ЭКОНОМИЧЕСКАЯ  ОЦЕНКА  ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ  СИСТЕМЫ.  ПОДХОДЫ,  ТЕНДЕНЦИИ  НА  СОВРЕМЕННОМ  ЭТАПЕ

Краснова  Юлия  Сергеевна

студент  1  курса  магистратуры,  кафедра  «Промышленной  теплоэнергетики»

НИУ  МЭИ  в  г.  Смоленске,  РФ,  г.  Смоленск

E -mail:  youlianaks @mail.ru

Михайлов  Владимир  Александрович

научный  руководитель,  канд.  техн.  наук,  доцент  НИУ  МЭИ  в  г.  Смоленске,  РФ,  г.  Смоленск

Современные  экономические  условия  требуют  совершенствования  существующих  и  возникновения  новых  научных  подходов  к  решению  задач  повышения  экономической  эффективности  теплофикационных  систем  в  целом,  а  также  их  отдельных  звеньев.

Говоря  о  повышении  эффективности,  ставится  задача  оптимизации.  Задача  экономической  оптимизации  состоит  в  оптимизации  всей  схемы  теплоэнергетической  системы  и  её  отдельных  элементов.  Принципиальная  схема  теплоэнергетической  системы  представлена  на  рисунке  (рисунок  1).

Рисунок  1.  Принципиальная  схема  теплоэнергетической  системы

Генерирующими  системами  являются  ТЭЦ  или  атомные  стации.  Коммуникации  —  тепловые  сети,  разветвления  которых  достигают  больших  размеров.  Потребители  —  это  промышленные  предприятия,  районные  города  и  поселки.

Рассмотрим  подходы  к  решению  задач  повышения  эффективности  теплофикационных  систем.

1.  Повышению  эффективности  работы  ТЭЦ,  в  первую  очередь,  способствует  разумный  выбор  мощности  как  отдельных  агрегатов,  так  и  всей  зоны  теплофикации.  Совершенствование  компоновок  и  технологических  схем,  внедрение  прогрессивных  методов  строительства,  применение  парогазовых  технологий  комбинированного  производства  электрической  и  тепловой  энергии,  поддержание  оптимальных  режимов  работы  оборудования  приводит  к  росту  экономичности  показателей  работы  теплофикационных  систем.

2.  Безусловным  фактором  повышения  эффективности  является  реконструкция  действующих  и  строительство  новых  районных  отопительных  котельных  и  ТЭЦ  (при  выборе  в  качестве  топлива  природного  газа),  которые  рекомендуется  осуществлять  только  с  применением  высокоэффективных  газотурбинных  и  парогазовых  технологий.  Не  теряет  актуальности  задача  совершенствования  теплофикационных  паровых  турбин  со  ступенчатым  подогревом  сетевой  воды  и  паровых  турбин  с  переводом  последних  на  теплофикационное  производственное  и  отопительное  противодавление  с  организацией  ступенчатого  подогрева  сетевой  воды.

3.  Важным  фактором  роста  эффективности  является  реконструкция  устаревших  конденсационных  турбин  в  теплофикационные,  а  также  переход  турбоустановок  на  теплофикационное  противодавление  (ухудшенных  вакуум). 

4.  Необходимо  развивать  идею  применения  малых  ТЭЦ  для  коммунального  и  промышленного  снабжения  небольших  городов.  Мини-  и  малые  ТЭЦ  могут  быть  паротурбинными,  газотурбинными  и  парогазовыми.  Последние  из  выше  перечисленных  более  экономичные,  чем  паротурбинные,  так  как  и  для  малых  ГТУ  можно  применять  высокие  начальные  температуры  газов. 

При  применении  малых  ПГУ-ТЭЦ  важно  обосновать  условия,  при  которых  в  их  составе  могут  быть  противодавленческие  паровые  турбины  (ППТ)  как  более  дешевые,  но  при  этом  требующие  определенного  сезонного  минимума  тепловых  нагрузок. 

Использование  ППТ  как  на  паротурбинных,  так  и  на  парогазовых  ТЭЦ  оставляет  актуальными  вопросы  применение  систем  аккумулирования  теплоты  с  помощью  специальных  аккумуляторов  или  на  основе  аккумулирующей  способности  тепловых  сетей.  Это  будет  способствовать  возможности  выравнивания  суточных  графиков  промышленно-отопительных  нагрузок  и  увеличению  числа  часов  использования  тепловой  мощности  ТЭЦ  в  течение  года.

5.  Говоря  о  совершенствовании  теплофикации,  нельзя  не  заострить  внимания  на  проблеме  прохождения  минимумов  электрической  нагрузки  энергосистемы  и  покрытия  её  пиков.  Обычно  ТЭЦ  проектируются  в  базисной  части  графика  электрических  нагрузок  и  не  имеют  целого  ряда  необходимых  маневренных  и  форсировочных  свойств.  Исследования  перспективных  режимов  использования  ТЭЦ  в  энергосистемах  и  выбор  профиля  их  оборудования  остаются  актуальными.  В  современном  мире,  парогазовые  и  газотурбинные  ТЭЦ  отвечают  требованиям  маневренности  в  наибольшей  степени.  Однако  при  этом,  учитывая  преобладающее  число  паротурбинных  ТЭЦ,  нельзя  не  задумываться  о  выпуске  современного  оборудования,  а  также  разработке  прогрессивных  технических  и  технологических  решениях,  которые  способны  работать  в  пиковой  и  полупиковой  частях  графика  электрической  нагрузки  с  разгрузкой  в  выходные  дни  и  ночное  время  до  30—50  %.

На  существующих  сегодня  теплофикационных  установках  может  использоваться  и  их  естественная  маневренность.  Отметим,  что  такая  маневренность  не  требует  значительных  затрат,  чему  может  способствовать  использование  конденсационного  потока  пара  и  пара  на  производство.  Также  данный  эффект  можно  получить,  если  использовать  регенеративные  сетевые  подогреватели,  однако  обязательным  условием  является  неизменный  отпуск  теплоты  потребителям.

Вектор  дальнейших  исследований  сосредоточен  на  создании  специализированных  базовоманевренных  ТЭЦ,  в  части  технологических  схем,  профиля,  параметров  и  режимов  работы  основного  оборудования  (турбины,  котлы),  которые  позволяют,  если  возникает  такая  необходимость,  обеспечить  любой  диапазон  их  разгрузки  по  электрической  мощности.

6.  Немаловажно  заострять  внимание  на  промышленной  теплофикации,  которая  обеспечивает  покрытие  50  %  парового  теплопотребления.  Для  начала,  следует  унифицировать  рабочую  шкалу  рабочих  давлений  технологических  аппаратов,  сведя  их  к  минимуму.  Нам  сегодняшний  день  на  технологические  нужды  отпускается  пар  с  давлением  от  3  до  40  бар,  что  существенным  образом  влияет  на  экономичность  использования  выпускаемой  серии  турбин,  а  в  некоторых  случаях  вообще  не  позволяет  выпускать  пар  из  отборов.  Отметим,  что  конструкция  турбин  должна  быть  такой,  чтобы  стало  возможным  допускать  отбор  небольших  количеств  пара  нужного  давления  из  верхних  регенеративных  отборов,  либо  организовать  дополнительный  нерегулируемый  отбора.  Важной  задачей  является  совершенствование  технологических  аппаратов  с  целью  уменьшения  и  исключения  загрязнения  и  потери  конденсата.

7.  Актуальными  остаются  исследования  по  выбору  оптимальных  технических  решений,  схем  и  параметров  систем  теплоснабжения  с  атомными  источниками,  в  том  числе  и  при  возможном  использовании  АЭС,  если  последняя  используется  в  качестве  источника  дальнего  теплоснабжения  агломераций  и  городов.

8.  Отметим,  что  без  удешевления  и  совершенствования  систем  транспорта  теплоты  невозможно  дальнейшее  развитие  теплофикации.  Строительство  новых  тепловых  сетей,  а  также  замене  изношенных  должны  осуществляться  только  с  применением  прогрессивных  технологий  и  способов  прокладки  подземных  тепловых  сетей.  Для  предотвращения  наружной  коррозии  трубопроводов  теплосетей  традиционной  канальной  прокладки  также  необходимы  современные  эффективные  меры.  Для  улучшения  дальнего  транспорта  теплоты  (и  паротурбинной  КЭС,  и  АЭС)  рекомендуется  осуществлять  передачу  тепловой  энергии  в  химически  связанном  виде  с  использование  современных  технологий.

9.  Как  известно,  современные  крупные  системы  теплоснабжения  не  обладают  достаточной  тепловой  и  гидравлической  устойчивостью  и  не  оснащены  качественным  и  надежным  автоматизированным  управлением  теплопотреблением.  Поэтому  возникают  как  недогрев,  так  и  перегрев  зданий.  Это  приводит  к  превышению  температуры  обратной  сетевой  воды  (по  сравнению  с  расчетной  температурой)  на  10—15  ⁰С  в  некоторых  системах.  Это  значительно  снижает  выработку  электроэнергии  на  тепловом  потреблении  (на  3—4  кВтч  на  1  Гкал  отпускаемой  от  турбины  теплоты  при  изменении  температуры  воды  на  1  ⁰С)  и  увеличивает  расход  сетевой  воды  и  электроэнергии  на  её  перекачку  [1,  c.  15].

10.Необходимо  соблюдать  проектный  температурный  график,  а  также  ограничить  отпуск  теплоты  от  ТЭЦ  для  повышения  эффективности  теплофикации  и  топливосбережения  в  целом.  Повсеместно  наблюдается  тенденция  снижения  температуры  прямой  сетевой  воды  по  сравнению  с  расчетной  при  сохранении  расчетной  температуры  воздуха  в  зданиях,  которые  отапливаются.  Это  объясняется  соображениями  экономии,  однако  вместо  этого  происходит  пережог  топлива  в  энергосистеме. 

11.Одной  из  важнейших  проблем  современной  теплофикации  является  обеспечение  требуемой  гидравлической  плотности,  чистоты  теплоиспользующего  оборудования,  а  соответственно,  и  качества  сетевой  воды.  Отметим  что  подпитка  теплосетей  превышает  нормативную  во  много  раз.  Причинами  этого  являются  изношенность  и  неплотность  теплосетей,  а  также  неконтролируемый  разбор  сетевой  воды.  Также  проблемой  является  загрязненное  отопительное  и  теплообменное  оборудование,  которое  не  в  состоянии  из-за  своих  негативных  характеристик  обеспечить  нужный  теплосъем,  а  это,  в  свою  очередь,  увеличивает  температуру  и  расход  обратной  сетевой  воды.  В  западных  странах  в  системах  теплоснабжения  отмечается  высокая  гидравлическая  плотность,  которая,  является  свидетельством  высокой  надежности  тепловых  сетей,  а  механическая  и  химическая  виды  очистки  и  малая  подпитка  теплосетей  способствуют  повышению  качества  сетевой  воды  и  поддержанию  чистоты  теплоиспользующего  оборудования.

Для  того,  чтобы  повысить  эффективность  работы,  а  также  надежность  теплоснабжения,  применяют  предызолированные  трубы;  где  это  возможно,  переходят  на  независимую  схему  присоединения  потребителей  (температуру  теплоносителя  в  первом  контуре  рассчитывают  на  уровне  160—170  ⁰С);  внедряют  метод  количественно-качественного  регулирования  отпуска  теплоты  от  источников;  применяют  электрические  регулируемые  приводы  на  подкачивающих  и  сетевых  насосах;  внедряют  автоматизированные  системы  управления  гидравлическими  и  тепловыми  режимами  теплоснабжения  и  т.  д.

12.Отметим,  что  для  расширения  и  сохранения  теплофикационных  системы  необходимо  применение  рыночной  тарифной  политики  при  установлении  цен  на  энергоносители,  в  первую  очередь,  на  тепловую  энергию.  Ситуация  на  сегодняшний  день  такая:  тарифы  на  тепловую  энергию,  которая  отпускается  промышленными  предприятиями  от  централизованных  источников  слишком  высоки.  В  первую  очередь,  это  происходит  из-за  наличия  перекрестного  субсидирования  льготный  потребителей.  Все  это  приводит  к  тому,  что  руководство  предприятия  принимает  решения  о  строительстве  на  предприятиях  даже  в  тех  зонах,  которые  уже  охвачены  централизованным  теплоснабжением  и  теплофикацией,  собственных  и  совершенно  неэкономичных  теплоисточников.  Такая  массовая  тенденция  влечет  развал  теплофикационных  систем.  Для  недопущения  убыточности  и  развала  действующих  на  данный  момент  теплофикационных  систем  необходимо  понять  следующее:  экономия  топлива  от  комбинированной  выработки  тепловой  и  электрической  энергии  должна  относиться  не  только  на  электрическую  (физический  метод  учета),  но  и  на  оба  вида  энергии.  Именно  такой  подход  приводи  к  установлению  тарифов,  которые  являются  обоюдовыгодными  как  для  потребителей,  так  и  для  производителей  тепловой  и  электрической  энергии.

Слишком  высокие  тарифы  провоцируют  массовое  отключение  и  подключение  потребителями  в  самостоятельном  порядке  собственных  теплопотребляющих  установок  к  системам  централизованного  теплоснабжения  в  зависимости  от  погоды  или  времени  суток.  Это  существенно  снижает  экономичность  и  надежность  теплоснабжения.  Такая  проблема,  которая  появилась  относительно  недавно,  также  требует  рассмотрения  и  решений,  так  как  существующие  системы  теплоснабжения  не  приспособлены  к  таким  режимам  работы.

Недостатки  и  достоинства,  которые  были  рассмотрены  в  данной  статье,  а  также  возможности  и  тенденции  развития  в  области  теплофикации  и  централизованного  теплоснабжения  указывают  на  то,  что  необходимо  решить  еще  значительный  ряд  организационных,  технических  и  экономических  задач  и  проблем  для  того,  чтобы  не  только  обеспечить  сохранность  существующих  теплофикационных  позиций,  но  и  добиться  качественного  и  количественного  роста,  а  также  роста  эффективности  теплофикации  в  целом.

Список  литературы:

1.Яковлев  Б.В.  Повышение  эффективности  систем  теплофикации  и  теплоснабжения.  Новости  теплоснабжения,  2008.  —  448  с.