к.т.н. Кибарин А.А.

Алматинский институт энергетики и связи

Достияров А.М.

Компания «Сименс Казахстан»

К ВОПРОСУ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПАРОГАЗОВЫХ УСТАНОВОК ДЛЯ ВЫРАБОТКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В КАЗАХСТАНЕ

Газ является экологически чистым ископаемым топливом. Его применение в сфере выработки электроэнергии хорошо зарекомендовало себя по всему миру, и на сегодняшний день существует широкий выбор типов оборудования для различных целей. Выработка электроэнергии из природного газа может быть использована для удовлетворения растущей потребности в западном и южном регионах Казахстана. Крупные станции газовых турбин с комбинированным циклом предлагают самый высокий КПД при генерации электроэнергии. Газотурбинная установка и паротурбинная установка, объединенные в единой тепловой схеме, образуют комбинированную парогазовую установку (ПГУ). Высокая начальная температура газов в ГТУ способствует повышению средней температуры подвода теплоты в комбинированном цикле. ПГУ предоставляет разнообразные возможности утилизации теплоты уходящих газов ГТУ в низкотемпературной части пароводяного цикла. При этом капитальные затраты на единицу электричества ниже затрат большинства современных угольных станций, и они могут быть построены намного быстрее. Стандартная современная электростанция имеет мощность приблизительно 400 МВт при КПД около 58%. Эксплуатация при предполагаемом коэффициенте использования мощности (КИМ) на уровне 80 %, предполагает потребление приблизительно 0,5 млрд. м³ газа в год. Дополнительная установка агрегатов, модулями по 400 МВт, может быть добавлены по мере возрастания спроса. Для станций с нечастой максимальной загрузкой и тех регионов, где стоимость газа очень низка, может быть приемлема установка газовой турбины с открытым циклом с более низким КПД. Более низкий КПД компенсируется низкими капитальными затратами (так как нет утилизационного парового котла, паровой турбины и связанного с ними оборудования). Технология газовой турбины с открытым циклом может варьироваться от стандартных малых турбин до турбин большой мощности (до 130 МВт) со стандартным КПД в диапазоне 30-40%. Например, GE LM 6000 вырабатывает 42,7 МВт при КПД 41%. В регионах, где срочно требуется ввод новых мощностей по выработке электроэнергии, можно установить газовую турбину с открытым циклом с введением в последствии дополнительной установки с комбинированным циклом. Относительная стоимость выработки электроэнергии и, следовательно, выбор между типами станций зависит от оптимального соотношения капитальных и эксплуатационных затрат. В среднем строительство газовой турбины с комбинированным циклом требует более высоких капитальных затрат, но за счет более высокого КПД эксплуатационные расходы ниже, по сравнению с газовой турбиной с открытым циклом. Газовая турбина с открытым циклом подходит для применения во время пиковых нагрузок или для удовлетворения незначительного дополнительного спроса на энергию. Применение газа в стандартных котлах для использования пара в турбогенераторах является неэкономичным, хотя в Казахстане была построена Джамбульская ГРЭС (в настоящее время работает только в зимнее время из-за значительной стоимости газа). Маловероятно, что новые станции данного типа будут строиться, так как технология использования газовых турбин и их КПД значительно усовершенствовались, и в настоящее время природный газ признан ценным видом топлива. Сейчас точка зрения должна быть изменена в пользу комбинированной теплоэлектростанции (ТЭЦ), так как в западном регионе были построены газотурбинные электростанции. Большинство крупных мощностей, вырабатывающих энергию, выбрасывает огромное количество тепла в водоемы или в атмосферу, использование которого могло бы увеличить общий КПД энергопроизводительности. Климат в Казахстане и опыт систем централизованного теплоснабжения в значительной степени оправдывают использование комбинированных теплоэлектростанций. Комбинированные теплоэлектростанции, работающие на газе, имеют ряд преимуществ по сравнению со станциями, работающими на других видах ископаемого топлива. В связи с тем, что станции, работающие на газе, занимают меньшую площадь (так как не нужны складские помещения для хранения угля или жидкого топлива), и их выбросы в атмосферу гораздо меньше, чем у других типов топлива, газовые станции можно строить даже вблизи жилых массивов. Расположение комбинированной теплоэлектростанции в непосредственной близости с потребителями теплоэнергии сокращает потери тепла в распределительных трубопроводах и, следовательно, снижает необходимость во вспомогательных и дожигающих котлах. В тепловых электростанциях с ПГУ, работающих на газе значительно уменьшаются выбросы вредных веществ в атмосферу; появляется возможность размещения установок в городах; увеличивается тепловое к.п.д. В топливосжигающих устройствах ТЭС необходимо будет управлять правильным распределением воздуха в зоне горения, чтобы образование оксидов азота свести к минимуму. В практике можно использовать и другие известные методы снижения вредных выбросов.

Выводы:

1.Термодинамический анализ показал, что к.п.д. комбинированного бинарного цикла всегда выше и ТЭС с ПГУ с использованием природного газа имеет значительные преимущества.

2. Для энергосбережения и повышения энергоэффективности в перспективе надо исключить выработку электроэнергии на вновь вводимых газотурбинных электростанциях без использования парогазового цикла.

3. При реконструкции старых ТЭС в западном и южном регионах следует предусматривать использование ПГУ.