Повышение КПД ТЭС

Одной из важнейших проблем современных ТЭС является низкий КПД, составляющий всего 30,...,35 %. Наибольшие потери связаны с уносом тепла с охлаждающей водой.

Для повышения КПД используется технологическая схема комбинированного производства электроэнергии и тепла, отпускаемого потребителям для производственных нужд или для теплофикации и горячего водоснабжения. С этой целью в турбинах производится отбор пара необходимых параметров после соответствующих ступеней. При этом через конденсатор проходит гораздо меньше пара, что позволяет повысить КПД до 60,…,65 %. Электростанции такого типа называют ТЭЦ (тепло-электро-централь).

Повышение КПД может быть достигнуто и за счет подъема параметров острого пара. По оценкам специалистов повышение температуры пара до 600 ^оС позволит увеличить КПД примерно на 5 %, а подъем давления до 30 МПа – на 3,…,4%.Правда, для этого потребуется металл с более высокими показателями прочности. В 60-е годы прошлого века на Каширской ГРЭС был пущен экспериментальный блок СКР-100 с параметрами пара 31,5 МПа и 650 ^оС, но до промышленной эксплуатации его не удалось довести. Сегодня у нас отсутствуют даже опытно-промышленные образцы блоков на такие параметры, хотя за рубежом они разрабатываются.

Для существенного повышения КПД разработана и уже применяется технологическая схема бинарного цикла с использованием газовой и паровой турбин. Принципиальная схема такой установки показана на рис. 4.8.

Рис. 4.8. Принципиальная схема ПГУ

Простейшая газотурбинная установка (ГТУ) состоит из камеры сгорания (1), газовой турбины (2) и воздушного компрессора (3). Газовая турбина используется здесь для привода синхронного генератора (4) и компрессора. Принцип работы ГТУ прост: сжимаемый компрессором воздух нагнетается в камеру сгорания, в которую подается и газообразное или жидкое топливо. Образовавшиеся продукты сгорания направляются в турбину, для которой они являются рабочим телом. Отработавшие в турбине газы здесь не выбрасываются в атмосферу как в простой ГТУ, а поступают в котел-утилизатор (8), где их тепло используется для производства пара и обеспечения термодинамического цикла по обычной схеме. КПД паро-газовой установки (ПГУ) во многом определяется температурой Т₁ продуктов сгорания на входе газовой турбины. При Т₁=1300 ^оС достигается КПД около 53%. Освоение газовых турбин, способных надежно работать при Т₁=1460 ^оС позволит поднять КПД ПГУ до 60 %. Для начального запуска ГТУ используется разгонный двигатель (9).

Сегодня в мировой практике более половины планируемых к вводу новых блоков на ТЭС будут работать по бинарному циклу. В США, например, уже работают 67 таких электростанций с общей мощностью 40,6 ГВт. Современные ПГУ значительно дешевле угольных ТЭС, дают меньше вредных выбросов, требуют меньше обслуживающего персонала.