СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКИ И ВАЖНЕЙШИЕ ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ




Теплоэнергетика, как отрасль знаний и промышленного производства, охватывает вопросы теории и практики выработки, преобразования и использования тепловой энергии во всех отраслях народного хозяйства [1]. Теплоэнергетические установки являются основой современных тепловых и атомных электростанций, теплоснабжающих систем и энергоемких технологий. Уровень развития теплоэнергетических установок и систем определяет общий уровень технического прогресса в каждой стране. Это наглядно показывает нынешнее состояние энергетики России. Общий кризис в экономике нашей страны, вызвавший замедление технического прогресса привел к тому, что в РФ на выработку единицы электроэнергии расходуется почти в 1,5 раз больше, а на отопление 1 м 2 жилья в 2 раза больше, чем в соответствующих странах зарубежья. Кроме того, около половины всего действующего оборудования электростанций изношено. Замена его новыми, современными энергоблоками не осуществляется. Отстают разработка и внедрение нового высокоэффективного оборудования тепловых электростанций (ТЭС), основы современной энергетики. Примером этого может служить работа над созданием паротурбинных энергоблоков с электрическим КПД около 45%, хотя за рубежом активно разрабатываются подобные блоки с КПД, превышающим 50% [1]. Не осуществляется необходимый переход на сжигание твердых топлив. В настоящее время около 2/3 ТЭС работают на природном газе, запасы которого истощаются. Искусственное поддержание внутренней цены на природный газ, на порядок меньшей, чем в Западной Европе, приносит громадный экономический ущерб. Более того, это разрушает угольную промышленность, где себестоимость добычи угля превышает цену на газ. Вообще сжигать природный газ на российских ТЭС с КПД 30%, когда КПД современных парогазовых установок (ПГУ) превышает 52-54% и есть возможность увеличить его до 60%, является недопустимым. Вместе с тем недопустимо повышать цену на газ до мирового уровня по социальным условиям. Надо осуществлять строительство ПГУ, работающих полностью или частично на твердом топливе. В частности, создание таких двухтопливных ПГУ позволяет уменьшить расход природного газа практически в два раза без установки сложных систем газификации углей. На кафедре теплоэнергетики и в проблемной лаборатории теплоэнергетических установок электростанций (ПНИЛ ТЭУ) СГТУ в течение многих лет успешно проводились фундаментальные исследования по созданию высокоэффективных циклов и тепловых схем ПГУ и оптимизации их параметров. Зарубежный опыт по созданию ПГУ полностью подтвердил все наши рекомендации и расчеты. В последние 10 лет практически полностью прекращено финансирование этих работ. Вместе с тем нам удалось провести ряд работ по созданию газотурбинных блок-ТЭЦ (доцент Е.А. Ларин и другие) малой мощности, обеспечивающих значительное повышение эффективности теплофикации. Однако, отсталость нашего газотурбостроения и продолжающийся кризис экономики РФ не позволяет реализовать эти разработки. В этих условиях весьма актуальной становится проблема модернизации и реконструкции существующих паротурбинных ТЭС и в частности теплоэлектроцентралей (ТЭЦ), являющихся основой энергетики Поволжья. Весьма эффективные разработки в этом направлении проводятся профессором Ю.М. Хлебалиным. Проблему реконструкции ТЭС на базе использования разработанных в ПНИЛ ТЭУ оребренных поверхностей нагрева успешно решает группа доцента В.А. Медведева. Инновационное предприятие «Градиент-С», созданное в составе технопарка СГТУ, уже осуществило ряд работ по реконструкции паровых котлов на ТЭС «Уралэнерго» и промышленных котельных установок на предприятиях Саратова и области. Ценность достигаемого эффекта такой реконструкции котельных агрегатов ТЭС заключается в одновременном повышении их КПД на 3-5% и мощности до 30%. Весьма ценными являются разработки ПНИЛ ТЭУ (доцент Ю.Е. Николаев и др.) по проблеме повышения эффективности систем теплоснабжения городов [3]. Реализация этих разработок позволяет увеличить экономию топлива от теплофикации в 1,5-2,0 раза, ликвидировать существующую в ряде мест ее экономическую невыгодность и повысить надежность. Одновременно улучшается экологическое состояние воздушного бассейна городов. Ряд сотрудников кафедры и ПНИЛ ТЭУ проводят прикладные исследования по энергосбережению в промышленных предприятиях с развитой теплотехнологией. Уменьшение расхода природного газа в городах при уменьшении инвестиций обеспечивает применение разработанной в ПНИЛ ТЭУ системы дальнего низкотемпературного теплоснабжения городов [3]. Увеличение выработки электроэнергии на тепловом потреблении здесь достигается понижением расчетной температуры сетевой воды на ТЭЦ с последующим ее догревом в городских отопительных установках, а уменьшение капиталовложений – применением неметаллических однотрубных тепловых сетей. При этом количество сжигаемого топлива в городской черте уменьшается более, чем в 2 раза, а на ТЭЦ появляется возможность сжигания твердых, низкосортных топлив. Кафедра активно участвует в разрешении 70-летнего спора о разделении расхода топлива на ТЭЦ между электрической и тепловой энергиями, вырабатываемыми комбинированным способом. Получают поддержку обоснования кафедры о ненужности в новых экономических условиях такого распределения, поскольку использование для определения сравни тельной эффективности ТЭЦ каким-либо условным методом удельных расходов топлива на каждый вид указанных видов энергий часто приводит к отрицательному экономическому эффекту. Главным показателем эффективности работы ТЭЦ должна быть величина достигаемой экономии топлива, а определяющими показателями – коэффициент использования теплоты топлива, удельная выработка электроэнергии на тепловом потреблении и эксергетический КПД реального цикла ТЭЦ. Проведенными термодинамическими исследованиями ПНИЛ ТЭУ [4 и другие] показано, что ГТУ, предназначенные для раздельной выработки электроэнергии, мало пригодны для создания на их базе ПГУ-ТЭЦ. Для достижения наибольшей экономии топлива здесь нужно применять в газовой части цикла двухкратный подвод теплоты топлива, а в его паровой части – более высокие параметры пара. Проведенные первые проработки эффективности двухтопливных ПГУ бинарного типа (доцент А.Б. Дубинин) показывают возможность создания «воздушных котлов» и пиковых ГТУ с КПД, превышающим 45%. Весьма нужные для современной энергетики исследования по обеспечению надежности тепловых ТЭС, АЭС и теплоснабжающих систем проводятся в ПНИЛ ТЭУ под руководством профессора Р.З. Аминова и доцента Е.А. Ларина. Это позволило сотрудникам совместно с учеными МЭИ, ИАЭ им. Курчатова и ОРГРЭС создать первое в России учебное пособие по этой проблеме [5]. Преподаватели и научные сотрудники кафедры и проблемной лаборатории активно участвуют в российских и некоторых зарубежных (Германия) конференциях, регулярно публикуют результаты своих исследований в научно-технических журналах («Теплоэнергетика», «Промышленная энергетика», «Проблемы энергетики» и другие). Высокий уровень исследований позволяет успешно готовить научные кадры высшей квалификации. Только за последние 6 лет на кафедре было завершено и защищено 3 докторских диссертации –В.А. Загорский, Б.А. Семенов, Ю.Е. Николаев. На базе выполненных исследований систематически выпускаются учебные пособия для студентов-теплоэнергетиков. Ранее созданные монографии и учебные пособия с грифом Министерства используются в вузах России и ряде зарубежных стран. В качестве примеров можно привести учебные пособия Андрющенко А.И. «Основы термодинамики циклов теплоэнергетических установок», выдержавшее три издания, а также «Теплофикационные установки и их использование» (Андрющенко А.И., Аминов Р.З., Хлебалин Ю.М. М.: Высшая школа, 1989. 256 с.), на которые регулярно ссылаются авторы научно-технической и учебной литературы. Заключение Находящаяся в тяжелом кризисном состоянии энергетика России требует неотложной модернизации существующих тепловых электростанций и систем теплоснабжения. В ожидании промышленного подъема необходимо в ближайшие годы не только восполнить убыль мощностей тепловых электростанций, но и увеличить мощность энергосистем не менее, чем на 30-40%. Для этого нужно в самом срочном порядке восстановить отечественное энергомашиностроение, создать современное газотурбостроение и производство высокоэффективных ПГУ, укрепить научно-исследовательские организации этого профиля. Неотложной является и проблема создания высокоэффективных систем теплоснабжения городов на базе комбинированного производства электрической и тепловой энергии. Необходимо обеспечить высокую надежность и экологичность таких систем. Научные исследования, проводимые кафедрой теплоэнергетики и ПНИЛ ТЭУ, решают важнейшие проблемы развития энергетики страны, однако нуждаются в значительном усилении.


 

Список литературы

1. Троицкий А.А. Энергетическая стратегия – важнейший фактор социальноэкономического развития России // Теплоэнергетика. 2001. № 7. С.2-9. 2. Состояние и перспективы развития парогазовых установок в России/ О.Н. Фаворский, В.И. Длугосельский, Ю.И. Петраев и др. // Теплоэнергетика. 2003. № 2. С.9-15. 3. Принципы создания высокоэкономичных систем централизованного теплоснабжения / А.И. Андрющенко, Ю.Е. Николаев, Б.А. Семенов, А.Г. Гордеев // Промышленная энергетика. 2003. № 5. С.8-12. 4. Андрющенко А.И. О термодинамической эффективности сложных циклов ГТУ в парогазовых установках // Теплоэнергетика. 1998. № 3. С.68-71. 5. Надежность теплоэнергетического оборудования ТЭС и АЭС / Г.П. Гладышев, Р.З. Аминов, А.К. Клемин, Е.А. Ларин и др.; Под ред. А.И. Андрющенко М.: Высшая школа, 1991. 303 с. Андрющенко Анатолий Иванович – доктор технических наук, профессор кафедры «Теплоэнергетика» Саратовского государственного технического университета



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-12-19 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: