VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

В нашей стране энергетика является базовой отраслью экономики, стратегически важной для государства. От её состояния и развития зависят соответствующие темпы роста других отраслей хозяйства, стабильность их работы и энерговооруженность. Энергетика создает предпосылки для применения новых технологий, обеспечивает наряду с другими факторами современный уровень жизни населения. В настоящее время основу отечественной энергетики составляют паротурбинные установки (ПТУ) тепловых электростанций. В обозримой перспективе традиционные ПТУ будут вытесняться парогазовыми установками (ПГУ), имеющими значительно более высокие энергетические, экономические и экологические характеристики. В связи с этим необходимо рассмотреть отличительные особенности ПТУ и ПГУ.

Известно, что паротурбинная установка - это непрерывно действующий тепловой агрегат, рабочим телом которого является вода и водяной пар. Паротурбинная установка является механизмом для преобразования потенциальной энергии сжатого и нагретого до высокой температуры пара в кинетическую энергию вращения ротора турбины. Включает в себя паровую турбину, а также вспомогательное оборудование. Паротурбинные установки используются для привода турбогенератора на тепловых и атомных электростанциях. Коэффициент полезного действия ПТУ составляет от 7 до 39%.

К достоинствам ПТУ можно отнести следующее: работа паровых турбин возможна на различных видах топлива (газообразное, жидкое, твердое); высокая единичная мощность; свободный выбор теплоносителя; широкий диапазон мощностей; внушительный ресурс паровых турбин.

В качестве наиболее значимых недостатков отечественных ПТУ отметим низкую термическую и энергетическую эффективность, большие вредные выбросы в окружающую среду при сжигании твердого топлива, малую величину регулировочного диапазона, высокие штатные коэффициенты, недостаточный уровень автоматического регулирования и управления технологическими процессами. В результате действия указанных факторов и в связи с постоянным ростом цен на органическое топливо, стоимость электрической и тепловой энергии, производимой паротурбинными установками электрических станций, стремительно повышается. В связи с этим одним из самых эффективных способов реконструкции тепловых электростанции является замена ПТУ на ПГУ.

Парогазовая установка — сравнительно новый тип генерирующих станций, работающих на газе или на жидком топливе. Принцип работы самой экономичной и распространенной классической схемы таков. Устройство состоит из двух блоков: газотурбинной (ГТУ) и паросиловой (ПС) установок. В ГТУ вращение вала турбины обеспечивается образовавшимися в результате сжигания природного газа, мазута или солярки продуктами горения — газами. Образовавшиеся в камере сгорания газотурбинной установки продукты горения вращают ротор турбины, а та, в свою очередь, крутит вал первого генератора. В первом, газотурбинном, цикле КПД редко превышает 38%. Отработавшие в ГТУ, но все еще сохраняющие высокую температуру продукты горения поступают в так называемый котел-утилизатор. Там они нагревают пар до температуры и давления (500 градусов по Цельсию и 80 атмосфер), достаточных для работы паровой турбины, к которой подсоединен еще один генератор. Во втором, паросиловом, цикле используется еще около 20% энергии сгоревшего топлива. В сумме КПД всей установки оказывается около 58% , что намного выше, чем коэффициент полезного действия ПТУ.

ПГУ обладают следующими достоинствами: Парогазовые установки позволяют достичь электрического КПД более 60 %, для сравнения, у работающих отдельно паросиловых установок КПД обычно находится в пределах 33-45 %; низкая стоимость единицы установленной мощности; парогазовые установки потребляют существенно меньше воды на единицу вырабатываемой электроэнергии по сравнению с паросиловыми установками; короткие сроки возведения (9-12 мес.); нет необходимости в постоянном подвозе топлива железнодорожным или морским транспортом; компактные размеры позволяют возводить непосредственно у потребителя (завода или внутри города), что сокращает затраты на ЛЭП и транспортировку электроэнергии; более экологически чистые в сравнении с паротурбинными установками.

У ПГУ можно отметить два основных недостатка, это необходимость осуществлять фильтрацию воздуха, используемого для сжигания топлива и ограничение на типы используемого топлива. Как правило, в качестве основного топлива в ПГУ используется природный газ, а резервного - дизельное. Применение угля в качестве топлива возможно только в установках с внутри цикловой газификацией угля, что сильно удорожает строительство таких электростанций.

Несмотря на перечисленные недостатки, замена или реконструкция ПТУ на ПГУ увеличит регулировочный диапазон тепловых электростанций на 15-40%, что обеспечит значительную экономию органического топлива и приведенных затрат, улучшает условия регулирования электрической мощности в энергетической системе. Наиболее целесообразно применять ПГУ в нефте- и газовой промышленности, так как наличие газа как основного топлива, позволит в полной мере развивать газовые турбины.

Итак, на основе вышесказанного можно сделать вывод: сооружение ПГУ является в последнее время основной тенденцией развития мировой и отечественной теплоэнергетики, использование ПГУ более выгодно, как с энергетической точки зрения, так и с экологической. Поэтому целесообразно развивать данное направление в энергетике и повышать долю ПГУ на тепловых электростанциях. Уже в ближайшей перспективе складываются достаточно благоприятные условия для широкомасштабного внедрения ПГУ не только при новом строительстве, но и при замене паротурбинного оборудования действующих ТЭС. Наряду с технологической базой разработана адекватная методологическая база, позволяющая повысить обоснованность экономических оценок и качество принимаемых инвестором решений относительно инвестиционной привлекательности действующих ТЭС, и таким образом способствовать развитию внедрения ПТУ на ТЭС.

Л и т е р а т у р а

1. Цанев С.В., Буров В.Д., Ремезов А.Н. Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций /Под ред. С.В. Цанева.- М.: МЭИ, 2008.- 584 с.

2. Костюка. А.Г., Фролова В.В. Паровые и газовые турбины /М.А. Трубилов, Г.В. Арсеньев, В.В., В.В. Фролов и др. – М.: Энергоатомиздат, 1995.- 352 с.

3. Попырин Л.С., Штромберг Ю.Ю., Дильман М.Д. Надежность парогазовых установок //Теплоэнергетика, № 7, 2007.

4.Попырин Л.С., Волков Г.А., Дильман М.Д. Обоснование вида структурной схемы конденсационных парогазовых установок с учетом надежности //Известия РАН. Энергетика, № 3, 2004.

Код для цитирования: Скопировать