Сапожников Ф. В.
В современных условиях, когда электроэнергетика, в том числе и тепловые электростанции, находится в кризисном состоянии, проектные разработки и тем более успешное применение унифицированных решений при строительстве многих ТЭС имеют большое значение.
В ряде серьезных аналитических документов, включая и программу РАО “ЕЭС России”, состояние электроэнергетики оценивается как критическое. Это подтверждается практическим прекращением ввода новых мощностей на тепловых электростанциях, увеличением удельных расходов топлива, повышением затрат на ремонт и эксплуатацию, приближением физического износа оборудования к пределу для 50% мощности.
Наибольшее значение имеет моральное отставание от уровня передовых стран, составляющее почти 20 лет, что происходит из-за прекращения заказов на новые проекты и новое оборудование.
Разрозненные попытки модернизации на некоторых ТЭС не обеспечили улучшения технико-экономических показателей, так как производились без значимых изменений конструкций и проектов с применением морально устаревшего оборудования.
В программе и других решениях РАО “ЕЭС России” предусматривались различные формы обновления ТЭС путем продления сроков работы оборудования, модернизации, реконструкции и полной замены энергоблоков, а также определялись масштабы и сроки ввода обновленного оборудования.
Из-за недостатка инвестиций большинство этих заданий не выполнялось или осуществлялось в недопустимо длительные сроки.
Главная причина отсутствия прогресса объясняется тем, что в программах и планах не определялось, как и каким образом должны выполняться задания по обновлению и развитию энергетики в сложившихся и предлагаемых экономических условиях и ослаблении всей системы управления электроэнергетикой. Не определено также, что генерирующие источники являются наиболее важным и основным звеном отрасли, восстановление и развитие которого нуждается в большом внимании, значительных инвестициях, в том числе на конструирование и проектирование.
Для преодоления морального отставания основное и вспомогательное оборудование, а также проекты следует заказывать с перспективой развития энергетики на 1 год - 20 лет вперед и соответственно повысить требования.
Особое внимание необходимо уделить тепловым электростанциям, поставляющим 66% электроэнергии и 40% тепла в хозяйство России. При этом, в первую очередь, нужно восстанавливать и увеличивать мощность ТЭЦ, от бесперебойной работы которых зависит социальная сфера городов, крупных поселков и работа многих промышленных предприятий, особенно химических, нефтехимических, металлургических.
За 80 лет Россия в третий раз стоит перед необходимостью восстановления народного хозяйства страны и, в первую очередь, энергетики.
Успешное выполнение этих задач во время и после Гражданской войны и Великой Отечественной войны обязывает не только изучить опыт прошлого, но и в новых экономических условиях применить его в организации управления и технологии при всех этапах возрождения: планировании, строительстве, монтаже, эксплуатации, ремонте.
Полезно также вспомнить, как для выхода из кризиса президент США Ф. Рузвельт в начале 1933 г. создал четыре государственных управления, которые обеспечили в короткие сроки подъем промышленности, сокращение безработицы и оздоровление всего хозяйства страны.
Три централизованных управления существуют до сих пор и финансируются из бюджета страны. В то время США еще не признавали Советский Союз, но это не помешало Ф. Рузвельту применить наш опыт планирования и централизованного управления. Следует напомнить также, что после крупных аварий с полным развалом энергосистемы Нью-Йорка в 1976 г. комиссия американских специалистов, возглавляемая министром внутренних дел США, приезжала в Минэнерго СССР для изучения опыта управления крупными энергосистемами. Американцы получили наши документы по структуре Минэнерго СССР, положение о ЦДУ ЕЭС СССР, чертежи ВЛ и подстанций 750 кВ, а также планы создания ЕЭС и систему годового и перспективного планирования. Через год в США было создано Министерство энергетики и девять региональных пулов с диспетчерскими управлениями, в значительной мере по структуре и правилам работы соответствующих нашим ОДУ доперестроечного времени.
Всем, кто знаком с историей нашей Родины и превращением ее в великую индустриальную державу, известно, что начало этому положено разработкой плана электрификации России - плана ГОЭЛРО.
Этот план был выполнен досрочно: 1935 г. было введено не 30 планировавшихся электростанций, а 40. Важно отметить особенности этого плана: во-первых, это первый на планете государственный план, рассчитанный на много лет; во- вторых, этим планом предусматривалось применение передовых для того времени технологий и оборудования, обеспечивающих использование местного топлива, в том числе торфа; в-третьих, в разработке плана участвовали специалисты, получившие воспитание и опыт при царском режиме; в-четвертых, этот план послужил примером для большинства стран мира, которые в настоящее время разрабатывают государственные планы развития своих стран на 10 и 20 лет вперед.
Не менее важно использовать опыт строительства и монтажа во время Отечественной войны и при восстановлении электроэнергетики в период 1944-1955 гг.
При перебазировании во время войны демонтированного оборудования с электростанций из западных районов и монтаже после нее завезенного из Германии и Манчжурии в порядке репарации оборудования были случаи поломки, потерь и разукомплектования, вызывавшие необходимость капитального ремонта и восстановления.
Это потребовало создания сборочных площадок, мастерских для ремонта и изготовления деталей, узлов, трубопроводов и конструкций. Короткие сроки строительства и монтажа и привлечение рабочих, не имеющих опыта, привели к необходимости расширения фронта работ и перенесения большей их части из опасной зоны монтажа на сборочные площадки и в мастерские. Так, уже в 1942 г. на Челябинской ТЭЦ родилась новая технология крупноблочного монтажа котлов и строительных конструкций. Этот метод получил широкое применение и использовался в дальнейшем и для нового комплектного оборудования, так как обеспечивал сокращение трудовых затрат, более глубокую механизацию, снижение себестоимости, уменьшение продолжительности и повышение качества.
Со временем значительно повысились комплектность и завершенность монтажных блоков. В монтажных и строительных трестах, а также проектных, технологических институтах и проектноконструкторских бюро появились новые специалисты - разработчики монтажных блоков. Были подготовлены требования к заводам по обеспечению поставки оборудования и конструкций комплектными монтажными блоками.
С увеличением ввода новых мощностей на ТЭС до 8 - 10 млн. кВт в год начал успешно применяться поточный метод монтажа и строительства.
Одновременно увеличивалась сборность конструкций, позволявшая перенести большую долю трудовых затрат на заводы - изготовители оборудования и строительных конструкций, а также выросло значение заводов стройиндустрии и механизации. При поточном строительстве тепловых электростанций: Бурштынской общей мощностью 2,4 тыс. МВт, Ладыжинской общей мощностью 1,8 тыс. МВт и первой очереди Запорожской ГРЭС общей мощностью 1,2 тыс. МВт, а в дальнейшем Рязанской и Углегорской ГРЭС, фондоотдача увеличилась почти в 2 раза, сроки строительства сократились, против нормативов, до 40%. На Ладыжинской и Запорожской ГРЭС удельные трудозатраты на строительство были на 30% ниже средних по отрасли.
Осуществление непрерывного потока при монтаже однотипного оборудования открыло возможность для более глубокой специализации и ускорило накопление опыта строительно-монтажными кадрами.
Повышение эффективности поточного строительства потребовало разработки унифицированного проекта для применения его в течение 7-10 лет, уменьшения числа типоразмеров оборудования и строительных конструкций. Применение этого проекта значительно улучшило комплектность и соблюдение графиков поставки, а также равномерность загрузки заводов и монтажников.
Учитывая этот опыт, предлагается для программы обновления ТЭС принять следующие решения:
- В целях концентрации сил и средств определить два этапа.
В первый этап включить энергоблоки мощностью от 12 до 110 МВт, обеспечивающие электроэнергией и теплом города и поселки, оборудование которых устарело больше всего, предусмотрев восстановление их в 2002 - 2010 гг.
Во второй этап включить энергоблоки мощностью 200 - 800 МВт, которые в большинстве построены позднее, запроектированы для работы на угольном топливе и поэтому требуют больше времени на подготовку, предусмотрев обновление в период 2004 - 2020 гг. - Оборудование энергоблоков первого этапа при планировании восстановления до 2010 г. потребует поставки 341 комплекта 23 типоразмеров. Следовательно, неизбежны индивидуальные заказы с непременным увеличением стоимости. Необходимо сократить в проектах реконструкции типоразмеры энергоблоков на большинстве ТЭЦ этого этапа до четырех. Это позволит заказывать оборудование сериями по 30 - 50 комплектов.
- При разработке конструкций и проектов ТЭЦ четырех типоразмеров предусмотреть:
повышение КПД и надежности;
применение схем ПТУ (ГТУ); увеличение мощности на 20 - 60%; снижение удельных расходов топлива на 15 - 50%;
в ряде узлов применить однониточные схемы и сократить число вспомогательного оборудования;
обжатую компоновку и сокращение трубопроводов и кабелей;
полную автоматизацию;
поставку оборудования завершенными монтажными блоками;
сокращение затрат на ремонт.
Выполнение всех этих предложений обеспечит при равных условиях создание энергоблоков нового поколения с уменьшением удельной стоимости установленного киловатта на 18 - 20% за счет сокращения затрат материалов и вспомогательного оборудования, а также значительного уменьшения продолжительности строительства. При этом повышаются технико-экономические показатели до уровня 2015 г. Эти проекты целесообразно применять для реконструкции, расширения и строительства новых ТЭЦ в течение 7-10 лет. Следует учитывать, что крупные изменения в конструкциях оборудования и проектах ТЭЦ происходили этапами через 7-10 лет. Это подтверждается опытом развития энергетики в СССР, Франции и других странах.
Аналогичные принципы проектирования и организации следует применять и для ТЭС второго этапа, что будет выполнить проще, так как они создавались на основе универсальных типовых проектов.
Многие задачи, изложенные ранее, были решены при проектировании и создании энергоблоков в СССР и других странах. Особое значение имеет опыт сооружения Ростовской ТЭЦ-2 и Северо- Двинской ТЭЦ № 2, где были успешно осуществлены увеличение мощности, обжатие компоновок, сокращение числа вспомогательного оборудования и материалов, а также обеспечение надежности и, что особенно важно, строительство первых очередей этих ТЭЦ, по два энергоблока на каждой (80 и 100 МВт), было выполнено менее чем за 22 мес. Это позволяет осуществить реконструкцию двух энергоблоков при сохранении строительной части действующей ТЭЦ за 12-16 мес и тем выиграть на сокращении срока окупаемости.
Отсутствие заказов на поставку заводами России современных надежных ГТУ, рассчитанных для длительной работы на ТЭС, задерживает серийное производство таких ГТУ. Также отстает завершение отработанных решений по значительному сокращению вредных выбросов. Но имеющийся опыт работы головных образцов ГТУ и научный, конструкторский и проектный заделы по обеспечению выполнения требований экологии позволяют предусматривать в проектах реконструкции ТЭЦ места и условия присоединения в ближайшем будущем к энергоблоку узлов ГТУ и уменьшения вредных выбросов.
Обжатие компоновок и уменьшение габаритов оборудования нового поколения достаточно отработано и возможно к применению на большинстве ТЭЦ. Некоторые, особенно устаревшие ТЭЦ, целесообразно постепенно ликвидировать или превратить в котельные, обеспечив электроснабжение за счет увеличения мощности соседних ТЭС.
Для обеспечения снижения удельных расходов топлива необходимо, кроме повышения КПД основного и вспомогательного оборудования, предусмотреть в проекте реконструкции все возможные решения по сокращению потерь, использованию низкопотенциального тепла, а также опыта накопления горячей воды в больших резервных емкостях, что обеспечивает выравнивание графиков и бесперебойное теплоснабжение при остановке энергоблока на много часов.
Это создает дополнительную возможность для применения однониточных схем и установки более мощных регулируемых вспомогательных агрегатов по одному на энергоблок.
За исключением нескольких ТЭС (Ладыжинская, Запорожская, Углегорская и Рязанская ГРЭС) заказ на каждый энергоблок выдавался заводам как индивидуальный. В этом случае завод предлагал к поставке такой агрегат, какой уже подготовлен к изготовлению, и при этом вносил мелкие изменения, определяя этот агрегат головным, с увеличением цены, как минимум, на 20%. На проект ТЭС влияли работники дирекции, проектировщики, конструкторы и технологи завода и специалисты различных руководящих и контрольных органов.
Так как при любом значительном изменении проекта возникал вопрос об ответственности, то практически каждый участник рассмотрения проекта требовал увеличения резервов, запасов прочности, территории для ремонтов, причем, каждый ссылался на инструкции, правила и свой опыт. Следует учесть также, что с 1985 г. заказов на новое оборудование для ТЭС в объемах, необходимых заводу для совершенствования конструкций и технологий, не выдавалось. Все, что еще изготавливалось, шло по техническим заделам и решениям на уровне 1980 г. По этим же решениям произведена замена 98 турбин, поэтому и не произошло улучшения технических и экономических показателей.
Все изложенное приводит к необходимости:
основными видами обновления станций принять реконструкцию и расширение их с применением новых проектов, предусматривающих коренные изменения в конструкции и компоновке оборудования, подтвержденные современным опытом или экспериментами;
четыре проекта реконструкции должны предусматривать обоснованное число вариантов привязки проекта на действующих ТЭЦ;
проекты реконструкции должны обеспечить уменьшение стоимости 1 кВт на 20 - 25% за счет обжатия компоновки однониточных схем, сокращения затрат материалов и продолжительности строительства;
оборудование заказывать сериями по 30 - 60 комплектов, за счет чего сократить цену 1 кВт на 30%, что подтверждается опытом судостроения;
заказы заводам и монтажным организациям выдавать на конкурсной основе;
предусмотреть принципиальные изменения в организации ремонтов на ТЭС, что позволит сократить затраты на большое ремонтное хозяйство и число ремонтников. Это подтверждается опытом проектирования в США, Франции и частично в СССР;
при заказе оборудования сериями обусловить увеличение гарантийных сроков и сервисное обслуживание, а также обеспечить поставку ответственных узлов энергоблоков, например, ЦВД турбин, подогревателей, газовых турбин, насосов, конденсаторов и другого оборудования в собранном виде, испытанными на заводах-изготовителях и под пломбой;
во всех четырех проектах непременно предусматривать установку узла ГТУ и узла для снижения всех вредных выбросов. При этом обеспечить возможность монтажа этих узлов по мере организации подготовки массового производства и накопления необходимых инвестиций.
Организация бесперебойного финансирования в сложившихся условиях потребует:
объединения капиталовложений многих электростанций и согласия их на осуществление поточного графика строительства и монтажа и принятия к исполнению в проектах и выборе оборудования изложенных ранее принципов. Использовать для этого авторитет РАО “ЕЭС России”, Минэнерго России, а также опыт создания пулов в США;
принятие предлагаемых принципов проектирования и организации реконструкции для большинства ТЭЦ открывает возможность получения кредита банков на льготных условиях;
утверждение РАО “ЕЭС России” и Минэнерго России принципов реконструкции позволит, учитывая, что объединение сил и средств является единственной возможностью преодоления кризиса в энергетике, просить государственной помощи.
Для успешного выполнения реконструкции необходимо создать специальную дирекцию, возложив на нее ответственность по осуществлению в проектах, хотя бы на первых образцах, четырех типоразмеров энергоблоков ТЭЦ, утвержденных РАО “ЕЭС России”.
