ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ УКРУПНЕНИЯ ЕДИНИЧНОЙ МОЩНОСТИ ТЕПЛОФИКАЦИОННЫХ ТУРБОАГРЕГАТОВ
Как уже отмечалось выше, при варьировании в широком диапазоне уровней и темпов роста тепловых нагрузок, длительности расчетного периода, а также другой технико-экономической информации более экономичным, как правило, является концентрированный ввод однотипных турбин типов Т и ПТ, а значит, при определенных условиях крупные турбины оказываются эффективнее турбин с меньшей единичной мощностью. Ниже приводятся результаты расчетов, обосновывающие экономическую целесообразность укрупнения единичных мощностей и областей применения теплофикационных турбин разных типоразмеров.
Разграничение областей применения турбин Т-100-130 и Т-175-130. Анализ данных, приведенных в [22], показывает, что в суммарной электрической мощности теплофикационных турбин, намеченных к вводу за период 1971 —1980 гг., более 60% составляет мощность турбин типа Т, в том числе турбин Т-100-130 около 48%. Освоение более мощных турбин с отбором пара и конденсацией (Т-175-130 и Т-250-240), а также дальнейший рост концентрации тепловых нагрузок городов и промышленных центров СССР вызывают необходимость определения оптимальных областей и масштабов применения теплофикационных турбин типа Т разной единичной мощности. Расчеты, выполненные применительно к условиям Центра и Северо-запада европейской части СССР, показывают, что установка на ТЭЦ турбин Т-175-130 вместо турбин Т-100-130 оказывается экономически целесообразной при проектной тепловой нагрузке около 2500—2900 ГДж/ч (600—700 Гкал/ч) и выше. При этом применение турбин Т-175-130 приводит к существенному увеличению оптимальной электрической мощности ТЭЦ при той же тепловой нагрузке, что объясняется увеличением оптимального расчетного коэффициента теплофикации при увеличении единичной мощности теплофикационных турбин.
Определение областей применения турбин Т-175-130 и Т-250-240. Результаты расчетов показывают, что капиталовложения в ТЭЦ с турбинами Т-250-240 больше на 5—7%, приведенные затраты и расход топлива меньше соответственно на 1 и 3—6% их значений для ТЭЦ с турбинами Т-175-130, т. е. они практически равноэкономичны. Без учета постепенности роста тепловой нагрузки экономия топлива на ТЭЦ с турбинами Т-250-240 по сравнению с турбинами Т-175-130 достигает около 9% [25]. Поэтому применение турбин Т-250-240 целесообразно на отопительных ТЭЦ преимущественно в районах дорогого топлива.
Определение экономической эффективности дальнейшего укрупнения единичной мощности турбин типа Т. В качестве объектов исследования рассматривались ТЭЦ с турбинами Т-250-240 и Т-430-240. Турбина Т-430-240 может быть создана на базе конденсационной турбины К-500-240, и расчетный отпуск тепла от нее может составить 2300 ГДж/ч (550 Гкал/ч). Ее установка на ТЭЦ должна производиться в блочном исполнении с энергетическим котлом производительностью пара 1600 т/ч.
При проведении расчетов основные технико-экономические показатели по турбине Т-430-240 определялись экспертным путем, тепловая нагрузка в последнем году десятилетнего периода варьировалась от 4200 до 8400 ГДж/ч (от 1000 до 2000 Гкал/ч). В качестве примера в табл. 6-7 приведены результаты расчетов, характеризующие относительную экономичность ТЭЦ с турбинами Т-430-240, Т-250-240 и Т-100-130 при Qr0.P 6700 ГДж/ч (1600 Гкал/ч).
Из полученных данных следует, что перерасход приведенных затрат при установке на ТЭЦ турбин Т-250-240 вместо турбин типа Т-430-240 составляет около 6%, а капиталовложений — 15%. Еще более значителен разрыв в относительной экономичности турбин Т-430-240 и Т-100-130.
Полученные результаты являются ориентировочными. Для более точного определения сравнительной эффективности турбин Т-430-240 и Т-250-240 необходима разработка технического проекта турбины Т-430-240 и выявление ее технико-экономических показателей. Однако проведенные исследования обосновывают целесообразность дальнейшего укрупнения единичной мощности турбин типа Т. В этой связи представляется актуальным вопрос о разработке технических проектов теплофикационных турбин единичной мощностью 500 МВт и выше. Зависимость оптимальной единичной мощности турбин типа Т от отопительно-бытовой тепловой нагрузки В Т-м году представлена на рис. 6-8,а. Здесь также показано влияние единичной мощности турбин на оптимальную мощность ТЭЦ при разных уровнях тепловой нагрузки в последнем году расчетного периода (рис. 6-8,6). Как видно из приведенных построений, при укрупнении единичной мощности турбин типа Т увеличивается оптимальная мощность ТЭЦ. Однако применение крупных теплофикационных турбин оказывается экономически целесообразным при достижении соответствующих уровней тепловой нагрузки ТЭЦ [34].
Определение экономической эффективности укрупнения единичной мощности турбин типа ПТ. Наряду с освоенными турбинами этого типа (ПТ-60-130, ПТ-135-130) рассматривались новые турбины — ПТ-200-130 и ПТ-270-130 и энергетические котлы производительностью 800 т/ч. Основные технические характеристики и технико-экономические показатели указанных турбин приняты (с некоторой корректировкой на основе экстраполяции) по данным турбины ПТ-135-130.
Расчеты, выполненные при разных уровнях и структуре тепловых нагрузок, показали [49], что установка на ТЭЦ турбин ПТ-270-130 оказывается более эффективной, чем применение турбин ПТ-200-130, начиная с тепловой нагрузки в Т-м году, равной около 5000 ГДж/ч (1200 Гкал/ч). В диапазоне тепловой нагрузки от 2900 ГДж/ч (700) до 5000 ГДж/ч (1200 Гкал/ч) экономически целесообразнее ТЭЦ с турбинами ПТ-135-130. Поэтому представляется, что в качестве следующей ступени единичной мощности турбин типа ПТ целесообразно рассматривать турбину ПТ-270-130.
Экономический эффект от применения на ТЭЦ турбин ПТ-270-130 вместо турбин ПТ-135-130 характеризуют построения рис. 6-9. Из этих построений видно, что значение —}—АЗ при тепловой нагрузке ТЭЦ свыше 5000 ГДж/ч (1200 Гкал/ч) возрастает, примерно, до 4%. При этом в зависимости от структуры тепловой нагрузки оно изменяется в некоторой области. В целом изменение оптимальной единичной мощности турбин типа ПТ и в зависимости от нее суммарной мощности ТЭЦ при разных уровнях тепловой нагрузки характеризуют рис. 6-10 и 6-11. Из рис. 6-11 видно, что с увеличением единичной мощности турбин типа ПТ существенно повышается оптимальная суммарная мощность ТЭЦ.
При выборе оптимального развития ТЭЦ и единичной мощности турбин типов Т и ПТ необходимо учитывать:
1) реальный рост концентрации тепловых нагрузок городов, что позволит обосновать возможные масштабы, а следовательно, и целесообразность применения крупных турбин;
2) возможные ограничения по развитию электрических мощностей ТЭЦ в электроэнергетической системе, поскольку могут быть ограничены возможности участия ТЭЦ в покрытии базиса графика электрической нагрузки из-за работы в этой части графика блочных КЭС на органическом и, особенно, на ядерном горючем. Поэтому выбор мощностей ТЭЦ и сроков ввода теплофикационных турбин должен уточняться при оптимизации развития объединенных электроэнергетических систем;
3)перспективы развития теплофикации на ядерном топливе.
При обосновании концентрации мощностей ТЭЦ, эффективности укрупнения и очередности ввода основного оборудования важным является вопрос индустриализации строительства ТЭЦ. В этой связи значительный интерес представляют разработки ВНИПИэнергопрома по применению ТЭЦ повышенной заводской готовности [63].
Следует отметить, что наряду с рассмотренными выше могут найти применение на ТЭЦ и другие типы теплофикационных турбин, в частности, предложенные ЦКТИ турбины с отбором пара и противодавлением (типа ТР). Такие турбины могут устанавливаться на ТЭЦ, сооружаемых прежде всего в условиях европейской части СССР, для которых характерно резко выраженная неравномерность электропотребления как в суточном, так и в годовом разрезе. Их установка на ТЭЦ может приводить к повышению экономической эффективности и тем существеннее, чем плотнее годовой график тепловой нагрузки по продолжительности и больше в нем доля нагрузки горячего водоснабжения. Достаточно подробное обоснование экономической эффективности применения турбин типа ТР содержится в работах ВНИПИэнергопрома и ЦКТИ.
