Снижение расхода топлива на теплоэнергетических объектах на примере г. Омска Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 621.331: 621.311.004.18 о. А. ИБРАГИМОВА

Омский государственный университет путей сообщения

СНИЖЕНИЕ РАСХОДА ТОПЛИВА НА ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТАХ НА ПРИМЕРЕ Г. ОМСКА

Рассматривается вопрос организации совместной работы ТЭЦ и районной котельной, работающей в пиковом режиме, основной целью которого является снижение расходов топлива на теплоэнергетических объектах, а так же дополнительная выработка электрической энергии на тепловом потреблении, что может служить дополнительной прибылью при реализации. Составлена математическая модель расчета основных показателей системы.

Ключевые слова: ТЭЦ, районная котельная, расход топлива, тепловая нагрузка, экономия топлива.

Доля тепловой энергии, вырабатываемой промыш-ленно-отопительными котельными, которые используются в качестве основных источников теплоснабжения и оснащены водогрейными и паровыми котлами, остается достаточно большой [ 1 ].

В городах отопительные ТЭЦ снабжают теплом несколько районов города, а котельные (промышленные или отопительные) отпускают теплоту на отопление и ГВС ближайшим потребителям. ТЭЦ же производит два вида продукции: тепловую и электрическую энергию, но при современной экономической ситуации имеет место, когда отборы турбин остаются недогруженными [2] и, соответственно, снижается выработка электрической энергии на тепловом потреблении.

Очевидно, что развитие «большой» энергетики на ближайшее будущее остается замедленным, поэтому оптимизировать капитальные вложения в энергетику частично можно при организации объединенной структуры двух источников теплоснабжения: ТЭЦ и котельной, организовав между ними технологическую связь. При этом котельная (районного значения) будет преобразовывать параметры теплоносителя от ТЭЦ до значений, необходимых для потребителей.

Так, например, для г. Омска возможно организовать совместную работу Омской ТЭЦ-5 и котельной предприятия ООО «Теплогенерирующий комплекс».

Если передать часть тепловой нагрузки района, который обеспечивается теплотой от местной котельной на ТЭЦ-5, то можно получить дополнительную выработку электрической энергии на тепловом потреблении и, соответственно, снижение расхода топлива на выработку энергии.

Приведем два возможных варианта рассматриваемых тепловых источников. В первом случае ТЭЦ отпускает теплоту абонентам, не имеющим отношение к потребителям от районной котельной (РК), а РК полностью обеспечивает теплотой потребителей своего района. Во втором случае организуется совместная работа РК и ТЭЦ-5 с передачей части тепловой нагрузки с районной котельной на баланс ТЭЦ.

Расчет основных показателей системы ТЭЦ и РК выразим через уравнения тепловых балансов, позволяющих определить расходы условного топлива при комбинированном и раздельном способе производства электрической и тепловой энергии.

В первом случае тепловой баланс ТЭЦ будет иметь вид[3],кДж:

| эт+оотб | эот-эт = э+о = в 0р (1)

Лку'Лхп Лт Л К Л

где Оотб — количество тепла из отборов турбины, подаваемое тепловым потребителям, кДж; Оку — теплота непосредственно из котлов, кДж; О — общий расход тепла из водогрейных котлов и отборов турбин на ТЭЦ, кДж; Эот — отпуск электроэнергии от ТЭЦ, кДж; Эт — выработка электроэнергии на тепловом потреблении, кДж;

В — расход условного топлива на ТЭЦ, кг;

Онр — низшая рабочая теплота сгорания топлива,

кДж/кг.

КПД по теплофикационному циклу в инженерных расчетах с достаточной степенью точности можно определять по формуле:

Лт = Лнку'Лт.п/Лм-Лг( (2)

где Г|нку — КПД котельной установки нетто; г|тп — КПД теплового потока; Г|м — КПД механический; г|г — КПД генератора.

Из выражения (1) можно определить конденсационный КПД:

1к О Э 4- О

^ ^ког "-Т ^ ^отб

ЛкуЛтП Лт

Количество тепла, опускаемое из отборов турбин тепловым потребителям, может быть определено:

= ЭтЧ, (4)

где q — количество тепла, кДж/кДж, отдаваемое выхлопным паром в расчете на 1 кДж (электроэнергия, измеряемая в кДж), выработанный на базе теплового потребления Оотб, кДж.

Ч = 7Г--(котб-Ьконд)г (5)

н • Л„з

где Н — адиабатический перепад до камеры отбора, кДж/(кг>0С);

Таблица 1

Расчетные величины

Показатель Величина

Расход топлива на ТЭЦ В^ц, т у.т. 1 551 201

Расход топлива на котельной до организации совместной работы ТЭЦ и РК Вкот, т у.т. 91 181

Суммарный расход топлива на ТЭЦ и котельной без передачи нагрузки 2В, т у.т. 1 642 382

Расход топлива системой при организации совместной работы ТЭЦ и котельной при передаче части нагрузки на баланс ТЭЦ, т у.т. 1 705 327,68

Расход топлива на котельной после организации совместной работы ТЭЦ и РК, т у.т. 17 442,15

Дополнительная выработка электрической энергии на тепловом потреблении, млн кВтч 247,62

Экономия топлива при теплофикации от переданной дополнительной нагрузки с котельной АВ, т у.т. 65 878,38

Расход топлива системой при организации совместной работы ТЭЦ и котельной при передаче части нагрузки на баланс ТЭЦ (с учетом экономии топлива), т у.т. 1 639 449,3

Экономия от организации совместной работы ТЭЦ и котельной, т у.т. 2 932,7

11отб — энтальпия пара в отборе, кДж/(кг-°С); ^конд— энтальпия конденсата, образующегося в бойлере, кДж/(кг-°С);

г|оэ — относительный электрический КПД.

Для примера используем данные за 2009 год Омской ТЭЦ-5:

величина отпущенной электрической энергии 3 = 3020,842 млн кВт-ч;

выработка электрической энергии по теплофикационному циклу Эт = 2056,315 млн кВт-ч;

отпуск тепла всего О = Оотб + Оку = 3839,33 тыс. Гкал;

отпуск тепла из отборов турбин Оотб = 3838,856 тыс. Гкал;

отпуск тепла от котлов Оку = 0,474 тыс. Гкал; суммарный расход условного топлива Втэц = = 1 551 201 т у.т.; в том числе экибастузский уголь 1 542 150 т у.т., Онр = 3 958 ккал/кг; топочный мазут В = 9 051 ту.т., Онр = 9 269 ккал/кг;

КПД котельной установки нетто Г1нку = 0,87; КПД теплового потока г|тп = 0,98. Данные потребленных топливно-энергетических ресурсов за 2009 год на котельной ООО «Теплогене-рирующий комплекс» следующие:

отпуск тепла от котлов Окуру = 569,108 тыс. Гкал; расход природного газаВкот = 78 218 991 м3, Онр = = 8 160ккал/м3;

величина собственных нужд (электроэнергия) Эсн = 17,072 млн кВт-ч.

В случае раздельного энергоснабжения с мощными КЭС и экономичными районными котельными тепловой баланс запишется как

2В-Вкот + ВТЭЦ-

(7)

Э +Ору

Эгн

Qpy

^ ку

= в-0р

ЛкэсПлзп ЛкуЛтп

(6)

Во втором случае для оценки эффективности работы системы при организации совместной работы ТЭЦ и районной котельной необходимо воспользоваться формулами (1) — (7).

Определить дополнительную выработку электроэнергии на базе теплового потребления при передаче части тепловой нагрузки на баланс ТЭЦ можно по формуле (4).

Нагрузка, переданная на баланс ТЭЦ-5, составляет 150 Гкал/ч, а остальная часть нагрузки — 32 Гкал/ч производится водогрейными котлами ПТВМ-50, установленными в районной котельной ООО «Теплогене-рирующий комплекс».

Экономия топлива при комбинированном способе производства тепловой и электрической энергии, ту.т.:

АВ = 0,123-Э

Лк

1

•10"

(8)

где г|кэс, г)лэп — соответственно КПД блочной КЭС, линии электропередачи;

Э — годовое потребление электроэнергии из объединенной энергосистемы на собственные нужды, кДж; Окуру — отпуск тепла от районной котельной при раздельной установке, кДж.

Суммарный расход топлива на ТЭЦ и расход топлива на районной котельной, т у.т.:

При передаче части нагрузки от котельной на баланс ТЭЦ основные значения ТЭЦ изменятся:

Э= 11 766,47-1012Дж;

Эт = 8 294,174-1О12 Дж;

Оотб= 18 050,1 МО12 Дж;

Оку= 1,986-Ю12 Дж.

Котельная с нагрузкой 32 Гкал/ч будет иметь следующие показатели:

Окуру= 10,81-1012 Дж;

Эсн = 419,26-1012Дж.

Расход топлива на ТЭЦ после передачи части тепловой нагрузки с РК на ТЭЦ может быть определен по формуле (1), а расход топлива на котельной — по формуле (6).

Экономия топлива при теплофикации от переданной тепловой нагрузки с котельной на ТЭЦ определится по формуле (8).

Экономия топлива при организации совместной работы ТЭЦ и районной котельной выразится как разность между суммарным расходом топлива в системе (ТЭЦ совместно с РК) до и после передачи части тепловой нагрузки с учетом экономии топлива при теплофикации.

Основные значения полученных величин приведены в табл. 1.

Анализ полученных значений показывает, что суммарный расход условного топлива при организации совместной работы Омской ТЭЦ-5 и котельной ООО «Электротехнический комплекс» снизился на 0,18%, экономия условного топлива при этом достигает 2932,7 ту. т., выработка электрической энергии на тепловом потреблении на ТЭЦ-5 выросла на 247,62 млн кВт-ч, что, несомненно, усиливает эффективность теплофикации. А при реализации выработанной электрической энергии можно получить дополнительную прибыль.

Расход топлива на котельной ООО «Электротехнический комплекс» уменьшился на 80,9 %, что при современной экологической ситуации делает совместную работу ТЭЦ и районной котельной, привлекательной в условиях городской застройки.

Библиографический список

1. Лебедев, В. М. О модернизации промышленной теплоэнергетики / В. М. Лебедев, С. В. Глухов, Е. В. Тимошина // Промышленная энергетика. — № 3. — 2010. — С. 2 —6.

2. Паршуков, Н. П. Источники и системы теплоснабжения города / Н. П. Паршуков, В. М. Лебедев. — Омск, 1999. - 168 с.

3. Бутаков, И. Н. Коэффициент полезного действия тепловых установок и энергосистем / И. Н. Бутаков. — Томск : Изд-во Томского университета, 1961. — 144 с.

ИБРАГИМОВА Ольга Анатольевна, аспирантка кафедры «Теплоэнергетика».

Адрес для переписки: e-mail: ibr-olga@rambler.ru

Статья поступила в редакцию 16.07.2010 г. © О. А. Ибрагимова

УДК «0.9 с. В. ПАНЧЕНКО

Т. Р. САМУЙЛОВА

Филиал Московского энергатического института (технический университет) в г. Смоленске

ВОПРОСЫ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ИНВЕСТИЦИЯМИ ПРИ ВНЕДРЕНИИ

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ НА ОСНОВАНИИ ДАННЫХ ЭНЕРГОАУДИТА

В настоящей публикации излагаются подходы к внедрению технологий энергосбережения и повышения энергоэффективности и описаны программные продукты комплекса «EnergyConservation» в сфере энергоаудита. В статье затронут вопрос эффективности внедрения технологии глубокого охлаждения дымовых газов от котлов УГО и представлена точка зрения о путях снижения внешних инвестиций. Статья может быть использована при проведении энергетических обследований и энергоаудитах.

Ключевые слова: энергоэффективность, энергосбережение, оптимальное управление инвестициями во внедрение технологий повышения энергоэффективности и энергосбережения, установки глубокого охлаждения дымовых газов, программные продукты «Energy Conservation» на ЭВМ для проведения энергетических обследований и энергоаудита.

Трудно себе представить современную техногенную цивилизацию без проблемы экономичности энергосистем. Особо следует остановиться на поиске новых подходов к энергосбережению как к оптимальному управлению существующими крупными российскими производственными системами и тщательному отбору новых проектов из условий их энергоэффективности. При составлении программ по повышению энергоэффективности и энергосбережению и разработке энергоаудиторских рекомендаций сталкиваемся с рядом трудностей.

Одной из наиболее сложных проблем является ограниченность времени, выделяемого в жестких условиях конъюнктуры рынка для принятия стратегии оптимального управления, характеризуемого множеством натуральных величин. Трудности появляются также в связи с необходимостью итерационных балансовых расчетов, основанных на соответствующих натурных испытаниях сложного оборудования и установок, а также в связи с необходимостью прогнозирования экономии энергии и энергоресурсов.