Шашков Алексей Андреевич, НИУ МГСУ
КОНСТРУКТИВНО-КОМПОНОВОЧНЫЕ РЕШЕНИЯ ГЛАВНЫХ КОРПУСОВ ТЭС В УСЛОВИЯХ РЕАЛИЗАЦИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СТРАТЕГИИ РОССИИ НА ПЕРИОД ДО 2030 ГОДА
В настоящий момент действует Энергетическая стратегия России на период до 2030 года. Это документ, определяющий цели и задачи долгосрочного развития энергетического сектора страны на предстоящий период, приоритеты и ориентиры, а также механизмы государственной экономической политики на отдельных этапах ее реализации, обеспечивающие достижение намеченных целей. Энергетическая стратегия была утверждена распоряжением Правительства РФ от 13.11.2009г. №1715-р.
Согласно данному документу основными задачами стратегии теплоэнергетики до 2030 года являются:
- уменьшение доли газа в качестве топлива для генерации электроэнергии и увеличение использования угля;
- переход к экологичным энергоблокам большой единичной мощности;
- увеличение коэффициента полезного действия (КПД) отдельных энергоблоков.
Реализация Энергетической стратегии запланирована тремя этапами:
- 1 этап (до 2013-2015 гг.) – этап выхода из кризиса и формирования основ новой экономики;
- 2 этап (до 2020-2022 гг.) – этап перехода к инновационному развитию и формированию инфраструктуры новой экономики;
- 3 этап (до 2030 г.) – этап развития инновационной экономики.
К настоящему времени доля ТЭС в РФ составляет 68% в общей структуре установленной мощности РФ, из них, использующих уголь в качестве основного топлива – 26%, газ – 70%.
В ходе реализации Энергетической стратегии России на период до 2030 года предполагается увеличение угольной генерации до 34-36%, преимущественно за счет строительства новых более экологичных, экономичных блоков единичной мощностью 660-800 МВт с КПД до 46-55% в районах Восточной Сибири и Дальнего Востока. Энергоблоки большой единичной мощности позволяют снизить удельные капиталозатраты на 1 кВт установленной мощности. Планируется довести средний КПД всех угольных электростанций с 34% до 41%.
Следует отметить, что электростанции являются основным источником выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, их доля составляет более 50%. К наиболее неэкологичным относятся пылеугольные станции, поскольку на количество выбросов в большой мере влияет качество топлива. Содержание серы в углях различных бассейнов и месторождений России варьируется в широких пределах – от долей процента до 7-9%; зольность составляет 4-40%.
В настоящий момент в мировой практике для снижения вредного воздействия на окружающую среду от ТЭС используют технологии связывания оксидов углерода, очистки дымовых газов от летучей золы при помощи электрофильтров, десульфиризации (очистка от оксидов серы).
Различают следующие основные способы десульфиризации: известняковая десульфиризация с получением гипса, сухой процесс десульфиризации, сжигание в циркулирующем кипящем слое (ЦКС). Последний является наиболее простым и экономичным.
Наилучшим образом реализовать технологию сжигания в ЦКС удалось в башенных котлах. Данные установки имеют высокую единичную энергетическую мощность, простую конструкцию каркаса, позволяют более экономично использовать внутреннее пространство котельного отделения главного корпуса.
Однако наряду с преимуществами есть и недостатки. В частности, использование таких котлов ухудшает основные технико-экономические показатели главного корпуса, делая тем самым невыгодным использование традиционных компоновочных схем. В условиях значительной разницы в протяженности компоновочных ячеек турбинного и котельного отделений наиболее целесообразным становится применение островной компоновки.
Еще одним недостатком является значительная развитость по высоте котельных установок большой единичной мощности, что по сути предопределяет его конструктивное решение каркаса. Традиционно в качестве основного материала каркаса котла используются металлические конструкции. Однако требования пожарной безопасности вынуждают выносить лестничные клетки и коммуникации в самостоятельный объем, решенный в несгораемых конструкциях, что в зарубежной практике реализуется при помощи железобетонных пилонов.
Пилоны представляют собой самонесущую конструкцию, выполненную из монолитного высокопрочного железобетона. Высота пилонос может достигать 150м, а размеры в сечении – 7х7 м. Как правило, на один котел приходится не менее двух таких пилонов. Это приводит к значительному удорожанию котельного отделения, появляется дополнительная фактически не задействованная самостоятельная несущая конструкция. В связи с этим рассматривается вопрос совмещения каркаса котла и железобетонных пилонов, используя их в качестве основных несущих конструкций, раскрепленных в пространстве стальной ригельной системой.
Так же в башенных котлах выходные пакеты пароперегревателей находятся на большой высоте. В связи с этим еще одним решением повышения КПД энергоблока является строительство высоких машинных залов. В данном случае отметка турбоагрегата составляет порядка 60 м против 15-20 м в машзалах обычной высоты. При использовании высокого машзала турбина размещается на высоте выходного коллектора пароперегревателя свежего пара, что позволяет уменьшить длину дорогих паропроводов и сохранить более высокие параметры пара. Возможны решения, когда цилиндры высокого давления располагаются на отметке выходного коллектора (60 м), а цилиндры низкого давления на обычной высоте (15-20 м). При строительстве котельного отделения с железобетонными пилонами целесообразно выполнять конструкции машинного зала в монолитном железобетоне для унификации применяемых строительных материалов.
При строительстве экологичных энергоблоков с высокой степенью очистки дымовых газов становится возможным отказ от использования дымовых труб. В данном случае выброс дымовых газов производится через градирни. Утилизация выбросов таким образом создает дополнительный эжектирующий эффект в башне градирни из-за высокой температуры и скорости дымовых газов в сравнении с паровоздушной смесью. За счет этого объем и скорость воздуха, котрый поступает для охлаждения воды, сильно возрастает, что увеличивает глубину охлажения. Использование такой схемы, по оценкам зарубежного опыта, позволяет повысить КПД энергоблока на 0,75%.
Таким образом, совокупность нововведений в конструктивно-компоновочных решениях пылеугольных ТЭС позволит увеличить КПД станций и сделать их более экологичными, что позволит наиболее эффективно выполнить этапы Энергетической стратегии России на период до 2030 года. Следует учитывать зарубежные технологии, по возможности интегрируя их в отечественный богатый опыт строительства ТЭС.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
- Энергетическая стратегия России до 2030 года, minenergo.gov.ru
- K. Leonardt, E. Ritterbach, H.Hennen, Оптимизированная технология строительства современных угольных ТЭС, VGBPowerTech, 2003, N 11, стр. 74-80
- B. Hoskins, G.Booras, Оценка стоимости пылеугольных ТЭС, Power, 2005, N 8, стр. 26-28
- G. Dodero, IPG Industrial Project Group Srl, Italy, Капиталоззатраты на строительство тепловых электростанций, Конференция Power Gen Europe 2010
- Б.К. Пергаменщик, Р.Р. Темишев, Котельное отделение главного корпуса Березовской ГРЭС с каркасом в монолитном железобетоне, Москва, 1991
- А.В. Линник, Н.Н. Случайнов, Исследования влияния системы совмещенного паро-газоудаления на работу градирни ТЭЦ, Совеременные наукоемкие технологии, №8, 2013
Автор публикации
