Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Основные проблемы систем теплоснабжения городов, выбор направления исследования 9
1.1 Современное состояние и перспективы развития систем теплоснабжения в Российской Федерации 9
1.2 Особенности энергопотребления городов, анализ масштабов и графиков расхода энергоносителей 18
1.3 Обзор литературных источников по повышению эффективности источников и систем теплоснабжения 24
1.4 Цель и задачи исследования 37
ГЛАВА 2 Методические основы исследования эффективности источников и систем теплоснабжения 39
2.1 Критерии энергетической и экономической эффективности ТЭЦ в системах энергоснабжения 39
2.2 Обеспечение надежности и защиты окружающей среды при исследовании источников и систем теплоснабжения 43
2.3 Разработка аналитических зависимостей для расчета изменения электрической и тепловой мощности, расхода топлива, массовых выбросов вредных веществ и достигаемой экономии от теплофикации при замене ПТУ на ГТУ и ПТУ 49
2.4 Алгоритм расчета показателей эффективности замены физически изношенного оборудования ТЭЦ 54
2.4.1 Сооружение газотурбинных установок 54
2.4.2 Строительство парогазовых установок 61
ГЛАВА 3. Эффективность замены физически изношенного паротурбинного оборудования ТЭЦ на газотурбинные и парогазовые установки 68
3.1 Оценка эффективности комбинированной выработки электрической и тепловой энергии на газопоршневых, газотурбинных и парогазовых ТЭЦ 68
3.2 Расчеты экономических показателей вариантов замены ПТУ на ГТУ 76
3.3 Расчеты экономических показателей вариантов замены ПТУ на ПТУ 94
ГЛАВА 4 Реконструкция систем теплоснабжения путем демонтажа изношенного паротурбинного оборудования тэц и передачи тепловой нагрузки на малые ТЭЦ 103
4.1 Оценка изменения расхода топлива и выбросов вредных веществ при реконструкции городских систем теплоснабжения 103
4.2 Анализ изменения стоимости транспорта теплоты в системах теплоснабжения 110
4.3 Эффективность передачи части тепловой нагрузки от районных ТЭЦ на малые ТЭЦ 114
Выводы 119
Список использованной литературы 121
- Особенности энергопотребления городов, анализ масштабов и графиков расхода энергоносителей
- Обеспечение надежности и защиты окружающей среды при исследовании источников и систем теплоснабжения
- Оценка эффективности комбинированной выработки электрической и тепловой энергии на газопоршневых, газотурбинных и парогазовых ТЭЦ
- Оценка изменения расхода топлива и выбросов вредных веществ при реконструкции городских систем теплоснабжения
Введение к работе
Актуальность работы. В качестве важнейших задач текущего момента развития энергетики страны является надежное, качественное и экологически безопасное энергоснабжение потребителей на основе внедрения новых прогрессивных видов техники и технологий, эффективного функционирования и развития энергетической системы. Особое место в решении этих задач отводится дальнейшему совершенствованию источников и систем электро- и теплоснабжения.
Существующие системы энергоснабжения городов, базирующиеся на крупных паротурбинных ТЭЦ, постепенно деградируют в результате увеличения количества физически и морально изношенного оборудования, замедления темпов технического перевооружения станций и сетей с использованием передовых технологий, что вызывает снижение надежности энергоснабжения, приводит к увеличению затрат в ремонтное обслуживание и, как следствие, к росту тарифов на энергоносители. В сложившихся условиях необходимо находить рациональные и эффективные решения по организации энергоснабжения потребителей путем реконструкции и модернизации источников и систем энергоснабжения с использованием передовых технологий, обеспечивающих минимизацию финансовых ресурсов, повышение энергетической и экономической эффективности. В первую очередь необходима реконструкция физически изношенных ТЭЦ, построенных в 30-50-х годах прошлого века с начальными параметрами пара 3,5-9,0 МПа заменой паротурбинного оборудования на газотурбинные и парогазовые установки, а при высокой степени централизации теплоснабжения возможна передача части тепловой нагрузки на строящиеся малые ТЭЦ с газопоршневыми и газотурбинными двигателями. В связи с этим исследование эффективности различных вариантов технического перевооружения действующих ТЭЦ является актуальным.
Работа выполнена в рамках научного направления Проблемной научно-исследовательской лаборатории теплоэнергетических установок электростанций и систем энергоснабжения СГТУ в соответствии с межвузовской научно-технической программой основного научного направления развития науки и техники Российской Федерации «Топливо и энергетика», федеральной программой фундаментальных исследований по направлению «Физико-технические проблемы энергетики» (раздел «Фундаментальные проблемы энергосбережения и эффективного использования топлива».
Объектом исследования являются источники комбинированного электро- и теплоснабжения, передовые технологии их усовершенствования, обеспечивающие прирост экономической эффективности.
Целью исследования является повышение тепловой и экономической эффективности городских ТЭЦ с физически изношенным паротурбинным оборудованием путем внедрения газотурбинных и парогазовых технологий.
В соответствии с целью определены основные задачи исследования:
1. Разработка алгоритма расчета характеристик и показателей эффективности вариантов замены изношенного паротурбинного оборудования (ПТУ) ТЭЦ на газотурбинные (ГТУ) и парогазовые установки (ПГУ).
2. Оценка экономической эффективности комбинированной схемы энергоснабжения с различными источниками в условиях нового строительства по сравнению с раздельной при использовании природного газа и твердого топлива.
3. Определение экономических показателей вариантов замены ПТУ на ГТУ и ПГУ.
4. Разработка методики определения доли малых ТЭЦ по балансу выработки и потребления электрической энергии в городе.
5. Определение показателей эффективности передачи части тепловой нагрузки от районных ТЭЦ на малые ТЭЦ с газопоршневыми двигателями.
Научная новизна диссертации заключается в следующем:
1. Получены соотношения расхода топлива, электрической и тепловой мощности, массовых выбросов вредных компонентов и экономии топлива при различных вариантах замены изношенного паротурбинного оборудования городских ТЭЦ на газотурбинные и парогазовые установки.
2. Разработан алгоритм расчета характеристик и показателей эффективности реконструкции городских ТЭЦ.
3. Выполнена оценка экономической эффективности комбинированной схемы энергоснабжения потребителей при использовании на ТЭЦ газотурбинных, газопоршневых и парогазовых установок в условиях нового строительства по сравнению с раздельной и применении в последней природного газа и твердого топлива.
4. Разработана методика определения доли малых ТЭЦ по балансу выработки и потребления электрической энергии в городе.
5. Разработаны рекомендации по совершенствованию городских источников тепло- и электроснабжения.
Практическая ценность результатов работы заключается в использовании методических положений для выбора рационального варианта реконструкции городских ТЭЦ путем замены изношенного паротурбинного оборудования на газотурбинные и парогазовые установки, передачи части тепловой нагрузки городской ТЭЦ на малые ТЭЦ. Результаты исследования использованы в учебном процессе кафедры теплоэнергетики СГТУ при чтении курса «Источники и системы теплоснабжения», организации научно-исследовательской работы аспирантов и студентов, в дипломном проектировании.
Внедрение методических разработок, рекомендаций в проектную практику позволит повысить эффективность источников систем энергоснабжения, поможет выбрать наиболее эффективные направления их преобразования.
На защиту выносятся:
методические положения расчета эффективности технического перевооружения ТЭЦ с использованием газотурбинных и парогазовых технологий в системе энергоснабжения;
алгоритм расчета характеристик и показателей эффективности замены физически изношенного оборудования ТЭЦ;
результаты расчетно-теоретических исследований по определению эффективности комбинированной схемы энергоснабжения, вариантов замены оборудования паротурбинных ТЭЦ.
Достоверность результатов и выводов обеспечивается использованием методологии системных исследований в энергетике, фундаментальных законов технической термодинамики, теплопередачи и теории надежности систем энергетики, применением широко апробированных методик расчета энергетических установок, апробацией полученных результатов и их хорошей сходимостью с подобными результатами других авторов.
Апробация работы. Материалы, вошедшие в диссертацию, докладывались и обсуждались на научных конференциях и семинарах Саратовского государственного технического университета в 2007-2011 гг. (г. Саратов), конференции молодых ученых «Молодые ученые – науке и производству» (Саратов, 2007), Международной научной конференции «Современные научно-технические проблемы теплоэнергетики и пути их решения» (Саратов, 2008, 2009.), Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (Саратов, 2008, 2011), Третьей Всероссийской научно-практической конференции «Ресурсо-энергосбережение и эколого-энергетическая безопасность промышленных городов» (Волжский, 2010).
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 9 печатных работах, из них 3 статьи в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка использованной литературы. Общий объем 133 страницы, содержит 33 рисунка и 24 таблицы. Список литературы включает 136 наименований, в том числе 16 иностранных и 6 электронных адресов сайтов Интернета.
Особенности энергопотребления городов, анализ масштабов и графиков расхода энергоносителей
Для объективной оценки достигаемой экономии топлива от применения комбинированной выработки электрической и тепловой энергии необходимо поставить сравниваемые варианты схем в оптимальные условия. В этом случае величина относительной экономии топлива в зависимости от типа энергоустановки на ТЭЦ может изменяться от 10 до 30% [15,16]. По пути увеличения комбинированной выработки электрической и тепловой энергии на ТЭЦ, обеспечивающую реальную экономию топлива, пошли европейские страны после известных нефтяных кризисов [17,18,19]. В качестве энергоустановок на ТЭЦ широко используются газотурбинные, парогазовые и газопоршневые агрегаты различного уровня мощности. Это позволило вытеснить раздельную схему из области малых тепловых нагрузок потребителей и получить экономию топлива [20,21].
В нашей стране для повышения эффективности использования топливно-энергетических ресурсов во всех сферах национального хозяйства, включая системы теплоснабжения, принят закон об энергосбережении, который в перспективе должен оказывать влияние на развитие теплоснабжения [22]. Настоящим Федеральным законом устанавливаются правовые основы государственного регулирования в области использования энергетических ресурсов Российской Федерации в части стимулирования эффективного использования невозобновляемых энергетических ресурсов при производстве электрической и тепловой энергии, а также повышение энергоэффективности экономики Российской Федерации.
При относительно низких ценах на органическое топливо по сравнению с США и европейскими государствами и высокой стоимости энергетического оборудования, сопоставимого с зарубежными аналогами, в 90 годы и в начале XXI века продолжалось строительство котельных преимущественно малой мощности. Наряду с этим по мере роста тарифов на природный газ развернулось сооружение малых ТЭЦ с газотурбинными (ГТУ) и газопоршневыми двигателями (ГПД). Особенно интенсивно эти станции сооружаются в европейской части страны с развитой газификацией населенных пунктов и городов, которые замещают старые низкоэкономичные котельные [23,24]. Области применения мини-ТЭЦ весьма разнообразны: 1 - добывающие отрасли топливно-энергетического комплекса, 2 - промышленность (металлургическая, химическая строительная, пищевая), 3 - предприятия и объекты оборонного комплекса, 4 - коммунальное хозяйство. Возможно внедрение в строящиеся городские объекты при отсутствии резервов электрической и тепловой мощности, для замены котельных с изношенным оборудованием. Поскольку децентрализация источников обеспечивает повышение экономической эффективности и надежности энергоснабжения, ее относят к энергосберегающим технологиям. Еще один важный фактор, способствующий развитию малой энергетики в России, - технические достижения в средствах малой генерации электроэнергии. По данным Росстата, доля малой электрогенерации в установленной мощности всех электростанций страны достигла 5,2%, а по выработке -2,3%. Некоторые действующие мини-ТЭЦ на базе газопоршневых двигателей внутреннего сгорания представлены в табл. 1.1.
По данным Росстата, суммарные объемы ежегодной реализации в России электростанций на базе ГТУ и ГПД в период 2006-2007гг. существенно превышал ввод мощностей в большой энергетике [3,25].
Группа предприятий «Энергомаш» - одна из немногих структур отечественного бизнеса, реально инвестирующая средства в развитие национального производства и строительства энергетических объектов. В 2001 году Группа ОАО «Энергомашкорпорация» («ЭМК») начала строительство сети малых газотурбинных ТЭЦ на территории России. Строители и монтажники возвели корпуса более двух десятков объектов, смонтировав в них значительную часть оборудования. Пущены в коммерческую эксплуатацию 14 ГТУ ТЭЦ суммарной электрической мощностью 306 МВт.
Использование природного газа в парогазовом цикле на основе современных газовых турбин позволяет существенно повысить экономичность и удовлетворить возрастающие требования по экологии при выработке электрической энергии. Среди всех возможных тепловых схем парогазовая установка с котлами-утилизаторами - наиболее перспективная. Она отличается простотой и высокой эффективностью производства электрической и тепловой энергии [26-28]. Генерирующие компании страны проявляют интерес к освоению ПТУ. Строительство крупных ТЭЦ с использованием парогазовых циклов, обеспечивающих наибольший электрический КПД, осуществляется медленными темпами. Установленная мощность электростанций ЕЭС (Единой Энергосистемы) России на 2010 г. была на уровне 214868,6 МВт. Ввод новой мощности в 2010 году на электростанциях ЕЭС России с учетом электростанций промышленных предприятий составил 2886,2 МВт. Структура установленной мощности электростанций ЕЭС на начало 2011 года по видам генерирующего оборудования представлена на рис. 1.3 [3].
Обеспечение надежности и защиты окружающей среды при исследовании источников и систем теплоснабжения
В рассмотренных публикациях [83-89], к сожалению, отсутствует информация об используемых методах по выбору оптимальных схемно-параметрических решений малых ТЭЦ, влиянию различных факторов на их экономическую эффективность, не рассмотрены схемы со сбросом продуктов сгорания ГТУ в серийные котлы небольшой мощности. Отличия характеристик отечественного и зарубежного оборудования, особенностей существующих систем теплоснабжения, структуры нагрузок, климатических условий, стоимостных показателей на энергоносители, оборудование и строительно-монтажные работы, экономической ситуации не позволяют в полной мере воспользоваться результатами данных работ. Поэтому в России и других странах СНГ проводились собственные исследования по этим типам установок.
В [91] разработана методика оптимизации коэффициента теплофикации для малых ТЭЦ с ГТУ и ГПД. На оптимальное его значение влияют параметры ГТУ, соотношение стоимости топлива на ТЭЦ и замещаемой станции, капитальные вложения в установки, способ покрытия пиковой части графика теплопотребления. Оптимальное значение коэффициента теплофикации изменяется от 0,15 до 0,5 и зависит от режима эксплуатации станции.
Комплексное исследование по эффективному использованию различных источников энергоснабжения городов и поселков от ТЭЦ с ГТУ и ПТУ проведено в [92]. Рассмотрены установки малой и средней мощности при отпуске теплоты от газоводяных подогревателей и сетевых подогревателей в различных климатических условиях страны. В основу методического подхода положена связь размещения ТЭЦ разной тепловой мощности по отношению к центру тепловой нагрузки. В качестве обобщенных показателей использованы удельное часовое теплопотребление на одного жителя, удельное годовое электропотребление коммунально-бытового сектора, плотность населения. Минимальные затраты получены в комбинированной схеме при использовании ГТУ и ПТУ малой и средней мощности. Мощные ПГУ-ТЭЦ экономически оправдываются при плотности населения более 10000 чел./км . К недостаткам работы следует отнести рассмотрение только новых ТЭЦ, вопросы реконструкции действующих станций не рассматривались.
Повышению эффективности ГТУ на базе авиационных двигателей для использования на малых ТЭЦ посвящена работа [62]. Здесь показано, что температура наружного воздуха существенно влияет на характеристики установки. Выбор оптимальных параметров теплофикационной ГТУ осуществляется по критерию максимальной системной экономии топлива. Сравнение трех программ регулирования ГТУ в условиях изменения температуры наружного воздуха показало, что наибольшая системная экономия топлива достигается при постоянной температуре газов на входе в турбину и переменной степени повышения давления в компрессоре. Дальнейшее развитие работы [62] последовало в [64], где рассмотрена эффективность реконструкции производственной котельной с установкой авиационной ГТУ для комбинированной выработки теплоты и электроэнергии. Важным результатом работы является вывод об экономической эффективности реконструкции при максимальном использовании теплоты уходящих газов ГТУ, что достигается в условиях работы установки по тепловому графику. Рекомендовано использование ГТУ, выработавших летный ресурс и позволяющих снизить капиталовложения на 40-50%.
Достоинством исследования, приведенного в [63], является разработка математических моделей, использованных для расчета характеристик теплофикационной ГТУ и котла-утилизатора. Проанализировано влияние количества расчетных режимов на точность определения годового расхода топлива. Почасовой расчет расхода топлива на малой ТЭЦ с ГТУ по сравнению с расчетами по среднесуточным и среднемесячным температурам наружного воздуха повышает точность его определения за годовой период на 2,2-4,1%.
Для оценки изменения характеристик ГТУ в зависимости от температуры наружного воздуха в [93] получены аналитические выражения, с помощью которых можно рассчитать электрическую мощность, КПД и теплоту котла 32 утилизатора. Использование таких зависимостей весьма полезно в технико-экономических расчетах установок.
С целью использования существующих котлов для утилизации продуктов сгорания ГТУ в [94, 95] предлагается выбор ГТУ для совместной работы с серийными котлами производить по равенству расходов газов при номинальном режиме работы обоих агрегатов. Отмечается ухудшение показателей работы котлов при совместной работе с ГТУ за счет снижения адиабатической температуры горения топлива, температурных напоров и тепловосприятии поверхностей нагрева, что приводит к уменьшению их теплопроизводительности. К сожалению, в указанных публикациях не нашли отражения вопросы модернизации котельного оборудования.
Реконструкция котельных с переводом их в малые ТЭЦ или новое строительство может базироваться как на отечественном, так и зарубежном оборудовании. В последнем случае оно имеет большую стоимость. В [95-97] приведены основные типоразмеры отечественных и зарубежных ГТУ.
На основании анализа отмеченных выше работ следует заметить, что основное внимание в 90-х годах и начале XXI века было уделено повышению эффективности систем теплоснабжения от котельных с переводом их или строительством новых малых ТЭЦ с различными типами двигателей. Это объясняется меньшими потребными капиталовложениями, быстрой окупаемостью вложенных средств.
Повышение эффективности существующих систем теплоснабжения возможно во всех звеньях технологической цепи от источника до потребителя. В условиях нестабильной экономической ситуации и дефицита инвестиций целесообразно использовать малозатратные методы.
Оценка эффективности комбинированной выработки электрической и тепловой энергии на газопоршневых, газотурбинных и парогазовых ТЭЦ
Для каждого из рассмотренных вариантов определены абсолютные и приведенные капиталовложения. Экономические показатели сравниваемых вариантов ТЭЦ с ГПД электрической мощностью 4 МВт, ГТУ- 48 МВт и ПГУ- 900 МВт и ПГУГ на газе показаны в табл. 3.5. Предусматривалась работа ТЭЦ по тепловому графику нагрузки. Расчеты выполнены для условий Среднего Поволжья, закрытых систем теплоснабжения, температурного графика 110/70 С, с Ог=0,5. В расчетах приняты следующие исходные данные: удельная стоимость котельных на газе при тепловой мощности 2 МВт - 3300 руб/кВт, удельная стоимость тепловых сетей при мощности 100 МВт -1600 руб/кВт. Стоимость природного газа Ст=2,6 руб/кг у.т. (в ценах 2011 г.), Сэ=1,3 руб/кВт-ч (на шинах станции в ценах 2011 г.), CQ=230 руб/ГДж (у потребителя в ценах 2011 г.), плата за вредные выбросы: NOx=50py6/T, СО=260руб/т, р =0,15, рку:= 0,11, Р;;=0,15, рГ= 0,075, рГ =0,075, э- = 0,002, ГЦ = 0,0015, ЛтР,э = 0,95, ЛГ = 0,95, Лкот = 0,95. 75 Как видно из таблицы, величина прироста удельного интегрального эффекта при сравнении комбинированной и раздельной схемы энергоснабжения имеет положительное значение. Изменение ДЭуд в зависимости от электрической мощности ТЭЦ при выработке электроэнергии в раздельной схеме на ТЭС при сжигании газа и твердого топлива показано на рисунке 3.1. Здесь в раздельной схеме приняты ТЭС с установками ПГУТ , ПТУТ, ПГУГ, ПТУГ.
Анализируя полученные результаты, следует отметить, что использование для энергоснабжения потребителей комбинированной выработки электрической и тепловой энергии всегда обеспечивает положительный экономический эффект в пределах 20-110 руб/ГДж. Наименьший эффект получается при использовании в раздельной схеме ТЭС с ПГУ на газе. Несмотря на снижение стоимости угля по сравнению с газом, экономический эффект по сравнению с выработкой электроэнергии в раздельной схеме на твердом топливе увеличивается по причине более высоких капиталовложений в ТЭС при использовании ПГУ и ПТУ.
Для оценки экономических показателей при замене физически изношенного паротурбинного оборудования на ГТУ рассмотрены варианты реконструкции, приведенные в разделе 2. В 1 и 2 вариантах замены ПТУ использованы ГТУ простого цикла, для 3 варианта, с целью полной утилизации продуктов сгорания, рассмотрена установка с регенерацией. Во всех вариантах отпуск теплоты потребителям сохранялся постоянным. Используя приведенные аналитические соотношения раздела 2.3, выполнены расчеты количественных показателей вариантов замены ПТУ на ГТУ при реконструкции ТЭЦ с начальными параметрами пара 3,5 МПа, 435С и 9,0 МПа, 535С. В качестве прототипа рассмотрены установки с турбинами Т-12-35 и Т-25-90, обеспечивающие коммунально-бытовую нагрузку, и ПТ-25-90, обеспечивающая нагрузки в паре и горячей воде. Все варианты рассматривались при работе по тепловому графику, включение регенератора ГТУ (в третьем варианте) осуществлялось при температуре tHB +10- В отопительный период пиковую часть тепловой нагрузки обеспечивают пиковые водогрейные котлы, работающие на природном газе.
Для выполнения расчетов по методике, предложенной в разделе 2, необходимо рассчитать показатели работы энергоустановок на различных режимах. За расчетный принят режим, соответствующий температуре наружного воздуха для проектирования систем отопления. По этому режиму определяются электрическая и тепловая мощность новой установки и расход топлива, выбираются стандартные газотурбинные двигатели, характеристики которых представлены в табл. 3.6. Расчеты выполнены для климатических условий Среднего Поволжья при сжигании природного газа с коэффициентом теплофикации 0,5 для коммунально-бытовой нагрузки и 0,8 - для паровой нагрузки. Давление пара в теплофикационном отборе сохранялось постоянным в связи с подключением к коллектору пара атмосферных деаэраторов. Результаты расчетов основных показателей заменяемых ПТУ и установок ГТУ представлены в табл. 3.7 - 3.9.
Из таблицы видно, что в зимнем режиме величина удельной выработки электроэнергии на тепловом потреблении выше в результате большей загруженности теплофикационных отборов. Электрический КПД ПТУ с понижением тепловой нагрузки снижается в связи с уменьшением расхода пара и внутреннего относительного КПД проточной части турбины.
Оценка изменения расхода топлива и выбросов вредных веществ при реконструкции городских систем теплоснабжения
Рассмотрим повышение эффективности СЦТС, включая снижение стоимости тепловой энергии у потребителя, по следующему варианту: демонтаж физически изношенного оборудования районной ТЭЦ и передача нагрузки наиболее удаленных потребителей на новые малые ТЭЦ с газопоршневыми двигателями, подключая МТ к существующим распределительным сетям. К достоинствам сооружаемых МТ относятся небольшой срок окупаемости капиталовложений, снижение транспортной составляющей затрат на тепловую энергию, возможность вывода из эксплуатации физически изношенного оборудования РТ. Использование локальных систем производства электрической и тепловой энергии с использованием поршневых двигателей является одним из возможных решений данной задачи. В качестве критерия экономической эффективности варианта принят интегральный эффект за срок службы энергооборудования. Величина эффекта рассчитана по выражению, руб: Составляющие выражения (4.21) определены по формулам раздела 2. Расчет схемы выполнен на примере существующей СЦТ с районной ТЭЦ [115]. На РТ предусматривается демонтаж энергоустановки с турбиной Т-25-90 и пикового водогрейного котла суммарной тепловой мощностью 108,6 МВт. Малые ТЭЦ сооружаются на тепловую мощность 100 МВт (с учетом снижения теплопотерь в сети) и нагрузку по 10 МВт каждая, с эксплуатацией по тепловому графику [134, 135]. На МТ в качестве основного оборудования электростанции предлагается использовать современные экологически чистые ГПД производства Jentbaher единичной электрической мощностью 2,5 МВт, г)э=0,38 с утилизацией теплоты рубашки охлаждения и продуктов сгорания в количестве 2,5 МВт и ПК Ekomax N мощностью 3 МВт [129]. На каждой МТ устанавливаются по два двигателя и пиковый котел. Коэффициент теплофикации МТ принят равным 0,5. Температурный график МТ - 95/70 С, система теплоснабжения закрытая, место расположения-Среднее Поволжье. Результаты расчетов схемы источника теплоты на режимах и в годовом периоде приведены в табл. 4.2,4.3. Анализируя табл. 4.2, 4.3 необходимо отметить, что из-за различной удельной выработки энергии на тепловом потреблении и принятых типоразмеров оборудования (умт=15 УптУ=0,431 см. табл. 3.7) суммарная электрическая мощность МТ оказалась больше мощности ПТУ, что оказало влияние на величину расхода топлива энергоустановками. С помощью специальных расчетов установлено, что по сравнению с существующим паротурбинным вариантом массовые годовые выбросы в городе увеличились по оксидам азота в 1,28 раза, а по оксидам углерода - в 1,02 раза. По полученному выражению (4.21) выполнены расчёты Эин. При этом приняты: для МТ (в ценах 2011 г.) Сэ =1,8 руб/кВт-ч (при напряжении 10 кВ), CQ =230 руб/ГДж (у потребителя); Ст =2,6 руб/кг у т; н=0,8; Е =0,15; Тсл =25 лет, удельные капиталовложения МТ - 31568 руб/кВт [129]. Результаты экономических расчетов приведены в табл. 4.4. Анализируя результаты табл. 4.4 следует отметить, что по уровню Эин, индекса доходности и срока окупаемости вариант строительства МТ эффективен. Для оценки влияния стоимостных факторов на величину интегрального эффекта выполнены расчеты в относительных единицах, показанные на рис. 4.8. Как видно из рисунка, степень влияния стоимостных факторов на эффективность оказывается различной в рассматриваемом варианте. Наибольшее влияние на Эин оказывает стоимость электрической энергии. Как выяснилось в ходе анализа, самым весомым фактором, влияющим на эффективность, является величина тарифа отпускаемой электрической энергии (см. рис 4.8). То есть изменение стоимости электрической энергии в наибольшей степени влияет на экономический эффект. Это обстоятельство обусловливает особенно тщательное планирование отпуска электрической энергии, качественный анализ рынка сбыта и тарифов в конкретном регионе [24]. Разработаны методические положения оценки эффективности замены физически изношенного паротурбинного оборудования городских ТЭЦ на газотурбинные и парогазовые установки, передачи части тепловой нагрузки на малые ТЭЦ с газопоршневыми двигателями. 2. Получены аналитические зависимости для оценки изменения электрической и тепловой мощности, расхода топлива, экономии топлива от теплофикации и вредных выбросов при замене изношенных паротурбинных установок на парогазовые технологии для различных вариантов реконструкции источника. 3. Разработан алгоритм расчета характеристик и показателей эффективности вариантов технического перевооружения ТЭЦ. Исследованиями установлено, что при условиях одинаковой теплофикационной нагрузки нового и заменяемого оборудования электрическая мощность увеличивается в 1,8-3,0 раза, а экономия топлива от теплофикации возрастает вдвое. Удельные выбросы вредных веществ в воздушный бассейн, отнесенные к расходу топлива, снижаются по оксидам азота на 9-12%, по оксидам углерода на 60-65%.
