Молодой ученый из НГТУ НЭТИ Олеся Боруш придумала, как увеличить КПД теплоэлектростанций (ТЭС) и вырабатывать больше энергии с помощью внедрения двухтопливных парогазовых установок. Использование двухтопливных установок приведет к снижению затрат топлива, а также повысит КПД ТЭС и снизит количество вредных выбросов от угольной генерации.
Инженер факультета энергетики НГТУ НЭТИ Олеся Боруш разработала методику подбора газового оборудования на энергетические установки, вырабатывающие электричество на теплоэлектростанциях по всей России.
Сейчас угольные ТЭС работают по следующему принципу: измельченный уголь сжигается в топке парового энергетического котла, нагревая воду и превращая ее в пар, который подается на паровую турбину, где и происходит выработка энергии, рассказывает автор разработки, доцент кафедры тепловых электрических станций НГТУ НЭТИ Олеся Боруш.
Предлагается ввести в описанную схему газотурбинную установку (ГТУ), работающую за счет сжигания газа, который будет так же, как и «угольный» энергетический котел, выдавать пар на уже существующую турбину. Но преимущество предлагаемой схемы в том, что на ТЭС можно установить котел-утилизатор, который будет дополнительно отдавать пару тепло раскаленных отработанных газов, появившихся при сжигании газового топлива.
В результате нагрев пара для турбины происходит в двух местах: котле-утилизаторе и традиционном паровом энергетический котле. Это приводит к снижению объемов сжигаемого топлива, необходимого для выработки определенного количества электроэнергии. Кроме того, у ТЭС с двумя котлами вырастает КПД: у паротурбинной установки он 30-40 %, у газотурбинной установки — 38-40 %. А вот у парогазовой установки двухтопливных ТЭС КПД будет 42-56 %.
«Используя тепло от ГТУ и одновременно сжигая уголь, можно позволить себе работать на суперсверхкритических параметрах пара (большем давлении и температуре), а это значит, что потенциал пара будет выше и, опять же, полезная работа становится при меньших затратах больше», — говорит Олеся Боруш.
«ТЭЦ, работающие на угле или газе по циклу Ренкина (таких станций в нашей стране большая часть), т.е. традиционные паротурбинные установки имеют низкий КПД по выработке электроэнергии (38–40 %). Большинство ТЭС в нашей стране имеют большой износ оборудования, в связи с чем КПД станции становится еще ниже. Кроме того, если мы говорим об угольных ТЭС, которых, например, в Сибирском или Дальневосточном регионе — основная часть, то возникают еще и сложности с экологической точки зрения: загрязнение воздуха вредными выбросами. Использование газа и снижение объемов сжигаемого топлива помогло бы решить эту проблему», — говорит О. Боруш.
Комбинирование разных видов топлива позволяет снизить себестоимость производства электроэнергии. В зависимости от изменения цен на газ и уголь в ТЭС может быть использовано больше угля или больше газа, что позволяет делать себестоимость энергии ниже.
Главное ноу-хау инженеров-энергетиков из НГТУ НЭТИ — методика комбинирования газового и угольного оборудования, которая позволяет повысить КПД и уменьшить расход топлива на каждой конкретной российской ТЭС.
В работе ученых из Новосибирска представлены расчеты колебания цен на топливо как для отдельных парогазовых установок, так и для конкретных электростанций и региональной энергетики в целом. По словам Боруш, методика, разработка которой велась на протяжении полутора лет, была представлена на нескольких международных конференциях, кроме этого, к ней проявляли интерес ряд крупных заводов, производящих установки для ТЭЦ.
Напомним, что ранее инженеры факультета энергетики НГТУ НЭТИ создали первый в России смартгрид — беспилотную систему управления малой электростанцией, которая позволит продавать частную электроэнергию в общую сеть и может положить конец монополии владельцев крупных ТЭС.
