Об отопительных ТЭЦ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Об отопительных ТЭЦ

Жарков С.В. Институт систем энергетики

им. Л.А. Мелентьева СО РАН

“Основным критерием экономичности работы теплофикационных систем является экономия топлива. Экономия топлива, получаемая от развития теплофикации, в значительной мере зависит от соотношения электрических и тепловых мощностей теплофикационных систем”

Л.А. Мелентьев [1]

Нынешняя зима обнажила существующие проблемы энергоснабжения московского региона, основу которого составляют отопительные ТЭЦ на газе. В то же время, вызывает сомнение, что планируемые РАО “ЕЭС России” вводы новых ТЭЦ на базе бинарных (утилизационных) парогазовых установок (ПГУ) смогут оперативно исправить ситуацию ввиду относительно больших капиталовложений и сроков строительства. Более того, ориентация на ПГУ-ТЭЦ представляется не всегда оправданной и способной увеличить потребление газа электроэнергетикой вразрез уже общепризнанной необходимости его снижения.

Так, одним из основных достоинств ПГУ является высокий КПД (до 50% и более) и, соответственно, большая выработка электроэнергии на тепловом потреблении. Но ведь потребители характеризуются определенным соотношением электрической и тепловой нагрузок. В РФ коммунально-бытовая тепловая нагрузка зимой, как правило, в несколько раз больше электрической. Поэтому производимые на ПГУ-ТЭЦ излишки электроэнергии (особенно “летние”) придется выводить в электроэнергетическую систему (ЭЭС) с помощью электрических линий, что в условиях высокой стоимости городской земли вынуждает использовать дорогие подземные кабели. При этом также возрастает экологическая нагрузка на жилую территорию и уменьшается количество ТЭЦ, которое можно разместить в базисной части графика электрических нагрузок ЭЭС в целом и конкретного населенного пункта в частности.

Проектный электрический КПД ПГУ наиболее современной в России Северо-Западной ТЭЦ (г. Санкт-Петербург) составляет 45% при коэффициенте использования тепла топлива (КИТТ) равном 86%: соотношение электрической и тепловой мощностей P/Q=0.45/0.41. Однако существуют более эффективные установки с адекватным для условий европейской части РФ соотношением P/Q - парогазовые установки с впрыском пара в камеры сгорания (ПГУ-STIG). Они обладают очень высокими технико-экономическими и экологическими показателями, а при сочетании с контактными конденсаторами и теплонасосными установками (ТНУ) их КИТТ достигает 97%, что существенно увеличивает эффективность таких ТЭЦ [2] (см. табл.).

Табл.

Сравнение эффективности ПГУ-ТЭЦ и ПГУ-STIG+ТНУ

Поэтому представляется перспективной схема отопительных ТЭЦ, включающая:

1. Для покрытия основных (базисных) тепловых нагрузок - парогазовые установки с впрыском пара в камеры сгорания, сочетающиеся с контактными конденсаторами и теплонасосными установками (ПГУ-STIG+ТНУ). Такие установки должны рассчитываться на летний режим работы с покрытием основных электрических нагрузок потребителя и тепловой нагрузки (горячего водоснабжения). Оставшаяся часть тепловой мощности установок отводится под отопительную нагрузку.

2. Для покрытия полупиковых (в годовом разрезе) тепловых нагрузок - теплофикационные ГТУ. Целесообразность использования последних даже при небольшом числе часов использования электрической мощности обусловлена их относительно низкой стоимостью и фактом одновременного возрастания электро- и теплопотребления в зимнее время. Такие ГТУ допускают большую свободу в выборе температуры прямой сетевой воды при неизменной электрической мощности и их применение позволит: 1) повысить коэффициент теплофикации станций; 2) смягчить проблему прохождения осенне-зимнего максимума тепловой и электрической нагрузок; 3) повысить надежность энергоснабжения за счет увеличения количества энергоустановок как на отдельной станции, так и в ЭЭС в целом с учетом того, что такие ГТУ могут работать и на резервном жидком топливе; 4) предотвратить конденсацию влаги в дымовых трубах в наиболее холодные дни за счет смешения выхлопных газов ГТУ и ПГУ-STIG+ТНУ. Причем возможно использование нескольких ГТУ, последовательно включаемых (устанавливаемых) по мере роста теплопотребления.

3. Для покрытия пиковых (а также промежуточных - перед включением полупиковых ГТУ) тепловых нагрузок - пиково-резервные котельные.

Эффективное использование природного газа позволит таким ТЭЦ успешно конкурировать за квоты на него. Угольные и мазутные ТЭЦ до освоения технологий газификации могут быть ориентированы на паротурбинный аналог теплофикационных ГТУ - турбины с противодавлением. Такие турбины могут использоваться и в будущем в составе водород-кислородных ПТУ. В ближайшее же время, учитывая проблемы нынешнего отопительного сезона, представляется целесообразным:

а) перевести часть существующих теплофикационных турбин в режим противодавления с удалением роторов или последних лопаток ЦНД (например, наименее экономичных и/или наиболее изношенных) и градирен. Это позволит: 1) снизить годовые расходы природного газа и воды; 2) повысить энергетические и экологические показатели станций; 3) продлить ресурс турбин; 4) освободить место для полупиковых по теплу теплофикационных ГТУ. Мощность последних может быть равна величине снижения располагаемой мощности паровых турбин в зимнее время по сравнению с летним (до реконструкции) с целью полного использования существующей электрической инфраструктуры. Мощность таких блоков ПТУ+ГТУ будет постепенно возрастать с наступлением холодов в противовес оставшимся в ЭЭС (на станциях) турбинам с отборами пара, компенсируя снижение мощности последних. При этом ввиду высокой суточной неравномерности электропотребления коммунально-бытового сектора и одно- и двухсменных предприятий, которая возрастает именно в зимнее время, ГТУ могут использоваться в полупиковой части графика электрических нагрузок с остановом на ночь.

б) в электродефицитных районах установить на ТЭЦ дополнительные ГТУ (или противодавленческие турбины [1]), которые могли бы “забирать” тепловую нагрузку (например, на дневное время) у отборов наиболее экономичных паровых турбин с соответствующим увеличением располагаемой (конденсационной) мощности станций [1], способной участвовать в регулировании электрической мощности ЭЭС.

Таким образом, используя блоки ГТУ высокой заводской готовности, можно быстро и с небольшими затратами (большой объем реконструкции дополнительно снизит их удельные значения) нарастить “зимние” располагаемые электрические и тепловые мощности ТЭЦ, повысив при этом маневренность электроснабжения. Это также может придать импульс развитию отечественного газотурбостроения, которое будет в состоянии затем наладить выпуск блоков ПГУ-STIG+ТНУ с соответствующим повышением эффективности использования топлива в городах. В сочетании с парогазовыми, угольными и атомными загородными ТЭЦ и КЭС это позволит снизить потребление природного газа на цели тепло- и электроснабжения. газотурбинный установка парогазовый электрический

Список литературы

1. Мелентьев Л.А. Избранные труды. Научные основы теплофикации и энергоснабжения городов и промышленных предприятий. М.: Наука, 1993. 364 с.

2. Комплексная парогазовая установка с впрыском пара и теплонасосной установкой (ПГУ МЭС-60) для АО "Мосэнерго" / О.Н. Фаворский, В.М. Батенин, Ю.А. Зейгарник, В.М. Масленников и др. // Теплоэнергетика. 2001. № 9. С. 50-58.

Размещено на Allbest.ru