi hatAsfok. Erdemes kiemelni,

hogy a tobbleth6kiadas novekmeny hatasfoka

a p6ttiizeles vizsgalt teljes tartomanyaban.

500

l1QL\

1,0

MW

0,8

400 Q

300

0,6

200

0,4

100

0,2

100

200 Qup

300 MW

3.10. abra P6ttiizeles hatasa a gazturbinas fiitoegyseg jellemzoire

3.5. Gaz/gozkozegfi ffitoegysegek tiilterhelese

A kombinalt gaz/gozkorfolyamat6. fiitoegyseg elvi felepfteset a 3.11.abra szemlelteti. A gozeromii resz lehet ellennyomasu fiitoegyseg (az abra ezt a valtozatot mutatja be),

vagy kondenzaei6s fiitoturbina. Ellennyomasu fiitoegyseg kihasznalasat teszi lehetove a segedkondenzator, ha nines, vagy nines elegendo h6igeny.

102

P

GT

v

1'"

3.11. libra. Gaz/gozkorfolyamatU ffitoegyseg

3.5.1. Gaz/gozkozegii filtoegyseg energetikai jellemzoi

A

kombina1t

gaz/gozkorfolyamatU

ffitoeromii

kapcsolt

en ergiatermelesenek

erengetikai hatekonysaga kiilonosen kedvezo. A mennyisegi hatasfok itt is eleri az

m

17 erteket,

fajlagos

=PGT + l'ell + Qell

kapcsolt

Qa

= 0 8- 0 9

"

villamosenergia-termelese

pedig

a

hokiadas

homersekletszintjetol fiiggoen aGIG --

- 0, 9 -11 PGT •+ Pell ,. Qell

A kisebb 6rtekek gozkiadasra, a nagyobb ertekek ffitesi hokiadasra vonatkoznak.

3.5.2. A gaz/glJzkozegli /iitoegysegek tlilterhelesi lehetosegei

A

gaz/gozkozegii

ffitoeromiivek

teljesitmenyeit

tobb

m6don

novelhetjiik.

Teljesitmenynovelesi lehetosegek: gazturbina normalterheleserol csucsterhelesre torteno atteres, p6ttiizeles, vizbefecskendezes, segedkondenzaci6s iizem. Ezeknel a

103

teljesitmenynoveU5 eljantsoknal csak a villamos te1jesitmeny valtozasat vizsgaljuk. Mivel

(j GIG

gyakorlatilag nero valtozik jelentosen es kozeHtoen

(j GIG

=1, a villamos

teljesitmeny alakulasa kozeHtoen a hoteljesitmeny valtozasara is jellemzo. A

gazturbina

nevlegesrol

csucsterhelesre

torteno

atteresenek jellemzoit

a

3.4.tabbizatban adjuk meg a KWU V94.2 gozturbina alapulvetelevel. Az atteres mintegy 9 %-kal noveli a villamos teljesitmenyt, valamivel nagyobb aranyban a gozturbinaet es kisebb mertekben a gazturbinaet. Teljesitmenynoveleskor no a gwgozeromu villamos hatasfoka. 3.4.tablazat Gaz/gozkorfolyamaru ffitoegyseg jellemzl5i normal es csucsterheles eseten ~ormal

terheles

Csucsterheles

~ov:ekmeny

merteke/aranya Villamos teljesitmeny

PGT

MW

158,6

171,5

12,9/0,081

Pell

MW

51,8

57,4

5,610,108

PGIG

MW

210,4

228,9

18,5/0,088

MW

473,2

509,3

36,1/0,076

Villamos hatasfok

0,445

0,450

0,512

Tiizelohote1jesitmeny

A p6ttiizeles hatasat a gaz/gozkorfolyamaru ffitoegyseg villamos te1jesitmenyere es hatasfokara a 3.12.abra szemlelteti. A 0-200 MW kozotti p6ttiizeles a villamos teljesitmenyt noveli, kozben a villamos hatasfok mintegy 45 %-r6138 %-ra csokken. A 3.4.tablazat es a 3.12.abra tajekoztatast ad a segedhutes szereperol is. Ezekben ugyanis csak a villamos teljesitmeny valtozasat es az

11GIG

=

PGT + Pell

Q.

il

villamos hatasfokot adtuk meg, azaz a hasznos hokiadast nem vettiink szamitasba. A tablazat es az abra villamos hatasfokai azt szerole1tetik, hogy a segedhutes gaz/gozkorfolamaru ffitoegysegeknel minden esetben igen kedvezo

villamos

csucsviteli eljarast jelent.

104

400

0,5

'llo/G

0,4 300 P

0,3 200 PGT

0,2

100 0,1

100 Qiip

200 MW

3.12. abra. P6ttiizeles hatasa a gaz/gozkorfolyamatU fiitoegysegvillamos teljesitmenyere es hatasfokara

105