Основные пути совершенствования энергетического оборудования классических ТЭС

Производство электроэнергии в России базируется на использовании классических ТЭС и ТЭЦ, работающих на органическом топливе. Несмотря на то, что в последние годы в России все шире вводятся ПТУ и ГТУ, классические ТЭС доминируют и еще долгие годы будут доминировать в теплоэнергетике России. Тем более это относится к ТЭС, работающим на твердом топливе, массовое использование для которых парогазовых технологий пока дело отдаленного будущего. Поэтому понимание тех резервов, которые пока еще не используются при создании и эксплуатации традиционных ТЭС, а также тенденций их развития представляется очень важным.

КПД нетто энергоблока как составной части ТЭС определяется соотношением:

где N_с.н/N_э — доля собственных электрических нужд N_с.н; N_э — мощность на зажимах электрогенератора; h_к — КПД котла; h_пту — КПД паротурбинной установки.

На рис. 10.1 показана доля собственных нужд энергоблоков и ТЭС с поперечными связями. В среднем по России они составляют 5,8 %, наибольшие значения соответствуют старым ТЭС на начальное давление 90 ат и энергоблокам, работающих на угле.

Экономичность котлов, работающих на газе, составляет 90—93 %, а малых котлов, работающих на твердом топливе может быть менее 80 %. Имеются отдельные ТЭС, на которых КПД котлов достигает 95—96 %.

Наименьшую экономичность имеют паротурбинные установки: их КПД не превышает 45 %. Это связано не с несовершенством оборудования, а с законами термодинамики: тепло конденсации пара, отработавшего в турбине и передаваемого охлаждающей воде в конденсаторе, составляет половину теплоты, поступившей в котле от топлива к рабочему пару.

Низкое значение КПД ПТУ и обусловливает эффективность его первоочередного повышения. Конечно, и уменьшение расхода электроэнергии на привод питательных, циркуляционных и конденсатных насосов, на систему маслоснабжения, охлаждения генераторов, и повышение КПД котла играет большую роль в экономии топлива, однако эффект от этого меньше, чем от повышения КПД ПТУ. Поэтому именно паротурбинной установке ниже уделяется основное внимание.

Основными потенциальными методами повышения экономичности ПТУ являются:

а) аэродинамическое совершенствование паровой турбины;

б) совершенствование термодинамического цикла, главным образом, путем повышения параметров пара, поступающего из котла, и снижения давления пара, отработавшего в турбине;

в) совершенствование и оптимизация тепловой схемы и ее оборудования.