CC BY
45
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС
УДК 621.31 ГРНТИ 44.01.09
ИСТОРИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ ОМСКОЙ ЭЛЕКТРО- И ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКИ
А.В. Бубнов, В.К. Федоров, Р.Н. Хамитов, И.В. Федоров Омский государственный технический университет Россия, 644050, г. Омск, просп. Мира, 11
В статье исследуется история, текущие проекты и ближайшие перспективы омской тепло- и электрогенерации. Авторы утверждают, что принимаемые меры позволят бесперебойно обеспечивать город электрической и тепловой энергией.
Ключевые слова: теплоснабжение, энергетика, история омской энергетики, энергосистема.
HISTORY AND PROSPECTS OF ELECTRICAL AND HEAT POWER ENGINEERING IN OMSK
A.V. Bubnov, V.K. Fedorov, R.N. Hamitov, I.V. Fedorov Omsk State Technical University Russia, 644050, Omsk, prosp. Mira, 11
The article investigates the history, current projects and near-term prospects of heat and power generation in Omsk. The authors assert that the actions taken will allow uninterrupted electric and heat energy supplying of the city.
Keywords: heating, energy production, history of energy production in Omsk, energy system.
Омская энергосистема, как и везде в России, формировалась постепенно. Во многих источниках ошибочно полагают, что первое омское электричество было получено в железнодорожных мастерских в 1898 году. Ошибка здесь в том, что станция «Омск» тогда находилась вне городской черты Омска, в границах другого населенного пункта, а потому точкой отсчета признана быть не может. Началом же омской энергосистемы в 1901—1902 гг. стали небольшие электростанции, мощностью около 60 кВт, на пивоваренном и винно-дрожжевом заводах. Тогда же для освещения магазина и особняка была запущена и частная электростанция М.А. Шаниной. В 1905 г. подобную электро-
станцию имел и городской театр. Городское освещение впервые дала электростанция на заводе Рандрупа (будущий Агрегатный завод). К 1910 г. в Омске было уже более десятка мелких электростанций постоянного тока, преимущественно с двигателями внутреннего сгорания, каждая из которых давала электроэнергию определенной части города и появившимся к тому времени небольшим промышленным предприятиям.
Еще в конце XIX века рассматривался вопрос о строительстве центральной электрической станции (ЦЭС), преимущество которой перед сетью маломощных источников электричества было очевидным. После долгих колебаний и прикидок городская управа
Научно-технический прогресс
ш
приняла в 1913 году решение о строительстве ЦЭС на правом берегу Оми, недалеко от ее впадения в Иртыш. Согласно техническому проекту мощность ЦЭС должна была составлять 3750 кВт. Начальником строительства и главным техническим руководителем назначили инженера Н.Н. Кудрявцева. Однако Мировая война, революции и Гражданская война перенесли пуск ЦЭС. К ней вернулись только в 1920 году, когда, понимая, что для восстановления разрушенного хозяйства крайне необходима электроэнергия, Сиббюро ВСНХ в мае 1920 г. вынесло решение о завершении строительства омской ЦЭС, приняв его как первоочередную задачу. Пуск ЦЭС наметили на 1 мая 1921 г., что и было сделано. 21 апреля 1921 года Омская ЦЭС была принята в эксплуатацию государственной комиссией, о чем руководство Сибкрая сообщило телеграммой в Москву. Омск получил первый ток от первой городской центральной электростанции. С того момента и началась электрификация города и уже полноценное развитие омской энергетики. Максимальная электрическая нагрузка первой электростанции в 1921 г. не превышала 300 кВт, а полезный отпуск электроэнергии составил 196 тыс. кВт/час. Потребление электроэнергии шло исключительно на освещение.
В 1928 и 1929 гг. подряд были введены два агрегата по 3000 кВт. Вторая турбина немецкой фирмы «AEG» была первой, способной работать в теплофикационном режиме. Общая мощность ЦЭС составила 6700 кВт. Стало понятно, что ЦЭС может и должна производить тепловую энергию, тем более что станция изначально проектировалась с возможностью преобразования в ТЭЦ. Первая теплосеть в Омске заработала в 1932 году, ЦЭС стала городской ТЭЦ, а производство тепла составляло 2 Гкал/час.
Особо знаменателен для коллектива ТЭЦ был 1933 год. На месте демонтированного турбоагрегата №2, который был отправлен на цементный завод в г. Иркутск, установили и ввели в действие турбоагрегат №3 мощностью 10 МВт с теплофикационной турбиной фирмы «AEG» (на параметры пара 13 ат и температурой 330° С) и генератором завода «Электросила» (12500 кВа, 10500 В, 3000 об/мин.). Турбина эта сохранилась до наших дней. Этот турбоагрегат имел регулируемый отбор пара (до 40 т/час) для целей теплофикации и нерегулируемый — для регенерации. Одновременно с турбоагрегатом №3 были пущены в эксплуатацию два котла (№ 7 и 8) «Стерлинг» с поверхностью нагре-
Блок подготовки газа для ПГУ-90
Газовая турбина ПГУ-90
Генератор Brush
Градирни ТЭЦ-3
Памятный знак
Заводская табличка генератора
Котлы-утилизаторы ПГУ-90
Паровая турбина и генератор нового блока ПГУ-90
Первое здание ТЭЦ-3
Турбинный цех ТЭЦ-3
ва по 400 м2 и паропроизводительностью по 12 т/час на параметры пара 18 ат и 375 °С с механическими колосниковыми решетками. Тогда же был смонтирован и щит управления с переводом в него всех контролирующих приборов, а мощность ГК ТЭЦ достигла 16 МВт.
Омск в 1934 году стал центром огромной территории, включающей нынешнюю Тюменскую область с автономными округами, что предопределило его промышленное развитие. Нужно было расширять паровозоремонтный завод, запланировали строительство кордной фабрики, биофабрики, обозостро-ительного, авторемонтного, авиасборочного и шинного заводов, огромного элеватора, комбикормового завода. Понадобилась ТЭЦ-2 на южной окраине города. Ее строительство началось в 1937 году.
Приказом №122 от 22.03.1939 г. Наркомата путей сообщения был утвержден откорректированный проект ТЭЦ №2, и в апреле 1941 года 1-я очередь новой ТЭЦ была принята на постоянную эксплуатацию, с установленной мощностью в 20 МВт.
Именно хороший задел в энергетике сделал Омск одним из центров, куда эвакуировали промышленность с запада СССР во время Великой Отечественной войны. В ноябре 1941 года на ТЭЦ-2 была введена в эксплуатацию турбина №2, мощностью 12000 кВт. В 1943 году энергетики Омска, казалось, совершили невыполнимое: одновременно пустили в эксплуатацию два турбоагрегата (мощностью 5 МВт — на ТЭЦ-1 и 25 МВт - на ТЭЦ-2) с котлами №3 и №4. В результате этого ТЭЦ-1 вышла на общую мощность в 21 МВт, а мощность ТЭЦ-2 составила 57 МВт. Назрела необходимость образования единого центра руководства энергетикой. В связи с этим, на основании Постановления Государственного Комитета обороны СССР № 3865-с от 3 августа 1943 года и приказом №71с Наркомата электростанций СССР от 6 августа 1943 года, Омский энергокомбинат был реорганизован в Омское районное управление энергохозяйства — РЭУ «Омскэнерго». Это официальная дата рождения единой омской энергосистемы.
Продолжение взрывного роста омской энергетики пришлось и на послевоенные годы. В период с 1941 по 1950 годы производство электроэнергии в городе выросло в 4 раза. Однако даже этого было явно недостаточно. Большое количество оборонных предприятий, перевод Транссиба на электрическую тягу, развитие городской
Научно-технический прогресс
инфраструктуры — все это требовало значительных электрических и тепловых мощностей. Окончательно назрела необходимость в строительстве новой ТЭЦ и межсистемной линии электропередачи тогда, когда было принято решение о строительстве в Омске нефтеперерабатывающего завода. Так началось строительство Омской ТЭЦ-3. В ноябре 1954 года она дала первый промышленный ток, ее основным топливом был мазут с соседнего НПЗ. Строительство Омской ТЭЦ-3 велось в 2-й очереди и было закончено в 1964 году с достижением проектной мощности 452 МВт. На этой ТЭЦ впервые в Сибири было освоено отечественное оборудование высокого давления: современные по тем временам теплофикационные турбоагрегаты типа ВПТ-25, Р-25, ПТ-60 и Р-50.
Интенсивное развитие нефтехимического комплекса города Омска выявило необходимость строительства Омской ТЭЦ-4 с одновременным окончанием работ на Омской ТЭЦ-3. Первые агрегаты на ней пущены в эксплуатацию в 1965 году, а последний — в 1982 году, с достижением проектной электрической мощности в 715 МВт. В 1980 году введены в действия первые агрегаты на новой Омской ТЭЦ-5, а в 1988-1989 гг. -последние. По установленной электрической мощности - 695 МВт - Омская ТЭЦ-5 стала одной из крупнейших отопительных электростанций Сибири. Тем не менее, рекорд по годовой выработке электрической и тепловой энергии принадлежит ТЭЦ-4, он был достигнут в 1985 году и вряд ли когда-либо будет побит: станция произвела 48 376 тыс. кВт*ч электроэнергии и 6 904 186 Гкал тепла.
В 1983 году был утвержден проект ТЭЦ-6, чуть позже начато ее строительство, сейчас полностью остановленное. В текущих условиях ТЭЦ-6 абсолютно нереальна, ее проект устарел, хотя построенная еще в 1969 году пиковая Кировская котельная сегодня архивостребована и не имеет свободной тепловой мощности. В этом кроется парадокс омской энергосистемы: она всегда была и остается дефицитной по электрической энергии (обеспечение собственной генерацией 65-70 % потребностей Омского региона). Зато после резкого сброса промышленной тепловой нагрузки освободились значительные тепловые мощности, в первую очередь на ТЭЦ-4, где сейчас свободно около 700 Гкал, к сожалению, запертые. Пока вариантов ее использования не найдено, что значительно ухудшает производственные показатели ТЭЦ-4.
Пристройка для размещения газовой турбины ПГУ-90
В период с 1990 по 2010 гг. ввода новых электромощностей в омской энергосистеме не было, происходило лишь убытие старых. Так, еще в 1986 году была остановлена ТЭЦ-1, а ТЭЦ-2 была переведена в котельный режим. Установленная мощность ТЭЦ-3 из-за убытия ранних агрегатов снизилась с 452 до 375 МВт, ТЭЦ-4 с 715 МВт «упала» до 435. Такое убытие произошло из-за того, что на станции были установлены три турбины производства еще социалистической Чехословакии, обслуживать и ремонтировать которые было просто невозможно.
В 2010 году ОАО «ТГК-11» приняло решение строить новый блок ПГУ-90 на ТЭЦ-3. Парогазовая установка содержит два типа турбин: паросиловую и газосиловую. В газосиловой установке турбину вращают газообразные продукты сгорания топлива, как правило, природного газа. На одном валу с турбиной находится генератор, который за счет вращения ротора вырабатывает электрическую энергию. Проходя через газовую турбину, продукты сгорания отдают лишь часть своей энергии, и на выходе из неё, когда их давление уже упало, они все ещё имеют высокую температуру. На выходе из газовой турбины продукты сгорания попадают в котел-утилизатор, где нагревают воду и образующийся водяной пар под давлением 100 атм подается на паровую турбину, которая приводит в действие второй электрогенератор.
В Омске установка ПГУ-90 состоит из двух газовых турбин с двумя генераторами, двух котлов-утилизаторов и одной паросиловой турбины со своим генератором. Котлы расположили в существующем котельном цехе, паросиловую турбину с генератором -в существующем турбинном цехе, а вот для газовых турбин и сопряженных с ними генераторов пришлось делать новую пристройку к котельному цеху. Управление проектом осуществляло ООО «ИНТЕР РАО Инжиниринг», генеральный подрядчик - ООО «Кварц - Новые Технологии».
Состав основного оборудования:
• Две газотурбинные установки типа LM2500+G4 DLE, производитель «General Electric Energy» (Houston, США);
• Два турбогенератора Brush Dax, мощностью 32 МВт каждый, производства Великобритании;
• Два котла-утилизатора типа Е 38,3/8,1-5,5/0,63-521/230 двух давлений, производитель ОАО «ЭМАльянс» (Россия);
• Паротурбинная установка типа Т 20/22-5,5/0,08, производитель ОАО «Калужский турбинный завод» (Россия);
• Турбогенератор ТТК-25-2УЗ-П, мощностью 25МВт, производства ООО «Лысь-венский завод тяжелого электрического машиностроения «Привод».
Таким образом, суммарная установленная мощность ПГУ составляет около 85 МВт, которая является переменной величиной и зависит от температуры наружного воздуха. Другие показатели:
• Электрический КПД энергоблока - 49,5 %;
• Планируемая годовая выработка электроэнергии энергоблоком - 646 млн кВт*ч;
• Основное проектное топливо - природный газ;
• Планируемый расход топлива - 127 тыс. т.у.т. /год (109 млн м3 газа);
• КПД электрический по отпуску - 59,33 %;
• Планируемый коэффициент использования установленный мощности - 86,76 %;
• Удельный расход условного топлива на отпуск э/э - 207 грамм условного топлива/кВт*ч.
Строительство ПГУ-90 началось в августе 2011 года, а уже в июне 2013 установка дала первый ток. Кроме электроэнергии, энергоблок производит 50 Гкал тепловой энергии. Стоимость проекта - чуть менее 5 млрд рублей.
В 2016 году, к 300-летию Омска, АО «ТГК-11» собирается сделать новый большой
подарок городу. На ТЭЦ-3 должен реализоваться еще один проект — ввод новой турбины Т-120. Старая турбина ПТ-50-130 уже демонтирована. Новая же, в паре с новым турбогенератором, будет способна вырабатывать 160 Гкал тепла и 120 МВт электричества. Для сравнения, тепловой мощности нового энергоблока хватит на 160 девятиэтажных домов в четыре подъезда. По электричеству 120 МВт — это примерное потребление крупнейшего нефтезавода в России «Газпромнефть-ОНПЗ». Ориентировочный срок ввода в эксплуатацию нового блока на ТЭЦ-3 - 4-й квартал 2016 года.
Кроме больших проектов ПГУ-90 и Т-120, в омской энергосистеме были реализованы и реализуются еще три серьезных проекта. Так, в результате реконструкции агрегата ТГ-13 на ТЭЦ-3 его мощность увеличилась на 10 МВт. Одновременно на ТЭЦ-5 прошла реконструкция турбины № 1, после чего мощность блока выросла на 20 МВт. К концу 2015 года должна завершиться реконструкция турбины №2, которая прибавит к установленной мощности станции еще 18 МВт. Стоимость последнего проекта - порядка 550 млн рублей. Таким образом, к 2016 году установленная электрическая мощность Омской ТЭЦ-5 составит 733 МВт.
Все работы по вводу новых мощностей производятся в рамках заключенных договоров поставки мощности. А всего за три года (2013-2016 гг.) омская генерация уже получила и еще получит в сумме почти 250 МВт новой электрической мощности и более 200 Гкал тепловой, что сопоставимо со строительством новой ТЭЦ. Фактически незаметно для омичей в городе появится новая современная теплоэлектроцентраль, что позволит и после 2016 года гарантировать бесперебойное снабжение омских потребителей дешевой электрической и тепловой энергией.
Примечания:
В статье использованы материалы официальных сайтов МРСК Сибири, ТГК-11. Автор фото: И. В. Федоров
Бубнов Алексей Владимирович - доктор технических наук, профессор; Статья поступила в редакцию
Федоров Владимир Кузьмич - доктор технических наук, профессор; 24 августа 2015 г.
Хамитов Рустам Нуриманович - доктор технических наук, доцент; Федоров Игорь Владимирович - кандидат технических наук, старший преподаватель ОмГТУ.
