ОБОСНОВАНИЕ НАЗРЕВШЕЙ НЕОБХОДИМОСТИ СТРУКТУРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕРНИЗАЦИИ В БОЛЬШОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ

JUSTIFICATION OF THE RELEVANT NEED FOR STRUCTURAL AND TECHNOLOGICAL MODERNIZATION IN BIG ENERGY

Ekaterina Dyundina

Student, department of industrial heat power engineering, Smolensk branch of the Moscow Energy institute,

Russia, Smolensk

Alexander Nikandrov

Master student, department of industrial heat power engineering, Smolensk branch of the Moscow Energy institute,

Russia, Smolensk

АННОТАЦИЯ

В статье исследованы негативные технические последствия реформирования отечественной энергетики. Использованы абстрактно-логический и расчетно-конструктивный методы исследования.  Предложены способ перевода теплофикационных турбин в штатный режим работы за счет распределения потока пара в районе цилиндра высокого давления.

ABSTRACT

The article examines the negative technical consequences of reforming the domestic energy sector. Abstract-logical and computational-constructive research methods were used. A method is proposed for transferring cogeneration turbines to normal operation due to the distribution of the steam flow in the area of the high-pressure cylinder.

Ключевые слова: теплофикационная турбина, пар, эффективность.

Keywords: cogeneration turbine, steam, efficiency.

По данным переписи населения в городах России проживает около 74% населения. Для снабжения городских и промышленных потребителей тепловой и электрической энергией применяют разработанные в середине прошлого века крупные централизованные системы. Всем известно, что они обладают рядом проблем вызванным ослаблением государственного влияния и контроля на энергетику. Либеральный рынок своей целью имеет получение любым способом прибыли и фактически не контролируемый государством спровоцировал ряд проблем в топливно-энергетической сфере. К этим проблемам относятся повышение стоимости топливно-энергетических ресурсов, изношенности тепловых сетей и оборудования тепло-энергетических систем, что вызвано не отсутствием прибыли, а выводом денег в офшоры. В этой ситуации государству остается самому разрабатывать финансовую систему инвестиций в ТЭК. Кроме того, кризисное закрытие производственных мощностей привело к переходу топливно-энергетических систем в глубокий нерасчетный режим.

В период 50-х – 70-х годов прошлого столетия происходило становление всей теплоэнергетической и промышленной системы советского союза, при том для обеспечения оптимальной загрузки хотя бы в зимний период ТЭЦ приходилось планировать и строить дополнительно промышленные предприятия. Производство тепловой и электрической энергии производилось в режиме когенерации. Поскольку разделить затраты на производство тепловой и электрической энергии невозможно точно и обосновано физически, то замыкающими затратами являлись затраты на электрическую энергию, а цена на тепловую энергию формировалась исходя из  затрат на дополнительный расход топлива Δ вызванного необходимостью покрытия графика выработки электрической энергии при наличии промышленных и теплофикационных отборов. рис.1., второй составляющей цены была плата за доставку тепловой энергии. Если пересчитать цены Советского союза к современным, то цена на тепловую энергию должна быть в 10 раз меньше установленными тепловыми компаниями.

Рисунок 1. График выработки электрической энергии при наличии промышленных и теплофикационных отборах

где: - расход топлива на конденсационный режим выработки электрической энергии; Δ - дополнительный расход топлива при когенерации

В современной истории развития ТЭК после известных реформ энергетики появившиеся нувориши от энергетики назначили цену на отпускаемую тепловую энергию (совершенно не обосновано) примерно 70% от стоимости тепловой энергии произведенной на котельной, т.е. тоже по топливной составляющей и получая при этом совершенно необоснованную прибыль. Такая политика ускорила развал предприятий для которых «бесплатная» тепловая энергия являлась основой рентабельности, что повлекло за собой изменение режима работы когенерационных систем ТЭЦ и уход их от расчетного  и в общем то оптимального режима. Это влечет за собой перевод теплофикационных турбин в глубоко нерасчетный режим, что особенно это тяжело отражается на цилиндрах низкого давления ЦНД. Это вызвано пропуском завышенного расхода пара на величину недоотпуска производственного отбора. На примере ТЭЦ 2 г. Смоленска, турбина ПТ60 рассчитано на отборы пара 115 тонн в час, а работается отбором 28 тонн в час, в этом режиме ЦНД имеет настолько низкий КПД, что экономически выгоднее отключить турбину, а пар на промышленные нужды отпускать через РОУ.

Рисунок 2. Пример влияния уменьшения промышленного отбора пара на работу ЦНД

где: - промышленный отбор пара; - расчетный, оптимальный расход пара на ЦНД; Δ- уменьшение производственного отбора.

Выход из такой ситуации может быть осуществлен двумя способами: 1 способ - увеличить производственные мощности, что повлечет за собой увеличение  и уменьшит Δ В настоящее время совершенно не возможно, либо найти схемное решение, позволяющее привести работу турбины, в нашем примере ПТ60, к нормальному расчетному режиму. Все рассматриваемые схемные решения для повышения эффективности носит частичный характер и оказывает положительное влияние на эффективность станции в рамках 1 %, а то и десятых долей процента.

Рисунок 3. Пример распараллеливание источника пара

где: ПМ- паровая машина.

Представляется, интересным решить данную проблему распараллелив потоки пара в районе ЦНД с целью сохранения расчетного потока в расчетном режиме. На рис.3 представлена возможная схема. В качестве параллельного ЦНД элемента может быть использована паровая машина, основным требованием к ней будет являться хорошие регулировочные способности. В качестве такой машины может быть использована винтовая турбина. Винтовые турбины в последнее время продемонстрировали хорошие показатели, и они подходят по мощности. Возвращаясь к турбине ПТ 60, необходимая мощность параллельного элемента составляет порядка 20 МВт, конечно, данный поток будет перерабатываться в конденсационном режиме, и суммарный КПД всей системы будет ниже чем у ТЭЦ, однако если этот избыточный поток пропустить через кольцевую часть ЦНД, то его отрицательное влияние «торможение турбины» оказывается значительно больше. Кроме того, такой подход поможет выровнять летний режим, что однозначно улучшит среднегодовые и экономические показатели тепло-энергетической системы.

Поскольку данное схемное решение имеет многопоточный характер, то обычный термодинамический анализ эффективности здесь становится некорректным, и поэтому оценка предлагаемого эксергетичного решения должна производиться с помощью анализа.

Список литературы:

1. Андрющенко А.И. Оптимизация режимов работы и параметров тепловых электростанций. Учебное пособие/ А.И. Андрющенко, Р.З. Аминов.// М.: Высшая школа, 1983.
2. Репин А.Л., Чернн Р.А, Репин А.Л. Методика расчета рабочего процесса винтового парового двигателя// Материалы V международной конференции. Новочеркасск, 2005. -С. 28-31.