Feasibility Study of Converting Boiler Houses in Moscow into Mini Combined Heat and Power Plants
Keywords:
mini CHPP, boiler house modernization, cogeneration, steam turbine, gas turbine
Abstract
The effectiveness and feasibility of modernizing boiler houses with converting them for operation as combined heat and power plants (CHPP) in a megalopolis are analyzed taking the city of Moscow as an example.
The following boiler house modernization versions are considered: dependent generation of electricity from heat consumption and independent generation of electricity. The advantages and drawbacks of each version are studied by way of comparison, based on which the most appropriate version in the megalopolis environment is selected. In selecting a turbine for topping the boiler house, gas turbine and steam turbine units were compared. With taking into account the operational possibility, technical constraints, and studied literature, a backpressure steam turbine was selected for the modernization of generating facilities. The choice of the most suitable boiler house for modernization was based on the production program of Mosenergo's boiler houses for 2022, and the Yuzhnoye Butovo district thermal network’s boiler house was chosen as the most appropriate one for modernization. To determine the amount of electricity generated and the consumption of equivalent fuel after the modernization of this boiler house with taking heat from the turbine and not from the boiler, a thermal calculation was made. Based on the data obtained from the thermal calculation, a feasibility study of the modernization was carried out.
It is shown that under the current conditions, the modernization of a boiler house with shifting it to operate as a CHPP is not a feasible and profitable project for the generating company in Moscow.
References
1. Храмцова Н.Н., Сопрунов В.А. Возможность реконструкции котельной в мини-ТЭЦ // Вестник Амурского гос. ун-та. Серия «Естественные и экономические науки». 2011. №. 53. С. 78—85.
2. Асабин А.А., Шнякин Е.С. Строительство сети мини-ТЭЦ на базе муниципальных котельных Оренбургской области // Фундаментальные и прикладные исследования: проблемы и результаты. 2013. №. 4. С. 128—131.
3. Лачков Г.Г. и др. Эффективность применения газовых мини-ТЭЦ в энергодефицитном регионе // Вестник Иркутского гос. техн. ун-та. 2015. №. 9(104). С. 146—151.
4. Филиппов С.П., Дильман М.Д. Перспективы использования когенерационных установок при реконструкции котельных // Промышленная энергетика. 2014. №. 4. С. 7—11.
5. Маляренко В.А. и др. Тенденции модернизации объектов малой энергетики на базе когенерации // Ползуновский вестник. 2013. №. 4—3. С. 131—137.
6. Чурашев В.Н., Маркова В.М. Мини-ТЭЦ — перспективное направление развития энергетики // Актуальные проблемы развития Новосибирской области. Ч. 1. 2014. С. 138—161.
7. Седнин В.А., Райко Д.М., Левин В.М. К вопросу о повышении эффективности отопительных котельных и мини-ТЭЦ // Энергия и менеджмент. 2015. № 1. С. 1—17.
8. Мунц В.А. и др. Модернизация существующих производственных котельных в мини-ТЭЦ // Новости теплоснабжения. 2005. №. 4. С. 67—70.
9. Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) г. Москвы. [Электрон. ресурс] www.mosenergoinform.ru/mosteplo/mosteplo.htm (дата обращения 31.01.2022).
10. Куликова С.Е., Готулева Ю.В., Суконкина Ю.Ю. Повышение эффективности работы котельной // Студенческий научный форум: Материалы X Междунар. студенческой науч. конф. [Электрон. ресурс] www.scienceforum.ru/2018/article/2018005762 (дата обращения 31.01.2022).
11. Протокол совместного заседания Научно-технической коллегии НП «НТС ЕЭС» и Секции по проблемам надежности и безопасности больших систем энергетики Научного совета РАН по комплексным проблемам в энергетике на тему: «Особенности интеграции и перспективы эффективного использования объектов распределенной генерации в электроэнергетической системе России».
12. Приказ Минэнерго России № 88 от 26 февраля 2021 г. «Схема и программа развития Единой энергетической системы России на 2021—2027 годы».
13. Годовой отчет ПАО «Мосэнерго» за 2020 г.
14. Махнутин А.К., Кавалеров Б.В. О вопросах применения газотурбинных установок и парогазовых установок в энергетике // Вестник Пермского национального исследовательского политехн. ун-та. Серия «Электротехника, информационные технологии, системы управления». 2015. № 15. С. 84—96.
15. Газотурбинные установки с утилизацией тепловой энергии // Энергосовет. 2009. № 4(4). С. 31—34.
16. Боровков В.М., Бородина О.А. Перевод отопительных и промышленных котельных в режим мини-ТЭЦ, как способ повышения их надежности // Надежность и безопасность энергетики. 2009. №. 2(5). С. 47—56.
17. Механические потери турбины [Электрон. ресурс] www.vdvizhke.ru/sudovye-parovye-turbiny/poteri-v-turbine-i-kpd-turbinnoj-ustanovki/mehanicheskie-poteri-turbiny.html (дата обращения 31.01.2022).
18. Постановление Правительства Российской Федерации № 43 от 25 января 2019 г. «О проведении отборов проектов модернизации генерирующих объектов тепловых электростанций».
19. Основные технические требования к паровым турбинам и их характеристики [Электрон. ресурс] www.helpiks.org/4-77745.html (дата обращения 31.01.2022).
20. Ключевая ставка Банка России [Электрон. ресурс] www.cbr.ru/hd_base/KeyRate/ (дата обращения 31.01.2022).
21. Оптовые цены на газ и плата за снабженческо-сбытовые услуги [Электрон. ресурс] www.gazmsk.ru/consumers/legal/tseny-i-tarify/ (дата обращения 31.01.2022)
---
Для цитирования: Габдушев Д.М., Охлопков А.В., Габдушев Р.Ж., Ванин А.С. Технико-экономическая оценка целесообразности переоборудования московских котельных в мини-ТЭЦ // Вестник МЭИ. 2022. № 5. С. 39—46. DOI: 10.24160/1993-6982-2022-5-39-46
#
1. Khramtsova N.N., Soprunov V.A. Vozmozhnost' Rekonstruktsii Kotel'noy v Mini-TETS. Vestnik Amurskogo gos. un-ta. Seriya «Estestvennye i ekonomicheskie nauki». 2011;53:78—85. (in Russian).
2. Asabin A.A., Shnyakin E.S. Stroitel'stvo Seti Mini-TETS na Baze Munitsipal'nykh Kotel'nykh Orenburgskoy Oblasti. Fundamental'nye i Prikladnye Issledovaniya: Problemy i Rezul'taty. 2013;4:128—131. (in Russian).
3. Lachkov G.G. i dr. Effektivnost' Primeneniya Gazovykh Mini-TETS v Energodefitsitnom Regione. Vestnik Irkutskogo Gos. Tekhn. Un-ta. 2015;9(104):146—151. (in Russian).
4. Filippov S.P., Dil'man M.D. Perspektivy Ispol'zovaniya Kogeneratsionnykh Ustanovok pri Rekonstruktsii Kotel'nykh. Promyshlennaya Energetika. 2014;4:7—11. (in Russian).
5. Malyarenko V.A. i dr. Tendentsii modernizatsii Obektov Maloy Energetiki na Baze Kogeneratsii. Polzunovskiy Vestnik. 2013;4—3:131—137. (in Russian).
6. Churashev V.N., Markova V.M. Mini-TETS — Perspektivnoe Napravlenie Razvitiya Energetiki. Aktual'nye Problemy Razvitiya Novosibirskoy Oblasti. Ch. 1. 2014:138—161. (in Russian).
7. Sednin V.A., Rayko D.M., Levin V.M. K Voprosu o Povyshenii Effektivnosti Otopitel'nykh Kotel'nykh i Mini-TETS. Energiya i Menedzhment. 2015;1:1—17. (in Russian).
8. Munts V.A. i dr. Modernizatsiya Sushchestvuyushchikh Proizvodstvennykh Kotel'nykh v Mini-TETS. Novosti Teplosnabzheniya. 2005;4:67—70. (in Russian).
9. Toplivno-energeticheskiy Kompleks (TEK) g. Moskvy. [Elektron. Resurs] www.mosenergoinform.ru/mosteplo/mosteplo.htm (Data Obrashcheniya 31.01.2022). (in Russian).
10. Kulikova S.E., Gotuleva Yu.V., Sukonkina Yu.Yu. Povyshenie Effektivnosti Raboty Kotel'noy. Studencheskiy Nauchnyy Forum: Materialy X Mezhdunar. Studencheskoy Nauch. Konf. [Elektron. Resurs] www.scienceforum.ru/2018/article/2018005762 (Data Obrashcheniya 31.01.2022). (in Russian).
11. Protokol Sovmestnogo Zasedaniya Nauchno-tekhnicheskoy Kollegii NP «NTS EES» i Sektsii po Problemam Nadezhnosti i Bezopasnosti Bol'shikh Sistem Energetiki Nauchnogo Soveta RAN po Kompleksnym Problemam v Energetike na Temu: «Osobennosti Integratsii i Perspektivy Effektivnogo Ispol'zovaniya Obektov Raspredelennoy Generatsii v Elektroenergeticheskoy Sisteme Rossii».(in Russian).
12. Prikaz Minenergo Rossii № 88 ot 26 Fevralya 2021 g. «Skhema i Programma Razvitiya Edinoy Energeticheskoy Sistemy Rossii na 2021—2027 Gody». (in Russian).
13. Godovoy Otchet PAO «Mosenergo» za 2020 g. (in Russian).
14. Makhnutin A.K., Kavalerov B.V. O voprosakh Primeneniya Gazoturbinnykh Ustanovok i Parogazovykh Ustanovok v Energetike. Vestnik Permskogo Natsional'nogo Issledovatel'skogo Politekhn. Un-ta. Seriya «Elektrotekhnika, Informatsionnye Tekhnologii, Sistemy Upravleniya». 2015. № 15:84—96. (in Russian).
15. Gazoturbinnye Ustanovki s Utilizatsiey Teplovoy Energii. Energosovet. 2009;4(4):31—34. (in Russian).
16. Borovkov V.M., Borodina O.A. Perevod Otopitel'nykh i Promyshlennykh Kotel'nykh v Rezhim Mini-TETS, kak Sposob Povysheniya Ikh Nadezhnosti. Nadezhnost' i Bezopasnost' Energetiki. 2009;2(5):47—56. (in Russian).
17. Mekhanicheskie Poteri Turbiny [Elektron. Resurs] www.vdvizhke.ru/sudovye-parovye-turbiny/poteri-v-turbine-i-kpd-turbinnoj-ustanovki/mehanicheskie-poteri-turbiny.html (Data Obrashcheniya 31.01.2022). (in Russian).
18. Postanovlenie Pravitel'stva Rossiyskoy Federatsii № 43 ot 25 Yanvarya 2019 g. «O Provedenii Otborov Proektov Modernizatsii Generiruyushchikh Obektov Teplovykh Elektrostantsiy».(in Russian).
19. Osnovnye Tekhnicheskie Trebovaniya k Parovym Turbinam i Ikh Kharakteristiki [Elektron. Resurs] www.helpiks.org/4-77745.html (Data Obrashcheniya 31.01.2022). (in Russian).
20. Klyuchevaya Stavka Banka Rossii [Elektron. Resurs] www.cbr.ru/hd_base/KeyRate/ (Data Obrashcheniya 31.01.2022). (in Russian).
21. Optovye Tseny na Gaz i Plata za Snabzhenchesko-sbytovye Uslugi [Elektron. Resurs] www.gazmsk.ru/consumers/legal/tseny-i-tarify/ (Data Obrashcheniya 31.01.2022). (in Russian)
---
For citation: Gabdushev D.M., Okhlopkov A.V., Gabdushev R.Zh., Vanin A.S. Feasibility Study of Converting Boiler Houses in Moscow into Mini Combined Heat and Power Plants. Bulletin of MPEI. 2022;5:39—46. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2022-5-39-46
2. Асабин А.А., Шнякин Е.С. Строительство сети мини-ТЭЦ на базе муниципальных котельных Оренбургской области // Фундаментальные и прикладные исследования: проблемы и результаты. 2013. №. 4. С. 128—131.
3. Лачков Г.Г. и др. Эффективность применения газовых мини-ТЭЦ в энергодефицитном регионе // Вестник Иркутского гос. техн. ун-та. 2015. №. 9(104). С. 146—151.
4. Филиппов С.П., Дильман М.Д. Перспективы использования когенерационных установок при реконструкции котельных // Промышленная энергетика. 2014. №. 4. С. 7—11.
5. Маляренко В.А. и др. Тенденции модернизации объектов малой энергетики на базе когенерации // Ползуновский вестник. 2013. №. 4—3. С. 131—137.
6. Чурашев В.Н., Маркова В.М. Мини-ТЭЦ — перспективное направление развития энергетики // Актуальные проблемы развития Новосибирской области. Ч. 1. 2014. С. 138—161.
7. Седнин В.А., Райко Д.М., Левин В.М. К вопросу о повышении эффективности отопительных котельных и мини-ТЭЦ // Энергия и менеджмент. 2015. № 1. С. 1—17.
8. Мунц В.А. и др. Модернизация существующих производственных котельных в мини-ТЭЦ // Новости теплоснабжения. 2005. №. 4. С. 67—70.
9. Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) г. Москвы. [Электрон. ресурс] www.mosenergoinform.ru/mosteplo/mosteplo.htm (дата обращения 31.01.2022).
10. Куликова С.Е., Готулева Ю.В., Суконкина Ю.Ю. Повышение эффективности работы котельной // Студенческий научный форум: Материалы X Междунар. студенческой науч. конф. [Электрон. ресурс] www.scienceforum.ru/2018/article/2018005762 (дата обращения 31.01.2022).
11. Протокол совместного заседания Научно-технической коллегии НП «НТС ЕЭС» и Секции по проблемам надежности и безопасности больших систем энергетики Научного совета РАН по комплексным проблемам в энергетике на тему: «Особенности интеграции и перспективы эффективного использования объектов распределенной генерации в электроэнергетической системе России».
12. Приказ Минэнерго России № 88 от 26 февраля 2021 г. «Схема и программа развития Единой энергетической системы России на 2021—2027 годы».
13. Годовой отчет ПАО «Мосэнерго» за 2020 г.
14. Махнутин А.К., Кавалеров Б.В. О вопросах применения газотурбинных установок и парогазовых установок в энергетике // Вестник Пермского национального исследовательского политехн. ун-та. Серия «Электротехника, информационные технологии, системы управления». 2015. № 15. С. 84—96.
15. Газотурбинные установки с утилизацией тепловой энергии // Энергосовет. 2009. № 4(4). С. 31—34.
16. Боровков В.М., Бородина О.А. Перевод отопительных и промышленных котельных в режим мини-ТЭЦ, как способ повышения их надежности // Надежность и безопасность энергетики. 2009. №. 2(5). С. 47—56.
17. Механические потери турбины [Электрон. ресурс] www.vdvizhke.ru/sudovye-parovye-turbiny/poteri-v-turbine-i-kpd-turbinnoj-ustanovki/mehanicheskie-poteri-turbiny.html (дата обращения 31.01.2022).
18. Постановление Правительства Российской Федерации № 43 от 25 января 2019 г. «О проведении отборов проектов модернизации генерирующих объектов тепловых электростанций».
19. Основные технические требования к паровым турбинам и их характеристики [Электрон. ресурс] www.helpiks.org/4-77745.html (дата обращения 31.01.2022).
20. Ключевая ставка Банка России [Электрон. ресурс] www.cbr.ru/hd_base/KeyRate/ (дата обращения 31.01.2022).
21. Оптовые цены на газ и плата за снабженческо-сбытовые услуги [Электрон. ресурс] www.gazmsk.ru/consumers/legal/tseny-i-tarify/ (дата обращения 31.01.2022)
---
Для цитирования: Габдушев Д.М., Охлопков А.В., Габдушев Р.Ж., Ванин А.С. Технико-экономическая оценка целесообразности переоборудования московских котельных в мини-ТЭЦ // Вестник МЭИ. 2022. № 5. С. 39—46. DOI: 10.24160/1993-6982-2022-5-39-46
#
1. Khramtsova N.N., Soprunov V.A. Vozmozhnost' Rekonstruktsii Kotel'noy v Mini-TETS. Vestnik Amurskogo gos. un-ta. Seriya «Estestvennye i ekonomicheskie nauki». 2011;53:78—85. (in Russian).
2. Asabin A.A., Shnyakin E.S. Stroitel'stvo Seti Mini-TETS na Baze Munitsipal'nykh Kotel'nykh Orenburgskoy Oblasti. Fundamental'nye i Prikladnye Issledovaniya: Problemy i Rezul'taty. 2013;4:128—131. (in Russian).
3. Lachkov G.G. i dr. Effektivnost' Primeneniya Gazovykh Mini-TETS v Energodefitsitnom Regione. Vestnik Irkutskogo Gos. Tekhn. Un-ta. 2015;9(104):146—151. (in Russian).
4. Filippov S.P., Dil'man M.D. Perspektivy Ispol'zovaniya Kogeneratsionnykh Ustanovok pri Rekonstruktsii Kotel'nykh. Promyshlennaya Energetika. 2014;4:7—11. (in Russian).
5. Malyarenko V.A. i dr. Tendentsii modernizatsii Obektov Maloy Energetiki na Baze Kogeneratsii. Polzunovskiy Vestnik. 2013;4—3:131—137. (in Russian).
6. Churashev V.N., Markova V.M. Mini-TETS — Perspektivnoe Napravlenie Razvitiya Energetiki. Aktual'nye Problemy Razvitiya Novosibirskoy Oblasti. Ch. 1. 2014:138—161. (in Russian).
7. Sednin V.A., Rayko D.M., Levin V.M. K Voprosu o Povyshenii Effektivnosti Otopitel'nykh Kotel'nykh i Mini-TETS. Energiya i Menedzhment. 2015;1:1—17. (in Russian).
8. Munts V.A. i dr. Modernizatsiya Sushchestvuyushchikh Proizvodstvennykh Kotel'nykh v Mini-TETS. Novosti Teplosnabzheniya. 2005;4:67—70. (in Russian).
9. Toplivno-energeticheskiy Kompleks (TEK) g. Moskvy. [Elektron. Resurs] www.mosenergoinform.ru/mosteplo/mosteplo.htm (Data Obrashcheniya 31.01.2022). (in Russian).
10. Kulikova S.E., Gotuleva Yu.V., Sukonkina Yu.Yu. Povyshenie Effektivnosti Raboty Kotel'noy. Studencheskiy Nauchnyy Forum: Materialy X Mezhdunar. Studencheskoy Nauch. Konf. [Elektron. Resurs] www.scienceforum.ru/2018/article/2018005762 (Data Obrashcheniya 31.01.2022). (in Russian).
11. Protokol Sovmestnogo Zasedaniya Nauchno-tekhnicheskoy Kollegii NP «NTS EES» i Sektsii po Problemam Nadezhnosti i Bezopasnosti Bol'shikh Sistem Energetiki Nauchnogo Soveta RAN po Kompleksnym Problemam v Energetike na Temu: «Osobennosti Integratsii i Perspektivy Effektivnogo Ispol'zovaniya Obektov Raspredelennoy Generatsii v Elektroenergeticheskoy Sisteme Rossii».(in Russian).
12. Prikaz Minenergo Rossii № 88 ot 26 Fevralya 2021 g. «Skhema i Programma Razvitiya Edinoy Energeticheskoy Sistemy Rossii na 2021—2027 Gody». (in Russian).
13. Godovoy Otchet PAO «Mosenergo» za 2020 g. (in Russian).
14. Makhnutin A.K., Kavalerov B.V. O voprosakh Primeneniya Gazoturbinnykh Ustanovok i Parogazovykh Ustanovok v Energetike. Vestnik Permskogo Natsional'nogo Issledovatel'skogo Politekhn. Un-ta. Seriya «Elektrotekhnika, Informatsionnye Tekhnologii, Sistemy Upravleniya». 2015. № 15:84—96. (in Russian).
15. Gazoturbinnye Ustanovki s Utilizatsiey Teplovoy Energii. Energosovet. 2009;4(4):31—34. (in Russian).
16. Borovkov V.M., Borodina O.A. Perevod Otopitel'nykh i Promyshlennykh Kotel'nykh v Rezhim Mini-TETS, kak Sposob Povysheniya Ikh Nadezhnosti. Nadezhnost' i Bezopasnost' Energetiki. 2009;2(5):47—56. (in Russian).
17. Mekhanicheskie Poteri Turbiny [Elektron. Resurs] www.vdvizhke.ru/sudovye-parovye-turbiny/poteri-v-turbine-i-kpd-turbinnoj-ustanovki/mehanicheskie-poteri-turbiny.html (Data Obrashcheniya 31.01.2022). (in Russian).
18. Postanovlenie Pravitel'stva Rossiyskoy Federatsii № 43 ot 25 Yanvarya 2019 g. «O Provedenii Otborov Proektov Modernizatsii Generiruyushchikh Obektov Teplovykh Elektrostantsiy».(in Russian).
19. Osnovnye Tekhnicheskie Trebovaniya k Parovym Turbinam i Ikh Kharakteristiki [Elektron. Resurs] www.helpiks.org/4-77745.html (Data Obrashcheniya 31.01.2022). (in Russian).
20. Klyuchevaya Stavka Banka Rossii [Elektron. Resurs] www.cbr.ru/hd_base/KeyRate/ (Data Obrashcheniya 31.01.2022). (in Russian).
21. Optovye Tseny na Gaz i Plata za Snabzhenchesko-sbytovye Uslugi [Elektron. Resurs] www.gazmsk.ru/consumers/legal/tseny-i-tarify/ (Data Obrashcheniya 31.01.2022). (in Russian)
---
For citation: Gabdushev D.M., Okhlopkov A.V., Gabdushev R.Zh., Vanin A.S. Feasibility Study of Converting Boiler Houses in Moscow into Mini Combined Heat and Power Plants. Bulletin of MPEI. 2022;5:39—46. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2022-5-39-46
Published
2022-02-14
Issue
Section
Electric Power Industry (Technical Sciences)
