Plumbing. Heating. Conditioning. Energy Efficiency.

Автоматика и экономия топлива

(0) (10710)
Опубликовано в журнале СОК №12 | 2011

Данная статья является дискуссионной. В статье автором всесторонне исследован вопрос — экономит ли топливо автоматика тепловых пунктов зданий, присоединенных к ТЭЦ?

Рис. 1. Принципиальная схема паротурбинной установки ТЭЦ

Рис. 1. Принципиальная схема паротурбинной установки ТЭЦ

Рис. 2. Зависимости выработки электроэнергии от температуры конденсации пара

Рис. 2. Зависимости выработки электроэнергии от температуры конденсации пара

Рассмотрим принципиальную схему паротурбинной установки ТЭЦ (рис. 1). Теплота топлива ВТЭЦ, сжигаемого в паровом котле 1, расходуется на выработку пара высокого давления, который поступает в турбину 2, соединенную с электрогенератором 3. При расширении пара в турбине вырабатывается электрическая энергия W. До того, как энергетический потенциал пара будет выработан полностью, часть его через отбор турбины поступает в конденсатор 4 отборного пара, в котором энергия Q1 передается сетевой воде системы централизованного теплоснабжения 6.

Остальной пар продолжает работу в турбине 2, вырабатывая электрическую энергию. После того, как давление энергетического пара понизится, он сконденсируется в конденсаторе 5, отдавая теплоту конденсации Q2 атмосфере через градирню 7. Если условно пренебречь тепловыми потерями в котле и в трубопроводах ТЭЦ, то ВТЭЦ = W + Q1 + Q2. Чем больше используется тепла в системе, тем меньше его выбрасывается в атмосферу.

Чтобы зашифрованные буквенными символами физические величины более предметно отражали суть процессов, рассмотрим условную систему централизованного теплоснабжения с присоединенными к ней системами отопления общей тепловой мощностью 100 Гкал/ч, которые при отсутствии автоматического регулирования потребляют 200 тыс. Гкал или около 840 тыс. ГДж в год. Для дальнейшего анализа воспользуемся данными [1] о зависимости выработки электроэнергии на тепловом потреблении ТЭЦ от температуры конденсации энергетического пара.

Эти данные для турбины, использующей пар с температурой 540 °C, иллюстрируются графиком, изображенным на рис. 2. Пользуясь графиком, определено, что при температуре конденсации отборного пара ТЭЦ 70 °C на каждом ГДж тепловой энергии можно выработать 187 кВт⋅ч электрической энергии. Таким образом, выработка электроэнергии на тепловом потреблении составит: 840 × 103 × 187 × 10–6 = 157 ГВт⋅ч/год.

Расходы условного топлива на ТЭЦ: BТЭЦ = bТЭЦW + Q1/qв [кг/ч], где bТЭЦ — величина удельного расхода условного топлива, расходуемого на выработку электроэнергии на ТЭЦ, примем [1] bТЭЦ = 0,155 кг/кВт⋅ч; qв — теплотворная способность условного топлива, равная 7000 ккал/кг или 0,029 ГДж/ кг. Для нашей условной системы: BТЭЦ = (0,155 × 157 × 106 + + 840 000/0,029) × 10–3 = 53 000 т/год.

А теперь представим себе, что системы отопления регулируются, и за отопительный период потребители израсходовали тепла на 20 % меньше, т.е. не 840 тыс., а 672 тыс. ГДж, а часть отборного пара ушла в конденсатор, где при температуре конденсации 30 °C удельная выработка электрической энергии составляет (рис. 2) 235 (кВт⋅ч)/ГДж.

Топливо на ТЭЦ при этом будет сжигаться в том же количестве, т.е. 53 тыс. тонн в год, но при этом дополнительно будет выработано: (840 – 672) × 103 × (235 – 187) × 10–6 = = 8 ГВт⋅ч/год электроэнергии, причем теоретически конденсационные электростанции энергетической системы могли бы выработать на 8 ГВт⋅ч меньше. На этих электростанциях расходуется 0,35 кг условного топлива при выработке 1 кВт⋅ч, а это означает, что в результате автоматического регулирования отопительных систем, присоединенных к ТЭЦ, на других электростанциях можно было бы сократить потребление топлива на 0,35 × 8 × 106 = 2,8 × 106 кг, или на 2800 тонн условного топлива (сокращенно т.у.т.).

Отметим, что экономия 20 % тепла в зданиях, присоединенных к котельной мощностью 100 Гкал/ч, позволила бы сократить расход условного топлива примерно на 6200 т в год. Таким образом, теоретически достижимый эффект экономии топлива вследствие регулирования в зданиях, присоединенных к ТЭЦ, в 2,5 раза ниже, чем в системе с районной котельной.

На самом деле, дополнительная электроэнергия, которая могла бы быть выработана на ТЭЦ в результате уменьшения количества отборного пара, вызванного регулированием в зданиях, может быть востребована лишь в часы максимального потребления электроэнергии. Это случается во время стояния сильных морозов, когда отопительные системы зданий работают на полную мощность, а регуляторы теплового потока бездействуют.

В остальное время дополнительная электрическая энергия, которая могла бы вырабатываться на ТЭЦ, энергетической системой приниматься не будет, поскольку в этот период электрические нагрузки покрываются крупными (в т.ч. атомными) электростанциями, работающими в базовом режиме графика потребления. В некоторых случаях администрациям ТЭЦ приходится даже платить штрафы за выработку дополнительной электрической энергии в неположенное время.

Выводы

  1. Теоретически возможная экономия топлива, вызванная регулированием теплового потока в зданиях, присоединенных к ТЭЦ, в 2,5 раза ниже величины экономии топлива в центральной котельной.
  2. Энергетическая система в период стояния относительно теплой погоды, как правило, не нуждается в дополнительной электрической энергии, которая могла бы вырабатываться из невостребованного (в результате регулирования теплового потока в зданиях) отборного пара турбин ТЭЦ. Таким образом, тепловая энергия, сэкономленная в зданиях, будет рассеиваться в окружающую среду через градирни ТЭЦ.
  3. Расходовать деньги налогоплательщиков на автоматизацию тепловых пунктов и на тепловую модернизацию зданий, присоединенных к ТЭЦ, не нужно, а государственные инвестиционные программы должны быть сосредоточены на модернизации домов, присоединенных к районным котельным.
(0) (10710)
Comments
  • В этой теме еще нет комментариев
Add a comment

Your name *

Your e-mail *

Your message