В статье рассматривается энергетическая компания, естественный монополист на рынке предоставления коммунальных услуг, ГКП «Костанайская ТЭК», а именно Костанайская ТЭЦ, расположенная в центре города, обеспечивающая бесперебойное и качественное производство электрической и тепловой энергии и поставку этих товаров потребителям центральной части города, а также проблема нехватки тепловой энергии.

Ключевые слова: теплоэлектроцентраль, энергетика, энергетическая компания устаревшее оборудование, актуальное оборудование, расширение, модернизация.

В городе Костанай сформировалась система централизованного энергоснабжения на базе одной электростанции — КТЭЦ и двух крупных районных котельных РК-2 и РК-3.

Актуальность данной статьи связана с расширением черты города к северу от центра, строительству новых жилых районов, и в следствии город столкнулся с проблемой нехватки тепловой энергии, по данным «РКЦ ЖКХ» около 100 Гкал/ч.

Объектом исследования является энергетическая компания, естественный монополист на рынке предоставления коммунальных услуг, ГКП «Костанайская ТЭК», а именно Костанайская ТЭЦ, расположенная в центре города, обеспечивающая бесперебойное и качественное производство электрической и тепловой энергии и поставку этих товаров потребителям центральной части города.

Целью данной работы является рассмотрение и анализ текущего состояния теплоэлектроцентрали, а основная идея заключается в её расширении, с целью покрытия недостающего количества энергии, с помощью установки нового, актуального, с точки зрения научно-технического прогресса, оборудования.

Описание существующего состояния Костанайской ТЭЦ

Костанайская ТЭЦ, работающая на оборудовании среднего давления (3,9 МПа, 440°С), введена в эксплуатацию в 1942 году в составе завода химического волокна.

Как самостоятельное предприятие КТЭЦ эксплуатируется с 1961 года. В настоящее время ТЭЦ входит в состав ГКП «Костанайская ТЭК» и обеспечивает централизованным теплоснабжением жилищно-коммунальный сектор и ряд промышленных предприятий Центрального жилого района, жилого района Наримановка и Центрального промышленного района.

ТЭЦ вырабатывает электроэнергию на тепловом потреблении. Доля ТЭЦ в общем объеме производства тепловой энергии предприятием составляет 49 %. Отпуск тепла от КТЭЦ осуществляется с горячей водой по расчетному температурному графику 110/70°С. Система горячего водоснабжения зоны обслуживания ТЭЦ открытая. Отпуска пара на производство нет. Загрузка производственных мощностей — 79,0 %.

По состоянию на 01.01.2016 года:

– установленная электрическая мощность КТЭЦ — 12 МВт;

– установленная тепловая мощность КТЭЦ — 481,9 Гкал/час;

– располагаемая тепловая мощность КТЭЦ — 349,2 Гкал/час.

Основным топливом КТЭЦ первоначально был уголь. В 1964 году станция была реконструирована на сжигание мазута. В 1968 году в связи с поступлением газа от газопровода Бухара-Урал основным топливом стал мазут, резервным — природный газ. В настоящее время природный газ используется в качестве основного топлива, как экономически более выгодного и экологически чистого, а мазут является резервным топливом.

Все существующие паровые котлы «Белгородского котельного завода» барабанные, вертикально-водотрубные паропроизводительностью 35 т/ч, 65т/ч и 75т/ч предназначены для выработки насыщенного пара с рабочим давлением 3,9 МПа. Котлы работают на газе и мазуте. Паровой котел типа ТП-65У ст. № 4 ограничен по нагрузке до 50 т/ч из-за несоответствия после ремонта главного паропровода расчетной нагрузке. Котел БКЗ-75–3,9–440ГМ ст. № 5 отработал более 30-ти лет, морально и физически устарел и находится в неудовлетворительном состоянии. Снижение надежности паровых котлов обусловлено длительным сроком эксплуатации экранных и опускных труб. КПД всех паровых котлов 90,8–91,5 %.

В водогрейной котельной установлено 3хПТВМ-50 ст. № 1,2,3 и 2хПТВМ-100 ст. № 4,5, работающие на газе.

Котлы башенного типа, вертикально-водотрубные, имеющие радиационные экраны и конвективные пучки. Котлы предназначены для теплоснабжения центрального района города Костаная. КПД водогрейных котлов: ПТВМ-50–88 %; ПТВМ-100–90 %. Производительность работы водогрейных котлов, была понижена из-за роста гидравлического сопротивления водяного тракта и в связи с применением комплексона ИОМС-1 для водоподготовки. Ввод в сетевую воду ИОМС-1 снижал температуру сетевой воды за котлом до 120°С. В настоящее время в воду добавляется комплексон Оптион 312–2, позволяющий повысить температуру прямой сетевой воды до 130°С.

На КТЭЦ установлены две противодавленческие турбины с параметрами отбора Р=5 ата, Т=250°С. Турбоагрегат ст. № 1 имеет трещины в паровой коробке, направляющие лопатки диафрагм и лопатки рабочих колес имеют эрозийный износ, что приводит к заносу проточной части. Турбоагрегат ст.№ 2 имеет дефекты в рабочих колесах 2,3,6 ступеней в лопатках 4,5 ступеней, направляющие лопатки диафрагм и лопатки рабочих колес имеют эрозийный износ, что приводит к заносу проточной части. Все эти факторы снижают экономичность и надежность работы турбин.

Расширение

Для расширения с целью покрытия нужного количества тепловой и электрической энергии был выбран котел БКЗ-320/140 ГМ с турбиной Т-60/65–130.

Котельный агрегат БКЗ-320/140 ГМ — однобарабанный вертикально-водотрубный, с естественной циркуляцией предназначен для получения пара высокого давления при сжигании газа (основное топливо) и мазута (резервное).

Паровая теплофикационная турбина Т-60/65–130 с конденсационной установкой и двумя регулируемыми отопительными отборами пара предназначена для непосредственного привода турбогенератора и отпуска тепла для нужд отопления.

Положительный экономический эффект от расширения ТЭЦ определится за счёт обеспечения города более дешёвой электроэнергией, в сравнении с существующем вариантом когда недостающую электроэнергию приходится покупать у посредников.

Технико-экономические показатели в варианте расширения ТЭЦ с установкой турбины Т-60/65–130 сравнивались с существующим вариантом работы станции.

Фактическая (по существующему варианту работы ТЭЦ) и планируемая (по предлагаемому варианту расширения ТЭЦ) годовая выработка электроэнергии представлены в таблице 1.

Таблица 1

Годовая выработка электроэнергии

Расширение ТЭЦ города Костанай котлом БКЗ-320–140-ГМ и турбиной Т- 60/65–130 позволит обеспечить потребителя нужным количеством энергии с минимальными затратами. В результате работы расчеты показали, что данное расширение весьма экономично, а срок его окупаемости составит около 2,6 лет, что является неплохим показателем.

На основании проведенных исследований и расчетов удалось рассмотреть текущее состояние объекта модернизации, выбрать экономически целесообразное расширение и необходимое оборудование, рассчитать экономический эффект от расширения и срок его окупаемости. Иными словами, в работе были решены все поставленные ранее задачи.

При написании данной статьи была изучена специальная литература, включающая в себя научные статьи и пособия в области теплоэнергетики и теплотехники. То есть все данные и методика расчета основана на достоверных источниках.

Проведенные экономические расчеты показали, что себестоимость тепловой энергии составила 290,2 тнг/Гкал., а электрической 0,9 тнг/кВтч. В результате работы расчеты показали, что данное расширение весьма экономично, а срок его окупаемости составит около 2,6 года, что является неплохим показателем.

Произведена теоретическая модернизация объекта исследования. Что, возможно, окажет помощь Костанайской теплоэнергетической компании с решением проблем обеспечения потребителей дополнительной энергией.

Литература:

1. Липов Ю. М., Самойлов Ю. Ф., Виленский Т. В. Компановка и тепловой расчет парового котла: Учебное пособие для вузов. — М.: Энергоатомиздат, 1988. -315 с.
2. Кузнецова Н. А. Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод) — М.: Энергия, 1973.
3. Ривкин С. Л., Вукалович М. П., Александров А. А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. — М.: Издательство стандартов, 1969.
4. Вукалович М. П. Термодинамические свойства воды и водяного пара. — М.: Машгиз, 1958. — 156 с.
5. Плетнев Г. Н. Автоматическое регулирование и защита теплоэнергетических установок. Учебник для энергетических и энергостроительных техникумов. — М.:, Энергия, 1976.
6. Преображенский В. П. Теплотехнические измерения и приборы: Учебник для вузов по специальности «Автоматизация теплоэнергетических процессов». — М.: Энергия, 1978.
7. Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод). — М.: Энергия, 1973.
8. Григорьев Г. А. и Зорин В. М. Тепловые и атомные электрические станции. — М.: Энергоиздат, 1982.
9. Вайнсон А. А. Подъемно-транспортные машины. Изд 3-е, переработанное — М.: Машиностроение, 1974.
10. Методические указания по измерению расхода газов и жидкостей стандартными сужающими устройствами.
11. Закон республики Казахстан «О безопасности и охране труда» от 28 февраля 2004.
12. Теплотехнический справочник. Под общ. ред. В. Н. Юренева и П. Д. Лебедева. В 2-х томах. Изд. 2-е, перераб. — М.: Энергия, 1976.
13. Рихтер Л. А., Волков Э. П., Покровский В. Н. Охрана водного и воздушного бассейнов от выбросов тепловых электростанций. — М.: Энергоатомиздат, 1981. — 291 с.
14. Жабо В. В. Охрана окружающей среды на ТЭС и АЭС. — М.: Энергоатомиздат, 1992. — 240 с.
15. Рихтер Л. А. Тепловые электрические станции и защита атмосферы. — М.: Энергоатомиздат, 1975. — 312 с.