Энергосберегающие технологии

Экономичность и надежность энергосбережения. Общие сведения о теплоэлектроцентралях. Переход с раздельного производства энергии на теплофикацию. Виды теплоцентралей в Беларуси. Механизм модернизации производства энергии. Снижение тепловой нагрузки.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время в структуре генерирующих мощностей белорусской электроэнергетики доминируют тепловые электростанции (ТЭС), удельный вес которых в общей выработке электроэнергии в 2020 году составит около 70%,что обусловливает необходимость выбора оптимального направления их развития. Работа источников централизованного теплоснабжения (ЦТ) и особенно теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) обеспечивают основную экономию топлива в энергосистемах. Комбинированное энергоснабжение расходует на 25-30% меньше топлива, чем раздельное, соответственно снижается и вредное воздействие энергетики на природную среду. В настоящее время, при существенном спаде теплопотребления (прежде всего в промышленной сфере) комбинированное производство электрической и тепловой энергии на теплоэлектроцентралях (крупных, средних, малых, блок-ТЭЦ) позволяет экономить за год до 1,5 млн. тон условного топлива, что составляет 12-13% от общего количества топлива, потребляемого концерном «Белэнерго». По теплофикационному циклу в республике вырабатывается около 40% электроэнергии.[1]

Исследование показало, что в настоящее время в энергетическом секторе Беларуси накопился ряд системных проблем, существенно влияющих на экономичность и надежность энергосбережения:

1). Значительный физический и моральный износ мощностей, обуславливающий увелечение издержек на производство электрической и тепловой энергии;

2). Доминирование в топливном балансе электроэнергетической отрасли одного вида энергоресурсов - природного газа (около 95 %).

3). Снижение тепловой нагрузки теплоэлектроцентралей(ТЭЦ) и уменьшение выработки электроэнергии в энергосистеме по экономическому теплофикационному циклу вследствие сооружения источников распределенной генерации у промышленных потребителей, находящихся в зоне действия ТЭЦ.

4). Дефицит инвестиционных ресурсов в отрасли при наличии масштабной программы модернизации действующих объектов энергетики и сооружения новых генерирующих мощностей.

5). Сохраняющаяся практика перекрестного субсидирования и малоэффективная система тарифообразования в отрасли, что не создает экономических стимулов к оптимизации режимов энергопотребления у субсидируемых групп потребителей(сельскохозяйственные предприятия, убыточные промышленные организации. [4]

Мы видим, что в данном комплексе проблем существенная роль отводится проблемам, которые связаны с теплоэлектроцентралями.



ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕПЛОЭЛЕКТРОЦЕНТРАЛЯХ

теплоэлектроцентраль энергосбережение теплофикация

Тепловые электрические станции подразделяют на конденсационные (КЭС), предназначенные для выработки только электрической энергии, и теплоэлектроцентрали ( ТЭЦ ), производящие кроме электрической тепловую энергию в виде горячей воды и пара.

Теплоэлектроцентраль отличается от конденсационной станции установленной на ней специальной теплофикационной турбиной с отбором пара. На ТЭЦ одна часть пара полностью используется в турбине для выработки электроэнергии в генераторе и затем поступает в конденсатор, а другая, имеющая большую температуру и давление, отбирается от промежуточной ступени турбины и используется для теплоснабжения. Конденсат насосом через деаэратор и далее питательным насосом подается в парогенератор. Количество отбираемого пара зависит от потребности предприятий в тепловой энергии. Коэффициент полезного действия ТЭЦ достигает 60--70%. Такие станции строят обычно вблизи потребителей -- промышленных предприятий или жилых массивов. Чаще всего они работают на привозном топливе. Значительно меньшее распространение получили тепловые станции с газотурбинными (ГТЭС), парогазовыми (ПГЭС) и дизельными установками. В камере сгорания ГТЭС сжигают газ или жидкое топливо; продукты сгорания с температурой 750--900 ?С поступают в газовую турбину, вращающую электрогенератор. Кпд таких ТЭС обычно составляет 26--28%, мощность -- до нескольких сотен МВт. ГТЭС обычно применяются для покрытия пиков электрической нагрузки. Кпд ПГЭС может достигать 42 -- 43%.Наиболее экономичными являются крупные тепловые паротурбинные электростанции. Большинство таких ТЭС нашей страны используют в качестве топлива угольную пыль. Для выработки 1 кВт-ч электроэнергии затрачивается несколько сот граммов угля. В паровом котле свыше 90% выделяемой топливом энергии передается пару. В турбине кинетическая энергия струй пара передается ротору. Вал турбины жестко соединен с валом генератора. Современные паровые турбины для ТЭС -- весьма совершенные, быстроходные, высокоэкономичные машины с большим ресурсом работы. Их мощность в одновальном исполнении достигает 1 млн. 200 тыс. кВт, и это не является пределом. Такие машины всегда бывают многоступенчатыми, т. е. имеют обычно несколько десятков дисков с рабочими лопатками и такое же количество, перед каждым диском, групп сопел, через которые протекает струя пара. Давление и температура пара постепенно снижаются. КПД тепловых двигателей увеличивается с ростом начальной температуры рабочего тела. Поэтому поступающий в турбину пар доводят до высоких параметров: температуру -- почти до 550 °С и давление -- до 25 МПа. Коэффициент полезного действия ТЭС достигает 40%. Большая часть энергии теряется вместе с горячим отработанным паром.

ТЕПЛОФИКАЦИЯ ТЕПЛОЭЛЕКТРОЦЕНТРАЛЕЙ

Теплофикация - энергоснабжение тепловых и электрических потребителей на базе комбинированного производства тепла и электроэнергии в одной технологической установке. Переход с раздельного производства энергии на теплофикацию позволяет увеличить коэффициент полезного использования топлива (КПИТ) в 1,5 раза с 55 % до 83 %. Используемое при теплофикации тепло, как правило, является продуктом отходов производства при выработке электроэнергии или сжигании мусора. Вместо того, чтобы бесполезно отдавать это тепло в окружающую среду, его можно применить для обогрева зданий и целых кварталов города. Чем дальше удалено местонахождение источника от потребителя, тем больше тепла теряется при транспортировании. Поэтому для теплофикации предпочтительнее использовать электростанцию небольшой мощности вблизи районов концентрации населения, чем крупные, но удаленные от мест потребления. Таким образом, преимущество теплофикации состоит в том, что, наряду с экономией производственного пространства, достигается лучшее использование произведенной энергии, и поэтому стоимость такого тепла сравнительно низка. Так как подобные энергетические установки могут быть одновременно поставщиками как тепла, так и электрического тока, их общий к.п.д. достигает 80%. Например, теплофикационные установки блочного типа обеспечивают теплом многие жилые кварталы городов. Однако в настоящее время лишь незначительная часть действующих мощностей таких энергетических установок используется наилучшим образом.[3]

ВИДЫ ТЕПЛОЭЛЕКТРОЦЕНТРАЛЕЙ В БЕЛАРУСИ

В Минске и Минской области расположены крупнейшие предприятия, составляющие основу промышленного потенциала Республики Беларусь. РУП “Минскэнерго” расположено в центре областных энергетических объединений, соединяя их в единую республиканскую энергосистему. В состав РУП “Минскэнерго” также входят основные линии электропередачи, связывающие энергосистему Республики Беларусь с Российской энергосистемой и энергосистемой прибалтийских стран. РУП “Минскэнерго” -- самое крупное подразделение в составе концерна. В РУП “Минскэнерго” входят пять теплоэлектроцентралей: ТЭЦ-2, ТЭЦ-3, ТЭЦ-4, ТЭЦ-5, Жодинская ТЭЦ, крупные районные котельные в Минске, Жодино, Борисове, Молодечно, Дружном, Вилейке.

Минская ТЭЦ-2

Введена в эксплуатацию в 1934 году. Установленная электрическая мощность - 29 МВт, тепловая - 575 Гкал/ч. ТЭЦ-2 - источник тепло- и электроснабжения центральной части города. Одним из основных структурных подразделений Минских тепловых сетей является Минская ТЭЦ-2. Первая очередь ее была введена в эксплуатацию еще в 1934 году. Тогда это был самый передовой объект белорусской теплоэнергетики. Правда, из-за отсутствия тепловых сетей ТЭЦ-2 обеспечивала своих потребителей только электроэнергией. До 1941 года на ней было установлено четыре котла низкого давления производительностью по 20 тонн пара в час и турбина мощностью всего 4 тысячи киловатт. Во время Великой Отечественной войны станции был нанесен огромный ущерб. Однако уже в конце октября 1945 года был произведен пуск первого турбогенератора. Таким образом, первая очередь станции была восстановлена в довоенном объеме.

В конце сороковых годов были введены в эксплуатацию еще три котла среднего давления и несколько турбин. Развитие электрической части Минской ТЭЦ-2 завершилось в 1955 году. К этому времени мощность станции достигла 31 МВт. Тепловая часть станции продолжала развиваться. В середине пятидесятых годов был введен в строй еще один котел производительностью 105 тонн пара в час. А в феврале 1964 года было принято решение о строительстве пиковой котельной с четырьмя водогрейными котлами общей мощностью 400 Гкал/час. Затем были введены в строй еще четыре мощных водогрейных котла. В 1982 году развитие ТЭЦ-2 завершилось. В настоящее время ТЭЦ-2 является источником теплоэнергоснабжения центральной части белорусской столицы и теплоснабжения потребителей микрорайона Серебрянка, а также улиц Чкалова, Маяковского, Аэродромная, Могилевская и других. Станция обеспечивает тепло- и энергоснабжение таких важных городских и республиканских объектов, как резиденция Президента Республики Беларусь, Дом правительства, Мингорисполком, студенческий городок БГУ, педагогический университет, а также ряд крупных предприятий -- кондитерская фабрика “Коммунарка”, заводы медпрепаратов, имени Кирова и других. К ТЭЦ-2 присоединено около 300 километ...