АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПАРОГАЗОВОЙ УСТАНОВКИ ПЕРЕД ПАРОСИЛОВОЙ

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрены два типа ТЭЦ работающих на природном газе – парогазовая установка и паровой агрегат для выработки электроэнергии. Выполнен сравнительный анализ технических, эксплуатационных и экономических характеристик этих двух видов оборудования. Сделан вывод о том, что парогазовая установка является наиболее эффективной в производстве электроэнергии и выработке тепла.

ABSTRACT

The article discusses two types of CHPs operating on natural gas – a combined cycle plant and a steam unit for generating electricity. A comparative analysis of the technical, operational and economic characteristics of these two types of equipment has been carried out. It is concluded that the combined cycle plant is the most efficient in the production of electricity and heat.

Ключевые слова: парогазовая установка, паросиловая установка, газовая турбина, коэффициент полезного действия (КПД).

Keywords: Combined cycle plant, steam power plant, gas turbine, efficiency factor efficiency.

ПГУ включает в себя две установки: паросиловую (ПСУ) и газотурбинную (ГТУ). В ГТУ турбина вращается за счет сгорания топлива (мазута, солярки, природного газа). На том же валу, что и турбина располагается первый генератор. Генератор за счет вращения ротора вырабатывает электрический ток. На выходе из ГТУ продукты сгорания имеют очень высокую температуру (1300-1400 °С). Из ГТУ продукты сгорания попадают в паросиловую установку, а именно в котел-утилизатор (КУ). Там они нагревают воду, и образуется водяной пар. Перегретый водяной пар (t = 500 °С, P = 100 атм) приводит в действие ПСУ, которая в свою очередь, приводит в действие второй электрогенератор (рис.1). [1]

Рисунок 1 Принципиальная тепловая схема ПГУ с КУ: КУ – котел-утилизатор; ПТ – паровая турбина; ГТУ – газотурбинная установка

Парогазовая установка - самая эффективная энергетическая установка, используемая для производства электроэнергии. Коэффициент полезного действия (на конденсационном режиме), уже сегодня достигает 60 %, что составляет 82 % от теоретически возможного уровня. В то же время КПД современных паросиловых установок СКД не превышает 40% и потенциал повышения КПД у них практически исчерпан. [2]

Применение парогазового цикла вместо паросиловой установки с паровыми турбинами той же мощности и тех же параметров снижает удельный расход топлива примерно на 6-12 %.

ПГУ - самая экологически чистая энергетическая установка. В первую очередь это объясняется высоким КПД - ведь вся та теплота, содержащаяся в топливе, которую не удалось преобразовать в электроэнергию, выбрасывается в окружающую среду и происходит ее тепловое загрязнение. Поэтому уменьшение тепловых выбросов от ПГУ по сравнению с паросиловой будет ровно в той степени, насколько меньше будет расход топлива на производство электроэнергии.

При одинаковой мощности паросиловой и парогазовой ТЭЦ потребление охлаждающей воды ПГУ примерно втрое меньше. Это определяется тем, что мощность паросиловой части ПГУ составляет 1/3 от общей мощности, а ГТУ охлаждающей воды практически не требует.

ПГУ обладает высокой маневренностью, что является немаловажным фактором в обеспечении надежности энергосистемы, существенно облегчает проблему покрытия переменной части графика электрической нагрузки.

ПГУ по сравнению с паросиловой ТЭЦ имеет меньшую (примерно на 40%) удельную стоимость установленной мощности. Что связано с меньшим объемом строительной части, с отсутствием сложного энергетического котла, дорогой дымовой трубы, системы регенеративного подогрева питательной воды, использованием более простой паровой турбины и системы технического водоснабжения и т.д.

ПГУ имеют существенно меньший строительный цикл. Основное оборудование ПГУ поступает на площадку строительства крупными модулями, что позволяет значительно сократить сроки монтажа и обеспечивает возможность вводить поэтапно оборудование. Строить электростанции с ПГУ гораздо выгоднее, чем с паросиловой установкой или АЭС. В таблице 1 приведено сравнение некоторых показателей этих электростанций, данные ОАО «Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И.И. Ползунова».[5]

Таблица 1.

Сравнение показателей электростанций

Кроме перечисленных выше преимуществ существуют и недостатки. Основным из них является сложность в обслуживании комплекса оборудования. Еще один недостаток – это низкая единичная мощность оборудования (160-450 МВт на один блок, для сравнения: современные ТЭС имеют мощность до 1200 МВт, а АЭС – 1200-1600 МВт). [3]

В настоящее время около 68 % вводимых в мире электростанций работают на основе парогазового цикла. В России же таких установок гораздо меньше. [4]

Мировой опыт показывает, что широкое применение парогазовых установок – это одно их основных направлений повышения энергоэффективности тепловых электростанций. Использование ПГУ позволит существенно экономить топливо, а также снизит количество загрязняющих выбросов в атмосферу.

Список литературы:

1. Трухний А.Д., Макаров А.А., Клименко В.В. Современная теплоэнергетика: учебник для вузов. В 2 ч. Ч. 1 / под общ. ред. чл.-корр. РАН Е.В. Аметистова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Изд-во МЭИ, 2003 – 376 с.
2. СТО 70238424.27.100.016-2009 Парогазовые установки. Организация эксплуатации и технического обслуживания. Нормы и требования. – Введ. 2010-01-29. – М.: НП ИНВЭЛ, 2009 – 74 с.
3. Безлепкен В.П., Гольдштейн А.Д. О схемах надстройки паротурбинных установок газовыми турбинами // Теплоэнергетика. – 2000 – № 5 – С. 56–58 с.
4.  Энергетика: история, настоящее и будущее. Кн. 3 Развитие теплоэнергетики и гидроэнергетики [Электронный ресурс] – URL: http://energetika.in.ua/ru/books/book-3/part-1/section-3/3-8 (дата обращения: 25.09.2016).
5. Технопромэкспорт – данные ОАО «Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И.И. Ползунова», ранее - Центральный котлотурбинный институт (ЦКТИ) о капитальных затратах на ПГУ мощностью 200 МВт и паросиловую установку той же мощности с котлом производительностью 600 т/ч, работающим в блоке с турбиной К-200-130.; Брошюра о компании. – Технопромэкспорт, 2019, с. 47