К ВОПРОСУ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ ПРИ ПОДОГРЕВЕ СЕТЕВОЙ ВОДЫ НА ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ

Проблема энергосбережения в системах производства электрической и тепловой энергии крайне важна и актуальна и отнесена к стратегическим задачам Казахстана [1].

В настоящее время увеличение выработки электрической и тепловой энергии осуществляется за счет загрузки существующих тепловых электроцетралей (ТЭЦ), на которых имеются определенные проблемы значительного износа основного оборудования и использования неэффективных технологий при производстве энергии [2].
Из-за физического износа и выработки паркового ресурса оборудования «разрыв» между установленной и располагаемой мощностью ТЭЦ достигает значительные величины. Так, на Алматинской ТЭЦ-2 установленная мощность станции составляет:
- электрическая – 510 МВт,
- тепловая – 1176 Гкал/ч.
а располагаемая мощность станции:
- электрическая – 410 МВт,
- тепловая – 841 Гкал/ч.
Указанные «разрывы» мощности могут носить временный или постоянный характер в зависимости от причин отклонения располагаемой мощности агрегатов и станций от установленной мощности. К таким причинам могут относиться: конструктивные недостатки котельного и турбинного оборудования; использование не качественного или не проектного топлива; отклонение температур охлаждающей воды в конденсаторах ТЭС от проектной; не полная загрузка турбин ТЭЦ по теплу; экологические ограничения.
Из множества мероприятий по энергосбережению на Алматинской ТЭЦ-2, в данной статье, рассматриваются вопросы по сокращению потребления условного топлива за счет использования пара с выпара расширителя непрерывной продувки котлоагрегата БКЗ-420-140-7С для подогрева греющей сетевой воды.
По проекту пар с сепаратора расширителя непрерывной продувки (РНП) должен работать на коллектор 6 ата в качестве греющего пара в деэратор. В данный момент за тридцать лет эксплуатации в таком режиме не работал. Это связано с трудностями в эксплуатации РНП и коллектора 6 ата.
В межотопительный период температура подогрева подпиточной воды на выходе с ТЭЦ-2 задается 65-680С, что не обеспечивает температуру греющего потока на вакуумные деаэраторы в пределах 70-1500С.
Тепловые схемы ТЭЦ-2 позволяют выделение отдельных сетевых подогревателей с работой только на греющий поток с повышенной температурой 85-900С только на вакуумные деаэраторы второй очереди.
РНП предназначены для разделения пароводяной смеси на пар и воду при продувке барабанов паровых котлов низкого, среднего и высокого давления с последующим использованием тепла воды и пара в цикле. Расширители применяются с целью сокращения расхода потребляемого пара и потерь тепла с отводимой пароводяной смесью.
Расширитель непрерывной продувки является аппаратом циклонного типа. Пароводяная смесь, образующаяся при продувке паровых котлов, разделяется на пар и воду за счет действия центробежных сил, которые возникают благодаря тангенциальному подводу воды в расширитель.
Расширитель непрерывной продувки представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд с плоскими или эллиптическими донышками, подводящим сплющенным патрубком или патрубком кругового сечения и паро- и водоотводящими патрубками. Закрутка потока осуществляется за счет организованного подвода пароводяной смеси на внутреннюю стенку расширителя. Пар, сохраняя вращательное движение, направляется в паровое пространство и отводится через патрубок, расположенный на верхнем днище. Вода стекает по внутренней поверхности расширителя в водяной объем и отводится через патрубок, расположенный в нижней части корпуса. На нижнем днище предусмотрен штуцер для отвода воды из расширителя при его отключении и для периодической очистки нижней части водяного объема от шлама и загрязнений.
Расчет РНП необходимо подсчитать, сколько пара выбрасывается в атмосферу без учета грязного конденсата. Для этого необходимо составить тепловой баланс РНП.
Потери тепла с продувочной водой в год:

где: - паровая нагрузка всех работающих котлов за 2013 год, т/ч;
 - энтальпия котловой воды кДж/кг;
 - доля продувки т/ч;
- коэффициент полезного действие котлов [3].

Стоимость одной тонны условного топлива составила 6225 тенге (данные на 2014 год).

Количество пара, выделяющееся из продувочной воды, определяется из уравнения теплового баланса:

и массового баланса сепаратора:

Имеем:

Далее потери тепла с конденсатом:

Расходы или температуры теплоносителей определяем из уравнения теплового баланса:
- для пароводяных подогревателей:

где W - расходы теплоносителей, т/ч;
Dп – расход греющего пара, т/ч;
 - энтальпия воды на выходе с подогревателя, ккал;
 - энтальпия воды на входе с подогревателя, ккал;
hx – энтальпия греющего пара, ккал;
h_K – энтальпия конденсата, ккал;
 – коэффициент, учитывающий потери тепла аппаратом в окружающую среду.  = 0,98.
В летний период на ТЭЦ-2 работают 3 котла со средней производительностью 350 т/ч, доля продувочной воды составляют 0,005.
Подсчитаем расход котловой воды:

Расход пара с 3-х РНП: 
Найдем энтальпию сетевой воды на выходе с подогревателя в летний период:

что соответствует 75°С.
В зимний период на ТЭЦ-2 работают 6 котлов со средней производительностью 350 т/ч, доля продувочной воды составляют 0,005.
Подсчитаем расход котловой воды:

Расход пара с 6-х РНП: 
Найдем энтальпию сетевой воды на выходе с подогревателя в зимний период:

что соответствует 117°С.

Выводы. Температура сетевой воды для вакуумных деаэраторов в летний период будет нагреваться от 70 до 75°С, а в зимний период – от 110 до 117°С. Если за год работы подогревателя на нагрев воды для вакуумных деаэраторов расход сетевой воды составляет около 1000 т/ч, то экономия только на паре от РНП будет составлять:

то есть экономия в год 37,5 млн. тенге, при средней стоимости 1 тут = 6100 тенге.
где 1000-расход сетевой воды,
5-средняя температура нагрева сетевой воды за год,
8760- число часов в год.
Как видно по расчетам, эффективность предлагаемых мероприятий сокращают экономическую составляющую станции.

1. Закон «Об энергосбережении и повышении энергоэффективности» РК от 13.01.2012.
2. Программа «Энергосбережение – 2020». Постановление Правительства РК № 904 от 04.09.2013г.
3. Котельные установки. Паровые котлы: учебное пособие /Н.П. Жуков, Н.Ф. Майникова, О.Н. Попов и др. – Тамбов: Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2013. – 80 с.

Все статьи автора «Умбеткулов Ертуган Кожагулович»