Введение к работе
Актуальность проблемы: Преобразования, проводимые в последнее десятилетие в России, привели к негативным явлениям в энергетике. По сути она, как и вся экономика страны, сегодня испытывает системный кризис. Длительное использование энергетики в качестве донора, большое налоговое бремя, неплатежи, спад промышленного производства, разуплотнение графика электрической нагрузки привели к: к сокращению потребления и производства электроэнергии и первичных энергоресурсов; дефициту инвестиций на обновление и модернизацию технологического оборудования; выводу значительной части установленной мощности в резерв; работе части оборудования в маневренном режиме, с ухудшенными технико-экономическими показателями; неоправданному росту удельного веса природного газа в структуре первичных энергоресурсов и увеличению числа котлов, работающих на непроектном топливе; снижению эффективности использования топлива.
Сложившаяся ситуация усложняется еще и тем, что к 2005 г. практически 50% энергоблоков исчерпают свой парковый ресурс. Поэтому, при сохранении существующего положения дел в энергетике, после 2005 г. из-за морального и физического износа большей части оборудования, вряд ли будут обеспечены в полном объеме потребности страны в электроэнергии. Требуется принятия кардинальных мер, направленных, прежде всего, на безотлагательное решение комплекса проблем, связанных с обновлением установленных на станциях мощностей, повышением экономической эффективности использования топлива и экологической безопасности тепловых станций.
Успех их решения во многом зависит от степени участия действующих тепловых станций в их решении. Причем, это участие должно быть определяющим, как на стадии формирования стратегии технической политики, так и ее реализации, включая создание нового оборудования.
Цель работы - разработка и обоснование стратегии технического перевооружения Рязанской ГРЭС, а также путей ее реализации с учетом работы станции в рыночных условиях.
Основное внимание в диссертационной работе уделено рассмотрению и решению следующих блоков основных задач.
1. Задачи, связанные с определением приоритетных направлений тех
нического перевооружения Рязанской ГРЭС:
анализ современных условий и технико-экономических показателей работы станции, ее очередей и блоков;
отыскание резервов повышения уровня конкурентоспособности РГРЭС на рынке производителей электроэнергии.
2. Задачи, предопределенные необходимостью решения проблемы по
вышения экономической эффективности работы первой очереди Рязанской
ГРЭС:
разработка и обоснование концепции замещения мощностей пьшеугольных блоков, отработавших свой парковый ресурс;
обоснование перевода первой очереди РГРЭС на сжигание березов-ских углей и критический анализ опыта сжигания последних в энергетических котлах;
разработка исходных технических требований к созданию замещающего блока 300 МВт и его котла для первой очереди;
разработка методологии и проведение анализа вариантов основных проектных решений по замещающему блоку и его котлу для обоснованного выбора наиболее рационального из них.
3. Задачи, появление которых вызвано необходимостью оперативного
решения вопросов рационального использования установленных на станции
энергоблоков с целью снижения затрат при покрытии графика электрической
нагрузки:
разработка основ и принципов построения интегрированной автоматизированной системы управления станцией;
разработка алгоритмов построения имитационных моделей котла и его топочного устройства и создание диагностическо-прогнозирующей системы.
4. Задачи, непосредственно связанные с отысканием путей снижения
экологического воздействия работы станции на окружающую среду:
анализ экологических показателей котлов, характера и степени экологического воздействия РГРЭС на окружающую среду;
разработка Программы технической политики станции в области ее экологической деятельности и способов снижения выбросов вредных веществ в атмосферу.
Научная новизна состоит в:
формировании и реализации современного подхода к определению приоритетных направлений технического перевооружения Рязанской ГРЭС и разработке концепции замещения мощностей пьшеугольных энергоблоков, базирующейся на определяющей роли экономических и экологических факторов функционирования тепловой электрической станции в рыночных условиях;
обосновании основных положений концепции и исходных технических требований к созданию замещающего энергоблока и его котла для первой очереди Рязанской ГРЭС с переводом последней на сжигание березов-ских углей;
разработке, с целью определения и принятия оптимальных проектных решений, методологии анализа вариантов основных технических решений по замещающему блоку и его котлу;
обосновании экономической целесообразности применения частичного байпасирования ПВД с одновременной установкой в газоходе замещающего котла турбинного экономайзера;
установлении возможных способов организации топочного процесса для обеспечения нормативных выбросов оксидов азота в замещающем котле при различных технологических схемах сжигания березовского угля;
доказательстве целесообразности применения трубчатого воздухоподогревателя в котле замещающего энергоблока и определении допустимой доли подмосковного угля при сжигании его в смеси с березовским;
разработке основных принципов создания интегрированной автоматизированной системы управления Рязанской ГРЭС, определении первоочередных задач и путей для ее реализации;
формировании алгоритмов построения имитационных моделей паровых котлов и их топочных устройств и создания на их базе диагностическо-прогнозирующей системы паровых котлов для решения задач диагностирования и прогнозирования их работы;
установлении характера и степени экологического воздействия Рязанской ГРЭС на окружающую среду, выявлении резервов снижения этого воздействия;
разработке основ создания системы экологического мониторинга;
разработке и промышленном опробовании малозатратной технологии снижения выбросов оксидов серы при сжигании высокосернистых углей;
обосновании возможности обеспечения нормативного уровня выбросов оксидов азота в котлах ТГМП-204 с подовой компоновкой горелок путем организации ступенчатого сжигания природного газа с одновременным вводом газов рециркуляции в зону горения.
Достоверность и обоснованность результатов, полученных соискателем, обеспечены проведением расчетных и экспериментальных исследований в соответствии с действующими в России Стандартами, методиками и нормативными документами; сопоставлением их результатов с результатами других авторов, а также использованием при анализе только тех материалов и результатов, которые получены с применением современных признанных методов или прошедших экспертизу в ведущих научных и проектных организациях.
Практическая значимость работы заключается в:
определении приоритетных направлений технического перевооружения Рязанской ГРЭС;
разработке концепции замещения пылеугольных энергоблоков, отработавших свой парковый ресурс;
разработке основных положений исходных технических требований к замещающему блоку 300 МВт и его котлу для Рязанской ГРЭС и путей их реализации;
обосновании и осуществлении перевода котлов энергоблоков первой очереди на сжигание березовского угля;
обоснованном выборе наиболее рациональных вариантов основных проектных решений по замещающему блоку и его котлу для последующей их реализации в техническом проекте;
определении направления работ по повышению уровня программно-технической оснащенности руководящего и оперативного персонала станции при решении вопросов, связанных с обеспечением экономичности и надежной работы основного оборудования;
разработке комплексной Программы технической политики РГРЭС в области экологической деятельности, предусматривающей, как конкретные пути снижения уровня ее экологического воздействия на окружающую среду, так и организацию постоянно действующего контроля за состоянием последней;
разработке малозатратной технологии снижения выбросов оксидов серы при сжигании высокосернистых углей;
определении способа организации топочного процесса в котлах ТГМП-204 с подовой компоновкой горелочных устройств, обеспечивающего нормативный уровень выбросов оксида азота.
Личный вклад автора в решение проблемы. Диссертационная работа является обобщением и развитием результатов, объединенных единым направлением ряда многолетних работ, проводившихся по инициативе, под руководством и при непосредственном участии автора. Автором предложен и осуществлен комплексный подход к решению актуальной проблемы обеспечения финансовой стабильности и экологической безопасности работы Рязанской ГРЭС в условиях свободного рынка энергопроизводителей и потребителей электроэнергии. Им проведен анализ технико-экономических показателей станции, выявлены определяющие факторы ее устойчивого функционирования, приоритетные направления технической политики РГРЭС, сформулированы и обоснованны основные положения: концепции замещения мощностей пылеугольных блоков и технических требований к созданию замещающего блока 300 МВт для РГРЭС и его котла; предложен, обоснован и реализован перевод энергоблоков первой очереди РГРЭС на сжигание березовского угля; сформулированы задачи и методология проведения анализа вариантов основных проектных решений по замещающему блоку и котлу; выполнено обобщение результатов этого анализа; даны рекомендации по выбору основных проектных решений по замещающему котлу. С непосредственным участием автора сформулированы общие принципы создания и реализации интегрированной автоматизированной системы управления ГРЭС; разработаны алгоритмы построения имитационных моделей паровых котлов и их топочных устройств; комплексная Программа технической политики станции в области экологической деятельности; разработана и опробована
малозатратная технология по снижению выбросов оксидов серы при сжигании высокосернистых углей; выполнено обобщение результатов расчетных исследований по организации топочного процесса в котлах блоков 800 МВт и предложены мероприятия по снижению выбросов оксидов азота.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на:
-
Второй научно-практической конференции "Человек, природа, здоровье". Рязань. 1997 г.
-
Международном научно-техническом семинаре "Проблемы передачи к обработки информации в информационно-вычислительных сетях". Москва. 1997 г. и Рязань 1999 г.
3. Научно-технических советах ОАО "Рязанская ГРЭС". Новомичу-
оинск. 1997-1999 гг.
4. Совещаниях в РАО "ЕЭС России". Москва 1996 - 1999 гг.
5. Международных конференциях "Информатизация в энергетике,
электротехнике и энергомашиностроении". Москва. 1998-1999 гг.
-
Международном научно-техническом семинаре "Проблемы передата, обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций". Рязань. 1999 г.
-
Научно-технических советах ЗиО. Подольск 1997-1999 гг. и ТЭПа Москва 1998-1999 гг.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 38 печатных работ, в том числе, получено 6 авторских свидетельств и патентов. Автор защищает:
результаты анализа технико-экономических показателей работы станции, ее очередей и энергоблоков и направления технического перевооружения РГРЭС, разработанные на их базе;
концепцию замещения мощностей пылеугольных блоков, отработавших свой парковый ресурс;
исходные технические требования к созданию замещающего блока 300 МВт для РГРЭС и его котла;
обоснование перевода энергоблоков первой очереди на сжигание бе-зезовского угля;
методологию анализа вариантов основных проектных решений по тмещающему блоку и его котлу, результаты этого анализа;
основные технические решения по замещающему блоку и его котлу, эекомендованные для реализации в техническом проекте;
основные принципы построения и реализации интегрированной автоматизированной системы управления Рязанской ГРЭС;
алгоритмы построения имитационных моделей паровых котлов и их топочных устройств и создание диагностическо-прогнозирующеи системы таровых котлов;
комплексную Программу технической политики станции в области ее экологической деятельности, разработанную на базе результатов исследований характера и степени влияния РГРЭС и экологических показателей ее котлов;
малозатратную технологию по снижению выбросов оксидов серы при сжигании высокосернистого угля;
результаты расчетных исследований по организации топочного процесса в котлах ТГМП-204 с подовой компоновкой горелочных устройств с целью обеспечения нормативных выбросов оксидов азота.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 339 страницах, включает 319 страниц машинописного текста, иллюстрируется 58 рисунками, 39 таблицами и состоит из введения, трех разделов, девяти глав, каждая из которых заканчивается промежуточными выводами, основных выводов и списка использованной литературы из 193 наименований.
