Малые и мини-ТЭЦ, повышение эффективности котельных
В настоящее время энергоснабжение предприятий и фирм Беларуси практически полностью централизовано: электроснабжение осуществляется от Белорусской энергосистемы, теплоснабжение – частично от собственных источников энергии (около 50%), частично от объектов энергосистемы. Доля ТЭЦ значительна в балансе электрической мощности Бело- русской энергосистемы (ЭС). Использование ТЭЦ является существенным фактором энерго- сбережения: при комбинированной выработке энергии повышается коэффициент использо- вания топлива. При одинаковых соотношениях полезной работы по тепловой и электриче- ской энергии при комбинированном производстве расход топлива меньше на 20-25%. чем при раздельном. На практике эффект несколько снижается из-за трудностей совмещения графиков электрического и теплового потребления, меньшего КПД более сложной теплофи- кационной турбины, потерь в тепловых сетях. Решение проблемы экономии энергоресурсов в ближайшее время связано с развитием газотурбинной энергетики и созданием небольших парогазовых (на основе газотурбинных установок) ТЭЦ в ЭС и непосредственно у потребителей. Газотурбинная технология являет- ся на сегодня наиболее эффективной из топливоиспользующих в электроэнергетике и позво- ляет при тех же объемах выработки электрической и тепловой энергии снизить расход топ- лива на 30% и более, а также в кратчайшие сроки и без значительных затрат увеличить объем производства энергии. Кроме того, применение газовых турбин дает возможности маневри- рования мощностью для обеспечения оптимальных режимов ЭС, отказа от протяженных электрических и тепловых сетей, снижения вредных выбросов в атмосферу, быстрого ввода генерирующих мощностей при малых сроках их окупаемости. Децентрализация и развитие малой энергетики, т.е. строительство малых и мини-ТЭЦ, модернизация котельных с целью повышения их эффективности, восстановление малых ГЭС, признаны одним из основных направлений эффективного использования ТЭР в энерге- тическом секторе республики. К объектам малой энергетики относятся источники электри- ческой и (или) тепловой энергии, использующие котельные, теплонасосные, паро- и газотур- бинные, дизель- и газогенераторные установки единичной мощностью до 6 МВт. Ориента- 98 ция на применение парогазового цикла, газотурбинных установок, рециркуляции газов, вво- да вторичного воздуха, ступенчатого сжигания топлива и других прогрессивных технологий позволит, кроме энергосберегающего и экологического эффектов, повышения КПД ТЭЦ, обеспечить также, с одной стороны, работу ТЭЦ в энергосистеме в качестве маневренных электростанций, с другой – создать конкурентную среду в системах энергообеспечения про- мышленных и коммунально-бытовых потребителей. Широкая конкуренция создаст альтер- нативу действующей ЭС, даст потребителю возможность выбора производителя и поставщи- ка энергии, что будет стимулировать снижение потерь при преобразовании и транспорте энергии, поможет решить проблему недостатка инвестиций в энергетику: предприятия- потребители сами будут участвовать в создании акционерных малых и мини-ТЭЦ. В качестве первоочередных, приоритетных видов малых и мини-ТЭЦ Государственная программа «Энергосбережение» называет: – газотурбинные и парогазовые ТЭЦ (ГТУ и ПГУ ТЭЦ) с электрической мощностью 4- 72 МВт и тепловой мощностью 25-86 МВт, – паротурбинные ТЭЦ (ПТУ ТЭЦ) на базе промышленных котельных мощностью 0,6- 3,5МВт, – моторогенераторные ТЭЦ. ГТУ и ПГУ ТЭЦ отличаются высокими экономическими показателями: относительная выработка на тепловом потреблении в 2,5 раза выше, а удельный расход условного топлива на отпущенную электроэнергию в 1,3 раза ниже, чем на ПТУ ТЭЦ, срок окупаемости – 3-4 года, а стоимость в 1,5 раза меньше традиционных той же производительности. Стоимость вырабатываемой электроэнергии на котельных, реконструированных в ми- ни-ТЭЦ, будет в 1.5– 2 раза меньше, чем электроэнергии из ЭС; срок окупаемости модерни- зации котельных - 2-3 года. Моторогенсраторные мини-ТЭЦ на основе дизель- и газогенераторных двигателей яв- ляются эффективными при работе на природном газе и утилизации теплоты для отопитель- ных, технологических и коммунальных целей. На промышленных предприятиях республики вырабатывается в год примерно 4 млн. Гкал тепловой энергии, из которых около 40% идет на собственные нужды и около 60% от- пускается сторонним потребителям, и в то же время 2 млн. Гкал тепла поступает на предпри- ятия со стороны. Поэтому имеется возможность организовать совместное производство электрической и тепловой энергии на базе мини-ТЭЦ на предприятиях промышленности. На начальном этапе предполагается не ограничивать использование тепловой энергии от ЭС, а создавать мощности малых и мини-ТЭЦ только на базе теплоты, вырабатываемой собствен- ными источниками самих предприятий. По оценочным расчетам, наиболее экономично со- оружение на промышленных предприятиях мини-ТЭЦ с установленной мощностью 50 МВт с использованием противодавленческих турбин мощностью 600 кВт и дизельных установок мощностью 400 кВт. В коммунальной энергетике решающим фактором должны стать газотурбинные или парогазовые установки с мощностью агрегатов 2,5-16 МВт, легко и быстро встраиваемые, пристраиваемые к действующим ТЭЦ, котельным, центральным тепловым пунктам (ЦТП), возводимые как самостоятельные объекты либо как отдельные секции в промышленных, жи- лых и общественных зданиях. ГТУ мощностью 2,5 МВт - идеальная «коммунальная» мощ- ность – может обеспечивать электричеством и теплом один многоподъездный или 2-4 совре- менных 9-14-этажных дома. Такие мини-ТЭЦ выпускаются в виде блок-контейнеров транс- портного габарита в широкой номенклатуре мощностей – от 1 до 25 МВт и монтируются не- посредственно на площадке у потребителя с учетом внешних сетей за несколько месяцев. Получаемая от них инергия в 2,5-3,5 раза дешевле, чем от ЭС, а затраты на станцию окупа- ются за 1,5-2 года. Объем вредных выбросов от газотурбинных станций в 3-5 раз ниже, чем от традиционных ГРЭС и ТЭЦ. Минимальный гарантированный ресурс работы – 60-120 тыс. часов, при беспрерывной работе – 20-30 тыс. часов. Станции очень мобильны: после пуска набирают электрическую мощность за десяток секунд, тепловую – за 10—15 минут. Поэтому 99 их можно отключать на выходные дни, на ночь и даже на обеденные перерывы. Они полно- стью автоматизированы, почти не требуют эксплуатационного персонала, могут работать в автономном режиме и в режиме энергосистемы. В Республике Беларусь функционирует около 22 000 отопительных и отопительно- производственных котельных, на которых вырабатывается около 53% тепловой энергии, ос- тальная часть производится на ТЭЦ. Из них 550, котельные средней и большой мощности производительностью более 10 Гкал/час с КПД около 90%, вырабатывают в виде пара и пе- регретой воды 24% всей тепловой энергии. И 29%, треть всей производимой в республике тепловой энергии, вырабатывается на мелких котельных с низким КПД – менее 80%. Это приводит к большим потерям топлива и определяет потенциал энергосбережения минимум в 0,5 млн. т.у.т. только за счет повышения КПД котлов малой мощности на 10%. Эффективность работы промышленных и отопительных котельных предусматривается повысить благодаря следующим мерам: • применению энергоэффективного оборудования и устройств: котлов с двухступенча- тым сжиганием топлива и рециркуляцией дымовых газов, газотурбинных надстроек к котлам для дополнительного производства электроэнергии, автоматизированных высокоэффектив- ных горелок, компьютерного приборного учета расхода топлива и выработки энергии; • повышению эффективности использования топлива путем автоматизации, регулиро- вания и контроля процесса горения, утилизации тепла уходящих дымовых газов для нагрева питательной воды или дутьевого воздуха, применения «схемы с дожиганием» (утилизирует- ся кислород отходящих газов ГТУ как окислитель сжигаемого в котле топлива), применения вместо редукционных установок в паровых котельных турбин с противодавлением; • внедрению прогрессивных технологий водоподготовки, в частности объединению процессов подготовки воды и переработки стоков котельных с восстановлением реагентов для повторного использования; • применению экологически чистого оборудования и малоотходных технологий. Установка газотурбинных агрегатов в котельных и перевод на этой основе котлов в ре- жим утилизации турбинных газов взамен или в дополнение к топливу способствует оздоров- лению окружающей среды и уменьшает на треть обьем сжигаемого топлива. Срок окупаемо- сти устанавливаемых в котельных энергоустановок – 2-2,5 года, при менее благоприятных условиях – 3-4 года при удельной стоимости турбогенераторных установок $ 180-220 за 1 кВт (не более 300, при наличии паровых котлов). С 1 января 1999 г. в республике не допускается строительство новых и реконструкция действующих производственно-отопительных котельных мощностью 10 Гкал в час и выше без установки в них электро-генерирующего оборудования с годовым использованием мощ- ности более 5000 часов на базе парогазовых, паро- и газотурбинных агрегатов, двигателей внутреннего сгорания с учетом технических возможностей и экономической целесообразно- сти их установки. Достичь экономии топлива за счет повышения КПД котлоагрегатов и котельной в це- лом можно благодаря мероприятиям, которые по силам персоналу котельной и не требуют больших затрат: • устранению паразитных подсосов воздуха в самом котле, дымоходах, экономайзере и воздухоподогревателе; • улучшению тепловой изоляции котла, дымоходов, трубопроводов, хвостовых поверх- ностей; • очистке теплообменных поверхностей от наружного загрязнения, удалению отложе- ний солей в барабане котла, трубных пучках: • организации отбора теплого дутьевого воздуха из верхней зоны здания котельной.
