Реконструкція котельного устаткування Львівської ТЕЦ-1 з метою забезпечення номінальних параметрів пари для турбоустановки Р-12-3,4/0,3
Автор: Первенець Данило Романович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Теплоенергетика
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2025-2026 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Первенець Д.Р., Кравець Т.Ю. (керівник). Реконструкція котельного устаткування Львівської ТЕЦ-1 з метою забезпечення номінальних параметрів пари для турбоустановки Р-12-3,4/0,3. Магістерська кваліфікаційна робота. – Національний університет “Львівська політехніка”, Львів, 2025. Розширена анотація. Міські теплоелектроцентралі (ТЕЦ) залишаються одним із ключових елементів систем централізованого теплопостачання: у міських умовах поєднане виробництво електричної та теплової енергії разом із районними тепловими мережами є перевіреним, надійним і економічно ефективним шляхом покриття попиту на тепло та електроенергію [1]. За рахунок утилізації тепла від виробництва електроенергії установки ТЕЦ досягають сумарної ефективності 65–80%, що є енергетично доцільнішим порівняно з роздільним виробництвом електроенергії та тепла [2]. Євроінтеграційні вимоги та сучасна практика енергоефективності приділяють значну увагу високоефективній когенерації та ефективним системам теплопостачання/охолодження, зокрема через проведення техніко- економічних оцінок під час планування нового будівництва або суттєвої модернізації джерел тепла [3][4]. В українських умовах актуальність модернізації ТЕЦ додатково підсилюється необхідністю підвищення надійності, маневровості та енергетичної безпеки, що відображено в стратегічних документах енергетичної політики [5]. Практичною базою дослідження є Львівська ТЕЦ-1, яка історично забезпечує значну частку теплового навантаження міста. За даними міських енергетичних матеріалів, для ТЕЦ-1 наведено встановлену теплову потужність 525 Гкал/год за наявних 420 Гкал/год і 105 Гкал/год відповідно [6]. Проблемою, що розглядається в роботі, є забезпечення номінальних параметрів пари для роботи протитискової турбіни Р-12-3,4/0,3 в умовах обмежень котельного господарства та змінного теплового/електричного навантаження. Основна ідея запропонованих рішень — заміна котельного обладнання з одночасною оптимізацією процесу спалювання та впровадженням сучасних контурів автоматичного регулювання. Оптимізація режимів горіння базується, зокрема, на контролі вмісту O? у димових газах і коефіцієнта надлишку повітря, оскільки надмірний надлишок повітря збільшує витрати на підігрів зайвих об’ємів димових газів і підвищує втрати з відхідними газами; цільове зниження надлишку повітря та температури димових газів є одним з типових резервів підвищення ККД котла [7][8]. Об’єкт дослідження – котельне устаткування та системи автоматичного регулювання Львівської ТЕЦ-1 у складі паротурбінної установки. Предмет дослідження – вплив режимних параметрів (паропродуктивність, коефіцієнт надлишку повітря, вміст O? у димових газах) на теплотехнічні показники котла, а також вплив початкових параметрів пари на техніко- економічні показники протитискової турбіни. Мета роботи – обґрунтувати технічні рішення з реконструкції котельного обладнання та автоматизації процесу спалювання для забезпечення номінальних параметрів пари і підвищення енергоефективності та надійності роботи ТЕЦ. У першому розділі наведено загальну характеристику Львівської ТЕЦ-1, її місце в системі централізованого теплопостачання, опис основного та допоміжного обладнання і вихідні дані для подальших розрахунків. У другому розділі розглянуто напрямки реконструкції котельного господарства та обґрунтовано вибір котла Е-100-3,9-440 ГМ як базового агрегату для забезпечення необхідної паропродуктивності і параметрів пари; виконано аналіз теплового балансу, а також досліджено вплив надлишку повітря та вмісту O? на втрати з відхідними газами і залежність ККД котла від навантаження. У третьому розділі виконано розрахунок показників роботи протитискової парової турбіни Р-12-3,4/0,3 у номінальному та приведеному режимах; визначено внутрішній відносний ККД, питому витрату пари та оцінено вплив початкового тиску пари на електричну потужність. У четвертому розділі проведено техніко-економічну оцінку запропонованих заходів: розраховано електричну потужність на затискачах генератора, витрати палива та очікуваний ефект від підвищення ККД і стабілізації режимів роботи. У п’ятому розділі обґрунтовано вибір систем автоматичного регулювання та технічних засобів автоматизації; розроблено функціональні схеми регулювання подачі природного газу, співвідношення «паливо–повітря», розрідження в топці та контролю ключових технологічних параметрів. Ключові слова: теплоелектроцентраль, парова турбіна, когенерація, паровий котел, реконструкція, паропродуктивність, ККД, автоматизація. Перелік використаних літературних джерел: 1. International Energy Agency. Cogeneration and District Energy (Analysis). 2009. Доступний за адресою: https://www.iea.org/reports/co- generation-and-district-energy. 2. U.S. Environmental Protection Agency. CHP Benefits. Доступний за адресою: https://www.epa.gov/chp/chp-benefits . 3. European Commission. Cogeneration of heat and power. Available at: https://energy.ec.europa.eu/topics/energy- efficiency/cogeneration-heat-and-power_en. 4. Directive (EU) 2023/1791 of the European Parliament and of the Council of 13 September 2023 on energy efficiency (recast). Official Journal of the European Union. Доступний за адресою: https://eur- lex.europa.eu/eli/dir/2023/1791/oj/eng. 5. Cabinet of Ministers of Ukraine. Energy Strategy of Ukraine for the period up to 2035 “Security, Energy Efficiency, Competitiveness” (Resolution No. 605-р, 18 Aug 2017). Доступний за адресою: https://razumkov.org.ua/uploads/article/2018_Energy_Strategy_2035. pdf. 6. City of Lviv. Програма сталого енергетичного розвитку та клімату м. Львова / Sustainable Energy Action Plan (SEAP). 2011. Доступний за адресою: https://mycovenant.eumayors.eu/docs/seap/326_1322040227.pdf. 7. U.S. DOE (Office of Industrial Technologies). Improve Your Boiler’s Combustion Efficiency (Steam Energy Tips #4). Доступний за адресою: https://docs.nrel.gov/docs/fy02osti/31496.pdf. 8. U.S. Environmental Protection Agency. Boiler Tune-Up Guidebook (stack loss, excess air loss, O? control). 2016. Доступний за адресою: https://www.epa.gov/sites/default/files/2016- 09/documents/boiler_tune-up_guide-v1.pdf.