221. Теоретические основы теплотехники

Автор: Под общ. ред. В. А. ГРИГОРЬЕВА и В. М. ЗОРИНА

Издательство: Энергоатомиздат

Год издания: 1988

Страниц: 560

ISBN: 5-283-00112-1

Язык: русский

Размер: 7,5 мб DJVU

Предлагаемый справочник является второй книгой из справочной серии Теплоэнергетика и теплотехника . Содержит сведения по гидроаэромеханике, термодинамике, процессам горения топлив, теории тепло и массообмена. Описаны методы и средства эксперементального исследования. Первое издание вышло в 1982 г. Второе издание переработано с учётом развития науки и техники.

100 лет теплофикации и централизованному

теплоснабжению в России

Сборник статей под редакцией В.Г.Семенова

Издательство «Новости теплоснабжения» Москва 2 003

ЧАСТЬ ЧЕТВЕРТАЯ

Перспективы развития теплофикации и теплоснабжения

Глава «Перспективы развития топливно- энергетического комплекса »

Извлечения из Энергетической стратегии России на период до 2020 года утверждена распоряжением Правительства Российской Федерации от 28 августа 2003 г М 1234-р .

Выполненная оптимизация топливно-энергетического баланса страны определила следующие стратегические цели энергообеспе чения национального хозяйства и развития отраслей ТЭК:

увеличение производства первичных энергоресурсов с 1418 млн т у.т. в 2000 г. 1515 млн т у.т. в 2002 г. до 1700-1820 млн т у.т. в 2010 г. и до 1810-2030 млн т у.т. в 2020 г.

рост выработки электроэнергии с 878 млрд кВт-ч. в 2000 г. 892 млрд кВт-ч. в 2002 г. до 1015-1070 млрд кВтч. в 2010 г. и до1215-1365 млрд кВт-ч. в 2020 г.

увеличение добычи нефти с 324 млн т в 2000 г. 379 млн т в 2002 г. до 445-490 млн т в 2010 г. и до 450-520 млн т в 2020 г.

рост производства моторного топлива с 83 млн т в 2000 г. 88 млн т в 2002 г. до 100-110 млн т в 2010 г. и до 115-135 млн т в 2020 г.

увеличение добычи газа с 584 млрд куб. м в 2000 г. 595 млрд куб. м в 2002 г. до 635-665 млрд куб. м в 2010 г. и до 680-730 млрд куб. м в 2020 г.

рост добычи угля с 258 млн т в 2000 г. 253 млн т в 2002 г. до 310-330 млн т в 2010 г. и до 375-430 млн т в 2020 г.

увеличение отпуска централизованного тепла с 1452 млн Гкал в 2000 г. 1437 млн Гкал в 2002 г. до 1570-1625 млн Гкал в 2010 г. идо 1720-1820 млн Гкал в 2020 г.

Теплоснабжение

Стратегическими целями теплоснабжения являются:

надежное снабжение теплом экономики и населения страны

повышение эффективности функционирования и обеспечение устойчивого развития отрасли на базе новых современных техно логий

максимально эффективное использование возможностей коге нерации.

Для достижения этих целей предусматривается решение следующих основных задач:

разработка программы реформирования теплоснабжения в Рос сии и создание государственной системы управления процессами теплоснабжения

пересмотр политики теплоснабжения городов и предприятий в части оптимального снижения уровней централизации с целью по вышения надежности теплоснабжения и снижения затрат на передачу тепловой энергии

разработка и осуществление мер государственного регулирования для обеспечения коммерческой эффективности теплофикации и для сохранения первичных энергоресурсов, снижения вредных вы бросов от энергоисточников в окружающую среду, рационального использования территорий городов.

Суровые климатические условия в России предопределяют теп лоснабжение как наиболее социально значимый и в то же время наиболее топливоемкий сектор экономики: в нем потребляется почти 40% энергоресурсов, используемых в стране, а более поло вины этих ресурсов приходится на коммунально-бытовой сектор. Несмотря на это теплоснабжение в отличие от основных отраслей ТЭК не имеет единой технической, структурно-инвестиционной, организационной и экономической политики. Относительно про зрачны лишь системы централизованного теплоснабжения и в их числе — теплофикационные системы в составе АО-энерго, АО- электростанций и соответственно — холдинга РАО «ЕЭС России».

Не ведется разработка сводного теплового баланса страны. В результате ряд направлений производства и использования теп ловой энергии не учитывается и, следовательно, не оценивается энергетически и экономически.

В настоящее время около 72% всей тепловой энергии произво дится централизованными источниками мощностью более 20 Гкал/ч , остальные 28% производятся децентрализованными источниками, в том числе 18% — автономными и индивидуальны ми источниками. Кроме того, незначительная часть спроса на тепловую энергию 4,5 % удовлетворяется за счет утилизации сброс ного тепла от технологических установок, а доля тепла, получаемого от возобновляемых источников энергии, пренебрежительно мала.

В России электроэнергетика теснейшим образом связана с теплоснабжением: на тепловых электростанциях производится более 60 % электрической и почти 32% тепловой энергии, используемой в стране при этом практически третья часть электроэнергии, про изводимой всеми ТЭС, вырабатывается в теплофикационном комбинированном цикле.

Эффективность работы ТЭЦ общего пользования и ряда феде ральных ГРЭС с большими объемами отпуска тепла во многом за висит от эффективности функционирования систем централизо ванного теплоснабжения, в составе которых работают эти станции.

Кроме указанных ТЭЦ и ГРЭС, а также АТЭЦ, в городах работает много так называемых промышленных ТЭЦ и котельных, ко торые входят в состав промышленных предприятий и снабжают их, а также прилегающие жилые районы тепловой прежде всего и электрической энергией. Большое количество котельных нахо дится в муниципальной собственности. Индивидуальные котельные, встроенные в отапливаемые здания или пристроенные к ним, обычно являются собственностью тех хозяйствующих субъектов, которым принадлежат указанные здания.

Системы централизованного теплоснабжения являются локаль ными монополиями.

В общем системами централизованного теплоснабжения в Рос сии вырабатывается около 1,4 млрд Гкал в год. Около 600 млн Гкал тепловой энергии ежегодно производят 68 тыс. коммунальных ко тельных. В большинстве крупных городов более 100 тыс. чел. централизованным теплоснабжением обеспечено 70-95% жилого фонда.

Около 50% объектов коммунального теплоснабжения и инженерных сетей требуют замены, не менее 15% находятся в аварийном состоянии. На каждые 100 км тепловых сетей ежегодно реги стрируется в среднем 70 повреждений. Потери в тепловых сетях достигают 30%. Помимо потерь тепла, с утечками теплоносителя ежегодно теряется более кубокилометра воды. 82% общей протя женности тепловых сетей требуют капитального ремонта или пол ной замены.

К основным причинам такого состояния систем коммунального теплоснабжения относятся: дефицит финансов, износ оборудования и тепловых сетей, слабое управление и нерешенные вопросы разграничения полномочий и ответственности в коммунальной энергетике, отсутствие перспективных схем развития систем теп лоснабжения и т.п.

Накопившиеся за многие годы проблемы в теплоснабжении от рицательно сказываются на нормальном функционировании не только жилищно-коммунального комплекса, но и ТЭК страны. Поэтому их решение и проводимая в настоящее время реформа ЖКХ должны быть организационно и экономически связаны с реструктуризацией РАО «ЕЭС России» и преобразованиями в газо вой отрасли.

Для решения накопившихся проблем в теплоснабжении, кото рые проявились в последние годы особенно в жилищно-коммунальном секторе и связаны с эксплуатацией и дальнейшим развитием систем теплоснабжения централизованных, децентрализо ванных, автономных, индивидуальных , необходимо осуществле ние комплекса мер, в части:

— совершенствования организационной, нормативной и правовой базы:

объединение тепловых сетей АО-энерго и муниципальных теп ловых сетей в рамках одного энергопредприятия от коллекторов источников тепловой энергии до конечных потребителей , что однозначно определит ответственность таких предприятий за надежное и экономически эффективное теплоснабжение конечных потребите-

лей со всеми вытекающими из этого правовыми, экономическими и технологическими последствиями. При этом в процессе реформиро вания ЖКХ должны быть решены вопросы по созданию контролируемых потребителями оргструктур, ответственных перед населением за оказания коммунальных услуг по теплоснабжению

обновить, расширить и при необходимости создать заново, ком плексную нормативную базу, регулирующую решение проблем теплоснабжения силами и средствами всех производителей тепло вой энергии. При этом должны быть созданы организационно-правовые и экономические механизмы по разработке и реализации но вых комплексных генеральных планов электро, газо и тепло снабжения городов с учетом оптимальной структуры первичных энергоресурсов, степени централизации теплоснабжения и тепло фикации, что должно обеспечить минимизацию тарифов на произ водство и передачу тепловой энергии

создать информационно-аналитические базы данных и организовать мониторинг всех действующих систем теплоснабжения для оп ределения реальных затрат энергоресурсов, расходуемых на тепло снабжение, с последующей корректировкой при необходимости направлений развития теплоснабжения в городе, в регионе, в стране

разработки новых подходов к тарифному регулирова нию, управлению спросом и развитию рыночных отношений:

введение системы тарифов на тепловую энергию с выделением ставок за мощность и энергию, а также дифференцированных та рифов по объемам потребления, времени года, числу часов ис пользования максимума нагрузок, и главное — отдельно по городам возможно, и по отдельным источникам с целью исключения пе рекрестного субсидирования неэкономичных источников тепла за счет высокорентабельных

повышение эффективности функционирования энергоисточни ков и тепловых сетей за счет снижения издержек по системе теп лоснабжения в целом, привлечения частных инвестиций, создания условий для превращения теплоснабжения в сферу, привлекательную для бизнеса

обеспечить управление спросом на тепловую энергию силами и средствами потребителей а не поставщиков тепла, как это до с их пор принято в России , для чего потребуется массовое внедрение систем автоматического регулирования на тепловых пунктах у ко нечных потребителей с поэтапным переходом на независимые схемы присоединения к сети и внедрением количественного и количе ственно-качественного регулирования отпуска тепловой энергии, которая может быть поставлена подана в сеть от различных ис точников

развитие рыночных отношений и изменение структуры собст венности, что повлияет на структуру производства тепловой энер гии в направлении децентрализации и меньшей зависимости от АО-энерго

технического перевооружения отрасли:

осуществление реконструкции, модернизации и развития дейст вующих систем централизованного теплоснабжения с целью мак симально возможного использования комбинированного производ ства электрической и тепловой энергии

обеспечить совершенствование технологий в области тепло снабжения и теплофикации, снижение себестоимости производст ва тепловой энергии за счет внедрения газотурбинных, парогазовых, газопоршневых и газовинтовых ТЭЦ различной мощности с вытеснением действующих газовых котельных в зону пиковых тепловых нагрузок

принять меры по повышению надежности тепловых сетей, в ча стности путем повсеместного перехода на современные предвари тельно изолированные трубы, и совершенствованию оборудова ния, используемого в системах централизованного и децентрализо ванного теплоснабжения

учитывая суровые климатические условия в России и кризис ные явления в секторе муниципального теплоснабжения, обеспе чить в каждой системе теплоснабжения резервные мощности ста ционарного и мобильного типов и запасы топлива в зависимости от продолжительности стояния сверхнизких температур и их абсо лютного значения.

Теплоснабжение такой северной страны, как Россия, должно от носиться к числу важнейших приоритетов государственной экономической и энергетической политики. При этом основ ной задачей является создание системы, обеспечивающей скоорди нированную работу различных государственных и частных пред приятии и организаций в интересах потребителей. После создания такой системы за государством должна остаться разработка стра тегических направлений развития теплоснабжения, анализ возмож ных проблем и поиск путей их решения, государственный надзор.

В рассматриваемой перспективе прогнозируется рост произ водства тепловой энергии в 2010 г. на 9-13 % и в 2020 г. на 22-34 % больше, чем в 2000 г. При этом предусматривается рост реального потребления тепловой энергии в 1,4-1,5 раза за счет сокращения потерь и использования высокого потенциала энергосбережения в этом секторе энергетики.

Поскольку теплоснабжение в России играет высокую социальную роль, повышение его надежности, качества и экономичности является безальтернативной задачей. Любые сбои в обеспечении тепловых потребностей негативным образом воздействуют на эко номику страны и усиливают социальную напряженность. Поэтому в рассматриваемой перспективе государство должно оставаться важнейшим агентом экономических отношений в отрасли.

Намечаемые уровни развития теплоснабжения и теплофикации, коренная модернизация и техническое перевооружение отрасли по требуют значительного роста инвестиций. Основным источником капитальных вложений будут являться собственные средства пред приятий отрасли, государственное муниципальное финансирование, заемные средства, в том числе инвестиционных и финансовых структур, привлеченные на условиях проектного финансирования.

Электроэнергетика

Сценарии развития теплоэнергетики, связанные с возможнос тью радикального изменения условий топливо обеспечения тепловых электростанций в европейских районах страны, ужесточение экологических требований, преодоление к 2010 г. тенденции превышения темпов нарастания объемов оборудования электростан ций, выработавших свой парковый ресурс, над темпами вывода его из работы и обновления требуют скорейшего внедрения достиже ний НТП и новых технологий в электроэнергетике.

Для электростанций, работающих на газе, такими технология ми являются: парогазовый цикл, газотурбинные надстройки паро силовых блоков и газовые турбины с утилизацией тепла. На элек тростанциях, работающих на твердом топливе, — экологически чи стые технологии сжигания угля в циркулирующем кипящем слое, а позже — газификация угля с использованием генераторного газа в парогазовых установках. Новые угольные ТЭС в крупных горо дах, районах концентрированного сосредоточения населения и сельскохозяйственных регионах должны быть оснащены установ ками сероочистки.

Переход от паротурбинных ТЭС на газе к парогазовым ТЭС обеспечит повышение КПД установок до 50%, а в перспективе — до 60% и более. Вторым направлением повышения тепловой экономичности ТЭС является строительство новых угольных блоков на супер критические параметры пара с КПД 45-46%. Это позво лит существенно снизить удельный расход топлива на выработку электроэнергии на ТЭС на твердом топливе с 360 г у.т./кВт-ч в 2000 г. до 310 г у.т./кВт-ч в 2010 г. и до 280 г у.т./кВт-ч в 2020 г.

Важнейшую роль в снижении расхода топлива, используемого для производства электрической и тепловой энергии в электро энергетическом секторе, будет играть теплофикация, т.е. выработ ка электроэнергии на ТЭС с утилизацией теплоты, отработавшей в паросиловом, газотурбинном или комбинированном парогазовом цикле.

Важным направлением в электроэнергетике в современных ус ловиях является развитие распределенной генерации на базе строи тельства электростанций небольшой мощности, в первую очередь небольших ТЭЦ с ПГУ, ГТУ и на других современных технологиях.

Газотурбинные, газопоршневые и парогазовые ТЭЦ, ориенти рованные на обслуживание потребителей с тепловыми нагрузками малой и средней концентрации до 10-50 Гкал/ч , получившие на звание когенерационных, будут обеспечивать в первую очередь де централизованный сектор теплоснабжения.

Кроме этого, часть районных отопительных и промышленных котельных будет реконструирована где это возможно и экономи чески оправдано в ТЭЦ малой мощности.

В результате в процессе развития теплофикации и когенерации будет возрастать доля независимых от АО-энерго производителей электроэнергии и тепла, увеличится конкуренция производителей электрической и тепловой энергии.

Возобновляемые источники энергии и местные виды топлива

К возобновляемым источникам энергии ВИЭ относятся: сол нечная, ветровая, гидравлическая малые ГЭС мощностью до 30 МВт , геотермальная энергия, биомасса и низко потенциальная тепловая энергия разных сред.

Стратегическими целями использования возобновляемых источников энергии и местных видов топлива являются:

сокращение потребления невозобновляемых ТЭР

снижение экологической нагрузки от ТЭК

обеспечение децентрализованных потребителей и регионов с дальним и сезонным завозом топлива

снижение расходов на дальнепривозное топливо.

При проведении региональной энергетической политики важ ное значение имеет оптимальное использование возобновляемых источников энергии и местных видов топлива.

Необходимость развития возобновляемой энергетики определя ется ее ролью в решении следующих проблем:

обеспечение устойчивого тепло- и электроснабжения населе ния и производства в зонах децентрализованного энергоснабжения, в первую очередь в районах Крайнего Севера и приравненных к ним территориях. Объем завоза топлива в эти районы составляетоколо 7 млн т нефтепродуктов и свыше 23 млн т угля

обеспечение гарантированного минимума энергоснабжения населения и производства в зонах централизованного энергоснабже ния, испытывающих дефицит энергии, предотвращение ущербов от аварийных и ограничительных отключений

снижение вредных выбросов от энергетических установок в го родах и населенных пунктах со сложной экологической обстанов кой, а также в местах массового отдыха населения.

Неистощаемость и экологическая чистота этих ресурсов обу славливают необходимость их интенсивного использования.

По имеющимся оценкам, технический потенциал ВИЭ составляет порядка 4,6 млрд т у.т. в год, т.е. в пять раз превышает объем потребления всех топливно-энергетических ресурсов России, а экономический потенциал определен в 270 млн т у.т. в год, что не-

многим более 25 % от годового внутри российского потребления. В настоящее время экономический потенциал ВИЭ существенно увеличился в связи с подорожанием традиционного топлива и уде шевлением оборудования возобновляемой энергетики за прошед шие годы.

По всем видам оборудования для возобновляемой энергетики Россия находится на мировом уровне, за исключением ветроуста новок мощностью 30 и более кВт, которые должны быть доработаны с учетом передового зарубежного опыта.

При всех трудностях процесса становления возобновляемой энергетики ее доля в производстве электроэнергии составила в 2002 г. около 0,5 % от общего производства или 4,2 млрд кВт — ч, а объем замещения органического топлива — около 1 % от общего потребления первичной энергии или около 10 млн т у.т. в год.

Оценки показывают, что к 2010 г. может быть осуществлен ввод в действие около 1000 мВт электрических и 1200 мВт тепло вых мощностей на базе возобновляемых источников энергии при соответствующей государственной поддержке.

К местным видам топлива относятся в первую очередь торф и дрова.

Общие запасы торфа на территории Российской Федерации оцениваются в размере 162,7 млрд т торфа 40% влажности . Наиболее обеспечены торфяными ресурсами районы Европейско го Севера, Западной Сибири, Урала и Северо-Запада страны. В этих районах торфяная промышленность и использование тор фа могут занять заметное место.

Торф является природным ресурсом, запасы которого могут при соответствующих условиях возобновляться. Ежегодный при рост торфа на болотах России составляет 250 млн т при влажно сти 40% .

Благодаря низкой трудоемкости и энергоемкости добычи топлив ного торфа, простоте транспортных схем и коротким расстояниям вывозки, торф сохраняет конкурентоспособность с другими видами ввозимого твердого топлива на ограниченное расстояние. Кроме то го, торф характеризуется низким содержанием серы и золы, что дает низкие уровни вредных выбросов при его сжигании. В 2000 г. на электростанциях России было использовано 1,7 млн т торфа.

Прогнозные показатели производства и энергетического ис пользования торфа на период до 2020 г. оцениваются следующим образом:

обеспечение новых ТЭЦ мощностью по 20-30 МВт и котель ных в торфообеспеченных и энергодефинитных северных регионах — до 4 млн т.

расширение использования торфа как местного коммунально- бытового топлива за счет увеличения добычи кускового торфа — до 3 млн т

восстановление и развитие производства торфяных брикетов — до 1 млн т.

Одним из видов бытового топлива являются дрова, которые в настоящее время используют более 5 млн семей. На эти цели рас ходуется свыше 50 млн куб. м древесины. Централизованно топли воснабжающими предприятиями различных форм собственности реализуется около 6 млн куб. м дров. Для ликвидации дефицита в этом топливе необходимо обеспечить поддержание существующих мощностей по заготовке дров и создание новых на базе лесохозяй ственных, лесопромышленных и топливных предприятий.

Важным местным видом топлива, особенно в целях теплоснаб жения, являются городские бытовые отходы. Необходимо созда ние условий для вовлечения их в энергетический баланс, обеспечи вая одновременно и решение экологических проблем.

Для децентрализованных потребителей необходимо использо вать также древесные и сельскохозяйственные отходы.

В целях преодоления отставания России в масштабах использо вания ВИЭ, сохранения запасов истощаемого органического топ лива для будущих поколений, существенного улучшения энергоснабжения удаленных от электросетей населенных пунктов, а так же улучшения экологической обстановки в экологически напря женных районах необходимо:

разработать и принять Федеральный закон «О возобновляемых источниках энергии» и соответствующее Постановление Прави тельства Российской Федерации

осуществлять государственную поддержку создания межсезон ных запасов торфяного и дровяного топлива.

Комментарии запрещены.

Реклама