Развитие тепловой энергетики в России — № 04 (07) август 2013 — Тепловая энергетика — WWW.EPRUSSIA.RU
Газета «Энергетика и промышленность России» | № 04 (07) август 2013
23 мая 1766 года состоялся пуск первой паровой машины Ивана Ивановича Ползунова на Колывано-Воскресенских заводах на Алтае. Диаметр цилиндра – 0,81 метра, ход поршня – 2,56 метра, давление пара около 1,1 атм., мощность – около 40 л.с. (КПД 1‑2 процента). Три месяца машина успешно проработала, но после смерти Ползунова не нашлось людей, которые могли бы поддержать его идею «…огонь слугою к машинам склонить». Российская академия наук, состоявшая преимущественно из иностранцев, предала забвению дело великого русского теплотехника. Машина первооткрывателя была разрушена.Работа Ползунова почти на столетие опередила русскую действительность. А между тем спустя двадцать восемь лет, в 1794 году, на прядильной фабрике в Манчестере появилась двухцилиндровая паровая машина, воспроизводившая изобретение Ивана Ползунова. Создателем ее был Фальк, видевший машину Ползунова и описавший ее в печати. Машина, построенная Фальком по проекту Ползунова, работала более тридцати лет, что подтверждает обоснованность предложений Ползунова.
Пуск паровой машины Джеймса Уатта, периодического действия, предназначенной для подъема воды.
1782 год – Уатт запатентовал паровую машину двустороннего всасывания непрерывного действия. Это вторая в мире, после машины Ползунова, паровая машина непрерывного действия. Давление пара – 1,1‑3 атм., диаметр цилиндра – 0,633 метра, ход поршня – 1,53 метра, мощность – 20 л. с. КПД паровых машин 2‑3 процента.
1800 год – рост давления пара до 3,5‑7 атм.
1823‑1827 годы – давление пара возросло до 56 атм., КПД паровых машин составил 8‑10 процентов. Трудно поверить, но уже более ста восьмидесяти лет назад работали машины с давлением 5-6 атм.! Надо отметить, что, к нашему стыду, в настоящее время мы в массовом порядке строим котельные с давлением 13 атм. и называем это рациональными, энергосберегающими мероприятиями.
1855 год – максимальный КПД паровых машин – 8‑12 процентов.
1883 год – творец первого в мире самолета Александр Федорович Можайский спроектировал и построил на Балтийском судостроительном заводе паровую машину для летательного аппарата мощностью 50 л.с. с удельным весом 4,5 кг / л.с. (меньше чем заграничные машины (6,4 кг / л.с.). Это были двухцилиндровые вертикальные паровые машины облегченной конструкции. Одна из машин развивала мощность в 20 л.с. при 300 оборотах в минуту. Вес ее был 47,6 килограмма. Другая машина имела мощность в 10 л.с. при 450 оборотах в минуту. Вес ее составлял 28,6 килограмма. Пар в машины поступал от прямоточного котла весом 64,5 килограмма. Топливом служил керосин. Коленчатые валы и поршневые штоки машин для уменьшения веса были сделаны пустотелыми. Получив машины, Можайский приступил к сборке самолета.
1883 год – «Русские заводы Сименс и Гальске» организовали электрическое освещение главной улицы столицы. Произведена замена газовых ламп на тридцать два фонаря с дуговыми лампами силой 1200 свечей.
1883 год – освещение площади храма Христа Спасителя в Москве. Первая электростанция Алексеева на Лубянском пассаже в Москве. Установлены три паровые машины по 76 л.с. Выполнена сеть в 45 дуговых ламп и 220 ламп накаливания.
1888 год – первые три петербургские центральные электростанции на реках Фонтанке (три машины суммарной мощностью 202 кВт) и Мойке (три машины суммарной мощностью 221 кВт). Давление пара – 5 атм. Электростанции располагались на плавучих баржах, на реках, так как требовали очень много воды для охлаждения. Это ограничивало их мощность.
С самого начала развития теплоэнергетики и до настоящего времени существует проблема отвода отработанного тепла на электростанциях. Производство электроэнергии – очень дорогое удовольствие. Чтобы получить какое‑то количество электроэнергии, до 98‑97 процентов энергии от сожженного топлива надо отводить в окружающую среду. Удельный расход топлива составляет 5,4‑3,9 кг.у.т / кВт. Нехватка охлаждающей воды – самая большая проблема для электроэнергетиков как сто двадцать лет назад, так и в настоящее время. Однако, в отличие от западных стран, мы в России имеем уникальную возможность – использовать отводимое тепло при производстве электроэнергии для отопления наших домов.
1900 год – максимальный КПД паровых машин достиг 18‑20 процентов.
1903 год – рождение российского централизованного теплоснабжения. Под руководством инженера А. К. Павловского и профессора В. В. Дмитриева паровым отоплением было оборудовано тринадцать корпусов Петербургской городской детской больницы с подачей отработанного пара от местной электростанции.
1908‑1910 годы – пароводяное отопление 37 корпусов петербургской больницы им. Петра Великого (ныне больница им. И. И. Мечникова). Турбина, установленная в подвальном помещении, была демонтирована только в 60-х годах XX столетия!
1913 год – КПД установок с паровыми машинами достиг 11,6 процента, удельный расход топлива – 1060 г / кВт-ч, Nмах = 10 МВт, Р = 12‑15 атм., Т = 350ºС.
1900‑1920 годы – КПД установок с паровыми машинами достиг 20‑25 процентов.
Развитие отечественной теплотехники продолжилось в советское время. Справочные данные об этом периоде приводятся по книге В. В. Лукницкого «Тепловые электростанции», справочнику «Теплоэнергетика и теплотехника» 1980 года, книге А. С. Горшкова «Технико-экономические показатели».
25 ноября 1924 года была запущена первая ТЭЦ в России. Под руководством профессора В. В. Дмитриева Третья петроградская ГЭС на Фонтанке переоборудована в ТЭЦ, производящую как тепловую, так и электрическую энергию. Снижение удельного расхода топлива – с 1045 г /кВт-ч до 238 г /кВт-ч.
1928 год – первая в Москве ТЭЦ ВТИ подала тепло по паропроводу к заводам «Динамо» и «Порострой». КПД брутто был равен 15 процентам, удельный расход топлива – 820 г / кВт-ч, Nмах = 44 МВт, Р = 2‑6 атм., Т = 375 ºС.
1931 год – первая в России и в мире генеральная схема теплофикации города Москвы. Это был первый документ, определявший системный подход в развитии теплофикации!
1937 год – КПД брутто достиг 20,0 процента, удельный расход топлива – 610 г / кВт-ч, Nмах = 50 МВт, Р = 29 атм., Т = 400 ºС.
1950 год – КПД брутто достиг 22,8 процента, удельный расход топлива – 540 г /кВт-ч, Nмах = 100 МВт, Р = 90 атм., Т = 490 ºС.
10‑11 января 1950 года появилось печально известное решение комиссии Энергетического института АН СССР и секции теплофикации Московского отделения Всесоюзного научного инженерно-технического общества энергетиков (МОНИТОЭ; Вопросы определения к. п. д. теплоэлектроцентралей: Сборник статей под общей редакцией А. В. Винтера. – М., 1953) об отрицательном отношении к попыткам непосредственного «термодинамического» обоснования того или иного способа экономии топлива между видами полученной энергии». Комиссией было указано, что «…технико-экономические показатели степени энергетического совершенства ТЭЦ должны соответствовать требованиям государственного планирования, в полной мере отражать народнохозяйственную выгодность комбинированного производства тепловой и электрической энергии и тем самым стимулировать его развитие. Они должны быть доступными пониманию широких кругов работников электростанций и заводских работников и позволять применение простой системы отчетности во всех ее звеньях…»
Суть «государственного планирования» заключалась в том, что всю экономию топлива, получаемого при комбинированном производстве тепловой и электрической энергии, полностью относили в пользу потребителей электрической энергии. При этом тепловая энергия, производимая на ТЭЦ, имела заведомо худшие показатели. Затраты топлива на ТЭЦ были на 5‑7 процентов больше, чем затраты топлива на производство тепла от заводских и коммунальных котельных (172‑174 кг / Гкал против 163‑165 кг / Гкал). Однако именно это решение позволяло государственному планированию снизить расход топлива на электроэнергию от ТЭЦ в два раза ниже, чем на ГРЭС, а именно до 170‑250 г / кВт-ч против 370‑410 г / кВт-ч самых лучших ГРЭС. Именно это решение позволило значительно улучшить показатели советской электроэнергетики в сравнении с западной.
Исторически известно об огромном уроне, нанесенном нашему обществу в 1930‑1960-х годах лженаучным учением «лысенковщины» в биологии и сельском хозяйстве. Отрицание научных подходов по внедрению концепции наследственности, изменчивости и видоизменения; шельмование советских ученых, имевших свою точку зрения, отбросило отечественную науку на многие годы назад. Известно также об огромном уроне, нанесенном нашему обществу из‑за непризнания кибернетики как науки об управлении.
К сожалению, не минула такая же участь и энергетику. Принятие в 1950 году «доступного для понимания» физического метода с целью показать преимущества советской электроэнергетики нанесло тяжелый урон топливосберегающей теплоэнергетике России.
Но все же если во времена Госплана СССР теплофикация как национальная программа, обеспечивающая эффективное сбережение топлива, имела свое достойное развитие, то с переходом на якобы рыночные отношения именно теплофикация стала необоснованной жертвой.
1953 год – Nмах = 150 МВт, КПД = 30 процентов, удельный расход топлива – 410 г / кВт-ч, Р = 170 атм., Т = 550 / 520 ºС.
1955 год – повсеместное внедрение температурного графика тепловых сетей 150 / 70 ºС.
Более пятидесяти лет назад было принято решение о температурном графике 150 / 70, который в корне определял техническую политику развития дальнего централизованного теплоснабжения. Данный график позволял совместить комбинированное производство тепловой и электрической энергии на ТЭЦ и раздельное теплоснабжение от пиковых котельных. До 1992 года, пока был народный и партийный контроль над содержанием тепловых сетей и систем потребления тепла, температурный график пытались выдерживать. Однако с приходом так называемых рыночных отношений график стал массово не исполняться, и в последние пятнадцать лет системы теплоснабжения работают с температурой не выше 100–110º С, не обеспечивая экономичную нагрузку теплофикационных систем.
1959 год – КПД = 33 процента, удельный расход топлива – 370 г /кВт-ч, Nмах = 200 МВт, Р = 130 атм., Т = 565 / 565 ºС.
1963 год – КПД = 36 процентов, удельный расход топлива – 340 г / кВт-ч, Nмах = 300 МВт (уголь), Р = 240 атм., Т = 560 / 565 ºС.
1968 год – КПД = 36 процентов, удельный расход топлива – 340 г / кВт-ч, Nмах = 500 МВт (уголь), 800 МВт (газ), КПД = 39,6 процента, удельный расход топлива – 310 г / КВт-ч.
1980 год – КПД = 40 процентов, удельный расход топлива – 304 г / кВт-ч, Р = 240 атм., Т = 560 / 565 ºС, Nмах = 1200 МВт на газе!
В очередной раз обращаем внимание читателей, что, несмотря на все самые передовые технические решения, на самой экономичной ГРЭС, работающей на газе, топливо используется всего на 40 процентов, а остальные 60 процентов топлива в виде сбросного тепла градирен и уходящих газов котлов выбрасывается в окружающую среду!
Сведения о «рыночном» периоде (1992 – июнь 2008 года) приводятся по справочнику «Теплоэнергетика и теплотехника: общие вопросы», книге В. А. Семенова «Оптовые рынки электроэнергии за рубежом», «Обзору показателей топливоиспользования ТЭС АО России за 2004 год».
С 1992 года в стране изменился общественный строй. Вместо плановой экономики, определяемой принципом «Всем за счет всех», был произведен переход к так называемой «рыночной» экономике, действующей по принципу «Что не запрещено законом, то разрешено». С потерей государственного управления эффективностью топливоиспользования произошла молчаливая «передача по наследству» политического субсидирования потребителей электроэнергии за счет тепловых потребителей. Опыт старых энергетиков-теплофикаторов, чувствующих суть комбинированного производства энергии в условиях русских холодов, не был востребован, а новое поколение менеджеров и регуляторов от энергетики, не владея фундаментальными знаниями формирования затрат в теплоэнергетике, сосредоточили свое внимание только на вопросах развития электроэнергетики. Региональные власти, не имея фундаментальных знаний в вопросах производства комбинированной энергии, не имея государственной программы топливосбережения, также не могли и не могут создать эффективную политику топливоиспользования в регионе.
1993‑1996 годы – массовый отказ тепловых потребителей Москвы от теплоснабжения от ТЭЦ с последующим переходом на собственные котельные. С целью хоть как-то удержать тепловых потребителей, в 1995 году РАО «ЕЭС России» пришлось выполнить частичную корректировку так называемого «физического» метода. Из 100 процентов экономии топлива примерно одна пятая часть была возвращена в пользу тепловых потребителей, но четыре пятых экономии топлива по‑прежнему необоснованно и бездарно уходило в пользу потребителей электрической энергии.
1996 год – по так называемому «Действующему методу ОРГРЭС» удельные расходы топлива на тепло от ТЭЦ снизились с 174,8 до 147,5 кг / Гкал, а удельные расходы топлива на электроэнергию увеличились с 312,3 г / кВт-ч до 345,8 г / кВт-ч. Комбинированное производство электроэнергии на ТЭЦ в целом по России субсидировало раздельное производство электроэнергии с КПД = 46,3 процента до КПД = 37,7 процента.
22 декабря 2000 года состоялся пуск ПГУ-450 на Северо-Западной ТЭЦ в Санкт-Петербурге. КПД = 53 процента, удельный расход топлива – 230 г / кВт-ч. За счет применения бинарного цикла в парогазовой установке эффективность использования топлива повышается с 40 до 53 процентов (в 1,25 раза). Однако из‑за отсутствия государственного управления эффективностью топливоиспользования, приведшей к неготовности передачи тепловых нагрузок, до настоящего времени ПГУ-450 работает в конденсационном режиме и не использует эффект теплофикации с КПД = 90 процентов.
2004 год – эффективность производства электроэнергии в целом по РАО «ЕЭС России» оценивается КПД = 36,8 процента, Вээ = 334 г / кВт-ч, Втэ = 144 кг / Гкал.
В июне 2008 года было официально объявлено о разрушении деятельности федеральной монополии РАО «ЕЭС России» и переводе российской электроэнергетики на рыночные отношения. Монополия ушла, а методика перекрестного субсидирования осталась!
www.m.eprussia.ru
Развитие тепловой энергетики в России — № 04 (07) август 2013 — Тепловая энергетика — WWW.EPRUSSIA.RU
Газета «Энергетика и промышленность России» | № 04 (07) август 2013
23 мая 1766 года состоялся пуск первой паровой машины Ивана Ивановича Ползунова на Колывано-Воскресенских заводах на Алтае. Диаметр цилиндра – 0,81 метра, ход поршня – 2,56 метра, давление пара около 1,1 атм., мощность – около 40 л.с. (КПД 1‑2 процента). Три месяца машина успешно проработала, но после смерти Ползунова не нашлось людей, которые могли бы поддержать его идею «…огонь слугою к машинам склонить». Российская академия наук, состоявшая преимущественно из иностранцев, предала забвению дело великого русского теплотехника. Машина первооткрывателя была разрушена.Работа Ползунова почти на столетие опередила русскую действительность. А между тем спустя двадцать восемь лет, в 1794 году, на прядильной фабрике в Манчестере появилась двухцилиндровая паровая машина, воспроизводившая изобретение Ивана Ползунова. Создателем ее был Фальк, видевший машину Ползунова и описавший ее в печати. Машина, построенная Фальком по проекту Ползунова, работала более тридцати лет, что подтверждает обоснованность предложений Ползунова.
Пуск паровой машины Джеймса Уатта, периодического действия, предназначенной для подъема воды.
1782 год – Уатт запатентовал паровую машину двустороннего всасывания непрерывного действия. Это вторая в мире, после машины Ползунова, паровая машина непрерывного действия. Давление пара – 1,1‑3 атм., диаметр цилиндра – 0,633 метра, ход поршня – 1,53 метра, мощность – 20 л. с. КПД паровых машин 2‑3 процента.
1800 год – рост давления пара до 3,5‑7 атм.
1823‑1827 годы – давление пара возросло до 56 атм., КПД паровых машин составил 8‑10 процентов. Трудно поверить, но уже более ста восьмидесяти лет назад работали машины с давлением 5-6 атм.! Надо отметить, что, к нашему стыду, в настоящее время мы в массовом порядке строим котельные с давлением 13 атм. и называем это рациональными, энергосберегающими мероприятиями.
1855 год – максимальный КПД паровых машин – 8‑12 процентов.
1883 год – творец первого в мире самолета Александр Федорович Можайский спроектировал и построил на Балтийском судостроительном заводе паровую машину для летательного аппарата мощностью 50 л.с. с удельным весом 4,5 кг / л.с. (меньше чем заграничные машины (6,4 кг / л.с.). Это были двухцилиндровые вертикальные паровые машины облегченной конструкции. Одна из машин развивала мощность в 20 л.с. при 300 оборотах в минуту. Вес ее был 47,6 килограмма. Другая машина имела мощность в 10 л.с. при 450 оборотах в минуту. Вес ее составлял 28,6 килограмма. Пар в машины поступал от прямоточного котла весом 64,5 килограмма. Топливом служил керосин. Коленчатые валы и поршневые штоки машин для уменьшения веса были сделаны пустотелыми. Получив машины, Можайский приступил к сборке самолета.
1883 год – «Русские заводы Сименс и Гальске» организовали электрическое освещение главной улицы столицы. Произведена замена газовых ламп на тридцать два фонаря с дуговыми лампами силой 1200 свечей.
1883 год – освещение площади храма Христа Спасителя в Москве. Первая электростанция Алексеева на Лубянском пассаже в Москве. Установлены три паровые машины по 76 л.с. Выполнена сеть в 45 дуговых ламп и 220 ламп накаливания.
1888 год – первые три петербургские центральные электростанции на реках Фонтанке (три машины суммарной мощностью 202 кВт) и Мойке (три машины суммарной мощностью 221 кВт). Давление пара – 5 атм. Электростанции располагались на плавучих баржах, на реках, так как требовали очень много воды для охлаждения. Это ограничивало их мощность.
С самого начала развития теплоэнергетики и до настоящего времени существует проблема отвода отработанного тепла на электростанциях. Производство электроэнергии – очень дорогое удовольствие. Чтобы получить какое‑то количество электроэнергии, до 98‑97 процентов энергии от сожженного топлива надо отводить в окружающую среду. Удельный расход топлива составляет 5,4‑3,9 кг.у.т / кВт. Нехватка охлаждающей воды – самая большая проблема для электроэнергетиков как сто двадцать лет назад, так и в настоящее время. Однако, в отличие от западных стран, мы в России имеем уникальную возможность – использовать отводимое тепло при производстве электроэнергии для отопления наших домов.
1900 год – максимальный КПД паровых машин достиг 18‑20 процентов.
1903 год – рождение российского централизованного теплоснабжения. Под руководством инженера А. К. Павловского и профессора В. В. Дмитриева паровым отоплением было оборудовано тринадцать корпусов Петербургской городской детской больницы с подачей отработанного пара от местной электростанции.
1908‑1910 годы – пароводяное отопление 37 корпусов петербургской больницы им. Петра Великого (ныне больница им. И. И. Мечникова). Турбина, установленная в подвальном помещении, была демонтирована только в 60-х годах XX столетия!
1913 год – КПД установок с паровыми машинами достиг 11,6 процента, удельный расход топлива – 1060 г / кВт-ч, Nмах = 10 МВт, Р = 12‑15 атм., Т = 350ºС.
1900‑1920 годы – КПД установок с паровыми машинами достиг 20‑25 процентов.
Развитие отечественной теплотехники продолжилось в советское время. Справочные данные об этом периоде приводятся по книге В. В. Лукницкого «Тепловые электростанции», справочнику «Теплоэнергетика и теплотехника» 1980 года, книге А. С. Горшкова «Технико-экономические показатели».
25 ноября 1924 года была запущена первая ТЭЦ в России. Под руководством профессора В. В. Дмитриева Третья петроградская ГЭС на Фонтанке переоборудована в ТЭЦ, производящую как тепловую, так и электрическую энергию. Снижение удельного расхода топлива – с 1045 г /кВт-ч до 238 г /кВт-ч.
1928 год – первая в Москве ТЭЦ ВТИ подала тепло по паропроводу к заводам «Динамо» и «Порострой». КПД брутто был равен 15 процентам, удельный расход топлива – 820 г / кВт-ч, Nмах = 44 МВт, Р = 2‑6 атм., Т = 375 ºС.
1931 год – первая в России и в мире генеральная схема теплофикации города Москвы. Это был первый документ, определявший системный подход в развитии теплофикации!
1937 год – КПД брутто достиг 20,0 процента, удельный расход топлива – 610 г / кВт-ч, Nмах = 50 МВт, Р = 29 атм., Т = 400 ºС.
1950 год – КПД брутто достиг 22,8 процента, удельный расход топлива – 540 г /кВт-ч, Nмах = 100 МВт, Р = 90 атм., Т = 490 ºС.
10‑11 января 1950 года появилось печально известное решение комиссии Энергетического института АН СССР и секции теплофикации Московского отделения Всесоюзного научного инженерно-технического общества энергетиков (МОНИТОЭ; Вопросы определения к. п. д. теплоэлектроцентралей: Сборник статей под общей редакцией А. В. Винтера. – М., 1953) об отрицательном отношении к попыткам непосредственного «термодинамического» обоснования того или иного способа экономии топлива между видами полученной энергии». Комиссией было указано, что «…технико-экономические показатели степени энергетического совершенства ТЭЦ должны соответствовать требованиям государственного планирования, в полной мере отражать народнохозяйственную выгодность комбинированного производства тепловой и электрической энергии и тем самым стимулировать его развитие. Они должны быть доступными пониманию широких кругов работников электростанций и заводских работников и позволять применение простой системы отчетности во всех ее звеньях…»
Суть «государственного планирования» заключалась в том, что всю экономию топлива, получаемого при комбинированном производстве тепловой и электрической энергии, полностью относили в пользу потребителей электрической энергии. При этом тепловая энергия, производимая на ТЭЦ, имела заведомо худшие показатели. Затраты топлива на ТЭЦ были на 5‑7 процентов больше, чем затраты топлива на производство тепла от заводских и коммунальных котельных (172‑174 кг / Гкал против 163‑165 кг / Гкал). Однако именно это решение позволяло государственному планированию снизить расход топлива на электроэнергию от ТЭЦ в два раза ниже, чем на ГРЭС, а именно до 170‑250 г / кВт-ч против 370‑410 г / кВт-ч самых лучших ГРЭС. Именно это решение позволило значительно улучшить показатели советской электроэнергетики в сравнении с западной.
Исторически известно об огромном уроне, нанесенном нашему обществу в 1930‑1960-х годах лженаучным учением «лысенковщины» в биологии и сельском хозяйстве. Отрицание научных подходов по внедрению концепции наследственности, изменчивости и видоизменения; шельмование советских ученых, имевших свою точку зрения, отбросило отечественную науку на многие годы назад. Известно также об огромном уроне, нанесенном нашему обществу из‑за непризнания кибернетики как науки об управлении.
К сожалению, не минула такая же участь и энергетику. Принятие в 1950 году «доступного для понимания» физического метода с целью показать преимущества советской электроэнергетики нанесло тяжелый урон топливосберегающей теплоэнергетике России.
Но все же если во времена Госплана СССР теплофикация как национальная программа, обеспечивающая эффективное сбережение топлива, имела свое достойное развитие, то с переходом на якобы рыночные отношения именно теплофикация стала необоснованной жертвой.
1953 год – Nмах = 150 МВт, КПД = 30 процентов, удельный расход топлива – 410 г / кВт-ч, Р = 170 атм., Т = 550 / 520 ºС.
1955 год – повсеместное внедрение температурного графика тепловых сетей 150 / 70 ºС.
Более пятидесяти лет назад было принято решение о температурном графике 150 / 70, который в корне определял техническую политику развития дальнего централизованного теплоснабжения. Данный график позволял совместить комбинированное производство тепловой и электрической энергии на ТЭЦ и раздельное теплоснабжение от пиковых котельных. До 1992 года, пока был народный и партийный контроль над содержанием тепловых сетей и систем потребления тепла, температурный график пытались выдерживать. Однако с приходом так называемых рыночных отношений график стал массово не исполняться, и в последние пятнадцать лет системы теплоснабжения работают с температурой не выше 100–110º С, не обеспечивая экономичную нагрузку теплофикационных систем.
1959 год – КПД = 33 процента, удельный расход топлива – 370 г /кВт-ч, Nмах = 200 МВт, Р = 130 атм., Т = 565 / 565 ºС.
1963 год – КПД = 36 процентов, удельный расход топлива – 340 г / кВт-ч, Nмах = 300 МВт (уголь), Р = 240 атм., Т = 560 / 565 ºС.
1968 год – КПД = 36 процентов, удельный расход топлива – 340 г / кВт-ч, Nмах = 500 МВт (уголь), 800 МВт (газ), КПД = 39,6 процента, удельный расход топлива – 310 г / КВт-ч.
1980 год – КПД = 40 процентов, удельный расход топлива – 304 г / кВт-ч, Р = 240 атм., Т = 560 / 565 ºС, Nмах = 1200 МВт на газе!
В очередной раз обращаем внимание читателей, что, несмотря на все самые передовые технические решения, на самой экономичной ГРЭС, работающей на газе, топливо используется всего на 40 процентов, а остальные 60 процентов топлива в виде сбросного тепла градирен и уходящих газов котлов выбрасывается в окружающую среду!
Сведения о «рыночном» периоде (1992 – июнь 2008 года) приводятся по справочнику «Теплоэнергетика и теплотехника: общие вопросы», книге В. А. Семенова «Оптовые рынки электроэнергии за рубежом», «Обзору показателей топливоиспользования ТЭС АО России за 2004 год».
С 1992 года в стране изменился общественный строй. Вместо плановой экономики, определяемой принципом «Всем за счет всех», был произведен переход к так называемой «рыночной» экономике, действующей по принципу «Что не запрещено законом, то разрешено». С потерей государственного управления эффективностью топливоиспользования произошла молчаливая «передача по наследству» политического субсидирования потребителей электроэнергии за счет тепловых потребителей. Опыт старых энергетиков-теплофикаторов, чувствующих суть комбинированного производства энергии в условиях русских холодов, не был востребован, а новое поколение менеджеров и регуляторов от энергетики, не владея фундаментальными знаниями формирования затрат в теплоэнергетике, сосредоточили свое внимание только на вопросах развития электроэнергетики. Региональные власти, не имея фундаментальных знаний в вопросах производства комбинированной энергии, не имея государственной программы топливосбережения, также не могли и не могут создать эффективную политику топливоиспользования в регионе.
1993‑1996 годы – массовый отказ тепловых потребителей Москвы от теплоснабжения от ТЭЦ с последующим переходом на собственные котельные. С целью хоть как-то удержать тепловых потребителей, в 1995 году РАО «ЕЭС России» пришлось выполнить частичную корректировку так называемого «физического» метода. Из 100 процентов экономии топлива примерно одна пятая часть была возвращена в пользу тепловых потребителей, но четыре пятых экономии топлива по‑прежнему необоснованно и бездарно уходило в пользу потребителей электрической энергии.
1996 год – по так называемому «Действующему методу ОРГРЭС» удельные расходы топлива на тепло от ТЭЦ снизились с 174,8 до 147,5 кг / Гкал, а удельные расходы топлива на электроэнергию увеличились с 312,3 г / кВт-ч до 345,8 г / кВт-ч. Комбинированное производство электроэнергии на ТЭЦ в целом по России субсидировало раздельное производство электроэнергии с КПД = 46,3 процента до КПД = 37,7 процента.
22 декабря 2000 года состоялся пуск ПГУ-450 на Северо-Западной ТЭЦ в Санкт-Петербурге. КПД = 53 процента, удельный расход топлива – 230 г / кВт-ч. За счет применения бинарного цикла в парогазовой установке эффективность использования топлива повышается с 40 до 53 процентов (в 1,25 раза). Однако из‑за отсутствия государственного управления эффективностью топливоиспользования, приведшей к неготовности передачи тепловых нагрузок, до настоящего времени ПГУ-450 работает в конденсационном режиме и не использует эффект теплофикации с КПД = 90 процентов.
2004 год – эффективность производства электроэнергии в целом по РАО «ЕЭС России» оценивается КПД = 36,8 процента, Вээ = 334 г / кВт-ч, Втэ = 144 кг / Гкал.
В июне 2008 года было официально объявлено о разрушении деятельности федеральной монополии РАО «ЕЭС России» и переводе российской электроэнергетики на рыночные отношения. Монополия ушла, а методика перекрестного субсидирования осталась!
www.eprussia.ru
Краткая история теплоэнергетики | Кафедра «Атомная и Тепловая Энергетика»
Краткая история основных событий и достижений. Календарь основных событий энергетики России.
Под теплоэнергетикой понимается отрасль теплотехники, главной задачей которой является преобразование внутренней энергии топлива в механическую энергию для привода механизмов, либо дальнейшее преобразование механической энергии в электроэнергию. Интенсивное развитие теплоэнергетики началось в 18 веке после организации массового производства двигателей для приводов механизмов разного рода машин, применяемых в различных отраслях промышленности. В конце 19, начале 20 веков после освоения конструкций эффективных и мощных динамо-машин постоянного тока и электрогенераторов переменного тока стало возможным получение и использование в промышленных целях электрической энергии. Вид двигателя, вырабатывающего механическую энергию не является определяющим, но исторически имело место появление и последовательное развитие паровых машин, двигателей внутреннего сгорания, паровых турбин, газовых турбин.
Подробное изложение истории энергетики в ранние периоды вплоть до середины 20 века приводится в монографиях: А.А. Радциг “История теплотехники”, Академия наук СССР, Труды института истории науки и техники, серия II, вып.2, Издательство Академии наук СССР, Москва, Ленинград, 1936; Б.Г. Кузнецов, “История энергетической техники”, ОНТИ, Главная редакция энергетической литературы, Москва, Ленинград, 1937 г.; Л.Д. Бельфанд, О.Н. Веселовский, И.Я. Конфедератов, Я.А. Шнейберг, “История энергетической техники”, Издание 2-е, ГЭИ, Москва, Ленинград, 1960 г. С развитием тепловой энергетики в более поздний период можно познакомиться, например, в монографиях: Кириллов И.И., Иванов В.А., Кириллов А.И., “Паровые турбины и паротурбинные установки”, Л.: Машиностроение, 1978. 276 с.; “Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций”: учебное пособие для вузов/ С.В. Цанев, В.Д. Буров, А.Н. Ремизов; под ред. С.В. Цанева. – 3-изд., — М.: Издательский дом МЭИ, 2009; Л.В. Зысин. Парогазовые и газотурбинные тепловые электростанции. – СПб.: Издательство Политехнического университета, 2010. – 368 с.
Коротко можно изложить историю теплоэнергетики, уделяя внимание, в первую очередь когенерации, следующим образом.
До паровых машин для механического привода мельниц, насосов, кузнечных мехов, молотов применялись водяные колеса, конный привод, людская тяга (например, труд каторжников на Нерчинских рудниках). Первоначально паровые машины были атмосферного типа, рабочим ходом было только движение поршня под действием атмосферы, в рабочем цилиндре при этом создавался паровой вакуум. В дальнейшем была освоена работа цилиндров под избыточным давлением пара. Изобретателем универсальной паровой машины такого типа является шотландец Джеймс Уатт. В 1782 г. им были изобретена паровая машина двойного действия (работа отводилась при каждом ходе рабочего поршня), работающая на паре избыточного давления. Кроме того, в его конструкциях паровой машины был вынесен из рабочего цилиндра конденсатор пара, создана система автоматического регулирования парораспределения, применена тепловая изоляция рабочего цилиндра.
Временная электростанция Политехнического Института
В России первая действующая паровая машина для привода мехов металлургических печей Колывановских заводов была создана Ползуновым Иваном Ивановичем в 1766 г. Она была атмосферного типа, состояла из 2-х цилиндров, работающих попеременно, ее мощность оценивается в 20 кВт. Производит впечатление трагическая судьба И.И. Ползунова, создавшего уникальное для его времени сооружение, будучи практически в полной изоляции и без сколь-нибудь значительной помощи со стороны. Он умер в 38 лет, не дожил 7 дней до начала испытаний паровой машины, проработавшей без больших проблем с 23 мая по 10 ноября 1766 г.
В Политехническом институте при его строительстве в 1902 г. использовалась временная элек-тростанция, расположенная между будущим Механическим корпусом и вторым корпусом института. Для электроснабжения работающего института в Механическом корпусе в этом же году уже действовала стационарная электростанция.
Электростанция Политехнического Института, 1912 год
Обе электростанции использовали паровые машины. В дальнейшем паровую машину на стационарной электро-станции заменили на паровую конденсационную турбину. Для охлаждения оборотной воды использовалась градирня с прудом (бассейном) для сбора охлажденной воды. Пар вырабаты-вался группой котлов высокого давления котельной института.
Ползунов И.И. писал: «… водяные колеса просто и очевидно, умеренною тягостию падающей на них воды, в порядочное приводятся действие»…, тогда как действие паровых двигателей «… невидимо, тонким возбуждается к движению духом и вскоре прежестокие открывает силы». Цель своего изобретения он формулировал так: «Облегчить труд по нас грядущим».
Котельная Политехнического Институтае
На сайте Президентской Библиотеки им. Б.Н. Ельцина в книге Данилевского В.В. размещена подробная биография Ползунова И.И., приведено детальное описание его изобретения, история создания двух паровых машин различной мощности (порядка 2 кВт к 1763 г. и порядка 20 кВт к 1766 г.) и результаты испытаний машины большей мощности.
К концу 19 века паровые машины широко использовались на водном, железнодорожном и автомобильном транспорте, на предприятиях и электростанциях. В это же время начинают интенсивно развиваться двигатели внутреннего сгорания, вначале карбюраторного типа по циклу Отто, затем по циклу Дизеля и их модификациям. Конкуренцию им в это же время составляют паровые турбины. Одноступенчатая турбина Г.П. де Лаваля с разгоном потока пара в соплах Лаваля до сверхзвуковых скоростей была изобретена первой. Но широкое применение получила многоступенчатая турбина Ч. Парсонса. В процессе развития повышались параметры свежего пара и единичная мощность турбоагрегата, совершенствовалась проточная часть турбин, вводились нерегулируемые и регулируемые отборы пара.
Чтобы убедиться в значительности достижений этих разных видов техники к началу 20 века, достаточно взглянуть на фотографии машинного отделения “Титаника” (спущен на воду в 1911 г.), в котором использовались как паровые машины, так и паровые турбины. С краткой историей развития паровых машин можно ознакомиться здесь.
Общепринятым является тот факт, что изобретателем паровой машины, как таковой, был не один человек, а множество людей, работавших в разное время. Аналогичное утверждение, вероятно, справедливо и для установок когенерации – совместного производства механической и тепловой энергии. Следует иметь в виду, что корни когенерации уходят в историю развития отопительной и вентиляционной техники, а также в историю создания и совершенствования конструкций паровых машин.
Первым теплофикационным источником принято считать систему районного парового отопления в американском городе Локпорт, штат Нью-Йорк, созданную инженером Birdsill Holly и введенную в работу в отопительный сезон 1877/1878 г.г. Источником теплоснабжения в Локпорте была котельная с паровыми котлами, пар подавался по паропроводам общей протяженностью 4,5 км при давлении 2,5 ати. При этом нужно помнить, что под теплофикацией до 30-х годов 20 века понималось централизованное теплоснабжение с помощью пара или горячей воды. В современном нормативном документе ГОСТ 19431-84 “Энергетика и электрификация. Термины и определения” под теплофикацией понимается “централизованное теплоснабжение при производстве электрической энергии и тепла в едином технологическом цикле”.
Факты о совместном производстве тепловой и механической энергии приводились в технической литературе и периодической печати гораздо раньше. Первые упоминания о применении выхлопного пара паровых машин для работы системы парового отопления относятся к 1830 г.
Немецкий изобретатель и инженер Эрнст Альбан (занимался изобретением конструкций паровой машины высокого давления, паровой машины с качающимся цилиндром, был одним из первых разработчиков водотрубного парового котла) применил такую систему на машиностроительном заводе в городе Плау-ам-Зее. В 1830 г. в рекламе паровых машин Брюннского оружейного завода (в настоящее время машиностроительный завод PBS г. Брно, Чехия) сообщалось, что завод изготавливает “паровые машины от 1 до 20 л.с. с конденсацией и без конденсации. Пар из машин без конденсации может быть употреблен с выгодой на нагревание жидкостей или на паровое отопление при помощи соответствующих приспособлений, изготавливаемых заводом”.
Комбинированная система отопления при использовании в качестве одного из источников теплоты отработанного пара паровых машин была введена в работу в 1854 г. в госпитале Лорибуазьер в Париже по проекту Грувеля, Тома и Лорана.
По данным журнала “Зодчий” (1877 г.) в Америке в Бантеде в графстве Мидлсекс для комплекса зданий для душевнобольных создано насосно-водяное отопление с непосредственным водоразбором горячей воды для бытовых нужд. Источником теплоты являлся отбросный (выхлопной) и частично острый пар машинного отделения, в котором размещался также резервуар для нагревания воды.
После освоения электрогенерирующих устройств паровые двигатели разных типов начинают использовать для выработки электроэнергии вначале на постоянном токе, затем на переменном однофазном, двухфазном и трехфазном токе. Многоступенчатое расширение пара в цилиндрах паровых машин и применение отбора пара в паровых турбинах с выхлопа турбины и из промежуточных ступеней позволило создать теплоэлектростанции с одновременным отпуском тепловой и электрической энергии.
Самая первая районная теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) в мире появилась в Гамбурге в 1895 г., где фирма «Шукерт и К» с помощью теплотрассы длиной 330 м обеспечила отопление Новой городской ратуши, строительство которой закончилось в 1897 г. Источником тепловой энергии был отработанный пар 3-х паровых машин единичной мощностью 400 кВт, работающих на паре давлением 6,5 ати. Паровые машины находились в составе Центральной городской тепловой электростанции, расположенной на ул. Постштрассе в здании старой водяной мельницы, и введенной в работу в 1888 г.
Блок-станция детской городской больницы
В России совместная выработка электроэнергии и теплоты осуществилась в 1903 г. в проекте энергоснабжения 13 корпусов Петербургской городской детской больницы им. принца Ольденбургского (в настоящее время им. К.А. Раухфуса). В паровых котлах вырабатывался пар давлением 6 ати, отработанный пар паровых машин после добавления острого пара направлялся в пароводяные бойлеры индивидуальных тепловых пунктов для нагрева водяного теплоносителя двухтрубных гравитационных систем отопления корпусов. Проект разработан инженером А.К. Павловским, экспертом по проекту и оборудованию электростанции был проф. В.В. Дмитриев. В 1902 г. аналогичная система была применена для корпусов Политехнического института в Петербурге, в 1908-1910 г.г. для 37 корпусов Петербургской больницы им. Петра Великого (в настоящее время – им. Мечникова). Все перечисленные системы отопления были гравитационного типа.
В 1909 г. в здании Михайловского театра инженером Мельниковым Н.П. была введена в работу насосно-водяная двухтрубная система отопления, работающая на выхлопном паре паровых машин местной электростанции. Аналогичные системы были применены в 1911 г. в Мариинском театре, а также в 1912 г. в здании Эрмитажа в 1912 г., в новых корпусах Института инженеров путей сообщения, в Синодальной типографии, в тюрьме “Кресты”, в здании электротехнического института, в корпусах Сестрорецкого оружейного завода (в последнем случае использовалась утилизация теплоты от дизельной станции и отработавший пар паровых молотов).
В 1912 г. в Петербурге был выстроен крупнейший жилой комплекс зданий Первого Российского страхового общества по адресу Каменноостровский пр., д.26-28. Комплекс домов был обеспечен всеми современными для того времени системами: паровым отоплением, электростанцией, котельной, мусоросжигательной печью, снеготаялкой. В составе электростанции в подвальном помещении находился противодавленческий паровой турбогенератор, с выхлопа которого пар использовался для работы системы отопления (паровой турбогенератор был демонтирован только в 60-е годы). В этих зданиях в разное время проживало множество известных людей, например, первый директор Политехнического института Гагарин А.Г., композитор Шостакович Д.Д. и др.
В 1913 г. владельцы предприятия братья Понизовкины организовали устройство системы отопления корпусов Волжского паточно-химического завода (в настоящее время Волжский паточный завод в п.г.т. Красный Профинтерн вблизи Ярославля; долгое время в 19 веке был самым крупным паточным заводом в Европе), работающей на отработанном паре паровых машин.
Такого типа электростанции, обслуживающие одно или несколько зданий городского квартала, одного предприятия, больницы или учебного заведения, назывались теплосиловыми или теплоэлектрическими блок-станциями. Электростанции, обслуживающие места общественного пользования (системы наружного освещения, трамвайные станции, бытовые потребители) назывались центральными, районными или городскими электростанциями. К 1917 г. в Петрограде насчитывалось около 200 частных тепловых электростанций простого цикла, из них 150 мощностью менее 500 кВт.
Первая районная теплоцентраль в России появилась в Ленинграде 25 ноября 1924 г. Под руководством идеолога теплофикации профессора Дмитриева Владимира Владимировича, при участии профессоров Аше Бориса Михайловича, Кирпичева Михаила Викторовича и инженерной реализации проекта главным инженером Ленинградской государственной электростанции №3 (ЛГЭС-3) Гинтером Леонтием Леонтьевичем была запущена в эксплуатацию двухтрубная тепловая магистраль длиной 250 м, подводившая водяной теплоноситель от ЛГЭС-3 к дому №96 по набережной р. Фонтанки. Потребителем тепла являлась система водяного отопления верхнего 6-го этажа здания. Теплоноситель для системы отопления вначале готовился при подмешивании к водяному потоку острого пара в пароводяном струйном насосе (пароводяном инжекторе), расположенном на электростанции. См. работу Гинтера Л.Л. Теплофикация центрального района гор. Ленинграда.
На втором этапе к тепловой магистрали ЛГЭС-3 присоединили Казачьи (Егорьевские) бани, котельную и другие здания Обуховской больницы, здание Электротока (Марсово поле, впоследствии Ленэнерго), других абонентов. В 1927 г. на электростанции была завершена реконструкция конденсационной турбины мощностью 680 кВт фирмы Броун-Бовери с переводом ее в режим работы на ухудшенном вакууме. Паровой инжектор был заменен центробежным насосом с паровым приводом, для подвода тепла от отработанного пара был использован бойлер рубашечного типа. Паровой бойлер обеспечивал базовую тепловую нагрузку при нагреве сетевой воды до 90°С. Дальнейший ее подогрев производился в пароводяных струйных подогревателях. В зданиях Обуховской больницы присоединение потребителей отопления и горячего водоснабжения осуществлялось через теплообменники по независимой схеме для отопления и по закрытой схеме для ГВС, циркуляция в системе отопления осуществлялась с помощью центробежных электрических насосов. Остальные абоненты присоединялись по зависимой схеме для отопления. Большинство присоединенных систем отопления работали по гравитационной схеме с подмешиванием обратной воды к прямой сетевой воде без применения насосов какого-либо типа. Движущей силой теплоносителя в такой системе отопления являлся только гравитационный циркуляционный напор. В первое время центральное регулирование тепловой нагрузки производилось при изменении температуры прямой сетевой воды. В дальнейшем большую часть отопительного периода температура прямой сетевой воды поддерживалась на уровне 100°С, при низких температурах наружного воздуха на уровне 115°С, то есть, регулирование тепловой нагрузки было местным количественным. К 1929 г. суммарная протяженность теплопроводов от ЛГЭС-3 для 34 абонентов составила 8,6 км при годовом отпуске тепловой энергии 53 тыс. Гкал. В связи с увеличением тепловой нагрузки в 1929 г. на станции была установлена паровая турбина фирмы “Лаваль” мощностью 5 МВт с противодавлением 1,2…2 ата, давлением свежего пара 1,4 МПа и соответствующие пароводяные подогреватели.
То есть, фактически централизованное районное теплоснабжение от ЛГЭС-3 в России появилось в 1924 г., первая районная теплоэлектроцентраль после реконструкции ЛГЭС-3 – в 1927 г.
Затем были запущены в работу ряд ТЭЦ в Москве, Пскове, Ярославле, Смоленске, Иваново, Орехово-Зуеве, Свердловске, Владимире, Грозном, Фергане и других городах.
В течение длительного времени датой рождения российской теплофикации считалась дата 24 ноября 1924 г. Но после проведения архивно-изыскательских работ в 2003 г. было принято решение вести отсчет от 1903 г. – года создания системы совместного производства электрической и тепловой энергии для 13 корпусов Петербургской городской детской больницы.
Следует иметь в виду, что первые успехи в теплофикации 20-х годов были сопряжены с огромными послевоенными трудностями в условиях, когда российские производители паровых турбин, теплообменного и насосного оборудования не справлялись с запросами энергетики, номенклатуру турбин приходилось создавать заново.
Цели плана ГОЭЛРО, принятого в 1920 г. и предусматривающего строительство 30 районных электрических станций (20 тепловых и 10 гидроэлектростанций) общей мощностью 1,75 млн. кВт, были достигнуты к 1931 г. После проведения 1-го съезда по теплофикации в Москве в 1930 г. было принято решение в энергетике всемерно развивать в первую очередь ТЭЦ. В их проектировании и строительстве принимали активное участие пионеры теплофикации Дмитриев В.В., Гинтер Л.Л., Шифринсон Б.Л., Якуб Б.М.
Календарь основных событий в российской энергетике, в том числе, теплоэнергетики, приведен на сайте Минэнерго РФ.
В подразделе “Малоизвестное электрогенерирующее оборудование” раздела “Малая энергетика” на настоящем сайте рассмотрено также использование других типов двигателей, в том числе, появляющихся в самое последнее время.
nnhpe.spbstu.ru
Тепловая энергетика и перспективы её развития
Несмотря на бурное развитие отраслей нетрадиционной энергетики в последние десятилетия большая часть производимой в мире электроэнергии по-прежнему приходится на долю энергии, получаемой на тепловых электростанциях. При этом возрастающая с каждым годом потребность в электричестве оказывает стимулирующее воздействие на развитие тепловой энергетики. Энергетики во всём мире работают в сторону усовершенствования ТЭС, повышения их надёжности, экологической безопасности и эффективности.
ЗАДАЧИ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКИ
Теплоэнергетика – это отрасль энергетики, в центре внимания которой находятся процессы преобразования тепла в другие виды энергии. Современные теплоэнергетики, основываясь на теории горения и теплообмена, занимаются изучением и усовершенствованием существующих энергоустановок, исследуют теплофизические свойства теплоносителей и стремятся минимизировать вредное экологическое воздействие от работы тепловых электростанций.
ЭНЕРГОУСТАНОВКИ
Тепловая энергетика немыслима без теплоэлектростанций. Тепловые энергоустановки функционируют по следующей схеме. Сначала топливо органического происхождения подаётся в топку, где оно сжигается и нагревает, проходящую по трубам воду. Вода, нагреваясь, преобразуется в пар, который заставляет вращаться турбину. А благодаря вращению турбины активизируется электрогенератор, благодаря которому генерируется электрический ток. В качестве топлива в тепловых электростанциях используется нефть, уголь и другие невозобновляемые источники энергии.
Кроме ТЭС, существуют также установки, в которых тепловая энергия превращается в электрическую без вспомогательной помощи электрогенератора. Это теплоэлектрические, магнито-гидродинамические генераторы и другие энергоустановки.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКИ
Главным негативным фактором в развитии теплоэнергетики стал тот вред, который наносят окружающей среде в процессе своей работы тепловые электростанции. При сгорании топлива в атмосферу выбрасывается огромное количество вредных выбросов. К ним относятся и летучие органические соединения, и твёрдые частицы золы, и газообразные оксиды серы и азота, и летучие соединения тяжёлых металлов. Кроме того, ТЭС сильно загрязняют воду и портят ландшафт из-за необходимости организации мест для хранения шлаков, золы или топлива.
Также, функционирование ТЭС сопряжено с выбросами парниковых газов. Ведь тепловые электрические станции выбрасывают огромное количество CO2, накопление которого в атмосфере изменяет тепловой баланс планеты и становится причиной возникновения парникового эффекта – одной из актуальнейших и серьёзнейших экологический проблем современности.
Вот почему важнейшее место в современных разработках тепловой энергетики должно отводиться изобретениям и инновациям, способным усовершенствовать ТЭС в сторону их экологической безопасности. Речь идёт о новых технологиях очистки топлива, используемого ТЭС, создании, производстве и установке на ТЭС специальных очистительных фильтров, строительства новых тепловых электростанций, спроектированных изначально с учётом современных экологических требований.
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
Теплоэнергетические устройства являются, и ещё очень долго будут являться основным источником электрической энергии для человечества. Поэтому теплоэнергетики всего мира продолжают усиленно развивать данную перспективную отрасль энергетики. Их усилия, прежде всего, направлены на повышение эффективности тепловых электростанций, необходимость которого диктуется как экономическими, так и экологическими факторами.
Жёсткие требования мирового сообщества к экологической безопасности энергетических объектов, стимулируют инженеров на разработку технологий, снижающих выбросы ТЭС до предельно допустимых концентраций.
Аналитики утверждают, что современные условия таковы, что перспективными окажутся в будущем ТЭС, работающие на угле или газе, поэтому именно в данном направлении теплоэнергетики всего мира прикладывают больше всего усилий.
Доминирующая роль теплоэнергетики в обеспечении мировых человеческих потребностей в электричестве будет сохраняться ещё длительное время. Ведь, несмотря на стремление развитых стран как можно скорее перейти на более безопасные с экологической точки зрения и доступные (что немаловажно в свете приближающегося кризиса исчерпания органического топлива) источники энергии, быстрый переход к новым способам получения энергии невозможен. А это означает, что теплоэнергетика будет активно развиваться и дальше, но, разумеется, с учётом новых требований к экологической безопасности используемых технологий.
promvesti.com
Электроэнергетика России
Структура электроэнергетики
Определение 1
Электроэнергетика – это совокупность предприятий, отвечающих за переработку энергетических ресурсов, выработку электроэнергии и доставку ее потребителю.
Предприятия, на которых вырабатывается электрическая энергия, называются электростанциями. В зависимости от используемых энергоресурсов электростанции бывают тепловые, гидравлические и электростанции с использованием нетрадиционных видов энергии. В тепловых электростанциях энергия сжигаемого топлива нагревает воду, превращает ее в пар, который вращает лопасти паровой турбины и вырабатывает электрический ток. Гидроэлектростанции используют энергию воды, падающую с большой высоты на лопасти турбины.
По принципу тепловых электростанций работают и атомные станции. Вместо горючих полезных ископаемых там используется ядерное топливо. В последнее время человечество старается найти альтернативу ТЭС и АЭС. Для этого используют энергию ветра (ветровые ЭС), приливов и отливов (ПЭС), внутреннюю энергию Земли и Солнца (геотермальные и солнечные ЭС).
Значение электроэнергетики
Электроэнергетика имеет большое значение для современной экономики. Электроэнергетика – одна из главных отраслей, определяющих характер и темпы развития НТР. Современное производство полностью электрифицировано. Электроэнергия широко используется и в быту (отопление, освещение, бытовые электроприборы). Применение электричества позволяет снизить потребление топлива, делает производство экологически чистым и безопасным. В металлургии применяется метод электроплавки, транспорт на электрической тяге составляет конкуренцию традиционным видам транспорта.
Кроме того электроэнергетика – важный районообразующий фактор.
Электроэнергетика России
Основная часть электроэнергии в России производится на тепловых электростанциях (ТЭС, ТЭЦ, ГРЭС). На их долю приходится около $70$% общего объема электроэнергии. Доля ГЭС составляет около $20$%, а доля АЭС – $10$%. Электростанции, использующие альтернативные источники энергии, дают около $1$% общего объема электричества.
Главными факторами размещения тепловых электростанций являются сырьевой и потребительский. На потребителя ориентированы электростанции Конаковская, Рязанская, Костромская – в Центральном районе; Заинская – в Поволжье; Троицкая, Рефтинская – на Урале.
На базе сырья построены электростанции Сибири и Дальнего Востока: Сургутские, Назаровская, Березовская, Ирша-Бородинская, Харанорская, Гусиноозерская, Нерюнгринская.
Большинство ГЭС находится в восточных регионах России, где реки имеют большой энергетический потенциал. Крупнейшие ГЭС России – Иркутская, Братская, Усть-Илимская, Красноярская, Саяно-Шушенская, Енисейская и др. На Волге и Каме сооружены каскады ГЭС.
Атомные электростанции ориентируются на потребителя. Но их сооружение требует учета фактора радиационной безопасности. Крупнейшие АЭС страны – Ленинградская, Тверская, Смоленская, Белоярская, Курская, Нововоронежская.
Все электростанции России составляют единую энергосистему (ЕЭС) страны. Но образовался дисбаланс между западными и восточными регионами страны. В европейской части России сосредоточена основная масса потребителей электроэнергии. А основные месторождения энергоресурсов сосредоточены в Сибири и на Дальнем Востоке. Там же находятся реки, обладающие значительным энергетическим потенциалом. В европейской части России размещено примерно $2/3$ электростанций, а в восточной – лишь $1/3$.
Энергетическая программа России предполагает строительство маломощных ТЭС, ГРЭС и АЭС в европейской части, усовершенствование сети электростанций и дальнейшую разработку топливных месторождений в восточных регионах. Кроме того предполагается внедрение энергосберегающих технологий как в производстве, так и в быту, и более широкое использование нетрадиционных альтернативных восстанавливаемых источников энергии. А основные энергопотребляющие производства развивать ближе к энергоносителям и крупнейшим энергетическим базам страны.
spravochnick.ru
Крупнейшие компании электроэнергетики | Министерство энергетики
Генерирующие компании.
Группа «Интер РАО»
Группа «Интер РАО» — диверсифицированный энергетический холдинг, управляющий активами в России, а также в странах Европы и СНГ.
Установленная мощность – 33,7 ГВт. Объем выработки электрической энергии – 132,5 млрд кВт∙ч.
https://www.interrao.ru/
АО «Концерн Росэнергоатом»
АО «Концерн Росэнергоатом» (входит в Электроэнергетический дивизион Госкорпорации «Росатом») является одним из крупнейших предприятий электроэнергетической отрасли России и единственной в России компанией, выполняющей функции эксплуатирующей организации (оператора) атомных станций.
Установленная мощность – 29,0 ГВт. Объем выработки электрической энергии – 204,3 млрд кВт∙ч.
http://www.rosenergoatom.ru/
Группа РусГидро
Группа РусГидро — один из крупнейших российских энергетических холдингов. РусГидро является лидером в производстве энергии на базе возобновляемых источников, развивающим генерацию на основе энергии водных потоков, солнца, ветра и геотермальной энергии.
Установленная мощность – 39,4 ГВт. Объем выработки электрической энергии – 144,2 млрд кВт∙ч.
http://www.rushydro.ru/
ООО «Газпром энергохолдинг»
ООО «Газпром энергохолдинг» является одним из крупнейших в России владельцем электроэнергетических (генерирующих) активов (контрольные пакеты акций ПАО «Мосэнерго», ПАО «МОЭК», ПАО «ТГК-1» и ПАО «ОГК-2»).
Установленная мощность – 39,0 ГВт. Объем выработки электрической энергии – 146,5 млрд кВт∙ч.
http://energoholding.gazprom.ru/
АО «Юнипро»
Основной вид деятельности ПАО «Юнипро» (до июня 2016 года –
ОАО «Э.ОН Россия») –– производство и продажа электрической энергии и мощности и тепловой энергии. ПАО «Юнипро» также представлено на рынках распределенной генерации и инжиниринга в Российской Федерации.
Установленная мощность – 11,2 ГВт. Объем выработки электрической энергии – 46,6 млрд кВт∙ч.
http://www.unipro.energy/
ПАО «Энел Россия»
ПАО «Энел Россия» является генерирующей компанией и ключевым активом Группы Enel в России.
Установленная мощность – 9,4 ГВт. Объем выработки электрической энергии – 41,3 млрд кВт∙ч.
https://www.enelrussia.ru/
ПАО «Фортум»
ПАО «Фортум» является одним из ведущих производителей и поставщиков тепловой и электрической энергии на Урале и в Западной Сибири, а также развивает возобновляемые источники генерации в России.
Установленная мощность – 4,9 ГВт. Объем выработки электрической энергии – 28,1 млрд кВт∙ч.
https://www.fortum.ru/
Публичное акционерное общество «Квадра – Генерирующая компания» (ПАО «Квадра»).
ПАО «Квадра» является одной из крупнейших российских территориально-генерирующих компаний (ТГК), компания была создана на базе тепловых генерирующих мощностей и теплосетевых активов региональных АО-энерго в 11 регионах Центрального федерального округа.
Установленная мощность – 2,9 ГВт. Объем выработки электрической энергии – 9,7 млрд кВт∙ч.
https://www.quadra.ru/
АО «ЕвроСибЭнерго»
Установленная мощность – 19,5 ГВт. Объем выработки электрической энергии – 67,6 млрд кВт∙ч.
https://www.eurosib.ru/ru/
ООО «Сибирская генерирующая компания»
Основу ООО «Сибирская генерирующая компания» составили энергетические объекты, ранее входившие в «Кузбассэнерго» и «Енисейскую ТГК». До 2009 года они работали в составе Сибирской угольной энергетической компании (СУЭК).
Установленная мощность – 10,9 ГВт. Объем выработки электрической энергии – 46,0 млрд кВт∙ч.
http://sibgenco.ru/
ПАО «Т плюс»
Установленная мощность – 15,7 ГВт. Объем выработки электрической энергии – 55,0 млрд кВт∙ч.
https://www.tplusgroup.ru/
Сетевые компании.
Публичное акционерное общество «Российские сети» (ПАО «Россети»)
ПАО «Россети» – оператор энергетических сетей в России – является одной из крупнейших электросетевых компаний в мире. Компания управляет 2,35 млн. километров линий электропередачи, 507 тыс. подстанций трансформаторной мощностью более 792 тыс. МВА. В 2018 году полезный отпуск электроэнергии потребителям составил 761,5 млрд кВт∙ч. Численность персонала Группы компаний «Россети» — 220 тыс. человек.
Имущественный комплекс ПАО «Россети» включает 35 дочерних и зависимых обществ, в том числе 15 межрегиональных, и магистральную сетевую компанию.
Контролирующим акционером является государство в лице Федерального агентства по управлению государственным имуществом РФ, владеющее 88,04 % долей в уставном капитале.
http://www.rosseti.ru/
ОАО «Сетевая компания»
ОАО «Сетевая компания» по величине передаваемой мощности Компания входит в десятку самых крупных электросетевых компаний России. Компания занимает лидирующие позиции по сравнению с прочими территориальными сетевыми компаниями, входящими в составы МРСК, по показателю общей протяженности эксплуатируемых воздушных и кабельных линий, а также по количеству подстанций, трансформаторных подстанций и распределительных пунктов.
В филиалах ОАО «Сетевая компания» находится в эксплуатации 374 подстанции 35-500 кВ установленной мощностью 18628,3 МВА, общая протяженность воздушных линий (ВЛ) 35-500 кВ по трассе составляет 10237,6 км, по цепям – 12650,3 км, кабельных линий (КЛ) 35-220 кВ – 106,3 км. В 2018 году полезный отпуск электроэнергии составил 21 млрд кВт∙ч.
http://gridcom-rt.ru/
АО «БЭСК»
Сфера деятельности – транзит электроэнергии между центральной частью страны и Уралом, передача электроэнергии на территории Башкирии и распределение конечным потребителям, проектирование и сооружение объектов в области электросетевого строительства, а также оказание полного комплекса услуг строительства «под ключ», и управление строящимися и реконструируемыми объектами. В 2018 году полезный отпуск электроэнергии составил 47,6 млрд кВт∙ч.
https://bashes.ru/
АО «РЭС»
АО «РЭС» системообразующее электросетевое предприятие энергосистемы Новосибирской области, осуществляет передачу и распределение электрической энергии, технологическое присоединение потребителей. В 2018 году полезный отпуск электроэнергии составил 13 млрд кВт∙ч.
http://www.eseti.ru/
ОАО «ИЭСК»
В 2018 году полезный отпуск электроэнергии составил 47,6 млрд кВт∙ч.
http://www.irk-esk.ru/
ПАО «СУЭНКО»
Сибирско-Уральская энергетическая компания (СУЭНКО) – межрегиональная многопрофильная энергетическая компания юга Тюменской и Курганской областей.
Общая протяженность электрических сетей СУЭНКО составляет 36 тысяч километров, на балансе находится более 11 тысяч объектов электросетевого хозяйства (подстанций и распределительных пунктов).
http://www.suenco.ru/
minenergo.gov.ru
Мировой опыт на службе теплоэнергетики России
Основа энергетической отрасли – теплоэнергетика вносит значительный вклад в стабильность и прогрессивное развитие мировой экономики. Бесперебойное ее функционирование, отвечающее всем современным запросам, возможно только с применением высококачественного оборудования, отвечающего мировым стандартам.
В России, в силу особенностей ее географического и климатического положения, средняя продолжительность отопительного сезона составляет около 200 дней, а в Сибири и на Севере – приближается к 300. Поэтому теплоэнергетика и теплоснабжение здесь приобретают ключевую роль в обеспечении нормального функционирования экономики, а также создании и поддержании комфортных условий жизни для всего населения.
Большинство действующих сегодня в Российской Федерации сетей теплоснабжения, общая протяженность которых в двухтрубном исчислении оценивается в 170 тыс. км, проектировалось в советский период и представляет собой системы централизованного тепло- и водоснабжения с необходимостью технологического подсоединения к ТЭЦ, ТЭС или районным котельным. Спроектированы эти сети были в соответствии с требованиями, стандартами и экономическими реалиями того времени.
Современные изменившиеся условия – рост стоимости топлива, квалифицированной рабочей силы и обслуживающего персонала, переход к инвестиционной схеме развития теплоснабжения, увеличение количества аварий в сфере теплоэнергетики в период 1990–2000 гг., обновленные экономические реалии – стимулировали смену подхода к сфере
теплоэнергетики и переход на энерго- и ресурсосберегающие технологии.
Основными проблемными факторами в современной теплоэнергетике России можно назвать следующие.
- Физический и моральный износ оборудования, включая образование отложений в поверхностях нагрева, недостаточную теплоизоляцию, отсутствие экономайзеров, неплотность газоходов, низкую эффективность работы оборудования.
- Несовершенство использованных горелочных устройств.
- Неточная, неполная или несвоевременная настройка теплового режима котлов.
- Неоптимальность использованных тепловых схем и решений по состоянию на сегодняшний день.
Потребность в модернизации
Приведенные выше факторы характерны для нереконструированных котельных, доля которых достаточно велика в общем количестве действующих объектов.
Регулярные серьезные аварии на тепловых сетях в конце 1990-х и начале 2000-х годов стали дополнительным стимулом для массового строительства небольших газовых котельных.
По данным Министерства энергетики РФ, с 2000 по 2013 гг. общее количество отопительных котельных в стране возросло с 68 тыс. до 74 тыс. единиц – почти на 9%. Особенно значительно, с 47 тыс. до 57 тыс. выросло количество мелких котельных, что составляет прирост почти на 21%. Число котельных, работающих на газе, увеличилось на 63% (табл.).
Несмотря на вводимые в эксплуатацию новые теплоэнергетические мощности, физический и моральный износ характерен, по оценкам экспертов, для 55% котельных. Следовательно, потребность в реконструкции, модернизации или строительстве котельных остается по-прежнему на высоком уровне.
Современные жесткие экономические условия и усиление требований к энергоэффективности со стороны государства ставят перед котлопроизводителями задачи инновационного развития ассортимента производимого оборудования.
Российский рынок промышленных водогрейных котлов, в том числе жаротрубных, в настоящее время изобилует предложениями как отечественных производителей, так и иностранных. Причем доля последних в общей структуре рынка неуклонно снижается (рис.). Этому способствует, среди прочих факторов, и рост курсов валют, и качественное развитие отечественного котлостроения, и программа импортозамещения. Структурные сдвиги в сегменте промышленного котлостроения очевидны, но в погоне за необходимым для качественного роста российской экономики развитием отечественной индустрии не следует отказываться от передовых мировых разработок.
Не все котлы, вопреки распространенному мнению, одинаковы. Сама технология производства жаротрубных котлов предполагает наличие жаровой трубы и дымогарных труб второго или, в случае трехходовых котлов, третьего хода. У каждого производителя имеется своя уникальная, запатентованная технология изготовления, нюансы и «ноу-хау», копирование которых может обернуться претензиями со стороны законного правообладателя.
Особенности водогрейных котельных установок Bosch
- Bosch – производитель со 150-летней историей.
Производство жаротрубных котлов Филиппа Лооса берет начало в далеком 1865 г., когда на заводе в Нойштадте (Пфальц, Германия) был произведен первый паровой котел Loos. В 1952 г. компания Loos запатентовала горизонтальный трехходовой жаротрубно-дымогарный котел с внутренней огневой камерой дымовых газов с водяным охлаждением, в 1966 г. первой в мире применила машину для кислородной резки металла, в 1980 г. запустила в эксплуатацию оборудование для обработки листового металла с числовым программным управлением и электронный центр планирования производства, а в 2001 г. – первый сварочный робот для котлов с большим водяным объемом, выполняющий полностью автоматизированную наружную сварку корпуса котла.
В 2009 г. для компании начался новый этап развития. 7 апреля 2009 г. Bosch Thermotechnik GmbH подписала договор о приобретении 100% акций Loos Deutschland GmbH. В результате интеграции появилось подразделение Bosch, специализирующееся на разработке, производстве и реализации системных решений в области промышленного котлостроения – Bosch Industriekessel, объединившего накопленные традиции, инновации и технологии двух известнейших брендов: Loos и Buderus.
- Технические особенности.
Bosch – это трехходовые жаротрубные котлы с возможностью дополнительного оборудования встроенным или отдельно стоящим экономайзером, а также конденсационным теплообменником.
Особенностями котлов Bosch являются:
небольшие габариты котлов (по сравнению с котлами других производителей), что способствует существенному сокращению капитальных затрат на строительство здания котельной;
меньшее по сравнению с котлами других производителей водонаполнение, обеспечивающее более быстрый выход на номинальный режим. При холодном пуске котлы Bosch быстрее выходят из конденсационного режима, что исключает коррозию в дымогарных трубах и повышает долговечность котлов;
высокая степень модулируемости нагрузки на котел: допустимый минимальный уровень составляет 10% от номинальной мощности котла, минимальная температура обратного потока 50°C, максимально допустимая разница между температурой обратного и прямого потока на входе и выходе котла –50°C;
отсутствие турбулизаторов в дымогарных трубах. С одной стороны, наличие турбулизаторов способствует дополнительной передаче тепла дымовых газов теплоносителю, а с другой – существенно усложняет процесс регламентных технических работ и снижает срок службы оборудования: частички сажи оседают в местах соприкосновения турбулизатора и дымогарной трубы, что со временем приводит к сужению ее диаметра, затрудняет проток теплоносителя и замедляет теплопередачу;
уменьшение выбросов вредных веществ за счет применения современных горелочных устройств и тщательного подбора сочетания котла и горелки;
возможность выполнения полного технического обслуживания, чистки и ревизии благодаря полностью открываемой дверце котла;
котлы также дополнительно оснащены смотровыми люками, отверстиями контроля пламени, ответными фланцами, площадками обслуживания котла и взрывным клапаном.
- Возможность поставки полностью укомплектованного модуля, включающего котел, горелочное устройство, шкафы управления, системы обеспечения безопасности, теплообменник отработанных газов. Все компоненты проходят 100%-ный заводской контроль и идеально согласованы. Для улучшения экологических показателей возможна поставка котлов конфигурации LN, характерная особенность которых – предельно низкое значение выбросов оксидов азота вследствие увеличенных размеров топки котла.
- Конкурентная цена. С 2014 г. Bosch – российский производитель котлов: на заводе, расположенном в г. Энгельс Саратовской области выпускаются водогрейные жаротрубные котлы серии Unimat UT-L.
Производство оснащено новейшим технологическим оборудованием сварки и средствами автоматизации. Изготовление котла начинается с процесса подачи листового металла со склада на плазменную резку. Данная операция выполняется с помощью магнитной траверсы, длина которой составляет 11 м. Плазменная резка имеет автоматизированную систему управления, которая по координатам определяет местоположение листа металла на столе. Раскрой выполняется автоматически с помощью специализированной программы. Детали после плазменной резки направляются на вальцовку, а затем – на автомат сварки под флюсом. Данное оборудование также имеет автоматизированную систему управления с видеоконтролем. Работы по сборке котлов выполняются с помощью различных кантовательных механизмов, позволяющих оптимально расположить изделие для выполнения сварки.
Квалификация сварщиков, прошедших стажировку на заводах Bosch в Германии, подтверждена сертификатами международного сертификационного концерна TU..V (немецкого объединения технического надзора) и аттестатами национального органа по контролю сварки (НАКС). Ежегодно сварщики проходят переаттестацию как в России, так и в Германии: образцы сварки каждого сотрудника пересылаются из Энгельса в офис головного предприятия Bosch Industriekessel в Гунценхаузен (Германия), где проходят соответствующие испытания на качество выполнения сварного шва.
Все специалисты завода прошли многомесячную стажировку на заводах Bosch Industriekessel в Австрии и Германии, в том числе сотрудники, отвечающие за проверку качества выпускаемой продукции.
Контроль качества на заводе организован в соответствии с едиными стандартами группы Bosch, а также нормами законодательства РФ на всех этапах производства: от входного контроля до 100%-ного контроля качества готовой продукции.
Контроль качества сварных швов выполняется сначала визуально, а затем рентгеновским и ультразвуковым методами в соответствии с директивой DGRL (97/23EG), а также нормами российских ГОСТ, РД и ПБ.
Гидравлические испытания 100% котлов осуществляются на заводе-изготовителе в соответствии с европейской директивой, касающейся установок под давлением DGRL (97/23EG), а также нормативными документами РФ. Стенд гидравлических испытаний работает в полностью автоматическом режиме. Результаты испытания заносятся в паспорт изделия и в электронный архив, туда же заносятся данные о сотрудниках, выполнивших каждый шов.
Менеджмент качества завода построен на требованиях стандарта ISO 9001 и TU..V.
Выпускаемая продукция сертифицирована в соответствии с требованиями Технических регламентов Таможенного союза и поставляется в комплекте со всеми необходимыми сопроводительными документами. Гарантия на котлы российского производства составляет три года.
- Собственный сервис промышленного котельного оборудования Bosch: авторский надзор, технические консультации при пуско-наладке, настройке оборудования, гарантийное и послегарантийное обслуживание.
В заключение хотелось бы отметить, что теплоэнергетика является одной из самых значимых отраслей, обеспечивающей нормальную жизнедеятельность населения и прогрессивную экономическую деятельность промышленных предприятий. Ориентированность на инновационные, энергосберегающие технологии способствует повышению эффективности теплоэнергетики в целом и использования первичных ресурсов в частности. Около 30 тыс. компаний, работающих в сфере теплоснабжения, обеспечивают ежегодные потребности в тепле и горячем водоснабжении. Большая часть основных фондов изношена, нуждается в реконструкции, модернизации или полной замене. Выбирая надежные технологии, мы делаем гарантированную инвестицию в будущее.
gkhprofi.ru