Внедрение парогазовых турбин в энергосистему (ТЭЦ 21 и 27) (стр. 1 из 4)

Внедрение парогазовых турбин в энергосистему (ТЭЦ 21 и 27)

Содержание

Введение

1. Внедрение парогазовых турбин в энергосистему

2. Электрическая часть и эл. схема парогазовых турбин

3. Расчеты по внедрению парогазовых турбин

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Проблемы отечественной энергетики часто связывают с выработкой ресурса оборудования, но не менее важно, что оборудование это устарело морально и простая его замена на новые установки старого образца принципиально ничего не решит.

Развитие энергетики страны до настоящего времени шло в основном за счет ввода новых паротурбинных агрегатов, имеющих более высокие начальные параметры и большую единичную мощность. Повышение начальных параметров позволяло совершенствовать термодинамический цикл и снижать удельный расход топлива.

Коэффициент полезного действия отечественных электростанций в среднем оценивается в 36%. Более десятой части электроэнергии и вовсе вырабатывается на установках, кпд которых равен 25% (эффективность, характерная для 30−х годов прошлого столетия). Между тем в развитых странах этот показатель в среднем не опускается ниже 45%. Рост эффективности энергосистем Запада связан с внедрением новых технологий, прежде всего речь идет об установках парогазового цикла (ПГУ), кпд которых колеблется от 52 до 60%.

Поэтому целью работы является изучение процессов внедрения парогазовых турбин в энергосистему страны.

1. Внедрение парогазовых турбин в энергосистему

Длительная эксплуатация устаревших тепловых электростанций в маневровом режиме грозит выходом из строя энергосистемы Украины. Чтобы предотвратить это, необходимо обеспечить работу ТЭС в условиях, близких к постоянной нагрузке, т.е. использовать для покрытия дефицита электроэнергии в дневное время какие-то другие источники энергии.

Для этой цели можно использовать промышленные газовые турбины, хорошо приспособленные для работы в маневровом режиме. Газовые турбины являются одной из главных составляющих топливно-энергетического комплекса многих стран мира. Сегодня более 65% новых электрогенерирующих мощностей, вводимых в эксплуатацию в мире (базовый и маневровый режимы), основываются на использовании парогазовых установок (ПГУ) и газотурбинных тепловых электростанций, превосходящих по многим показателям традиционные пылеугольные паротурбинные станции.

Газовые турбины нового поколения имеют высокий коэффициент полезного действия, характеризуются эксплуатационной надежностью, производятся во всем мире и обеспечены развитой системой сервисного обслуживания. Они применяются в широком диапазоне мощностей, используются в дежурном режиме (ожидание), для покрытия пиковых нагрузок, а также при постоянной нагрузке. В диапазоне мощностей от 60 до 120 МВт около 60% газовых турбин покрывают пиковые нагрузки, а более 85% сверхмощных газовых турбин (180 МВт и более) используются для выработки электроэнергии в базовом режиме[1]. Для современных энергогазотурбинных установок стоимость одного киловатта установленной мощности составляет 400-700 долл., для парогазовых - до 1000 долл. В то же время для пылеугольных паротурбинных электростанций (основных ТЭС) его стоимость уже превысила 1200 долл.

До 2006 года мировое производство промышленных газовых турбин характеризовалось некоторой нестабильностью. Рост производства в 1996-м сменился спадом в 1997-м и ростом в 1998-2000 годах. С 2006 года начинается быстрый подъем мирового рынка энергетического газотурбостроения, что обусловлено выводом на рынок газовых турбин нового поколения. Прогноз на десятилетний период (2006-2015 годы) выглядит благоприятным и предсказывает быстрый рост производства промышленных газотурбин различной мощности.

Общее количество газовых турбин, которые уже произведены и будут произведены в мире в 2006-2015 годах, превысит 12 тыс. единиц. Больше всего - 1337 штук - планируется произвести в 2011 году (рисунок 1), однако в 2015-м производство газовых турбин снизится до 1206 единиц. Это объясняется ожидаемым поступлением на рынок новых энерготехнологий - топливных элементов, ядерных энергетических установок нового поколения, более активным использованием промышленных и бытовых отходов для производства энергии, а также существенным расширением использования ветровой и солнечной энергии.

Рисунок 1. Ожидаемое производство парогазовых турбин до 2015 года.

Несмотря на дефицит природных энергоносителей, примерно 75% газовых турбин мощностью более 15 МВт будут использовать в качестве топлива природный газ. Быстрый рост мировых цен на газ и трудности его доставки в некоторые районы мира даже в сжиженном состоянии будут способствовать повышению роли угля как источника энергии. Поэтому быстрое развитие энергетического газотурбостроения будет сопровождаться разработкой и внедрением новых технологий получения синтетического газа из угля и других природных энергоносителей.

В связи с широким использованием газа в качестве топлива экономичность газовых турбин приобретает особую важность. Этот показатель важен для снижения расхода природного газа на собственные нужды и уменьшения выбросов в атмосферу диоксида углерода (при сжигании 1 кг природного газа образуется 1,8 кг СО2), а также вредных оксидов азота и углерода (NOx, СОх). Достижение высокой экономичности газотурбинных установок связано, в первую очередь, с величиной температуры продуктов сгорания после камеры сгорания. Однако при современном уровне развития материаловедения дальнейшее повышение температуры продуктов сгорания наталкивается на серьезные трудности[2].

Поэтому в последние годы интенсивное развитие получили газотурбинные установки, работающие по сложному термодинамическому циклу. К таким циклам относятся регенеративный цикл (теплообменник-регенератор на выходе газовой турбины), циклы с промежуточным охлаждением воздуха в процессе сжатия или с подогревом продуктов сгорания в процессе расширения, подача пара в проточную часть газовой турбины (технология STIG), подача пара и утилизация воды в конденсаторе на выходе, бинарный воздушный цикл. Использование сложных термодинамических циклов позволяет повысить мощность и к. п. д. промышленных газотурбинных установок без существенного увеличения температуры продуктов сгорания и за счет этого применять проверенные практикой конструкционные материалы и газотурбинные технологии. Освоение сложных циклов связано с усложнением конструкции, увеличением стоимости производства, приводит к дополнительным сложностям при эксплуатации и техническом обслуживании.

В России, где износ электростанций составляет около 60%, парогазовую технологию стали внедрять недавно, что связано с большими капитальными затратами на освоение технологии (около 30 млрд. долл). Согласно проектам реконструкции и нового строительства энергообъектов в России в 2008-2012 годах запланирован ввод 20 энергоблоков ПГУ-400 на природном газе на основе газотурбинной установки мощностью 270 МВт.

Первая в современной России промышленная электростанция, использующая парогазовый цикл, была введена в строй в 2002 году в ОАО "Северо-Западная ТЭЦ-3" (Санкт-Петербург). В составе энергетического блока использованы две газотурбинные установки компании Siemens AG (V94.2), два котла-утилизатора и паровая турбина российского производства. Следующая ПГУ-450 с двумя газотурбинными установками российского производства мощностью по 160 МВт, построенными по лицензионному соглашению с компанией Siemens AG (аналог установки V94.2), введена в эксплуатацию в конце 2005 года в ОАО "Калининградская ТЭЦ-2" (блок №1). Следует также упомянуть названную выше российско-украинскую ПГУ-325 мощностью 325 МВт, установленную на Ивановской ГРЭС, парогазовую установку мощностью 220 МВт на Тюменской ТЭЦ-1 и два энергоблока мощностью 39 МВт каждый на Сочинской ТЭС.

В конце 2006 года были завершены пусконаладочные работы и проведено комплексное испытание второго блока ПГУ-450 на ОАО "Северо-Западная ТЭЦ-3" с российскими аналогами газовых турбин компании Siemens AG, а в 2007-м введен в эксплуатацию энергоблок №3 на ТЭЦ-27 ОАО "Мосэнерго". Реализуются проекты парогазовых установок мощностью 450 МВт на ТЭЦ-21 и ТЭЦ-27 ОАО "Мосэнерго", Южной ТЭЦ-22 (Санкт-Петербург), где будет использовано оборудование только российского производства.

ТЭЦ-21 и ТЭЦ-27 входят в состав ОАО "Мосэнерго". Установленная электрическая мощность станций 1340 МВт и 160 МВт соответственно.

Сегодня на ТЭЦ-21 ОАО "Мосэнерго" началось комплексное опробование нового парогазового энергоблока № 11 ПГУ-450Т на номинальной нагрузке. Испытания установки продлятся несколько дней. Ввод новой генерации позволит обеспечить дополнительными объемами электрической и тепловой энергии Северо-Западный и Центральный округа Москвы, а также город Химки.

Электрическая мощность вводимой установки составит 450 МВт, тепловая - 300 Гкал/час. Главное отличие нового энергоблока от уже действующих на ТЭЦ-21 агрегатов заключается в использовании парогазового цикла производства электроэнергии. Такая технология позволяет значительно улучшить рабочие и эксплуатационные характеристики энергоблока по сравнению с установками, принцип работы которых основан на традиционном паросиловом цикле. В частности, КПД увеличивается с 38% до 51%, расход топлива сокращается на 30%. Кроме того, на треть снижается уровень вредных выбросов в атмосферу.

Пуск в промышленную эксплуатацию энергоблока № 11 ТЭЦ-21 - очередной этап реализации компанией Программы развития и технического перевооружения. За последний год это уже второй объект парогазовой генерации, вводимый Мосэнерго в рамках данной программы[3].

Строительство энергоблока № 11 на ТЭЦ-21 началось 16 марта 2006 года. Проектировщиком и генеральным подрядчиком строительства выступили филиалы ОАО "Мосэнерго" - "Мосэнергопроект" и "Мосэнергоспецремонт". Турбинное оборудование для энергоблока произведено концерном "Силовые машины", котельное - Подольским машиностроительным заводом, трансформаторное - компанией "Электрозавод". Монтаж газовой турбины ГТЭ-160 и трубопроводов в пределах турбины, вспомогательного оборудования выполнен Московским филиалом ОАО "Центроэнергомонтаж"[4].