6913

20

Есть много технических и организационных возможностей повышения эффективности действующих ТЭС. Для реализации организационных возмож-

ностей необходимо изучить и обобщать опыт лучших и развивать методы бен-

чмаркинга. Целесообразность крупных инвестиций в действующие ТЭС для повышения их эффективности, например, замену котлов или турбин более со-

вершенными, необходимо критически оценивать.

На развитие тепловых электростанций в последнее время заметно влияют опасения общественности о том, что растущие выбросы углекислого газа, вы-

званные сжиганием органического топлива, могут привести к катастрофиче-

ским глобальным изменениям климата, и отражающая эти опасения политика правительств. В случае, если эти опасения окажутся основательными, через не-

сколько десятилетий реально создание конкурентоспособных ТЭС или энерго-

технологических предприятий, работающих на угле с незначительными выбро-

сами СO2 в атмосферу.

Внастоящее время уменьшение эмиссии СO2 возможно и целесообразно

спомощью экономически оправданных мер: энергосбережения у потребителей,

повышения экономичности энергоблоков, развития комбинированного произ-

водства электроэнергии и тепла. Последнее распространено в России и по при-

нятым оценкам снижает потребление топлива в стране на ~ 20 млн. т у.т. в год.

Повышение экономичности угольных энергоблоков и ТЭЦ может сократить удельные расходы топлива и выбросы СO2 на 20 % и более.

В случае, если эти мероприятия окажутся недостаточными, потребуются системы с выводом СO2 из контура энергетических установок и его захороне-

нием под землей или в глубинах океана.

Для использования на электростанциях рассматриваются:

- ПГУ с газификацией углей, паровой конверсией СО с получением водо-

рода и выделением СO2 из синтез-газа;

- энергоблок со сжиганием топлива в среде кислорода и СO2. В этом слу-

чае продукты сгорания состоят из водяных паров, которые могут быть сконден-

21

сированы, и СO2, часть которого рециркулирует в топку, а другая – выводится из контура для захоронения;

- традиционный энергоблок с промывкой дымовых газов для связывания СO2 и его последующего выделения.

В последние годы в России и в частности, в ВТИ, начаты серьезные ис-

следования в этих направлениях.

Выделение СO2 связано с дополнительными потерями и дополнительны-

ми затратами, которые увеличивают стоимость электроэнергии. Удельная стоимость ТЭС может увеличиваться на 10-80 %, удельный расход тепла на 10- -35 %, а стоимость электроэнергии – на 30-100 %. Можно ожидать, что про-

мышленное освоение технологий приведет со временем к значительному по-

вышению экономичности электростанций с удалением СO2.

Планируя строительство новых ТЭС на органическом топливе и проекти-

руя их, следует допускать, что возможно их потребуется дооснащать системами вывода и обработки СO2 и предусмотреть возможность включения в тепловую схему дополнительных элементов, место для их установки и др. Это касается и паровых энергоблоков, и ПГУ с газификацией угля.

Оценка перспектив развития технологий и ожидаемых результатов (по этапам 2010, 2020 и 2030 гг.) приведена в таблице 10. От 15 до 20 лет назад энергетика находилась у нас на передовом уровне: разрабатывались новые тех-

нологии и оборудование, не уступавшие зарубежным, промышленные проекты основывались на исследованиях мощных отраслевых и академических институ-

тов и вузов. В последующие годы имевшийся в электроэнергетике и энергома-

шиностроении потенциал был в значительной мере утрачен, однако сейчас оте-

чественные научно-технические организации могут разрабатывать необходи-

мое для энергетики перспективное оборудование.

Изложенные в статье соображения не реализуются сами по себе. Для это-

го вместо используемых в настоящее время оценок по минимуму затрат и сро-

ков окупаемости необходимо разработать и регламентировать применение в

22

энергетике методики определения целесообразности инвестиций, основанной на экономической эффективности за срок службы и учитывающей риски.

Для каждого из объектов электроэнергетики должна быть составлена,

проэкспертирована и утверждена долговременная программа технического пе-

ревооружения, учитывающая сделанные в статье оценки.

Таблица 10 Оценка перспектив развития технологий получения электроэнергии из органического топлива

23

Для проектов, которые начались с 2010-2015 гг., применяются опробо-

ванные технологии и оборудование, относительно работоспособности, эффек-

тивности и правильности выбора которых нет сомнений. Это ГТУ, ПГУ, высо-

коэкономические угольные блоки, котлы с пылевым сжиганием и ЦКС, усо-

вершенствованные тепловые схемы, современные паровые турбины и вспомо-

гательное оборудование, газоочистные системы.

Как правило, энергоустановки тепловых электростанций, работающие при давлении пара до 9 МПа, и энергоустановки, работающие при давлении па-

ра до 13 МПа, после выработки оборудованием технического ресурса должны выводиться из эксплуатации.

При замещении энергоустановок на газомазутных ГРЭС и ТЭЦ предпоч-

тительна установка ГТУ и ПГУ на газе с резервированием дизельным топли-

вом. При замещении энергоустановок на угольных электростанциях необходи-

мо предусматривать природоохранные мероприятия.

Для ТЭС, потребляющих низкокачественные угли или разные их виды,

наряду с пылевым сжиганием целесообразно рассматривать применение котлов с циркулирующим кипящим слоем.

При техническом перевооружении угольных ТЭС следует обеспечивать КПД блоков, работающих при давлении пара 13 МПа, не менее 41 %, а при давлении пара 24 МПа - не менее 43 %.

Все объекты при техническом перевооружении должны оснащаться пол-

номасштабной АСУ TП, обеспечивающей выполнение всех технических функ-

ций, включая диагностику и регулирование частоты и мощности.

Решения, закладываемые заводами-изготовителями и проектными орга-

низациями при создании нового оборудования для ТЭС, должны отвечать со-

временным требованиям по технико-экономическим и экологическим показа-

телям и соответствовать уровню передовой зарубежной техники.

При выборе оборудования следует отдавать предпочтение отечественным производителям. В настоящее время они значительно расширили номенклатуру выпускаемых изделий, стали лучше предлагать свое оборудование и услуги.

24

Там, где требуются длительные, связанные с большими затратами и рис-

ком разработки, целесообразно совместное с инофирмами производство или прямая закупка необходимых видов оборудования и ноу-хау.

Выполнение этих требований затрудняется тем, что два десятилетия обо-

рудование отечественных энергомашиностроительных заводов почти не обнов-

лялось, их кадры состарились и в значительной части утеряны. Поэтому освое-

ние комплектного производства высокоэкономичного перспективного энерго-

оборудования потребует радикального и дорогостоящего дооснащения россий-

ских заводов современными автоматическими станками и роботизированными линиями, позволяющими гарантировать высокое качество изготовления и сбор-

ки, повысить производительность, снизить стоимость изделий и подготовки но-

вого производственного персонала.

Целью развития отечественного энергомашиностроения является обеспе-

чение изготовления всей номенклатуры изделий, необходимых в национальной экономике, и создание инфраструктуры – от металлов до комплектующей аппа-

ратуры – обеспечивающей такую возможность.

Технический уровень и стоимость производства энергооборудования в России должны обеспечивать его конкурентоспособность не только внутри страны, но и на внешних рынках.

Для решения этой задачи необходимы:

- привлекательные проекты котлов, паровых турбин, ГТУ и ПГУ и убеди-

тельные программы их совершенствования и улучшения эксплуатационных качеств;

- создание благоприятных условий для инвестирования. В электроэнерге-

тике они уже создаются, в энергомашиностроении их пока нет; - партнерство энергетического и энергомашиностроительного бизнесов.

Машиностроители должны гарантировать соответствие своего оборудо-

вания современным технико-экономическим и природоохранным требованиям,

поставлять его собранными и испытанными на заводах крупными модулями, не требующими ревизии доработки при монтаже, разделять ответственность за

25

риск, связанный с использованием нового оборудования, финансировать свои начальные разработки, создавать использовать привлекательные схемы финан-

сирования поставок.

Энергетики должны активно сотрудничать с научно-исследовательскими,'

проектными и машиностроительными предприятиями в создании нового энер-

гооборудования, участвовать в финансировании его разработок и освоения,

предоставлять площадки для головных установок, организовать их эксплуата-

цию и обобщать полученный опыт.

Для промышленной доводки новых технологий и оборудования необхо-

димо быстрее ввести в действие и активно эксплуатировать головные демонст-

рационные объекты с ГТУ и ПГУ для технического перевооружения газомазут-

ных ТЭС, угольный блок 600 МВт на суперкритические параметры пара, котлы

сЦКС, природоохранное оборудование, для этого нужно:

-выбрать площадки для их реализации;

-разработать схемы финансирования;

-разработать и согласовать технические требования на поставляемое оборудование;

-выполнить проекты оборудования и его привязки к конкретной площадке.

Важнейшую роль в организации и руководстве техническим перевоору-

жением электроэнергетики должно играть государство. Министерству энерге-

тики с участием электроэнергетического, энергомашиностроительного и топ-

ливного бизнесов следует разработать программу развития отечественной элек-

троэнергетики и энергомашиностроения, учитывающую имеющиеся в стране рыночные отношения. Государство должно достичь соглашения с владельцами энергокомпаний и заводов о выполнении этой программы: владельцы должны заботиться о развитии бизнеса, а не о выгодной перепродаже; вкладывать день-

ги, а не только извлекать дивиденды. В программе должны быть предусмотре-

ны преференции для участвующих в ее выполнении предприятий: налоговые льготы, кредитование, прямые вложения в разработки конструкций и техноло-

26

гий, страхование рисков, разработка эффективных схем финансирования,

льготные условия эксплуатации головных энергоблоков.

Должен быть создан работоспособный аппарат из квалифицированных специалистов для руководства выполнением программы и отдельных входящих в нее проектов и контроля за выделением и расходованием средств.

Программа должна быть гласной, ход ее выполнения и достигнутые ре-

зультаты должны ежегодно обсуждаться на представительных конференциях, а

высказанные там соображения – учитываться при корректировании проектов.

Министерство энергетики должно организовать взаимодействие предпри-

ятий (например, энергомашиностроительных и авиадвигательных) при выпол-

нении программы и гарантировать добросовестность партнерства.

Современные рекомендации по улучшению настоящего состояния тепло-

энергетики включают следующие пункты.

1. Организовать под государственным руководством с участием заинтере-

сованных структур и науки разработку государственной программы развития электроэнергетики России, в которой следует предусмотреть:

-инвестиции на развитие энергетики и энергомашиностроения;

-обязательства владельцев энергомашиностроительных предприятий и энергокомпаний;

-меры государственной поддержки отечественной энергетики и энерго-

машиностроения, распространяющиеся на разработку, подготовку производст-

ва, изготовление, поставку и освоение новых технологий и оборудования.

2.Организовать контроль и управление выполнением этой программы.

3.Считать целесообразным организацию проектирования и производства нового энергетического оборудования на отечественных заводах в сотрудниче-

стве с инофирмами, серийно выпускающими такое оборудование.

4. Активизировать работу Российской Академии наук по разработке и решению научно-технических, организационных и институциональных меро-

приятий, необходимых для вывода электроэнергетики страны, в частности теп-

ловой, на передовой уровень.

27

2. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ

САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

1.Какова доля вырабатываемой электрической энергии, приходящаяся на тепловые электрические станции?

2.При каком условии целесообразно применение угольных блоков с кот-

лами циркулирующего кипящего слоя?

3.Назовите существующие перспективы развития технологий получения электрической энергии из органического топлива?

4.В чем заключается роль государства в организации и руководстве тех-

ническим перевооружением электроэнергетики?

5. Перечислите основные рекомендации по улучшению состояния тепло-

энергетики в Российской Федерации в настоящее время и с перспективой на будущее.

28

СОДЕРЖАНИЕ

1.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПЕРСПЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ В ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКЕ…………………………………………………………... 3

2.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯ-

ТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ……………………………………………………………. 27

Дыскин Лев Матвеевич

Морозов Максим Сергеевич

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКЕ

Учебно-методическое пособие по подготовке к лекционным занятиям

(включая рекомендации по организации самостоятельной работы) по дисциплине «Современные проблемы теплоэнергетики, теплотехники и

теплотехнологий» для обучающихся по направлению подготовки 13.04.01 Теплотехника и теплоэнергетика

профиль Тепломассообменные процессы и установки

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

603950, Нижний Новгород, ул. Ильинская, 65. http://www. nngasu.ru, srec@nngasu.ru