Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции г. Белгород, 11 июня 2020 г

97 
СОВРЕМЕННЫЕ ЗАДАЧИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ 
ПРОИЗВОДСТВА ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ 
 
Филонов Тимофей Сергеевич 
студент, Национальный исследовательский университет «МЭИ» в г. Смоленске, 
Россия, г. Смоленск 
Эффективное использование производственных мощностей позволяет обеспечить 
безопасное, надежное функционирование тепловых электростанций, а также конкуренто-
способность генерирующих компаний на основе снижения себестоимости энергии. В дан-
ной статье рассматривается возможности и ограничения применения комбинированных па-
рогазовых установок на тепловых электростанциях для эффективного использования про-
изводственных мощностей.
Ключевые слова: энергоэффективность, тепловые электрические станции, производ-
ственная мощность, парогазовая установка. 
Основные тенденции развития энергетики в XXI веке связаны с внедрением 
технологий, которые могут удовлетворить растущие потребности при наименьших 
затратах и высокой эффективности, но мало влияют на окружающую среду [1]. 
Кроме того, преобразование химической энергии из ископаемого топлива будет 
оставаться доминирующим способом производства электроэнергии в обозримом бу-
дущем. Основу энергетической отрасли России составляют тепловые электростан-
ции (ТЭС). Тепловые электростанции относятся к числу сложных технических си-
стем, которые по-разному влияют на многие сферы общества, в то время как они 
тесно связаны с потребителями производимой продукции, поставщиками сырья и 
друг с другом, создавая энергетические системы с большим количеством технологи-
ческих, экологических, экономических и социальных связей. Надежная, безопасная 
и, главное, эффективная эксплуатация тепловых электростанций – одна из важней-
ших задач. В то же время в контексте развития рыночных отношений российские 
энергокомпании должны обеспечить конкурентоспособность производственных 
компаний за счет снижения энергозатрат. Поэтому перед энергосистемой стоит за-
дача обеспечения наиболее экономичного и эффективного использования производ-
ственных мощностей, технологических и природных ресурсов. 
Развитие тепловой энергии во всем мире связано с решением проблем повы-
шения эффективности, экологичности, снижения материалоемкости и капиталоемко-
сти, повышения надежности и эксплуатационных характеристик тепловых электро-
станций. Внедрение в энергетику комбинированных парогазовых установок (ПГУ) яв-
ляется одним из признанных направлений по реализации поставленных задач [2]. Со-
четание газотурбинных и паротурбинных агрегатов, работающих в высокотемператур-
ных и низкотемпературных циклах в одной когенерационной установке, позволяет по-
высить топливную экономичность и обеспечить повышение КПД до 54 ... 64%, т.е. до 
уровня, недостижимого для других тепловых двигателей. Кроме того, газотурбинная 
установка с комбинированным циклом позволяет снизить удельные выбросы оксидов 
азота и серы на 50% по сравнению с традиционной теплоэлектростанцией, тем самым 
улучшая экологические показатели электростанции. 
В России ПГУ реализуется в основном в центральной части страны, поскольку 
в топливном балансе регионов этой части преобладает газ. В некоторых регионах, 
таких как: Дальний Восток, Урал и Сибирь, внедрение парогазовых технологий не 

98 
учитывается из-за больших запасов угля в этих регионах, что приводит к снижению 
конкурентоспособности компаний-производителей в этих регионах, особенно при 
отключении тепловой нагрузки, потому что эффективность производства электро-
энергии значительно снижается (до 29 ... 31%). Поэтому важной ролью энергетиче-
ской отрасли является повышение эффективности технологий выработки электро-
энергии и тепла в угольных регионах. 
Одним из способов решения этой проблемы является использование угля на 
электростанциях с парогазовыми установками и разработка технологий ПГУ. Около 
67% установленной российской электрической мощности производится тепловыми 
электростанциями, но их средняя эффективность составляет 35,8%, так как боль-
шинство из них – паротурбинные. В этом отношении парогазовые электростанции 
(ПГУ) почти в два раза эффективнее – с КПД 61%. Именно такую станцию сегодня 
пытаются представить инженеры-энергетики. 
Комплексные исследования ПГУ разных типов были выполнены ВТИ (Бере-
зинец П. А., Ольховский Г. Г.), МЭИ (Цанев С. В., Буров В. Д.), СГТУ (Ларин Е. А., 
Андрющенко А. И., Николаев Ю. Е., Анкудинова М. С. Дубинин А. Б.), СамГТУ 
(Зиганшина С. К., Хусаинов К. Р., Кудинов А. А.), ИСЭМ СО РАН (Деканова Н. П., 
Клер А. М., Медников А. С., Тюрина Э. А.), УрФУ (Богатова Т. Ф., Рыжков А. Ф., 
Левин, Е. И., Абаимов, Н. А.) и др. 
Использование ПГУ позволяет значительно снизить потребление топлива при 
постоянном производстве энергии или значительно увеличить его производство при 
том же уровне потребления топлива, а также повысить управляемость электростан-
ций. Тем не менее, существуют также недостатки в работе ПГУ, такие как сезонные 
ограничения производительности, т.е. сокращение установленной мощности произ-
водственного объекта из-за внешних сезонных факторов. Причиной сезонных огра-
ничений в электроснабжении может быть ухудшение вакуума в конденсаторах тур-
боагрегатов, что вызвано повышением температуры охлаждающей воды в циркуля-
ционной системе электростанции летом. 
По мере того, как температура воздуха на входе в газотурбинную установку 
(ГТУ) увеличивается, количество вырабатываемой электроэнергии уменьшается, а 
расход топлива увеличивается. Из всех технологий охлаждения газовых турбин 
предлагается использование абсорбционных холодильных машин (АБХМ). АБХМ – 
это холодильная установка, работающая не на электричестве, а на тепле. Источни-
ком тепловой энергии могут быть горячая вода, выхлопные газы, пар, природный газ 
и другие виды топлива. 
Для решения проблемы снижения электроэнергии, вырабатываемой газовыми 
турбинами при повышенных температурах наружного воздуха, предлагается уста-
новить теплообменник, через который будет проходить охлажденная вода из АБХМ 
с температурой +6 – + 11 ° C. Холод, вырабатываемый АБХМ, служит для охлажде-
ния приточного воздуха на входе в ГТУ до +15 – +20°C. ABHM может напрямую 
использовать выхлопные газы газовых турбин и горячую воду/пар из котлов-утили-
заторов. Поэтому охлаждение производится в основном за счет потребления отрабо-
танных источников тепла. Газовые турбины обычно работают с постоянным пото-
ком воздуха, при повышении температуры плотность уменьшается, и, следова-
тельно, производительность газовых турбин уменьшается. Снижение температуры 
воздуха, подаваемого в турбину с 42°С до 13°С, предотвращает снижение произво-
дительности газовых турбин на 31%, что происходит, когда воздух поступает на 
вход высокотемпературной турбины. Таким образом, станет возможным поддержи-
вать высокую производственную мощность ТЭС и минимизировать ее сезонные 

ограничения. По экономическим показателям, полученным при анализе эффектив-
ности внедрения данного оборудования, проект также можно принять к реализации. 
Несмотря на финансовые затраты, складывающиеся из стоимости оборудования, 
монтажных и пусконаладочных работ, обучения персонала, при реализации данного 
проекта уже в течение первого года эксплуатации рентабельность увеличится на 
10% в результате увеличения мощности энергоблока и снижения затрат на исполь-
зуемое при этом топливо. Это позволит снизить себестоимость вырабатываемой 
электроэнергии и, как следствие, увеличить прибыль. Повышение производительно-
сти оборудования в результате технического перевооружения, улучшение использо-
вания времени и мощности, снижение стоимости единицы мощности позволит по-
высить фондоотдачу. 
Расчетные характеристики работы ПГУ в летний период при максимальном 
снижении мощности, а также наиболее важные экономические показатели, опреде-
ляемые до ввода в эксплуатацию АБХМ и после него, представлены в таблице. При 
выборе и монтаже АБХМ могут возникнуть трудности, связанные с установленной 
на ПГУ системой охлаждения, которая зависит от наличия охлаждающей воды. Если 
имеется достаточное количество воды (часто морская или речная вода), и на ПГУ 
смонтирована открытая система охлаждения, установка АБХМ экономически и тех-
нически менее затратная, так как технические работы не ограничены корпусом тур-
бинного цеха ТЭС. Если же воды ограниченное количество, то применяется закры-
тая система охлаждения ПГУ. В таком случае монтаж оборудования АБХМ более 
затратный, так как он нуждается в дополнительных работах внутри турбинного цеха. 
Таблица 

жүктеу/скачать 6.35 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: