Комбинированное или раздельное производство тепловой и электрической энергии_Д.И.Аронов_2005

Комбинированное или раздельное производство тепловой и электрической энергии?

http://www.thermonews.ru/analytics/kommunal/combenergo.htm

18 Августа 2005 / Аналитика / Проблемы ЖКХ Автор: И.З. Аронов

Казалось бы, что за вопросы? Ведь этот вопрос давно решен в пользу комбинированной выработки  на теплоэлектроцентралях. Экономически обоснованный выбор был сделан много десятков лет назад, и СССР неуклонно руководствовался им до 60–70–х годов прошлого века. Однако любители поспорить могут справедливо заметить: техника все время прогрессирует и обстановка может измениться таким образом, что все, что было хорошо и справедливо 70 лет назад, сегодня целесообразно изменить. К сожалению, такие любители нашлись  еще 30–40 лет назад и дело повернулось так, что наша страна бесполезно потеряла много топлива и денег и, к сожалению, продолжает их терять и теперь.

Прошу читателя извинить за такое отступление и перехожу к делу.

Электроэнергия производится  на тепловых паротурбинных электростанциях, а также дизельных, гидроэлектростанциях, атомных электростанциях. Наибольшую электрическую мощность можно получить на конденсационной  паротурбинной электростанции (КЭС), состоящей из парового котла с пароперегревателем, вырабатывающих нагретый пар нужного давления и температуры, парового турбогенератора (блок паровой турбины и электрогенератора, сидящего на валу турбины), конденсатора, в котором отработанный в турбине пар  конденсируется, а конденсат насосом подается в котел. Такова упрощенная схема работы КЭС. Для того, чтобы получить максимально возможную мощность, пар на входе в турбину должен иметь максимально возможное давление и температуру, а на выходе – минимальное давление. В современных КЭС пар на входе в конденсатор имеет давление 0,04 атм, температуру около 28 град. Цельсия, а теплосодержание очень высокое, около 575 ккал/кг. Чтобы сконденсировать этот пар, надо пропустить через трубы конденсатора воду в количестве не менее 55 кг на 1 кг пара с температурой ее как можно ниже 20 град. Выходящая из конденсатора вода имеет температуру не более 25 град. Как правило, тепло этой воды не может быть использовано. Потеря тепла с охлаждающей водой огромна: до 60% тепла топлива, сожженного в котле, бесполезно теряется с водой; еще 10% тепла топлива теряется в самом котле. В результате коэффициент использования топлива на КЭС самого современного типа и при высоких параметрах пара не превышает 40%. Как указывалось выше, КЭС вырабатывает только электроэнергию. Народное хозяйство (промышленность, коммунальное хозяйство, жилые, общественные здания и т.п.) потребляют в не меньшем количестве и тепловую энергию. При раздельном производстве тепловой  и электроэнергии одновременно с КЭС сооружаются котельные с паровыми или водогрейными котлами; коэффициент использования топлива в котельных значительно выше.

Необходимо подчеркнуть, что при производстве электроэнергии  используются дымовые газы высокого потенциала (с температурой 1000–1200 град. на выходе из топки). Теплоэнергия требуется в виде перегретой воды с температурой 130–150 град.  (на входе в тепловой пункт). Как видите, потенциал таков, что грех строить специальные котельные для нагрева воды до 150 град. в тех случаях, когда на электростанциях установлены паровые турбины, в которых предусмотрен отбор пара низкого давления в количестве, необходимом для подогрева воды до этой температуры  в системе теплофикации. Подобные теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) за многие десятки лет эксплуатации доказали преимущества комбинированного производства электро- и теплоэнергии, главным из которых является значительная экономия топлива, которая тем выше, чем больше потребителей тепла. Естественно, чем квалифицированнее топливо и чем выше его экономическая (народнохозяйственная) ценность, тем более предпочтительны ТЭЦ с комбинированным производством тепла и электроэнергии. Повторяю, это доказано многолетним опытом. Да вроде и противников явных нет.

Тем не менее, посмотрите, сколько в крупных и средних городах РФ с 1960–70–гг. построено районных и групповых котельных! Все авторы книг и статей по электроснабжению  городов, последних 50–60 лет, подчеркиваю, все без исключения, писали о значительных преимуществах ТЭЦ. Некоторые из них, правда, полагают, что необходимо принимать подобные решения, на основании технико–экономических расчетов. Правильно! Ради Бога. Без должного технико–экономического обоснования не должен рассматриваться ни один проект. Но в те далекие годы закладывали в расчеты безбожно низкую цену природного газа (считалось, что природный газ – самое дешевое топливо и не надо его экономить). В результате произошло обесценивание многого полезного, высоко оцененного мировой теплоэнергетикой из того, что было наработано теоретиками и практиками теплофикации в СССР.

С учетом высочайшего качества природного газа как топлива и сырья для переработки, с точки зрения народного хозяйства и, в первую очередь, охраны окружающей среды его следует считать самым высокоценным топливом. Следует также учесть, что большое количество добываемого природного газа экспортируется за рубеж РФ. Поэтому в любые расчеты, связанные с использованием природного газа, имеет смысл закладывать его экспортную цену для стран Западной Европы.

Если бы любители раздельного производства энергии и сооружения районных котельных с водогрейными котлами  теплопроизводительностью по 100 и 180 Гкал/ч выполняли технико–экономические сопоставления с учетом объективной цены топлива, то они поняли бы, что заслуживают как минимум экстренной отставки.

Другое дело, что в отдельных случаях (подчеркиваю –  в отдельных) решения о строительстве котельной мощностью до 100–200 Гкал/ч можно оправдать, пожалуй, только в одном – когда строительство жилых домов значительно опережает энергетические возможности электроснабжения от ТЭЦ и существующих теплосетей.  Но и в этих случаях хотя бы для частичного снижения ущерба народному хозяйству следует вместо водогрейных котлов устанавливать паровые котлы и паровые турбогенераторы с противодавлением, вырабатывающие электроэнергию по тепловому графику. Подобные ТЭЦ дороже котельных, но они экономичны благодаря выработке электроэнергии и, безусловно, заслуживают широкого применения. Альтернативой сооружению постоянной котельной являются транспортабельные котельные для временного теплоснабжения микрорайона, действующие до сооружения ТЭЦ и тепловых сетей. Могут быть использованы также и передвижные дизельные и газотурбинные ТЭЦ.

Выводы

1. Решая задачи энергоснабжения города, района, поселка следует, безусловно, ориентироваться  на комбинированный метод энергоснабжения, предусматривающий сооружение ТЭЦ. Отход  от подобного решения должен быть обязательно серьезно аргументирован. В противном случае Россия имеет хорошие шансы превратиться из страны–экспортера топлива  в импортера. Так что принятого на вооружение 70 лет назад комбинированного производства на ТЭЦ (любых, но ТЭЦ!) надо придерживаться еще жестче, чем раньше.

2. При наличии стабильных и значительных тепловых нагрузок и возможности получения электроэнергии из электросети в достаточном количестве наиболее эффективно сооружение ТЭЦ с противодавленческими турбинами: при минимальных капвложениях достигается максимальная экономия топлива. Срок окупаемости строительства подобных ТЭЦ по сравнению с другими вариантами комбинированного и раздельного производства энергии, как правило, самый короткий.

3. Даже в пределах большого или среднего города, а тем более для энергоснабжения поселков и малых городов и сел, целесообразно использовать транспортабельные котельные и ТЭЦ, хотя и в этих случаях классические ТЭЦ обеспечивают минимальное потребление топлива.