CC BY
125
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС
УДК 62-93:621.1 ГРНТИ 44.31.35
ИЗНОС ОБОРУДОВАНИЯ -
ВОЗРАСТАЮЩАЯ ПРОБЛЕМА ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКИ
В.К. Гаак, А.В. Гаак*
Омский государственный университет путей сообщения Россия, 644046, Омск, просп. Маркса, 35 *Всероссийский теплотехнический институт Россия,115280, г. Москва, ул. Автозаводская, 14/23
Авторы поднимают проблему состояния теплоэнергетики на конкретном примере. Основное оборудование, обеспечивающее тепловой энергией жителей г. Омска, введено в работу в 1960-1980 годах. Износ котельных агрегатов и тепловых сетей достигает 80 %, затраты на выработку тепла достигают значительных величин и с каждым годом повышаются. Главной задачей теплоэнергетики является реконструкция установленного оборудования с заменой его на более эффективные способы получения энергии, в том числе, на комбинированный способ получения тепловой и электрической энергии.
Ключевые слова: износ оборудования, неэкономичные режимы, выработка тепловой энергии, реконструкция, повышение эффективности производства тепла, комбинированный способ выработки тепловой и электрической энергии.
EQUIPMENT WEARING - AN INCREASING ISSUE OF HEAT POWER ENGINEERING
V.K. Gaak, A. V. Gaak* Omsk State Transport University Russia, 644046, Omsk, prosp. Marksa, 35 *All-Russian Thermal Engineering Institute Russia, 115280, Moscow, ul. Avtozavodskaya, 14/23
The authors bring up a concern of heat power engineering state in a specific context. The permanent equipment, providing Omsk citizens with heat energy, was put to work in 1960-1980s. The wearing of boiler units and heat systems is about 80%, expenditures for heat generation are up to enormity and grow from year to year. The main objective of heat power engineering is reconstruction of the installed equipment with its replacement by more efficient methods of power generation, which includes a combined method of heat and electric power generation.
Keywords: equipment wearing, inefficient modes, heat generation, reconstruction, heat productivity enhancement, a combined method of heat and electric power generation.
© В.К. Гаак, А.В. Гаак, 2017
ШМ2221-7711 Национальные приоритеты России. 2017. № 1 (23)
Климатические условия сибирских регионов требуют поддержания систем теплоснабжения в надежном состоянии. Отопительный сезон длится более шести месяцев, затраты населения на отопление жилых помещений значительны. Главное в производстве тепловой энергии - надежность работы оборудования и низкая себестоимость продукции. Комбинированная выработка тепловой и электрической энергии позволяет экономить до 20 % топлива, затрачиваемого для целей энергоснабжения по сравнению с раздельной выработкой тепловой и электрической энергии.
В России для целей теплоснабжения ежегодно производится более 11 000 млн ГДж тепла, из которых только 36 % вырабатывается комбинированным способом. Увеличение выработки тепловой энергии комбинированным способом позволяет при реконструкции теплоисточников снизить затраты на топливо и выбросы загрязняющих веществ в атмосферу. Для принятия решения о виде реконструкции оборудования теплоисточников необходимо учитывать состояние оборудования, установленного на тепловых электростанциях (ТЭС) и котельных, и то, какой вид топлива используется на теплоисточнике с его ценовой конъюнктурой.
На теплоисточниках г. Омска износ оборудования отдельных агрегатов достигает 80 %, а вывод его из работы по физическому износу может привести к дефициту тепловой энергии на ближайшие 10 лет. В настоящее время тепловая энергия в городе вырабатывается тремя теплоэлектроцентралями (ТЭЦ-3, ТЭЦ-4, ТЭЦ-5) АО «ТГК-11», двумя котельными АО «ОмРТС» (ТЭЦ-2 и КРК), 24 котельными МП «Тепловой компании, 131 ведомственной котельной.
Выработка электрической энергии в Омском регионе составляет 60-65 % на ТЭС комбинированным способом, остальной объем потребляемой электроэнергии обеспечивается передачей энергии по электрическим сетям из других регионов Сибири и Казахстана.
Установленная мощность генерирующего оборудования теплоэлектроцентралей (ТЭЦ-3, ТЭЦ-4, ТЭЦ-5) в г. Омске достигла 1565,2 МВт, что составляет 3,5 % от установленной мощности электростанций Сибири. Основным поставщиком электроэнергии являются электростанции АО «ТГК-11» (95 %), остальную энергию вырабатывают блок-станции крупных промышленных предприя-
тий. ТЭЦ-3 и блок станции работают на газе, а ТЭЦ-4 и ТЭЦ-5 работают на угле, что позволяет им вырабатывать более дешевую энергию из-за низких цен на уголь.
Оборудование ТЭЦ введено в работу во второй половине ХХ века, а блок станции -в последние 15 лет.
В связи с исчерпанием ресурса оборудования на ТЭЦ-3 (введена в работу в 1954 г.) выведены из работы котлы ст. № 1-4, турбоагрегаты ст. № 1-8, а оставшиеся в работе турбоагрегаты ст. № 9, 11, 12, 13, прошли реконструкцию с частичной заменой оборудования [2]. Вновь смонтированы агрегаты: турбина № 10 мощностью 120 МВт и ПГУ-90. Котельные агрегаты работают с момента строительства ТЭЦ, и наработка их с начала эксплуатации достигает 250-300 тыс. часов. В настоящее время ТЭЦ-3 имеет мощность 445,2 МВт по электроэнергии и 1000,6 Гкал по теплу. Работу по проведению реконструкции ТЭЦ-3 можно признать удовлетворительной.
На ТЭЦ-4 (введена в работу в 1965 г.) выведены из работы котлоагрегаты ст. № 1-3, 5, 6, 10 и турбоагрегаты ст. № 1-3, 5, 8, остальное оборудование работает с момента пуска [2], загрузка агрегатов ведется по диспетчерскому графику в зависимости от потребления тепла Омским нефтезаводом. Мощность ТЭЦ-4 составляет 385 МВт и 900 Гкал. В перспективе к 2025 г. необходимо оценить востребованность станции как источника тепла.
На ТЭЦ-5 (введена в работу в 1980 г.) работают 5 турбоагрегатов и 9 котлоагрегатов, из них турбины ст. № 1 и 2 прошли реконструкцию (с заменой роторов высокого давления), что позволило увеличить их мощность на 20 МВт каждой. Мощность ТЭЦ-5 составляет 735 МВт и 1763 Гкал.
Тепловая энергия ТЭЦ-3 и ТЭЦ-4 отпускается в виде пара для нефтехимического комплекса и горячей воды для нужд отопления и горячего водоснабжения, а ТЭЦ-5 - только в виде горячей воды.
В состав АО «ОмРТС», выделившейся в 2015 г. из состава АО «ТГК-11», входят ТЭЦ-2 (работает в режиме котельной) и Кировская районная котельная (КРК).
ТЭЦ-2 введена в работу в 1941 г., а с 1988 г. переведена в режим котельной. С 1997-1998 гг. котельное оборудование переведено на сжигание газового топлива и имеет установленную мощность 378 Гкал/час. Тепловая энергия, в отопительный сезон
НА УЧНО-ТЕХНИЧЕСКИИ ПРОГРЕСС
вырабатываемая на ТЭЦ-2, используется для нужд отопления, в летний период оборудование переводится в режим консервации, а горячее водоснабжение потребителей осуществляется от ТЭЦ-5.
Кировская районная котельная введена в работу в 1972 г. На котельной установлено 6 паровых котлов и 6 водогрейных, суммарной тепловой мощностью 585 Гкал. Отпуск тепла производится на отопление потребителей Кировского округа. В 1997-1998 гг. котлы переведены на сжигание природного газа.
Мощность тепловых источников АО «ТГК-11» и АО «ОмРТС» составляет 54 % от мощности всех теплоисточников, данные теплоисточники обеспечивают производство 58 % (11,5 млн Гкал) потребляемой тепловой энергии в г. Омске.
Теплоисточники муниципального предприятия «Тепловая компания» состоят из 24 котельных общей мощностью 501 Гкал. Тепловая энергия, вырабатываемая котельными, предназначена в основном для нужд отопления и горячего водоснабжения потребителей г. Омска. Самая крупная котельная мощностью 106 Гкал расположена в центре города на ул. 4-й Северной, остальные котельные (10) имеют мощность от 25 до 60 Гкал и менее. Шесть котельных имеют возраст более 30 лет и только треть котельных - менее 10 лет. Восемнадцать муниципальных котельных работают на газе, остальные на угле и мазуте. Восемь котельных имеют коэффициент использования установленной мощности менее 15 % и имеют высокий расход топлива на выработку тепловой энергии. Мощность муниципальных котельных составляет около 5 % от общей мощности теплоисточников города.
Мощность 131 ведомственной котельной составляет более 30 % от всех теплоисточников, которые имеют низкий коэффициент использования установленной мощности (средний КИУМ=15 %). Данные котельные вырабатывают тепловую энергию для отопления и пар для производственных нужд. За последние 15 лет тепловая мощность ведомственных котельных выросла на 30 % из-за проводимой государством тарифной политики [1], но в настоящее время эта тенденция остановилась из-за роста стоимости топлива (газа). Наиболее крупными потребителями тепловой энергии в г. Омске являются нефтезавод, ООО «Титан», ООО «Техуглерод» и ОАО «Омск-шина», теплоисточники которых имеют коэф-
фициент использования установленной мощности (КИУМ) около 40 %.
Низкий коэффициент использования установленной мощности котельных привел к значительному росту тарифа ведомственных теплоисточников из-за высоких условно-постоянных затрат. Тариф АО «ОмРТС» - самый низкий из тарифов теплоисточников, отпускающих тепло в городе Омске за счет тепла, вырабатываемого комбинированным способом на ТЭЦ.
Сегодня потребление тепловой энергии в г Омске составляет около 19 млн Гкал в год, из них население потребляет 7 млн Гкал [3]. На всех теплоисточниках имеются резервы неиспользуемой тепловой нагрузки, так как за последние 25 лет произошло значительное сокращение потребления тепла промышленными предприятиями из-за их закрытия или снижения производства продукции.
Реконструкция существующих мощностей требует значительных инвестиций, поэтому при принятии решения о методе реконструкции теплоисточника необходимо принимать во внимание, что строительство новых источников в отдельных случаях более целесообразно при значительном износе оборудования. Новое оборудование позволит его эксплуатировать в течение 150-200 тыс. часов, а оборудование, отработавшее свой ресурс, требует периодического проведения промышленной экспертизы на продление его ресурса эксплуатации (как правило, на 25-50 тыс. часов), что требует дополнительных затрат [3]. Отдельные агрегаты отработали по 1,5-2 расчетных сроков эксплуатации и продолжают работать на пониженных параметрах с низким КПД. Все перспективные проекты реконструкции котельных желательно производить на базе комбинированной выработки тепловой и электрической энергии. В первую очередь необходимо выполнить реконструкцию самых крупных котельных города (ТЭЦ-2 и КРК) с переводом выработки тепла в комбинированный способ производства энергии.
Анализ сложившейся ситуации показывает, что износ теплоэнергетического оборудования приближается к критическим значениям и с каждым годом нарастает объем генерирующего оборудования, отработавшего свой ресурс. Таким образом, ситуация, которая складывается в теплоэнергетике, чревата возможностью массового выхода из строя оборудования, на что обращено внимание в
ISSN2221-7711 Национальные приоритеты России. 2017. № 1 (23)
законе «О промышленной безопасности производственных объектов». Здесь возникает угроза энергетической безопасности отдельным регионам России. Авария, произошедшая в январе 2017 года на Пензенской ТЭЦ-1, и несколько порывов на тепловых сетях города привели к отключению более 500 жилых многоэтажных домов в двадцатиградусный мороз на несколько дней. Ежегодно происходит увеличение количества отключений потребителей в холодный период зимы. В ряде регионов, в том числе и в Омске, температурный график теплосети снижен по сравнению с нормативным из-за износа трубопроводов
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Байбаков С.А., Иванов Н.В. Основные направления повышения эффективности комбинированного производства тепла и электроэнергии // Энергетик. 2015. № 1. С. 1-10.
2. Годовой отчет АО «ТГК-11» за 2015 г.
3. Бушуев В.В., Троицкий А.А., Энергетическая стратегия России и экономика страны // Теплоэнергетика. 2014. № 1. С. 21-27.
Гаак Виктор Климентьевич - кандидат технических наук, профессор кафедры теплоэнергетики Омского государственного университета путей сообщения. Гаак Антон Викторович - исполнительный директор Всероссийского теплоэнергетического института.
тепловых сетей, что приводит к увеличению затрат на перекачку сетевой воды. Данные проблемы необходимо учитывать при проведении мероприятий реконструкции тепло-сетевого оборудования.
Метод новой системы тарифообразова-ния в теплоэнергетике, предложенный Минэнерго РФ (альтернативная котельная) по определению предельного тарифа на теплоисточниках, позволит ресурсоснабжающим организациям искать варианты замены оборудования, отработавшего свой ресурс и повышения эффективности использования работающих теплоисточников.
REFERENCES
1. Bajbakov S.A., Ivanov N.V. Osnovnye napravleniya povysheniya ehffektivnosti kombinirovannogo proizvodstva tepla i ehlektroehnergii // EHnergetik. 2015. № 1. S. 1-10.
2. Godovoj otchet AO «TGK-11» za 2015 g.
3. Bushuev V.V., Troickij A.A., EHnergetich-eskaya strategiya Rossii i ehkonomika strany // Tep-loehnergetika. 2014. № 1. S. 21-27.
Gaak Victor Klimentyevich - Candidate of Technical Sciences, professor of department of power system of Omsk State Transport University. Gaak Anton Viktorovich - executive director of the All-Russian heat power institute.
Статья поступила в редакцию 27.02.2017 г.
Ваша библиотека
Модифицированные полимерные и композиционные материалы для северных условий: коллективная монография [Текст]. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2017. - 217 с. ISBN 978-5-7692-1527-8
Коллективная монография включает результаты научно-исследовательских работ по разработке морозостойких полимерных и композиционных материалов, предназначенных для применения в северных и арктических климатических условиях. Подробно описаны физико-механические и технические свойства материалов триботехнического назначения, включая композиты на основе бутадиеннитриального каучука, политетрафторэтилена и сверхмолекулярного полиэтилена; рассмотрены проблемы создания модифицированных трубных полиэтиленов и сварки полимерных труб при низких температурах. Предложены новые составы асфальтобетонов с применением для повышения качества связующего широко распространенных в северных регионах минеральных наполнителей, получаемых из бурого угля и природного цеолита. Разработанные материалы, технологии их получения и переработки защищены патентами.
Монография будет полезна студентам, аспирантам, инженерам и научным работникам, специализирующимся в области материаловедения.
