В нашей стране уже много лет происходит развитие централизованного теплоснабжения на базе совокупной выработки тепла и электроэнергии. Данная технология является довольно распространенной, поскольку имеет высокий уровень энерго- и природосбережения. Применение вышеуказанной технологии позволяет экономить 20 млн. т топлива в год. Тепло электростанции России производят более 50% всей электроэнергии, КПД на ТЭЦ доходит до 70-75%.
За рубежом при высоких ценах на топливо данные технологии также широко применяются и пользуются репутацией безопасного, надежного, экономичного и экологически привлекательного способа снабжения теплом населения.
Для этого для действующих ТЭЦ разрабатываются и внедряются малозатратные технические мероприятия. К ним, в первую очередь, относятся мероприятия по снижению потерь тепла в конденсаторе турбин, оптимизация режимов эксплуатации и тепловых схем турбоустановок и ТЭЦ в целом.
За счет уплотнения РД ее пропускная способность в закрытом положении снижается во много раз и не превышает 3–4 т/ч (на один поток ЧНД) при атмосферном давлении в камере нижнего теплофикационного отбора, что подтверждено многочисленными экспериментальными данными по турбинам практически всех типов мощностью 25–185 МВт.
Детальные промышленные исследования и длительный опыт эксплуатации нескольких десятков различных турбин (с длиной последних рабочих лопаток до 830 мм включительно) показали высокую эффективность внедрения разработанного комплекса мероприятий, позволяющих увеличить нагрузку теплофикационных отборов (по сравнению с номинальной) на величину до 5–15 % и более (рис. 2), реально минимизировать потери тепла в конденсаторе и довести их до уровня, практически не влияющего на экономичность теплофикационной турбоустановки. Важно отметить, что эффект при этом достигается без снижения надежности, маневренности и располагаемой мощности турбин.
Одним из возможных (причем достаточно длительном) режимов работы теплофикационных турбин является работа по электрическому графику, когда заданные величины тепловой и электрической нагрузок обеспечиваются соответствующими расходами свежего пара и в цилиндр низкого давления (ЦНД). Последний поддерживается путем изменения степени открытия регулирующих диафрагм. Существующей конструкцией теплофикационных турбин с двухпоточными ЦНД предусматривается одновременное и синхронное управление РД потоков. В указанных условиях оба потока ЦНД работают с частичными расходами пара, а значит и с пониженной экономичностью. Данные детальных исследований (как экспериментальных, так и расчетных с использованием квазипространственной методики) показывают, что в результате существенной нелинейности фактических энергетических характеристик ЦНД в таких режимах может быть получено значительное увеличение мощности турбины путем перераспределения расхода пара между потоками ЦНД. Это обеспечивается организацией раздельного управления регулирующими диафрагмами каждого потока ЦНД. Наибольший эффект, как правило, имеет место при максимально неравномерном распределении расходов пара по потокам (т. е. в случае реализации принципа последовательного открытия РД) и составляет по приросту суммарной мощности ЦНД до 1,5–2,5 % от номинальной мощности турбины. Осуществление раздельного управления РД требует изменений в конструкции турбины (установки дополнительного сервомотора) и в способе регулирования. При этом весьма перспективным представляется переход от гидравлического к электрическому приводу для управления открытием РД.
Достаточно серьезные проблемы в последнее время возникают на многих ТЭЦ с эксплуатацией турбин типа ПТ, что вызвано значительным сокращением потребления пара производственного отбора. Предложено изменить принцип работы регулирования турбин типа ПТ. Отпуск пара производственного отбора должен, как правило, осуществляться при полностью открытых регулирующих клапанах (РК) части среднего давления (ЧСД) и поддерживаться с помощью специального регулирующего устройства, установленного на паропроводе отбора, и только в случае его полного открытия в работу должны вступать РК ЧСД. Заданный отпуск тепла из теплофикационных отборов должен управляться регулирующими диафрагмами ЧНД, а при полном их закрытии (в режимах работы по тепловому графику) – регулирующими клапанами части высокого давления (ЧВД). При работе по рассмотренному принципу отсутствует прямая связь отпуска пара производственного отбора с расходом свежего пара (такая связь осуществляется косвенно через заданные значения теплофикационной и/или электрической нагрузок). Это позволит в случае уменьшения производственного отбора исключить неоправданное ограничение расходов пара в ЧВД и ЧСД и обеспечит поддержание указанных расходов на максимально возможном уровне, соответствующем заданным графикам тепловой и электрической нагрузок.
Эффективность предложенного решения возрастает с увеличением допустимого расхода пара в ЧСД, что возможно осуществить либо за счет повышения предельного давления за ЧВД (в камере производственного отбора), либо путем модернизации ЧСД. Так, например, для турбин типа ПТ-60 и ПТ-80 ЛМЗ указанные варианты прошли опытную проверку, которая показала возможность увеличения максимального расхода пара в ЧСД на 15–20 % без снижения надежности их работы.