Особенности комбинированного и раздельного отпуска тепла
Теплофикация, являющаяся высшей формой централизации теплоснабжения и наиболее рациональным методом снижения удельного расхода топлива на отпуск электрической энергии, способствует эффективному использованию топливно-энергетических ресурсов для энергоснабжения. Под термином «теплофикация» принято понимать централизованное снабжение промышленности и коммунально-бытового сектора теплом на основе комбинированного производства тепла и электроэнергии. Централизация теплоснабжения может быть реализована при подаче тепла группе потребителей от крупной центральной котельной. При этом уменьшается количество тепловых источников, повышается экономичность выработки тепла за счет снижения первоначальных капиталовложений и годовых эксплуатационных расходов, появляется возможность сжигать низкосортные и местные виды топлива, улучшить санитарные условия промышленных районов и жилищно-коммунального сектора за счет использования эффективных методов очистки уходящих газов, значительно сократить численность обслуживающего персонала, исключить внутригородскую транспортировку топлива и золы и т. д.
На ТЭЦ при комбинированном отпуске тепла большая часть пара, поступающего в турбину, расширяется до определенного давления. При этом механической энергии вырабатывается меньше, чем при расширении до минимального давления на конденсационных электростанциях. Общий расход тепла ниже, чем если бы тепло и механическая энергия вырабатывались раздельно. Следовательно, при комбинированном производстве электроэнергии и тепла расход свежего пара на выработку заданной электрической мощности возрастает вследствие неполного расширения в турбине части пара, а расход тепла, учитывая отпуск его потребителям, уменьшается. При отнесении всей экономии, получаемой при комбинированном производстве на выработку электроэнергии, удельный расход топлива на электроэнергию, отпущенную от ТЭЦ, получается примерно вдвое меньше, чем на современных конденсационных электростанциях. Вследствие этого вид и стоимость топлива, которое может быть сэкономлено, оказывают решающее влияние на определение экономической эффективности сооружения ТЭЦ.
Архитектурно-планировочные трудности, связанные с размещением крупных ТЭЦ в современных городах, санитарные требования к чистоте воздушного бассейна и другие причины вызывают необходимость выноса вновь сооружаемых объектов на окраины и даже за черту городов, что приводит к значительному удорожанию тепловых сетей вследствие увеличения протяженности весьма дорогих магистральных теплопроводов. Одновременно увеличиваются потери тепла в этих сетях, расходы по их обслуживанию и ремонту, расход электроэнергии на перекачку теплоносителя и т. п. [а определенном этапе эти обстоятельства начинают снижать эффект, достигнутый за счет централизации теплоснабжения. Таким образом, максимальная концентрация мощностей ТЭЦ лимитируется высокой стоимостью тепловых сетей. В то же время оптимум концентрации мощности в отопительных котельных, работающих при низких параметрах пара (или водогрейных), достигается при относительно незначительной их единичной производственной мощности 58— 174 МВт [371. Естественно, что при теплоснабжении от таких котельных уменьшаются протяженность магистральных теплопроводов и удельные капиталовложения в транспортировку тепла, однако централизованное теплоснабжение от котельных, с народнохозяйственной точки зрения, рассматривается как низшая по сравнению с теплофикацией форма теплоснабжения.
Выбор рационального источника теплоснабжения в каждом конкретном случае требует проведения технико-экономических расчетов. При этом, однако, в связи со значительным ростом единичных мощностей конденсационных блоков и начальных параметров пара в области строительства современных крупных тепловых конденсационных электростанций (КЭС) достигнут значительный прогресс, выразившийся в снижении удельных капиталовложений и уменьшении удельного расхода топлива на производство электроэнергии. Одновременно при использовании водогрейных котлов производительностью до 116 МВт с коэффициентами полезного действия 80—85% значительно снизились капитальные затраты и удельный расход топлива районных котельных, которые могут быть эффективно использованы для централизованного теплоснабжения. В этих условиях в крупных энергосистемах теплофикация экономически оправдывается при сооружении крупных ТЭЦ с начальными параметрами пара 12,8 МПа и выше с турбинами 50 МВт и выше и тепловыми нагрузками не менее 350 МВт, а в районах очень дешевого топлива — не менее 700 МВт. При отсутствии тепловых нагрузок указанной величины в этих районах эффективнее реализация энергоснабжения по раздельной схеме [56].
Анализ работы действующих ТЭЦ показывает, что возможности повышения тепловой экономичности использованы далеко не в полной мере и в будущем абсолютная экономия топлива, получаемая от теплофикации, может быть значительно повышена, главным образом, за счет увеличения доли выработки электроэнергии на тепловом потреблении [57]. Снижение удельных расходов топлива на отпуск электроэнергии за 1965—1971 гг. видно из диаграмм рис. 1. На диаграмме рис. 1, а показано снижение удельного расхода топлива на электростанциях с начальным давлением 12,8 МПа и выше: кривые 1 я 4 отражают фактические данные соответственно для КЭС и ТЭЦ с начальным давлением 12.8 МПа и выше; 2, 3 я 5 — характерный удельный расход топлива соответственно для КЭС 12,8 и 23,5 МПа и ТЭЦ 12.8 МПа и выше. Диаграмма рис. 1, б иллюстрирует снижение удельного расхода топлива на электростанциях с начальным давлением 8,8 МПа: кривые 1 я 3 построены по фактическим данным; 2 я 4 отображают характерный удельный расход топлива соответственно для КЭС и ТЭЦ. Из диаграмм рис. 1, в видны фактические удельные расходы топлива для КЭС (кривая 1) и ТЭЦ (кривая 2) с начальным давлением 12.8 МПа и рис. 1, г — фактические данные, усредненные для всех электростанций Министерства энергетики и элект- трификации СССР (кривая 1), в том числе для КЭС (кривая 2) и ТЭЦ (кривая 3).
Разность удельных расходов условного топлива КЭС и ТЭЦ растет из года в год по всем грудпам станций.
Повышение тепловой экономичности ТЭЦ достигается за счет реализации следующих условий:
I) внедрения теплофикационных блоков мощностью 250 МВт с параметрами пара 23,5 МПа н 560 /565° С на базе турбоагрегата Т-250-240, тепловая мощность которого составляет 385 МВт (вместе с пиковым источником — 640 МВт).
Применение этого оборудования обеспечивает повышение экономичности ТЭЦ в годовом разрезе, поскольку в летний период, при работе турбины в конденсационном режиме, экономичность установки соизмерима с экономичностью конденсационного блока мощностью 300 МВт;
2) внедрения новых высокоэкономичных турбин типа Т-175/205-130, ПТ-135/165-130/15, Р-100-130/15 с параметрами пара 12,8 МПа, 555° С с расширенными пределами регулирования давления отборов, обеспечивающими максимальное приближение параметров отборного пара к уровням, определяемым тепловыми потребителями;
3) применения многоступенчатого подогрева сетевой воды в турбоустановках, включая подогрев воды для подпитки тепловой сети во встроенном в конденсатор специальном трубном пучке, а также компоновочных решений, обеспечивающих минимальные потери давления в паропроводах отборного пара (расположение сетевых подогревателей под турбиной) и др.;
4) повышения загрузки отборов действующих теплофикационных турбин с доведением аТЭц до оптимальных значений;
5) доведения температуры обратной сетевой воды до расчетных значений, что позволит увеличить удельную выработку электроэнергии на тепловом потреблении, т. е. повысить экономичность ТЭЦ без дополнительных капиталовложений;
6) продолжения работ по переводу низкоэкономичных конденсационных турбин в режим работы с ухудшенным вакуумом или с противодавлением.
Экономия топлива, получаемая за счет выработки электроэнергии на тепловом потреблении, определяется как произведение разности удельных расходов топлива КЭС и ТЭЦ на отпуск электроэнергии от ТЭЦ. В зависимости от начальных параметров ТЭЦ и КЭС экономия топлива на 1 кВт установленной мощности ТЭЦ составляет 0,8—1 т у. т/год [8 ], а 1 МВт присоединенной тепловой нагрузки обеспечивает за счет комбинированной выработки электроэнергии экономию около 215—260 т у. т/год [8].
Виноградов Ю. И., Векштейн Л. М., Соболь И. Д. ПРОМЫШЛЕННОЕ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ. «Техника», 1975
