Повышение эффективности ТЭЦ и подключенных к ним городских теплофикационных систем за счет структурно-технологической модернизации

Разработан комплекс новых научно обоснованных технических и технологических решений, направленных на совершенствование структуры и технологий работы ТЭЦ и городских теплофикационных систем, начиная от теплоисточника и заканчивая теплоэнергетическими установками потребителей, с целью повышения энергетической эффективности, качества, надежности и экономичности теплоснабжения городов. Предложены высокоэкономичные технологии работы ТЭЦ с параллельным включением основных сетевых подогревателей и пиковых водогрейных котлов, предусматривающие теплоснабжение с пониженными температурами теплоносителя при количественном и качественно-количественном регулировании тепловой нагрузки на ТЭЦ, в результате чего повышается комбинированная выработка электроэнергии, уменьшаются затраты на водоподготовку и снижаются теплопотери в трубопроводах. Разработаны комбинированные теплофикационные системы с централизованными основными и децентрализованными пиковыми теплоисточниками и методика расчета их энергетической эффективности, реализованная в виде компьютерной программы. Разработан графо-аналитический метод анализа графиков коммунально-бытовой и технологической тепловых нагрузок ТЭЦ, позволяющий определить возможность и целесообразность использования избыточного пара производственных отборов для обеспечения пиковой тепловой нагрузки. Представлены результаты эксергетического анализа термодинамической эффективности традиционной схемы ТЭЦ, предусматривающей последовательное включение основных сетевых подогревателей и пикового водогрейного котла, в сравнении с разработанной схемой ТЭЦ, на которой установлены пиковый сетевой подогреватель с дополнительным водо-водяным теплообменником, питаемым конденсатом пикового подогревателя. Обоснована перспективность применения теплонасосных установок, использующих в качестве низкопотенциального источника теплоты охлаждающую циркуляционную воду, для обеспечения пиковой тепловой мощности ТЭЦ. Выполнено сравнение энергетической эффективности различных способов термической деаэрации воды на ТЭЦ, которое показало, что наибольший экономический эффект достигается при применении вакуумных деаэраторов, использующих для подогрева теплоносителей низкопотенциальные отборы пара турбин. Приведены результаты экспериментальных исследований системы «декарбонизатор - вакуммный деаэратор» в условиях работы ТЭЦ с пониженными температурами теплоносителей. Разработаны и обоснованы технологии повышения эффективности источников пиковой тепловой мощности городских теплофикационных систем за счет утилизации теплоты продуктов сгорания при подогреве потоков воды, идущей на деаэрацию. Сформулированы рекомендации по выбору способа водоподготовки в теплофикационных системах в зависимости от максимальной температуры нагрева сетевой воды; разработаны технологии подготовки подпиточной воды для замкнутого контура водогрейных котлов на ТЭЦ с двухконтурными схемами, которые позволяют использовать для подпитки замкнутого контура водогрейных котлов воду высокого качества из питательного тракта энергетических котлов, сократив при этом затраты на подготовку подпиточной воды теплосети, которую можно производить по упрощенной технологии. Предложен новый подход к обеспечению теплоисточников резервным топливом, и разработаны технологии для его реализации, позволяющие применить для подогрева резервного топлива низкопотенциальные теплоносители и существенно снизить затраты на резервные топливные хозяйства. Результаты исследования рекомендовано использовать в действующих городских теплофикационных системах, подключенных к ТЭЦ, в проектных организациях при проектировании новых теплоисточников и систем теплоснабжения, а также в образовательных учреждениях, осуществляющих подготовку бакалавров и магистров по теплоэнергетическим профилям и направлениям.