На главную

Статьи, публикации, архив номеров  

«     2018     2017  |   2016  |   2015  |   2014  |   2013  |   2012  |   2011  |   2010  |   2009  |   2008  |   »
«     Январь  |   Февраль  |   Март  |   Апрель  |   Май  |   Июнь  |   Июль  |   Август  |   Сентябрь  |   Октябрь  |   Ноябрь  |   Декабрь     »

Проблемы и решения

01.04.2010 Пути снижения потерь тепловой энергии и сокращения потребления топлива

 

Пути снижения потерь тепловой энергии и сокращения потребления топлива

 

Количество потребляемого энергосистемой топлива в значительной мере зависит от потерь тепловой и электрической энергии. Чем выше эти потери, тем больше топлива потребуется при прочих равных условиях. Снижение потерь электроэнергии на 1  % позволит сэкономить 2,5–4  % топливных ресурсов. Одним из путей, способствующих уменьшению потерь тепловой и электрической энергии, является внедрение АСУ ТП и АСКУЭ.

В данной статье главное внимание уделяется потерям тепловой энергии. В Западной Европе они составляют порядка 10  %, в странах СНГ – 21  % и более. Удельный расход топлива на выработку электроэнергии и отпуск тепловой энергии в странах СНГ также на 25–30  % выше, чем в ЕС. Поскольку наша республика собственными энергоресурсами обеспечена в недостаточной степени, снижение потерь тепловой энергии имеет большое значение для всех отраслей народного хозяйства.

 

Главной причиной потерь тепловой энергии является низкий коэффициент полезного действия (КПД) тепловых электростанций. В настоящее время износ энергетических установок на белорусских электростанциях составляет порядка 60  %, а темпы обновления основных фондов в энергетике отстают от темпов старения ранее введенных мощностей. По этой причине значительная часть основного оборудования уже отработала положенный срок эксплуатации. Оборудование крупных ТЭЦ и ГРЭС в Беларуси сегодня соответствует среднему зарубежному уровню 1980-х гг. КПД на наших конденсационных электростанциях составляет не более 40  % при полной загрузке энергоблоков, а при неполной загрузке он еще ниже. На электростанциях типа ТЭЦ в отопительный сезон и при полной загрузке энергоблоков КПД составляет примерно 80  %, в неотопительный сезон и при неполной загрузке энергоблоков – примерно 50  %. Значительная часть тепла теряется и в котлоагрегатах. В старых котлоагрегатах КПД составляет около 75  %. При их замене на новые, более совершенные котлоагрегаты КПД котельной части увеличивается до 80–85  %. Однако это не решает проблему снижения потерь тепловой энергии кардинально.

Для значительного повышения КПД в настоящее время практикуется применение парогазового цикла, т. е. внедрение на электростанциях парогазовых установок, за счет чего КПД тепловой электростанции можно увеличить до 75–80  % при условии использования отработанного пара паровой турбины для теплоснабжения. Если отработанный пар не используется для теплоснабжения, КПД не превысит 52  %. В таких установках кроме традиционной паровой турбины ставят еще и газовую. Недогоревший газ высокой температуры с газовой турбины поступает в паровой котел-утилизатор, где догорает, за счет чего увеличивается КПД всей энергоустановки. В Беларуси такие установки имеются на Оршанской ТЭЦ и Березовской ГРЭС. Однако на Березовской ГРЭС не удалось получить запланированный результат по причине установки ненадежных газовых турбин Николаевского завода (Украина).

К настоящему времени практически введена в опытно-промышленную эксплуатацию парогазовая установка на Минской ТЭЦ-3 мощностью 230 МВт. На Лидской ТЭЦ имеется газотурбинная установка мощностью 25 МВт. Однако здесь также появились проблемы: на станции установлено оборудование различных поставщиков, что привело к его нестыковке в процессе пусконаладочных работ. В дальнейшем планируется внедрить парогазовые установки на Минской ТЭЦ-5, Гродненской ТЭЦ-2, Минской ТЭЦ-2. Всего к 2015 г. в республике предусмотрен ввод парогазовых установок общей мощностью около 1,5 ГВт.

Ведется также преобразование котельных в мини-ТЭЦ. В этих работах используются газотурбинные, газопоршневые двигатели и котлы-утилизаторы. Применение частотного электропривода позволяет существенно повысить КПД тепловых электростанций и котельных. Некоторые предприятия начали строить и вводить в эксплуатацию собственные газотурбинные ТЭС (ГТЭС) с котлом-утилизатором, что позволяет им обеспечить себя электроэнергией и теплом. Например, в ОАО «ГродноАзот» введена в эксплуатацию ГТЭС с выходной мощностью первой очереди 14,9 МВт.

В последнее время появляется возможность применения тепловых насосных установок с перепадом температур на выходе и входе до 40 С. Проводятся работы по использованию подземного тепла (геотермальных вод и грунта). Например, завершено бурение скважины глубиной 1,5 км с температурой подземной воды от 25 до 40 С в тепличном комбинате «Берестье». Эта вода будет использоваться для комплекса теплиц.

Все эти мероприятия позволят уменьшить потери тепла и объемы потребления топлива в республике. Для повышения эффективности работы тепловых электростанций в последние годы стали активно применять турбодетандерные установки. В них используется потенциальная энергия газа с высоким давлением (примерно 1,2 МПа), поступающего из магистрального газопровода. Газ поступает в турбину турбодетандерной установки и вращает ротор, который соединен с ротором генератора. Таким образом вырабатывается дополнительная электроэнергия. Газ в турбодетандерной установке не сгорает, но отдает запасенную в магистральном газопроводе потенциальную энергию. На выходе турбодетандерной установки газ имеет низкое давление (примерно 0,1 МПа), далее путем дросселирования его давление уменьшается еще больше (примерно до 0,01 МПа), т. е. до давления, необходимого для подачи в паровой котел. Такие установки работают на Лукомльской ГРЭС и Минской ТЭЦ-4 (всего 4 установки общей мощностью 12,5 МВт). Недавно турбодетандерная установка мощностью 2,4 МВт введена в эксплуатацию и на Гомельской ТЭЦ-2. Готовится к реализации проект создания турбодетандерной установки на Могилевской газораспределительной станции.

Потери тепла в тепловых сетях не должны превышать 5–7  %, как это происходит в странах Европы. Однако наши тепловые сети значительно уступают зарубежным. В настоящее время в большинстве тепловых сетей в странах СНГ технологический расход тепловой энергии на ее транспортировку достигает 30  % от передаваемой тепловой энергии. Эта величина зависит от состояния теплосетей и, в первую очередь, от состояния тепловой изоляции. На балансе предприятий ГПО «Белэнерго» находится более 5 тыс. км магистральных теплосетей. По официальным данным, технологический расход тепловой энергии на ее транспортировку в теплосетях составил в 2009 г. примерно 10  %. С учетом коммунальных теплосетей это составляет уже порядка 18  %.

Для уменьшения потерь тепла в теплосетях стали применять предизолированные трубы (ПИ-трубы). Благодаря их использованию потери тепла уменьшаются примерно в 10 раз по сравнению с применением обычных стальных труб с теплоизоляцией 120 Вт/м. При соблюдении всех правил строительства, монтажа и эксплуатации с ПИ-трубами можно уменьшить тепловые потери в теплосетях до 3–5  %. Сегодня эти трубы производят и в Беларуси. К настоящему времени уже заменено 10  % старых тепловых сетей ГПО «Белэнерго» на теплосети с предварительно изолированными трубами. Активно проводится замена труб и в коммунальных теплосетях г. Минска.

Одним из способов уменьшения потерь тепловой энергии является также переход с централизованной системы теплоснабжения к децентрализованной, при которой отсутствует потребление тепла от ТЭЦ или от центральной котельной через тепловые сети. При такой системе источник тепла (котлоагрегат) устанавливается непосредственно в доме или квартире, при этом годовой расход топлива снижается на 40–50  % и в 2,5–3 раза сокращаются затраты на обслуживание. Котельная на крыше объекта теплопотребления имеет КПД порядка 85–90  %. Следует отметить, что такие системы широко используются в Европе, однако в нашей стране применяется централизованная система теплоснабжения, менять которую нецелесообразно и практически нереально. Децентрализованную систему в ряде случаев желательно внедрять во вновь строящихся домах, расположенных вдали от существующих тепловых сетей, или в новых населенных пунктах.

Немало тепла «уходит» через стены, полы, потолки, окна и двери зданий и сооружений старой постройки. В старых зданиях из кирпича потери составляют примерно 30  %, а в зданиях из бетонных плит со встроенными радиаторами – до 40  %. Потери тепла в зданиях увеличиваются и из-за неравномерности распределения тепла в помещениях, поэтому желательно проводить выравнивание разности температур (пол – потолок) с помощью потолочных вентиляторов. За счет этого потери тепла можно уменьшить до 30  %. Для сокращения утечек тепла из помещений желательно делать воздушный завес.

Возрастают потери тепла и при избыточном отоплении. Выходом из ситуации является установка снаружи зданий щитов из теплоизоляционного материала (теплошубы), а также замена оконных рам стеклопакетами. Поскольку стеклопакеты имеют несколько воздушных промежутков, их установка позволяет уменьшить потери тепла через окна в два раза. Эти мероприятия называют тепловой реабилитацией. Они позволяют уменьшить потери тепла в старых зданиях до 10–15  %. При постройке новых зданий тепловая реабилитация уже предусмотрена.

Снизить потери тепловой энергии в помещениях помогает и регулирование тепла с учетом ориентации дома по частям света, что у нас пока не делается.

Значительно уменьшить потребление топлива может атомная энергетика. Мировая наука работает также над способом получения термоядерной энергии за счет ядерного синтеза, т. е. путем соединения ядер более легких элементов в ядра более тяжелых элементов (например, путем соединения ядер водорода в ядра дейтерия и трития), но результаты пока не получены. Проводятся работы и по развитию водородной энергетики, однако пока не удалось получить водород по приемлемой цене.

Сократить потребление традиционных источников энергии позволит также строительство тепловых электростанций на каменном угле. Его мировые запасы на порядок выше запасов нефти и газа – их хватит на 150, а то и на 300 лет.

Установленная мощность ветроэнергетических установок в нашей стране составляет 1,1 МВт, и ее планируется постепенно увеличивать. В условиях постоянных ветров для теплоснабжения потребителей в зоне децентрализованного энергоснабжения (удаленные дачные участки, садовые участки, гаражи и т. п.) целесообразно применять комбинированные ВЭУ в составе котельных. В этих системах установки послужат основным источником энергии, а котельная – вспомогательным. Возможно и применение системы «ВЭУ – дизель», а также использование аккумуляторов (тепловых, пневматических, гидравлических, электрических автомобильных и других видов) в системах теплоснабжения с участием ВЭУ.

Для получения тепла и электроэнергии потенциально возможно применение солнечной энергии, фитомассы быстрорастущих растений и деревьев, отходов растениеводства и переработки древесины, коммунальных отходов, бурых углей, горючих сланцев. Все это широко практикуется во многих странах мира и может быть реализовано в Беларуси.

Со временем ожидается внедрение в энергетику высокоэкономичных дизельных и газотурбинных установок средней и малой мощности, высокоинтенсивных теплогенераторов для электро- и теплоснабжения отдельных домов и малых предприятий. Планируется также применение топливных элементов и тепловых насосов для выработки тепла, холода и электроэнергии.

Пока же на решении проблем энерго­сбережения и снижения потребления топлива негативно сказывается недостаточно высокий КПД и значительный износ оборудования на белорусских промышленных предприятиях. Причем в большинстве случаев значения КПД оборудования точно не известны и довольно часто вообще не нормируются. Поэтому модернизация оборудования требуется не только в энергетической отрасли, но и во всех отраслях народного хозяйства республики.

Теперь попробуем ответить на вопрос: как много топлива от его общего потребляемого количества теряется? Видимо, точных расчетов никто не делал. По моему мнению, с учетом потерь тепловой энергии на тепловых электростанциях, промышленных предприятиях и в тепловых сетях, утечек тепла из зданий, а также с учетом потерь электроэнергии в электросетях, на подстанциях и промышленных предприятиях теряется примерно половина от общего количества потребляемого топлива.

 

Виталий КУЛИЧЕНКОВ,
кандидат технических наук, доцент Института повышения квалификации и переподготовки кадров по новым направлениям развития техники, технологии и экономики БНТУ

 

Контакты

Беларусь: 220121, г. Минск
а/я 72
Тел.: +375 (17) 385-94-44,
385-96-66

Факс: +375 (17) 392-33-33
Gsm: +375 (29) 385-96-66 (Vel)

Е-mail: energopress@energetika.by
E-mail отдела рекламы:
reklama@energetika.by

© ОДО Энергопресс, 2003—2009. Все права защищены.
Мониторинг состояния сайта
Создание сайта Атлант Телеком