Pagrindinės šiuolaikinės šiluminės energetikos plėtros kryptys. Šiluminių elektrinių dabartinė būklė ir plėtros perspektyvos. Šiluminė energija iš gamtinių dujų

Siųsti savo gerą darbą žinių bazėje yra paprasta. Naudokite žemiau esančią formą

Studentai, magistrantai, jaunieji mokslininkai, kurie naudojasi žinių baze savo studijose ir darbe, bus jums labai dėkingi.

Publikuotas http://www. viskas geriausia. en/

1. Šiluminės energetikos plėtros perspektyvos

Žmonija apie 80% savo energijos poreikių patenkina iškastiniu kuru: nafta, anglimi, gamtinėmis dujomis. Jų dalis elektros energetikos balanse yra kiek mažesnė – apie 65% (39% – anglis, 16% – gamtinės dujos, 9% – skystasis kuras).

Tarptautinės energetikos agentūros prognozėmis, iki 2020 m., pirminės energijos nešėjų suvartojimui padidėjus 35 proc., iškastinio kuro dalis išaugs iki daugiau nei 90 proc.

Šiandien naftos ir gamtinių dujų poreikis užtikrinamas 50-70 metų. Tačiau nepaisant nuolatinio gamybos augimo, šie laikotarpiai per pastaruosius 20-30 metų nesumažėjo, o augo dėl naujų telkinių atradimo ir gamybos technologijų tobulinimo. Kalbant apie anglį, jos atgaunamų atsargų užteks daugiau nei 200 metų.

Taigi apie iškastinio kuro trūkumą nekyla nė kalbos. Esmė ta, kad jas būtų galima kuo racionaliau panaudoti siekiant pagerinti žmonių gyvenimo lygį, besąlygiškai išsaugant jų buveines. Tai visiškai taikoma elektros energijos pramonei.

Mūsų šalyje pagrindinis šiluminių elektrinių kuras yra gamtinės dujos. Artimiausiu metu jo dalis, matyt, mažės, tačiau absoliutus elektrinių suvartojimas išliks maždaug pastovus ir gana didelis. Dėl daugelio priežasčių – ne visada pagrįstų – jis nėra naudojamas pakankamai efektyviai.

Gamtinių dujų vartotojai yra tradicinės garo turbininės šiluminės elektrinės ir šiluminės elektrinės, daugiausia kurių garo slėgis yra 13 ir 24 MPa (jų efektyvumas kondensaciniu režimu yra 36-41%), bet taip pat senos šiluminės elektrinės, kurių parametrai yra žymiai mažesni ir aukšti. gamybos sąnaudas.

Galima ženkliai padidinti dujų naudojimo efektyvumą naudojant dujų turbinų ir kombinuoto ciklo technologijas.

Maksimali dujų turbinos vieneto galia iki šiol siekė 300 MW, efektyvumas autonominio veikimo metu siekia 36-38 proc., o daugiašakėse dujų turbinose, sukurtose aukšto slėgio koeficientų orlaivių variklių pagrindu, – 40 proc. ar daugiau, pradinė dujų temperatūra yra 1300-1500 ° C, suspaudimo laipsnis - 20-30.

Siekiant užtikrinti praktinę patikimumo, šiluminio efektyvumo, mažų vieneto savikainos ir eksploatacinių sąnaudų sėkmę, šiandien galios dujų turbinos projektuojamos pagal paprasčiausią ciklą, maksimaliai pasiekiamai dujų temperatūrai (ji nuolat auga), o slėgio kilimo rodikliai artimi optimaliems. pagal specifinį darbą ir efektyvumą kombinuotų įrenginių, naudojančių išmetamųjų dujų šilumą turbinoje. Kompresorius ir turbina yra ant to paties veleno. Turbomašinos sudaro kompaktišką įrenginį su įmontuota degimo kamera: žiedine arba blokine-žiedine. Aukštų temperatūrų ir slėgio zona lokalizuota mažoje erdvėje, jas suvokiančių detalių nedaug, o pačios šios detalės kruopščiai išdirbtos. Šie principai yra ilgametės dizaino evoliucijos rezultatas.

Dauguma dujų turbinų, kurių galia mažesnė nei 25–30 MW, yra pagrįstos orlaivių ar jūrų dujų turbinų varikliais (GTE), kuriems būdingas horizontalių skilimų nebuvimas ir korpusų bei rotorių surinkimas. naudojant vertikalius skilimus, plačiai paplitę riedėjimo guoliai, mažas svoris ir matmenys. Antžeminiam naudojimui ir eksploatacijai elektrinėse reikalingi eksploatavimo trukmės ir parengties rodikliai suteikiami orlaivių konstrukcijose už priimtiną kainą.

Didesnės nei 50 MW galios GTP sukurtas specialiai elektrinėms, gaminamas kaip vieno veleno, su vidutiniais suspaudimo laipsniais ir pakankamai aukšta išmetamųjų dujų temperatūra, o tai palengvina jų šilumos panaudojimą. Siekiant sumažinti dydį ir sąnaudas bei padidinti efektyvumą, 50-80 MW galios GTP yra daromi dideliu greičiu su elektros generatoriumi, varomu per pavarų dėžę. Paprastai tokios dujų turbinos yra aerodinamiškai ir struktūriškai panašios į galingesnius agregatus, skirtus tiesioginei elektros generatorių pavarai, kurių greitis yra 3600 ir 3000 aps./min. Toks modeliavimas padidina patikimumą ir sumažina kūrimo bei plėtros išlaidas.

Ciklo oras yra pagrindinis GTU aušinimo skystis. Oro aušinimo sistemos diegiamos purkštukų ir rotoriaus mentėse, naudojant technologijas, užtikrinančias reikiamas savybes už priimtiną kainą. Garo ar vandens naudojimas turbinoms aušinti gali pagerinti dujų turbinų ir garo turbinų, turinčių tuos pačius ciklo parametrus, našumą arba dar labiau padidinti pradinę dujų temperatūrą, palyginti su oru. Nors techninė aušinimo sistemų naudojimo su šiais aušinimo skysčiais bazė nėra taip išsamiai išplėtota kaip su oru, jų įgyvendinimas tampa praktiniu klausimu.

GTP įvaldė „mažai toksišką“ gamtinių dujų deginimą. Jis efektyviausias degimo kamerose, veikiančiose su anksčiau paruoštu homogenišku dujų ir oro mišiniu, esant dideliam (a = 2-2,1) oro pertekliui ir esant vienodai ir santykinai žemai (1500-1550 °C) liepsnos temperatūrai. Esant tokiam degimo organizavimui, esant dideliam degimo efektyvumui (CO koncentracija), NOx susidarymas gali būti apribotas iki 20-50 mg/m3 normaliomis sąlygomis (standartiškai tai reiškia degimo produktus, kuriuose yra 15 % deguonies).<50 мг/м3). Проблема заключается в сохранении устойчивости горения и близких к оптимальным условий горения при изменениях режимов. С разной эффективностью это достигается ступенчатой подачей топлива (включением/отключением тех или иных горелок или зон горения), регулированием расхода поступающего на горение воздуха и дежурным диффузионным факелом небольшой мощности.

Panašią „mažo toksiškumo“ deginimo skystuoju kuru technologiją daug sunkiau atkurti. Tačiau čia taip pat yra sėkmės.

Stacionarių dujų turbinų pažangai didelę reikšmę turi medžiagų ir formavimo technologijų pasirinkimas, užtikrinantis ilgą tarnavimo laiką, patikimumą ir nedidelę jų dalių kainą.

Turbinos ir degimo kameros dalys, kurios plaunamos aukštos temperatūros dujomis, turinčiomis oksidaciją ar koroziją galinčių sukelti komponentų ir patiria dideles mechanines bei šilumines apkrovas, yra pagamintos iš nikelio pagrindu pagamintų kompleksinių lydinių. Ašmenys yra intensyviai aušinami ir gaminami sudėtingais vidiniais takais, naudojant precizinio liejimo metodą, leidžiantį panaudoti medžiagas ir išgauti detalių formas, kurių kitomis technologijomis neįmanoma. Pastaraisiais metais vis dažniau naudojamas kryptinės ir vienos kristalizacijos ašmenų liejimas, kuris leidžia žymiai pagerinti jų mechanines savybes.

Karščiausių dalių paviršiai apsaugoti dangomis, kurios apsaugo nuo korozijos ir mažina netauriojo metalo temperatūrą.

Netgi galingų dujų turbinų ir jų pagalbinės įrangos paprastumas ir nedidelis dydis leidžia techniškai juos tiekti dideliuose, gamykloje pagamintuose agregatuose su pagalbine įranga, vamzdynų ir kabelių jungtimis, išbandyta ir pritaikyta normaliam darbui. Įrengiant lauke, kiekvieno įrenginio elementas yra korpusas (korpusas), kuris apsaugo įrangą nuo blogo oro ir sumažina garso sklaidą. Blokeliai montuojami ant plokštuminių pamatų ir dokuojami. Erdvė po oda yra vėdinama.

Rusijos elektros energetikos pramonė turi ilgametę, nors ir ne vienareikšmę, 2,5–100 MW galios dujų turbinų eksploatavimo patirtį. Geras pavyzdys – daugiau nei 25 metus atšiauriomis Jakutsko klimato sąlygomis, izoliuotoje, netolygios apkrovos energetinėje sistemoje dirbanti dujų turbininė kogeneracinė jėgainė.

Šiuo metu Rusijos elektrinėse eksploatuojamos dujų turbinos, kurios savo parametrais ir rodikliais yra pastebimai prastesnės už užsienio. Kuriant modernias galios dujų turbinas, patartina derinti energetikos ir orlaivių variklių įmonių pastangas remiantis aviacijos technologijomis.

Jau yra pagamintas ir bandomas 110 MW galios dujų turbinos blokas, kurį gamina gynybos įmonės „Mash-Proekt“ (Nikolajevas, Ukraina) ir „Saturn“ („Rybinsk Motors“), pasižymintis gana moderniomis savybėmis.

Šalyje orlaivių ar jūrų variklių pagrindu sukurtos įvairių standartinių dydžių vidutinės galios dujų turbinos. Keletas Mashinproekt blokų GTD-16 ir GTD-25, Permės Aviadvigatel GTU-12 ir GTU-16P, AL-31ST Saturn ir NK-36 Dvigateli NK eksploatuojami 15-25 tūkst. valandų pagrindinės kompresorių stotyse. dujotiekiai. Jau daugelį metų ten buvo eksploatuojami šimtai ankstesnių dujų turbinų, kurias eksploatavo Trud (dabar Dvigateli NK) ir Mashproekt. Turima turtinga ir apskritai teigiama 12 MW galios „Mashproekt GTU“ elektrinių eksploatavimo patirtis, kuri buvo galingesnių PT-15 pagrindu.

Šiuolaikinėse galingose ​​didelės galios dujų turbinose išmetamųjų dujų temperatūra turbinoje yra 550-640 °C. Jų šilumą galima panaudoti šilumai tiekti arba panaudoti garo cikle, šiuo metu faktiškai gautą garo ir dujų jėgainės efektyvumą padidinant iki 55-58%. Galimi ir praktiškai naudojami įvairūs dujų turbinos ir garo turbinos ciklų deriniai. Tarp jų dominuoja dvejetainiai, kai visa šiluma tiekiama į dujų turbinos degimo kamerą, gaminamas aukštų parametrų garas atliekų šilumos katile už dujų turbinos ir panaudojamas garo turbinoje.

Sankt Peterburgo šiaurės vakarų kogeneracinėje elektrijoje apie 2 metus veikia pirmoji mūsų šalyje dvejetainio tipo STP. Jo galia yra 450 MW. CCGT sudaro dvi V94.2 dujų turbinos, kurias sukūrė Siemens, tiekiamos bendros įmonės Interturbo su LMZ, 2 atliekų šilumos katilai ir viena garo turbina. Blokinės automatizuotos procesų valdymo sistemos CCGT tiekimą vykdė Vakarų firmų konsorciumas. Visą kitą pagrindinę ir pagalbinę įrangą tiekė šalies įmonės.

Iki 2002 m. rugsėjo 1 d. CCGT veikė 7200 valandų kondensaciniu režimu, kai dirbo valdymo diapazone (300-450 MW), o vidutinis naudingumo koeficientas 48-49 %; numatomas jo efektyvumas yra 51%.

Panašiame CCGT su vietiniu GTE-110 galima pasiekti net šiek tiek didesnį efektyvumą.

Dar didesnis efektyvumas, kaip matyti iš tos pačios lentelės, užtikrins šiuo metu kuriamo GTE-180 panaudojimą.

Panaudojus šiuo metu projektuojamas dujų turbinas, galima pasiekti ženkliai didesnių našumo ne tik naujos statybos, bet ir jau esamų šiluminių elektrinių techninio pertvarkymo metu. Svarbu, kad atliekant techninę pertvarkymą, išsaugant infrastruktūrą ir didelę įrangos dalį bei juose įdiegus dvejetainius CCGT blokus, būtų galima pasiekti artimas optimalioms efektyvumo dydžiams, žymiai padidinus elektrinių galia.

Už GTE-180 įrengtame nuotekų šilumos katile gali susidaryti garo kiekis yra artimas vieno garo turbinos K-300 išmetimo galiai. Priklausomai nuo to, kiek išmetamųjų dujų buvo sukaupta per tą įrangą, galima naudoti 1,2 arba 3 GTE-180. Norint išvengti išmetamųjų dujų perkrovos esant žemai lauko temperatūrai, patartina naudoti trijų kilpų garo sekcijos su pašildymu garais schemą, kurioje didelė CCGT galia pasiekiama esant mažesniam garo srautui į kondensatorių.

Išlaikant visas tris emisijas, apie 800 MW galios CCGT yra dviejų gretimų energetinių blokų kameroje: viena garo turbina lieka, o kita – išmontuota.

Tų perstatytų įrenginių vieneto savikaina pagal KCGT ciklą bus 1,5 ir daugiau karto pigesnė nei naujos statybos.

Panašūs sprendimai yra tikslingi perrengiant dujines elektrines su 150 ir 200 MW galios blokais. Jie gali būti plačiai naudojami mažiau galingas GTE-110.

Dėl ekonominių priežasčių, visų pirma, šiluminėms elektrinėms reikia techninės pertvarkymo. Jiems patraukliausios yra Sankt Peterburgo šiaurės vakarų kogeneracinės elektrinės tipo dvejetainės CCGT, leidžiančios smarkiai padidinti elektros energijos gamybą pagal šilumos suvartojimą ir keisti elektros ir šiluminės apkrovos santykį plačiame diapazone, o išlaikant bendrą aukštą kuro panaudojimo koeficientą. Severo-Zapadnaya CHPP sukurtas modulis: GTU - atliekų šilumos katilas, generuojantis 240 t/h garo, gali būti tiesiogiai naudojamas PT-60, PT-80 ir T-100 turbinoms tiekti.

Kai jų išmetamosios dujos bus visiškai apkrautos, garo masės srautas per pirmąsias šių turbinų pakopas bus daug mažesnis nei vardinis ir jį bus galima praleisti esant sumažintam slėgiui, būdingam CCGT-450. Tai, taip pat gyvų garų temperatūros sumažinimas iki mažesnės nei 500–510 ° C, pašalins šių turbinų išteklių išeikvojimo problemą. Nors kartu sumažės garo turbinų galia, tačiau bendra įrenginio galia padidės daugiau nei 2 kartus, o jo efektyvumas energijos gamybos požiūriu bus žymiai didesnis, nepriklausomai nuo režimo (šilumos tiekimo) , nei geriausių kondensacinių maitinimo blokų.

Toks rodiklių pasikeitimas radikaliai paveikia kogeneracijos efektyvumą. Sumažės bendros elektros ir šilumos gamybos sąnaudos, padidės termofikacinių elektrinių konkurencingumas abiejų rūšių produktų rinkose – tai rodo finansiniai ir ekonominiai skaičiavimai.

Elektrinėse, kurių kuro balanse yra didelė mazuto ar anglies dalis, bet yra ir gamtinių dujų, kurių pakanka dujų turbinai maitinti, gali tikti termodinamiškai mažiau efektyvūs dujų turbinų antstatai.

Buitinės šiluminės energetikos pramonei svarbiausias ekonominis uždavinys yra dujų turbinų, kurių parametrai ir rodikliai jau pasiekti pasaulyje, kūrimas ir platus naudojimas. Svarbiausias mokslinis uždavinys – užtikrinti šių dujų turbinų projektavimą, gamybą ir sėkmingą eksploatavimą.

Žinoma, dar yra daug galimybių toliau plėtoti dujų turbinas ir kombinuoto ciklo jėgaines bei gerinti jų veikimą. Užsienyje suprojektuoti 60% naudingumo koeficiento CCGT blokai, kuriuos numatoma artimiausiu metu padidinti iki 61,5-62%. Norėdami tai padaryti, vietoj oro cirkuliavimo dujų turbina naudoja vandens garus kaip aušinimo skystį ir glaudžiau sujungia dujų turbinos ir garo ciklus.

Dar didesnes galimybes atveria „hibridinių“ įrenginių kūrimas, kuriuose dujų turbinos (arba CCGT) statomos ant kuro elemento.

Aukštos temperatūros kuro elementai (FC), kietojo oksido arba išlydyto karbonato pagrindu, veikiantys 850 ir 650 °C temperatūroje, yra dujų turbinos ir garo ciklo šilumos šaltiniai. Konkrečiuose projektuose, kurių galia apie 20 MW – daugiausia JAV – buvo gautas skaičiuojamas 70 proc.

Šie įrenginiai skirti dirbti gamtinėmis dujomis su vidine reformacija. Žinoma, gali būti, kad jie veikia naudojant sintezės dujas arba gryną vandenilį, gautą iš anglies dujinimo, ir kuriant kompleksus, kuriuose anglies perdirbimas yra integruotas į technologinį ciklą.

Esamose programose nustatyta užduotis ateityje hibridinių elektrinių galią padidinti iki 300 MW ir daugiau, o jų efektyvumą – iki 75% gamtinėmis dujomis ir 60% anglimi.

Antras pagal svarbą kuras energijai gaminti yra anglis. Rusijoje produktyviausi anglies telkiniai - Kuzneckas ir Kansko-Achinskas - yra centrinio Sibiro pietuose. Šių telkinių anglys yra mažai sieros. Jų išgavimo kaina nedidelė. Tačiau šiuo metu jų taikymo sritis yra ribota dėl didelių geležinkelių transporto sąnaudų. Europinėje Rusijos dalyje, Urale ir Tolimuosiuose Rytuose, transportavimo kaštai 1,5-2,5 karto viršija Kuznecko anglies gavybos išlaidas, o Kansko-Ačinsko - 5,5-7,0 karto.

Europinėje Rusijos dalyje anglys kasamos kasyklų metodu. Iš esmės tai yra kietosios anglys iš Pečoros, antracitai iš Pietų Donbaso (energetikos inžinieriai gauna atrankas – bauda) ir rudosios anglys iš Maskvos srities. Visi jie turi daug pelenų ir sieros. Dėl gamtinių sąlygų (geologinių ar klimatinių) jų gamybos savikaina yra didelė, o naudojant elektrinėse sunku užtikrinti konkurencingumą, ypač dėl neišvengiamai griežtėjančių aplinkosaugos reikalavimų ir plėtojant šiluminių anglių rinką Rusijoje. .

Šiuo metu šiluminėse elektrinėse naudojamos labai skirtingos kokybės anglis: daugiau nei 25 % viso suvartojamo kiekio pelenų kiekis viršija 40 %; 18,8% - kaloringumas žemiau 3000 kcal/kg; 6,8 mln. tonų anglies – sieros kiekis virš 3,0%. Bendras balasto kiekis anglyse yra 55 mln.t per metus, iš jų uolienų - 27,9 mln.t ir drėgmės - 27,1 mln.t.Dėl to labai svarbu gerinti šiluminių anglių kokybę.

Anglies panaudojimo perspektyvą Rusijos elektros energetikos pramonėje lems valstybės gamtinių dujų ir anglies kainų politika. Pastaraisiais metais susidarė absurdiška situacija, kai daugelyje Rusijos regionų dujos yra pigesnės už anglį. Galima daryti prielaidą, kad dujų kainos po kelerių metų kils sparčiau ir taps didesnės nei anglies kainos.

Norint išplėsti Kuznecko ir Kansko-Ačinsko anglių naudojimą, patartina sudaryti lengvatines sąlygas joms gabenti geležinkeliais ir plėtoti alternatyvius anglies transportavimo būdus: vandeniu, vamzdynais, sodrintos būsenos ir kt.

Dėl strateginių priežasčių europinėje Rusijos dalyje būtina išlaikyti tam tikro kiekio geriausios kokybės šiluminės anglies gavybą ir našiausiose kasyklose, net jei tam reikalingos valstybės subsidijos.

Anglies naudojimas elektrinėse tradiciniuose garo blokuose yra komerciškai perspektyvus šiandien ir bus naudingas artimiausioje ateityje. dujų turbinų elektros energijos pramonė rusijos anglis

Rusijoje anglys deginamos kondensacinėse elektrinėse su 150, 200, 300, 500 ir 800 MW galios blokais bei šiluminėse elektrinėse su katilais, kurių galia iki 1000 t/val.

Nepaisant žemos anglių kokybės ir jų charakteristikų nestabilumo pristatymo metu, netrukus po jų sukūrimo vietiniuose anglies blokuose buvo pasiekti aukšti techniniai, ekonominiai ir eksploataciniai rodikliai.

Dideliuose katiluose naudojamas anglies dulkių deginimas, daugiausia pašalinant kietuosius pelenus. Mechaninis deginimas neviršija, kaip taisyklė, 1-1,5% deginant akmens anglį ir 0,5% - rusvą anglį. Jis padidėja iki q4<4% при использовании низко реакционных тощих углей и антрацитового штыба в котлах с жидким шлакоудалением. Расчетные значения КПД брутто пылеугольных котлов составляют 90-92,5%. При длительной эксплуатации они на 1-2% ниже из-за увеличенных присосов воздуха в газовый тракт, загрязнения и шлакования поверхностей нагрева, ухудшения качества угля. Имеются реальные возможности значительного улучшения КПД котлов.

Pastaraisiais metais anglies blokai veikė kintamu režimu su giliu iškrovimu arba išjungimais per naktį. Aukštas, artimas vardiniam naudingumo koeficientas juose išlaikomas iškraunant iki N3JI=0,4-=-0,5 NH0M.

Dar blogiau yra aplinkos apsaugos padėtis. Rusijos anglimis kūrenamose šiluminėse elektrinėse nėra veikiančių išmetamųjų dujų nusierinimo sistemų, nėra katalizinių sistemų joms išvalyti nuo NOx. Pelenams surinkti sumontuoti elektrostatiniai nusodintuvai nėra pakankamai efektyvūs; ant katilų, kurių galia iki 640 t/h, plačiai naudojami įvairūs net mažiau efektyvūs ciklonai ir šlapi aparatai.

Tuo tarpu šiluminės energetikos ateičiai jos derinimas su aplinka yra itin svarbus. Sunkiausia tai pasiekti kaip kurą naudojant anglį, kurioje yra nedegios mineralinės dalies bei sieros, azoto ir kitų elementų organinių junginių, kurie deginant anglį sudaro kenksmingas gamtai, žmonėms ar pastatams medžiagas.

Vietiniu ir regioniniu lygiu pagrindiniai oro teršalai, kurių emisija reguliuojama, yra dujiniai sieros ir azoto oksidai bei kietosios dalelės (pelenai). Jų apribojimas reikalauja ypatingo dėmesio ir išlaidų.

Vienaip ar kitaip kontroliuojamas ir lakiųjų organinių junginių (stipriausių teršalų, ypač benzopireno), sunkiųjų metalų (pavyzdžiui, gyvsidabrio, vanadžio, nikelio) ir užterštos nuotekos išmetimas į vandens telkinius.

Valstybė, normuodama šiluminių elektrinių emisijas, jas riboja iki tokio lygio, kad nesukeltų negrįžtamų aplinkos ar žmonių sveikatos pokyčių, galinčių neigiamai paveikti esamų ir būsimų kartų gyvenimo sąlygas. Šio lygio nustatymas yra susijęs su daugybe neaiškumų ir labai priklauso nuo techninių ir ekonominių galimybių. nepagrįstai griežti reikalavimai gali padidinti išlaidas ir pabloginti šalies ekonominę situaciją.

Tobulėjant technologijoms ir stiprėjant ekonomikai, plečiasi galimybės mažinti šiluminių elektrinių emisijas. Todėl teisėta kalbėti (ir siekti!) už minimalų techniškai ir ekonomiškai įmanomą TE poveikį aplinkai ir eiti į padidėjusias išlaidas, tačiau taip, kad būtų užtikrintas TE konkurencingumas. Kažkas panašaus dabar daroma daugelyje išsivysčiusių šalių.

Tačiau grįžkime prie tradicinių anglies šiluminių elektrinių.

Žinoma, pirmiausia reikėtų naudoti santykinai nebrangius, meistriškus ir efektyvius elektrinius ir medžiaginius filtrus, skirtus radikaliam į atmosferą išmetamų dūmų dujų nuvalymui. Sunkumai su Rusijos energetikai būdingais elektrostatiniais nusodintuvais gali būti pašalinti optimizuojant jų dydį ir konstrukciją, tobulinant elektros sistemas naudojant išankstinę jonizaciją ir kintamosios srovės, pertraukiamo ar impulsinio maitinimo įrenginius, automatizavus filtrų veikimo valdymą. Daugeliu atvejų patartina sumažinti į elektrostatinį nusodintuvą patenkančių dujų temperatūrą.

Siekiant sumažinti azoto oksidų išmetimą į atmosferą, pirmiausia naudojamos technologinės priemonės. Jas sudaro degimo proceso įtaka keičiant degiklių ir krosnių įrenginių konstrukciją ir veikimo režimus bei sukuriant sąlygas, kurioms esant azoto oksidų susidarymas yra mažas arba neįmanomas.

Katiluose, kurie dirba su Kansk-Achinsk anglimi, patartina naudoti patikrintą žemos temperatūros degimo principą, siekiant sumažinti azoto oksidų susidarymą. Esant trims degalų tiekimo etapams, oro pertekliaus koeficientas aktyvaus degimo zonoje bus 1,0-1,05. Oksidatoriaus perteklius šioje zonoje, esant intensyviam masės perkėlimui tūryje, užtikrins mažą šlakų susidarymą. Kad, pašalinus dalį oro iš aktyvaus degimo zonos, nepadidėtų jo tūrio dujų temperatūra, į degiklį paduodamas pakaitinis recirkuliacinių dujų kiekis. Esant tokiam degimo organizavimui, esant vardinei jėgos agregato apkrovai, azoto oksidų koncentraciją galima sumažinti iki 200-250 mg/m3.

SibVTI kuria išankstinio deginimo anglies dulkių pakaitinimo sistemą, kad sumažintų azoto oksido emisiją, kuri sumažins NOx emisiją iki mažiau nei 200 mg/m3.

Kai Kuznecko anglis naudojama 300–500 MW agregatuose, norint sumažinti NOx susidarymą, reikia naudoti mažai toksiškus degiklius ir pakopinį kuro deginimą. Šių veiklų derinys gali sukelti NOx emisiją<350 мг/м3.

Ypatingai sunku sumažinti NOX susidarymą deginant mažo reaktyvumo kurą (pelenų ir Kuznecko liesą) katiluose su skystų pelenų šalinimu. Šiuo metu NOX koncentracija tokiuose katiluose yra 1200-1500 mg/m3. Jei elektrinėse yra gamtinių dujų, viršutinėje krosnies dalyje patartina organizuoti trijų pakopų deginimą su NOx mažinimu (perdegimo procesas). Šiuo atveju pagrindiniai degikliai veikia su oro pertekliaus koeficientu agor = 1,0-1,1, o gamtinės dujos tiekiamos į krosnį kartu su džiovinimo priemone, kad susidarytų redukcijos zona. Tokia degimo schema gali užtikrinti iki 500-700 mg/m3 NOx koncentraciją.

Dūmų dujoms valyti nuo azoto oksidų naudojami cheminiai metodai. Pramonėje naudojamos dvi azoto apdorojimo technologijos: selektyvus nekatalizinis redukavimas (SNCR) ir selektyvus katalizinis azoto oksidų redukavimas (SCR).

Esant didesniam SCR technologijos efektyvumui, specifinės kapitalo sąnaudos joje yra daug didesnės nei SNCR. Priešingai, redukuojančios medžiagos, dažniausiai amoniako, sąnaudos SCR technologijoje yra 2–3 kartus mažesnės dėl didesnio amoniako naudojimo selektyvumo, palyginti su SNCR.

SNCR technologija, išbandyta ant 420 t/h našumo katilo Togliatti CHPP, gali būti naudojama anglimi kūrenamų elektrinių techniniame pertvarkyme su katilais, veikiančiais su skystųjų pelenų šalinimu. Tai suteiks jiems NOx emisijų lygį = 300–350 mg/m3. Aplinkos nepalankiose vietose SCR technologija gali būti naudojama norint pasiekti maždaug 200 mg/m3 NOx emisiją. Visais atvejais prieš naudojant azoto skruberius turėtų būti imtasi technologinių priemonių NOX susidarymui mažinti.

Šiuo metu įsisavintų technologijų pagalba galimas ekonomiškai priimtinas rūgščiojo kuro degimo produktų valymas, sugaunant 95-97% SO2. Šiuo atveju kaip sorbentas dažniausiai naudojamas natūralus kalkakmenis, o komercinis gipsas yra šalutinis valymo produktas.

Mūsų šalyje, Dorogobuzhskaya GRES, buvo sukurta ir komerciškai eksploatuojama gamykla, kurios našumas yra 500–103 nm3 / h, diegianti amoniako-sulfato nusierinimo technologiją, kurioje sorbentas yra amoniakas, ir komercinį amonio sulfatą, kuris yra vertingos trąšos, yra šalutinis produktas.

Pagal Rusijoje galiojančius standartus, naudojant kurą su sumažintu sieros kiekiu S > 0,15 % kg/MJ, būtina surišti 90-95 % SO2. Deginant mažai ir vidutiniškai sieros turintį kurą S< 0,05% кг/МДж целесообразно использовать менее капиталоемкие технологии.

Pagrindinėmis toliau gerinant anglimi kūrenamų šiluminių elektrinių efektyvumą šiuo metu laikomos šios:

garo parametrų padidėjimas lyginant su įsisavintais24 MPa, 540/540 °С kartu tobulinant garo jėgainių įrangą ir sistemas;

perspektyvių anglimi kūrenamų CCGT plėtra ir tobulinimas;

naujų išmetamųjų dujų valymo sistemų tobulinimas ir kūrimas.

Visapusiškas schemų ir įrangos tobulinimas leido padidinti superkritinių anglimi kūrenamų jėgainių efektyvumą nuo maždaug 40 iki 43-43,5%, nekeičiant garo parametrų. Padidinus parametrus nuo 24 MPa, 545/540 °C iki 29 MPa, 600/620 °C, realių projektų su anglimi efektyvumas padidėja iki maždaug 47%. Didelių (600-800 MW) agregatų elektrinių savikaina dėl brangesnių medžiagų ir aukštesnių parametrų (pavyzdžiui, perkaitintuvų austenitinių vamzdžių) naudojimo yra palyginti nedidelė. Tai yra 2,5%, o efektyvumo padidėjimas nuo 43 iki 45% ir 5,5 - iki 47%. Tačiau net ir toks pabrangimas atsiperka esant labai didelėms anglies kainoms.

Praėjusio šimtmečio viduryje JAV ir SSRS pradėtas darbas su itin svarbiais garo parametrais pastaraisiais metais buvo įgyvendintas Japonijoje ir Vakarų Europos šalyse, kuriose energijos kainos yra didelės.

Danijoje ir Japonijoje pastatyti ir sėkmingai anglimi eksploatuojami 380-1050 MW galingumo, 24-30 MPa gyvojo garo slėgio ir perkaitinimo iki 580-610 °C jėgos agregatai. Tarp jų yra blokelių su dvigubu pašildymu iki 580 °C. Geriausių japoniškų blokelių efektyvumas siekia 45-46%, danų, veikiančių šaltu cirkuliuojančiu vandeniu su giliu vakuumu, yra 2-3% didesnis.

Vokietijoje buvo pastatyti 800-1000 MW galios lignito jėgainės, kurių garo parametrai iki 27 MPa, 580/600 °C, o naudingumo koeficientas iki 45%.

Mūsų šalyje organizuoti superkritinių garo parametrų (30 MPa, 600/600 °C) jėgos agregato darbai patvirtino realybę sukurti tokį 300-525 MW galios bloką, kurio efektyvumas apie 46 proc. ateinančiais metais.

Efektyvumo padidėjimas pasiekiamas ne tik dėl garo parametrų padidėjimo (jų indėlis yra apie 5%), bet ir - didesniu mastu - dėl turbinos (4,5%) ir katilo (2,5) naudingumo padidėjimo. %) ir stoties įrangos tobulinimas sumažėjus jo darbui būdingiems nuostoliams.

Mūsų šalyje turimas atsilikimas buvo sutelktas į 650 ° C garo temperatūrą ir plačiai paplitusį austenitinio plieno naudojimą. Tokių parametrų ir 30,0 MPa garo slėgio nedidelis eksperimentinis katilas VTI eksperimentinėje kogeneracinėje elektrinėje nuo 1949 metų veikė daugiau nei 200 tūkstančių valandų, yra darbinės būklės ir gali būti naudojamas moksliniams tyrimams bei ilgalaikiams bandymams. Jėgos agregatas SKR-100 prie Kashirskaya GRES su 720 t/h našumo katilu ir 30 MPa/650 °С turbina

1969 metais dirbo virš 30 tūkst.val.. Nutraukus eksploataciją dėl priežasčių, nesusijusių su jo įranga, buvo apgadinta. 1955 metais K. Rakovas VTI parengė galimybes sukurti 30 MPa/700 °C garo parametrų katilą.

Austenitinio plieno, turinčio aukštus linijinio plėtimosi koeficientus ir mažą šilumos laidumą, naudojimas gaminant masyvias nešildomas dalis: garo vamzdynus, rotorius ir turbinų korpusus bei jungiamąsias detales, sukelia akivaizdžių sunkumų esant neišvengiamoms ciklinėms jėgos įrangos apkrovoms. Atsižvelgiant į tai, nikelio lydiniai, galintys veikti žymiai aukštesnėje temperatūroje, praktikoje gali būti tinkamesni.

Taigi JAV, kur po ilgos pertraukos buvo atnaujintas darbas, nukreiptas į superkritinių garo parametrų įvedimą, daugiausiai koncentruojamasi į tam reikalingų medžiagų kūrimą ir bandymus.

Dalims, veikiančioms esant aukščiausiems slėgiams ir temperatūroms: perkaitintuvų vamzdžiai, kolektoriai, pagrindinės garo linijos, pasirinkti keli nikelio pagrindo lydiniai. Pakaitinimo keliui, kur slėgis yra žymiai mažesnis, taip pat atsižvelgiama į austenitinius plienus, o esant žemesnei nei 650 °C temperatūrai, atsižvelgiama į perspektyvius feritinius plienus.

Per 2003 m. planuojama nustatyti patobulintus lydinius, gamybos procesus ir dengimo būdus, užtikrinančius galios katilų veikimą garo temperatūroje iki 760 °C, atsižvelgiant į būdingus išlyginimus, temperatūros pokyčius ir galimą koroziją tikro anglies degimo aplinkoje. Produktai.

Taip pat planuojama pakoreguoti ASME skaičiavimo standartus naujoms medžiagoms ir procesams bei atsižvelgti į įrangos konstrukciją ir veikimą esant garo temperatūrai iki 870 °C ir slėgiui iki 35 MPa.

Europos Sąjungos šalyse kooperatinio finansavimo pagrindu, dalyvaujant didelei energetikos ir mašinų gamybos įmonių grupei, kuriamas patobulintas miltelinės anglies jėgainės, kurios maksimali garo temperatūra viršija 700 °C. Tam paimami šviežio garo parametrai

37,5 MPa/700 °С ir dvigubas pakaitinimo ciklas iki 720 °С esant 12 ir 2,35 MPa slėgiui. Kai slėgis kondensatoriuje yra 1,5–2,1 kPa, tokio įrenginio efektyvumas turėtų būti didesnis nei 50% ir gali siekti 53–54%. Ir čia medžiagos yra kritinės. Jie skirti užtikrinti ilgalaikį stiprumą per 100 tūkstančių valandų, lygų 100 MPa esant temperatūrai:

nikelio lydiniai paskutinių perkaitintuvų ryšulių, išleidimo kolektorių, garo vamzdynų, turbinų korpusų ir rotorių vamzdžiams - 750 °C;

austenitiniai perkaitintuvų plienai - 700 °C;

katilų vamzdžių ir kolektorių feritiniai-martensitiniai plienai - 650 °C.

Kuriamos naujos katilų ir turbinų konstrukcijos, gamybos būdai (pavyzdžiui, suvirinimas) ir nauji griežti išdėstymai, siekiant sumažinti brangiausių medžiagų poreikį ir vieneto kainą, nepakenkiant šiandieninių garo jėgos agregatų patikimumui ir veikimo charakteristikoms.

Bloko įrengimas numatytas po 2010 m., o galutinis tikslas per dar 20 metų – pasiekti iki 55 % grynąjį efektyvumą esant garų temperatūrai iki 800 °C.

Nepaisant jau pasiektų laimėjimų ir tolesnio garo jėgainių tobulinimo perspektyvų, kombinuotų elektrinių termodinaminė nauda yra tokia didelė, kad didelis dėmesys skiriamas anglimi kūrenamų CCGT plėtrai.

Kadangi pelenų turinčio kuro deginimas dujų turbinose yra sudėtingas dėl nuosėdų susidarymo turbinų tekėjimo kelyje ir jų dalių korozijos, anglies naudojimo dujų turbinose darbai daugiausia atliekami dviem kryptimis:

dujinimas slėgiu, degiųjų dujų valymas ir jų deginimas dujų turbinose; dujinimo blokas yra integruotas su CCGT, kurio ciklas ir schema išlieka tokie patys kaip ir gamtinių dujų;

tiesioginis anglies deginimas esant slėgiui aukšto slėgio verdančio sluoksnio garo generatoriuje, degimo produktų valymas ir plėtimas dujų turbinoje.

Dirbtinių dujų dujinimo ir gryninimo iš anglies pelenų ir sieros junginių esant aukštam slėgiui procesų įgyvendinimas leidžia padidinti jų intensyvumą, sumažinti įrangos dydį ir kainą. Dujofikavimo metu pašalinta šiluma panaudojama CCGT cikle, iš jos taip pat paimami dujofikavimui naudojami garai ir vanduo, o kartais ir oras. Nuostoliai, atsirandantys dėl anglies dujinimo ir generatorių dujų valymo, mažina CCGT efektyvumą. Nepaisant to, su racionaliu dizainu jis gali būti gana didelis.

Labiausiai išplėtotos ir praktiškai taikomos akmens anglių dujinimo biriame sluoksnyje, verdančiojo sluoksnio ir sraute technologijos. Kaip oksidatorius naudojamas deguonis, rečiau oras. Naudojant pramoniniu būdu sukurtas technologijas sintezės dujoms valyti iš sieros junginių, reikia atšaldyti dujas iki 40 °C, o tai lydi papildomi slėgio ir veikimo nuostoliai. Dujų aušinimo ir valymo sistemų kaina yra 15-20% visų TPP sąnaudų. Dabar aktyviai plėtojamos aukštatemperatūrinės (iki 540-600 °C) dujų valymo technologijos, kurios leis sumažinti sistemų savikainą ir supaprastins jų eksploatavimą, taip pat sumažins su valymu susijusius nuostolius. Nepriklausomai nuo dujofikavimo technologijos, 98-99% anglies energijos paverčiama degiosiomis dujomis.

1987-91 metais. SSRS pagal valstybinę programą „Aplinkai švari energija“ VTI ir CKTI kartu su projektavimo institutais buvo detaliai parengtos kelios CCGT su anglies dujofikavimu.

Agregatų vieneto galia (grynoji) buvo 250-650 MW. Visos trys aukščiau paminėtos dujinimo technologijos buvo svarstomos atsižvelgiant į labiausiai paplitusias anglis: Berezovskio rudą, Kuznecko akmenį ir AS, kurios labai skiriasi savo sudėtimi ir savybėmis. Buvo gautas 39–45 % efektyvumas ir labai geras aplinkosauginis veiksmingumas. Apskritai šie projektai visiškai atitiko tuometinį pasaulinį lygį. Užsienyje panašios CCGT jau buvo įdiegtos ant 250-300 MW vienetinės galios demonstracinių pavyzdžių, o vidaus projektai buvo nutraukti prieš 10 metų.

Nepaisant to, dujofikavimo technologijos domina mūsų šalį. Ypač VTI tęsia

dujofikavimo įrenginio eksperimentiniai darbai pagal „židinio“ metodą (su tūriniu sluoksniu ir skystų pelenų šalinimu) ir CCGT schemų optimizavimo tyrimai.

Atsižvelgiant į nedidelį sieros kiekį perspektyviausiose vietinėse anglies ir pažangą, padarytą ekonominių ir aplinkosauginių tradicinių susmulkintų anglių jėgainių, su kuriais šie CCGT turės konkuruoti, ekonominiai ir aplinkosauginiai rodikliai, pagrindiniai jų plėtros motyvai yra galimybė pasiekti didesnį šiluminį efektyvumą. ir mažiau sunkumų pašalinant CO2 iš ciklo.jei to prireiktų (žr. toliau). Atsižvelgiant į CCGT sudėtingumą su dujofikavimu ir dideles jų kūrimo ir plėtros sąnaudas, CCGT efektyvumą patartina vertinti 52–55%, savitosios 1–1,05 anglies bloko SO2 sąnaudos. ir NOx emisijas kaip galutinius tikslus.< 20 мг/м3 и частиц не более 10 мг/м3. Для достижения их необходимо дальнейшее развитие элементов и систем ПГУ.

Sumažinant degiųjų dujų temperatūrą dujofikatoriaus išėjimo angoje iki 900-1000 °C, išvalant jas nuo sieros junginių ir dalelių bei nukreipiant į dujų turbinos degimo kamerą esant padidintai temperatūrai (pvz., 500-540 °C). prie kurio vamzdynai ir jungiamosios detalės gali būti pagaminti iš nebrangių plienų), naudojant orą, o ne deguonies pūtimą, sumažinant slėgio ir šilumos nuostolius dujofikavimo sistemos dujo-oro kelyje ir naudojant uždaras jos viduje šilumos mainų grandines, galima sumažinti efektyvumo sumažėjimas, susijęs su dujofikavimu, nuo 16-20 iki 10-12% ir žymiai sumažina elektros suvartojimą savo reikmėms.

Užsienyje vykdomi projektai taip pat liudija apie ženkliai sumažėjusias TEE su CCGT su anglies dujofikavimu vieneto savikaina, padidėjus įrangos našumui ir vienetiniam pajėgumui, taip pat tobulėjant technologijoms.

Kita galimybė yra CCGT įrenginys, kuriame anglis deginama verdančiojoje sluoksnyje esant slėgiui. Reikalingas oras į sluoksnį tiekiamas 1-1,5 MPa slėgio dujų turbininiu kompresoriumi, degimo produktai išsivalę nuo pelenų ir užsikimšimo dujų turbinoje plečiasi ir gamina naudingą darbą. Garo cikle panaudojama sluoksnyje išsiskirianti šiluma ir turbinoje išmetamų dujų šiluma.

Proceso vykdymas esant slėgiui, išlaikant visus privalumus, būdingus anglies deginimui verdančiojoje sluoksnyje, leidžia žymiai padidinti garo generatorių vienetinę galią ir sumažinti jų matmenis pilnesniu anglies ir sieros surišimo degimu.

CCGT su KSD privalumai yra pilnas (kurio naudingumo koeficientas > 99%) įvairių rūšių anglies deginimas, dideli šilumos perdavimo koeficientai ir nedideli šildymo paviršiai, žema (iki 850 °C) degimo temperatūra ir dėl to žema ( mažiau nei 200 mg/m3) NOx emisija, šlakų nebuvimas, galimybė į sluoksnį įpilti sorbento (kalkakmenio, dolomito) ir surišti jame 90-95% anglies esančios sieros.

Didelis efektyvumas (40-42 % kondensaciniu režimu) pasiekiamas CCGT naudojant PGR esant vidutinei galiai (apie 100 MWel.) ir subkritiniams garo parametrams.

Dėl mažo katilo dydžio ir nusierinimo trūkumo CCGT su KSD užimamas plotas yra mažas. Galimas blokinis jų įrangos ir modulinės konstrukcijos pristatymas, sumažėjus jos kainai ir terminams.

Rusijai CCGT su KSD visų pirma žada anglimi kūrenamų kogeneracinių elektrinių techninį pertvarkymą ankštose vietose, kur sunku rasti reikiamą aplinkosauginę įrangą. Pakeitus senus katilus į HEG su dujų turbinomis, šių kogeneracinių elektrinių efektyvumas taip pat gerokai padidės ir elektrinė galia padidės 20 proc.

VTI buitinės įrangos pagrindu buvo sukurti keli standartiniai CCGT su KSD dydžiai.

Esant palankioms ekonominėms sąlygoms, tokie KCGT blokai mūsų šalyje galėtų būti parduoti per trumpą laiką.

CCGT technologija su KSD yra paprastesnė ir energetikams labiau pažįstama nei dujinimo įrenginiai, kurie yra sudėtinga cheminių medžiagų gamyba. Galimi įvairūs abiejų technologijų deriniai. Jų tikslas – viena vertus, supaprastinti dujinimo ir dujų valymo sistemas ir sumažinti joms būdingus nuostolius, kita vertus, padidinti dujų temperatūrą prieš turbiną ir dujų turbinos galią schemose su KSD.

Tam tikras visuomenės ir ekspertų bei vyriausybių užsispyrimas vertinant plataus ir ilgalaikio anglies naudojimo perspektyvas yra susijęs su didėjančiu CO2 išmetimu į atmosferą ir baime, kad šie išmetimai gali sukelti pasaulinius klimato pokyčius, kurie turės katastrofiškų pasekmių.

Diskusija apie šių baimių pagrįstumą (jomis nepritaria daugelis kompetentingų ekspertų) nėra straipsnio tema.

Tačiau net ir pasirodžius teisingiems, per 40–60 metų, kai to prireiks, ar net anksčiau, visiškai realu sukurti konkurencingas šilumines elektrines (ar energetikos technologijų įmones), veikiančias anglimi ir išmetančias nedidelį CO2 kiekį. atmosfera.

Jau šiandien galima žymiai sumažinti CO2 išmetimą į atmosferą iš šiluminių elektrinių, ypač kūrenamų anglimi, kartu gaminant elektrą ir šilumą bei padidinus šiluminių elektrinių efektyvumą.

Naudojant jau įsisavintus procesus ir įrangą, galima suprojektuoti CCGT su anglies dujofikavimu, CO + H2O pavertimu H2O ir CO2 bei CO2 pašalinimu iš sintezės dujų.

Projekte buvo naudojamas GTU U94.3A iš Siemens su pradine dujų temperatūra pagal ISO1190 °C, PRENFLO dujofikatorius (in-line, ant sausų Pitsburgo Nr. 8 anglies dulkių ir deguonies sprogimo), pamaininis reaktorius ir rūgščių dujų šalinimas: H2S, COS ir CO2 Rectizol sistemoje iš Lurgi.

Sistemos privalumai – nedideli įrangos matmenys, atliekant CO2 šalinimo procesus esant aukštam (2 MPa) slėgiui, aukštam daliniam slėgiui ir CO2 koncentracijai. Dėl ekonominių priežasčių leidžiama pašalinti apie 90 % CO2.

Pradinio CCGT efektyvumas mažėja pašalinant CO2 dėl eksergijos nuostolių vykstant egzoterminiam CO konversijai (2,5-5%), papildomų energijos nuostolių atskiriant CO2 (1%) ir dėl sumažėjusio degimo produktų suvartojimas per dujų turbiną ir katilo utilizatorių po CO2 atskyrimo (1 proc.).

Įtraukus į CO konvertavimo ir pašalinimo iš CO2 ciklo įrenginius grandinę, CCGT su GF vieneto kaina padidėja 20%. Suskystinus CO2, bus pridėta dar 20 proc. Elektros kaina atitinkamai padidės 20 ir 50 proc.

Kaip minėta aukščiau, šalies ir užsienio tyrimai rodo, kad galimas tolesnis reikšmingas - iki 50-53% - CCGT efektyvumo padidėjimas naudojant anglį dujofikuojant, taigi ir jų modifikacijos pašalinant CO2.

EPRI JAV skatina kurti anglimi kūrenamus energijos kompleksus, kurie būtų konkurencingi su gamtinėmis dujomis veikiančiomis šiluminėmis elektrinėmis. Patartina jas statyti etapais, siekiant sumažinti pradines kapitalo investicijas ir greičiau jas atsipirkti, kartu vykdant esamus aplinkosaugos reikalavimus.

Pirmasis etapas: perspektyvus aplinkai nekenksmingas CCGT su GF.

Antrasis etapas: CO2 šalinimo ir transportavimo sistemos įdiegimas.

Trečiasis etapas: vandenilio arba švaraus transporto kuro gamybos organizavimas.

Yra daug radikalesnių pasiūlymų. B mano, pavyzdžiui, anglimi kūrenamą šiluminę elektrinę, kurios emisija „nulinė“. Jo technologinis ciklas yra toks. Pirmasis žingsnis yra vandens-anglies srutos dujinimas, pridedant vandenilio ir CH4 bei H2O gamyba. Anglies pelenai pašalinami iš dujofikatoriaus, o dujų ir garų mišinys išvalomas.

Antrame etape anglis, perėjusi į dujinę būseną CO2 pavidalu, surišama kalcio oksidu reformeryje, kur tiekiamas ir išgrynintas vanduo. Jame susidaręs vandenilis naudojamas hidrodujinimo procese ir po smulkaus išgryninimo paduodamas į kietojo oksido kuro elementą elektros energijai gaminti.

Trečiajame etape reformatoriuje susidaręs CaCO3 deginamas naudojant kuro elemente išsiskiriančią šilumą ir susidaro CaO bei koncentruotas CO2, tinkamas tolesniam apdorojimui.

Ketvirtasis žingsnis – cheminę vandenilio energiją paversti elektra ir šiluma, kuri grąžinama į ciklą.

CO2 pašalinamas iš ciklo ir mineralizuojamas tokių mineralų, kaip, pavyzdžiui, magnio silikato, gamtoje visur esantis kiekiais, didesniais už anglies atsargas, karbonizacijos procesuose. Galutiniai karbonizacijos produktai gali būti palaidoti išeikvotose kasyklose.

Anglies pavertimo elektra efektyvumas tokioje sistemoje bus apie 70%. Bendra CO2 pašalinimo kaina 15–20 USD už toną, tai padidintų elektros sąnaudas apie 0,01 USD/kWh.

Svarstomos technologijos – dar tolimos ateities reikalas.

Šiandien svarbiausia tvarios plėtros priemonė yra ekonomiškai pagrįstas energijos taupymas. Gamybos sferoje tai siejama su energijos konversijos efektyvumo didinimu (mūsų atveju šiluminėse elektrinėse) ir sinergetinių technologijų panaudojimu, t.y. kombinuota kelių rūšių gaminių gamyba vienoje instaliacijoje, kažkas panašaus į energetines technologijas, populiarias mūsų šalyje prieš 40-50 metų. Žinoma, dabar tai atliekama kitokiu techniniu pagrindu.

Pirmasis tokių blokų pavyzdys buvo CCGT su naftos likučių dujofikavimu, kurie jau naudojami komercinėmis sąlygomis. Kuras jiems yra naftos perdirbimo gamyklų atliekos (pavyzdžiui, koksas ar asfaltas), o produktai – elektra, proceso garai ir šiluma, perdirbimo gamyklose naudojama komercinė siera ir vandenilis.

Mūsų šalyje plačiai paplitusi kogeneracija su kombinuota elektros ir šilumos gamyba iš esmės yra energiją taupanti sinergijos technologija ir šiuo pajėgumu nusipelno kur kas daugiau dėmesio nei šiuo metu skiriama.

Esant dabartinėms šalies „rinkos“ sąlygoms, elektros ir šilumos gamybos kaštai pasenusiose ir neoptimaliai apkrautose garo turbininėse kogeneracinėse elektrinėse daugeliu atvejų yra per didelės ir neužtikrina jų konkurencingumo.

Jokiomis aplinkybėmis ši nuostata neturėtų būti naudojama norint peržiūrėti iš esmės pagrįstą kombinuotos šilumos ir elektros gamybos idėją. Žinoma, klausimo nesprendžia ir sąnaudų perskirstymas tarp elektros ir šilumos, apie kurio principus mūsų šalyje bevaisiai diskutuojama jau daug metų. Bet termofikacinių elektrinių ir apskritai šilumos tiekimo sistemų ekonomiką galima gerokai pagerinti tobulinant technologijas (dvejetainis dujinis CCGT, anglimi kūrenamas CCP, iš anksto izoliuoti šilumos vamzdynai, automatika ir kt.), organizacinius ir struktūrinius pakeitimus bei vyriausybės reglamentavimą. priemones. Jų ypač reikia tokioje šaltoje kaip pas mus šalyje, kur šildymo laikotarpis ilgas.

Įdomu palyginti skirtingas šilumos ir elektros technologijas tarpusavyje. Rusijos patirtis – tiek skaitmeninė (kainodaros), tiek metodinė – tokiems palyginimams pagrindo neduoda, o ir bandymai šia kryptimi nėra pakankamai įtikinami. Vienaip ar kitaip, turime pritraukti užsienio šaltinius.

Daugelio organizacijų skaičiavimai, atlikti nesuderinus pirminių duomenų tiek mūsų šalyje, tiek užsienyje, rodo, kad radikaliai nepasikeitus dabar užsienyje susiformavusiam gamtinių dujų ir anglies kainų santykiui (dujos šilumos vienetui yra apytiksliai). dvigubai brangesnės už anglį), šiuolaikinės CCGT išlaiko konkurencinius pranašumus prieš anglies jėgaines. Kad ši pozicija pasikeistų, šių kainų santykis turi išaugti iki ~4.

Buvo sudaryta įdomi technologijų plėtros prognozė. Iš jo matyti, kad, pavyzdžiui, mazuto garo jėgos agregatų naudojimas numatomas iki 2025 m., o dujų – iki 2035 m.; CCGT naudojimas su anglies dujofikavimu – nuo ​​2025 m., o kuro elementai – nuo ​​2035 m.; Gamtinėmis dujomis varomi CCGT taip pat bus naudojami po 2100 m., CO2 emisija prasidės po 2025 m., o CCGT su anglies dujofikavimu – po 2055 m.

Su visais tokių prognozių neaiškumais jie atkreipia dėmesį į ilgalaikių energetikos problemų esmę ir galimus jų sprendimo būdus.

Tobulėjant mokslui ir technikai, kuri vyksta mūsų laikais, šiluminėse elektrinėse vykstantys procesai vis intensyvėja ir komplikuojasi. Keičiasi požiūris į jų optimizavimą. Jis vykdomas ne pagal techninius, kaip buvo anksčiau, o pagal ekonominius kriterijus, atspindinčius kintančius rinkos reikalavimus ir reikalaujančius didesnio šiluminės energetikos objektų lankstumo, gebėjimo prisitaikyti prie kintančių sąlygų. Suprojektuoti elektrines 30 metų beveik nepakitusiam eksploatavimui dabar neįmanoma.

Liberalizacija ir rinkos santykių įvedimas elektros energetikoje pastaraisiais metais lėmė rimtus pokyčius šilumos ir energetikos technologijose, nuosavybės struktūroje ir energetikos statybos finansavimo metoduose. Atsirado komercinės elektrinės, veikiančios laisvoje elektros rinkoje. Požiūriai į tokių elektrinių parinkimą ir projektavimą labai skiriasi nuo tradicinių. Dažnai komercinėms šiluminėms elektrinėms, kuriose įrengtos galingos kombinuoto ciklo jėgainės, nesudaromos sutartys, garantuojančios nepertraukiamą dujinio kuro tiekimą ištisus metus, jos turi sudaryti negarantines sutartis su keliais dujų tiekėjais arba būti papildytos brangesniu skystuoju kuru. TPP vieneto kainai padidėjus 4–5 proc.

Kadangi 65 % bazinių ir pusiau piko šiluminių elektrinių gyvavimo ciklo sąnaudų sudaro kuro sąnaudos, jų efektyvumo didinimas yra didelis iššūkis. Jos aktualumas šiandien netgi išaugo, atsižvelgiant į poreikį sumažinti specifinius išmetimus į atmosferą.

Rinkos sąlygomis išaugo reikalavimai šiluminių elektrinių patikimumui ir parengtumui, kurie dabar vertinami iš komercinės pusės: pasirengimas būtinas, kai šiluminės elektrinės eksploatacija yra paklausi, o nepasiekiamumo kaina prie skirtingų. laikai labai skiriasi.

Aplinkosaugos reikalavimų laikymasis ir vietos valdžios bei visuomenės parama yra labai svarbios.

Paprastai patartina padidinti galią didžiausios apkrovos laikotarpiais, net jei dėl to sumažėja efektyvumas.

Ypatingas dėmesys skiriamas priemonėms, užtikrinančioms šiluminių elektrinių patikimumą ir parengtį. Tam projektavimo etape apskaičiuojamas MTBF ir vidutinis atkūrimo laikas bei įvertinamas galimų prieinamumo gerinimo būdų komercinis efektyvumas. Daug dėmesio skiriama

gerinant ir kontroliuojant įrangos ir komponentų tiekėjų kokybę bei projektuojant ir statant šilumines elektrines, taip pat techninės ir organizacinės priežiūros ir remonto aspektus.

Daugeliu atvejų priverstinis jėgos agregatų išjungimas atsiranda dėl jų pagalbinės įrangos gedimų. Atsižvelgiant į tai, vis labiau įsigali visos kogeneracinės elektrinės priežiūros koncepcija.

Kitas reikšmingas pokytis buvo firminių paslaugų paplitimas. Sutartyse dėl jos numatytos rangovo garantijos už einamojo, vidutinio ir kapitalinio remonto atlikimą nurodytu laiku; darbus atlieka ir prižiūri kvalifikuotas personalas, jei reikia, gamykloje; sušvelninama atsarginių dalių problema ir kt. Visa tai žymiai padidina HE pasirengimą ir sumažina jų savininkų riziką.

Maždaug prieš penkiolika ar dvidešimt metų energetika mūsų šalyje buvo bene moderniausio lygio, išskyrus dujų turbinas ir automatikos sistemas. Aktyviai buvo kuriamos naujos technologijos ir įranga, techniniu lygiu nenusileidžianti užsienio. Pramoniniai projektai buvo paremti galingų pramonės ir akademinių institucijų bei universitetų tyrimais.

Per pastaruosius 10–12 metų potencialas elektros energetikos pramonėje ir energetikos inžinerijoje buvo iš esmės prarastas. Naujų elektrinių ir pažangios įrangos plėtra ir statyba praktiškai nutrūko. Retos išimtys yra dujų turbinų GTE-110 ir GTE-180 bei automatizuotų procesų valdymo sistemų KVINT ir Kosmotronik kūrimas, kurie tapo reikšmingu žingsniu į priekį, tačiau nepanaikino esamo atsilikimo.

Šiandien, atsižvelgiant į fizinį įrangos nusidėvėjimą ir senėjimą, Rusijos energetikos pramonei labai reikia atnaujinimo. Deja, šiuo metu nėra ekonominių sąlygų aktyviai investuoti į energetiką. Jei ateinančiais metais susidarys tokios sąlygos, šalies mokslo ir technikos organizacijos galės – su retomis išimtimis – kurti ir gaminti pažangią energetikos sektoriui reikalingą įrangą.

Žinoma, jo gamybos plėtra gamintojams bus susijusi su didelėmis išlaidomis, o naudojimas – dar nesukaupus patirties – su žinoma rizika elektrinių savininkams.

Turime ieškoti šaltinio šioms sąnaudoms ir rizikai kompensuoti, nes akivaizdu, kad mūsų pačių gaminama unikali energetikos įranga atitinka nacionalinius šalies interesus.

Energetikos pramonė gali daug nuveikti pati, plėtodama savo produkcijos eksportą, taip kurdama akumuliaciją savo techniniam tobulėjimui ir kokybei gerinti. Pastaroji yra svarbiausia ilgalaikio stabilumo ir klestėjimo sąlyga.

Panašūs dokumentai

Šiluminių garo turbinų, kondensacinių ir dujų turbininių jėgainių veikimo principas. Garo katilų klasifikacija: parametrai ir žymėjimas. Pagrindinės reaktyvinių ir daugiapakopių turbinų charakteristikos. Šiluminių elektrinių ekologinės problemos.

Kursinis darbas, pridėtas 2009-06-24


Mažos ir vidutinės galios dujų turbinų pritaikymas ir patikimumo rodikliai. Dujų turbinų elektrinių veikimo principas, jų projektavimas ir aprašymas pagal Breitono/Joule termodinaminį ciklą. Dujų turbininių elektrinių tipai ir pagrindiniai privalumai.

santrauka, pridėta 2012-08-14


Įvairių tipų elektrinių charakteristikos. Kondensacinių šiluminių, kogeneracinių, atominių, dyzelinių elektrinių, hidro-, vėjo elektrinių, dujų turbinų įrenginių įrenginys. Įtampos reguliavimas ir galios rezervo kompensavimas.

Kursinis darbas, pridėtas 2013-10-10


Elektros energetikos svarba Rusijos Federacijos ekonomikoje, jos tema ir plėtros kryptys, pagrindinės problemos ir perspektyvos. Bendrosios didžiausių šiluminių ir atominių, hidroelektrinių, vieningos NVS šalių energetikos sistemos charakteristikos.

kontrolinis darbas, pridėtas 2011-03-01


Anglių sudėtis, klasifikacija. Pelenų ir šlako produktai ir jų sudėtis. Elementų kiekis Kuznecko elektrinių anglių ZSHM. Anglies sandara ir sandara. Struktūrinis makromolekulės vienetas. Šiluminių anglių giluminės demineralizacijos būtinumas, būdai.

santrauka, pridėta 2011-02-05


Šiluminės energetikos plėtros ištakos. Vidinės kuro energijos pavertimas mechanine energija. Pramoninės gamybos atsiradimas ir raida XVII amžiaus pradžioje. Garo variklis ir kaip jis veikia. Dvigubo veikimo garo variklio veikimas.

santrauka, pridėta 2012-06-21


Garo turbinos, kaip pagrindinės šiuolaikinių šiluminių ir atominių elektrinių įrangos, charakteristikos. Jo termodinaminis ciklas, darbo eigoje vykstantys procesai. Profesinių mokyklų ciklo efektyvumo didinimo būdai. Garo turbinų statybos perspektyvos Rusijoje.

santrauka, pridėta 2012-01-29


Elektros energijos gavimo procesų šiluminėse kondensacinėse elektrinėse, dujų turbinų įrenginiuose ir termofikacinėse jėgainėse aprašas. Hidraulinių ir akumuliacinių elektrinių įrenginio tyrimas. Geoterminė ir vėjo energija.

santrauka, pridėta 2013-10-25


Elektros energijos gamyba. Pagrindiniai elektrinių tipai. Šiluminių ir atominių elektrinių poveikis aplinkai. Šiuolaikinių hidroelektrinių statyba. Potvynių stočių privalumai. Jėgainių tipų procentas.

pristatymas, pridėtas 2015-03-23


Skaitmeninis minimalaus kogeneracinio kondensatoriaus įrenginio energiškai efektyvaus veikimo įvairiomis šilumos mainų su aplinka sąlygomis tyrimas. Bendrosios elektrinių darbo priklausomybės nuo įvairių organinių darbinių medžiagų naudojimo svarstymas.

Elektros energetika, kaip ir kitos pramonės šakos, turi savų problemų ir plėtros perspektyvų.

Šiuo metu Rusijos energetikos pramonė išgyvena krizę. „Energetikos krizės“ sąvoka gali būti apibrėžta kaip įtampos būsena, susidariusi dėl šiuolaikinės visuomenės energijos ir energijos atsargų poreikių neatitikimo, taip pat ir dėl neracionalios jų vartojimo struktūros.

Rusijoje šiuo metu galima atskirti 10 grupių aktualiausios problemos:

• vienas). Didelė dalis fiziškai ir morališkai pasenusios įrangos. Didėjant fiziškai susidėvėjusių lėšų daliai, daugėja nelaimingų atsitikimų, dažnai atliekami remontai, mažėja elektros tiekimo patikimumas, o tai dar labiau apsunkina per didelis gamybos pajėgumų išnaudojimas ir nepakankami rezervai. Šiandien įrangos susidėvėjimas yra viena iš svarbiausių elektros energijos pramonės problemų. Rusijos elektrinėse jis yra labai didelis. Didelė dalis fiziškai ir morališkai pasenusios įrangos apsunkina situaciją užtikrinant elektrinių saugumą. Maždaug penktadalis elektros energijos pramonės gamybinio turto yra beveik pasibaigęs arba jau pasibaigęs, todėl jį reikia rekonstruoti arba pakeisti. Įranga atnaujinama nepriimtinai lėtai ir aiškiai nepakankamu kiekiu (lentelė).
• 2). Pagrindinė energetikos problema taip pat yra ta, kad kartu su juodųjų ir spalvotųjų metalų metalurgija energija daro didelį neigiamą poveikį aplinkai. Energetikos įmonės sudaro 25% visų pramonės išmetamųjų teršalų.

2000 m. kenksmingų medžiagų išmetimas į atmosferą siekė 3,9 t, įskaitant šiluminių elektrinių emisijas - 3,5 mln. Sieros dioksidas sudaro iki 40% visų emisijų, kietosios medžiagos - 30%, azoto oksidai - 24%. Tai yra, TPP yra pagrindinė rūgščių likučių susidarymo priežastis.

Didžiausi atmosferos teršalai yra Raftinskaya GRES (Asbesto miestas, Sverdlovsko sritis) - 360 tūkst. tonų, Novočerkaskas (Novočerkaskas, Rostovo sritis) - 122 tūkst. (Sverdlovsko sritis) - 72 tūkst. tonų.

Energetikos pramonė taip pat yra didžiausia gėlo ir jūros vandens, kuris naudojamas aušinimui ir naudojamas kaip šilumos nešiklis, vartotoja. Pramonė sudaro 77% viso Rusijos pramonėje naudojamo gėlo vandens kiekio.

2000 m. pramonės įmonių į paviršinius vandens telkinius išleido 26,8 mlrd. kubinių metrų nuotekų. m (5,3 proc. daugiau nei 1999 m.). Didžiausi vandens taršos šaltiniai yra šiluminės elektrinės, o valstybinės rajoninės elektrinės – pagrindiniai oro taršos šaltiniai. Tai CHPP-2 (Vladivostokas) - 258 milijonai kubinių metrų. m, Bezymyanskaya CHPP (Samaros regionas) - 92 milijonai kubinių metrų. m, CHPP-1 (Jaroslavlis) - 65 milijonai kubinių metrų. m, CHPP-10 (Angarskas, Irkutsko sritis) - 54 milijonai kubinių metrų. m, CHPP-15 ir Pervomaiskaya CHPP (Sankt Peterburgas) – iš viso 81 mln. m.

Energetikos sektoriuje taip pat susidaro daug toksinių atliekų (šlakų, pelenų). 2000 m. toksinių atliekų kiekis sudarė 8,2 mln. tonų.

Be oro ir vandens taršos, energetikos įmonės teršia dirvožemį, o hidroelektrinės daro didelę įtaką upių, upių ir užliejamų ekosistemų režimui.

• 3). Griežta tarifų politika. Elektros energetikoje kilo klausimų dėl taupaus energijos naudojimo ir jos tarifų. Galima kalbėti apie poreikį taupyti pagamintą elektros energiją. Iš tiesų, šiuo metu šalyje vienam produkcijos vienetui sunaudojama 3 kartus daugiau energijos nei JAV. Šioje srityje dar reikia daug nuveikti. Savo ruožtu energijos tarifai auga sparčiau. Rusijoje galiojantys tarifai ir jų koreliacija neatitinka pasaulinės ir Europos praktikos. Esama tarifų politika lėmė daugelio AO energijų nepelningą veiklą ir žemą pelningumą.
• keturi). Nemažai rajonų jau susiduria su elektros tiekimo sunkumais. Kartu su Centriniu regionu elektros trūksta Centriniame Juodosios žemės, Volgos-Vjatkos ir Šiaurės Vakarų ekonominiuose regionuose. Pavyzdžiui, Centriniame ekonominiame regione 1995 metais buvo pagaminta didžiulis kiekis elektros energijos – 19% visos Rusijos rodiklių (154,7 mlrd. kW), tačiau visa tai sunaudojama regione.
• 5). Sumažėja galios padidėjimas. Taip yra dėl nekokybiško kuro, įrangos nusidėvėjimo, agregatų saugos gerinimo darbų ir daugybės kitų priežasčių. Nepilnai išnaudojami HE pajėgumai dėl mažo upių vandens kiekio. Šiuo metu 16% Rusijos elektrinių pajėgumų jau yra išnaudoję savo išteklius. Iš jų hidroelektrinės sudaro 65%, šiluminės elektrinės - 35%. Naujų pajėgumų paleidimas sumažėjo iki 0,6-1,5 mln. kWh per metus (1990-2000 m.), palyginti su 6-7 mln. kWh per metus (1976-1985 m.).
• 6). Visuomenės ir vietos valdžios pasipriešinimas elektros energetikos objektų išdėstymui dėl itin žemo aplinkos saugumo. Visų pirma, po Černobylio katastrofos buvo sustabdyta daugybė tyrimų, atominių elektrinių statyba ir plėtra 39 vietose, kurių bendra projektinė galia – 109 mln. kW.
• 7). Tiek iš elektros vartotojų, tiek iš energetikos įmonių neatsiskaitymai už kurą, įrangą ir pan.;
• aštuoni). Trūksta investicijų, susijusių tiek su vykdoma tarifų politika, tiek su finansiniu pramonės „nepermatomumu“. Didžiausi Vakarų strateginiai investuotojai yra pasirengę investuoti į Rusijos elektros energetiką tik su sąlyga, kad tarifai bus padidinti, kad būtų užtikrinta investicijų grąža.
• 9). Tam tikrų regionų, ypač Primorės, energijos tiekimo sutrikimai;
• dešimt). Žemas energijos išteklių naudingo panaudojimo koeficientas. Tai reiškia, kad kasmet prarandama 57% energijos išteklių. Daugiausia nuostolių susidaro elektrinėse, varikliuose, kurie tiesiogiai naudoja degalus, taip pat technologiniuose procesuose, kai kuras naudojamas kaip žaliava. Vežant kurą taip pat atsiranda didelių energijos išteklių nuostolių.

Kalbant apie plėtros perspektyvas energetikos pramonė Rusijoje, tada, nepaisant visų jos problemų, energetikos pramonė turi pakankamai perspektyvų.

Pavyzdžiui, šiluminėms elektrinėms eksploatuoti reikia išgauti didžiulį kiekį neatsinaujinančių išteklių, jų efektyvumas yra gana žemas, teršiama aplinka. Rusijoje šiluminės elektrinės veikia su mazutu, dujomis ir anglimi. Tačiau šiame etape regioninės energetikos įmonės, turinčios didelę dujų dalį kuro balanso struktūroje, yra patrauklios kaip efektyvesnis ir aplinką tausojantis kuras. Visų pirma galima pastebėti, kad dujomis kūrenamos elektrinės į atmosferą išmeta 40 % mažiau anglies dvideginio. Be to, degalinėse, lyginant su mazutu ir anglimi kūrenamomis stotimis, yra didesnis įrengtų pajėgumų išnaudojimo koeficientas, stabilesnis šilumos tiekimas ir nepatiriamos kuro saugojimo išlaidos. Dujomis kūrenamų stočių būklė geresnė nei anglimi ir nafta kūrenamų, nes palyginti neseniai pradėtos eksploatuoti. Taip pat dujų kainas reguliuoja valstybė. Taigi dujomis kūrenamų šiluminių elektrinių statyba tampa perspektyvesnė. Taip pat TE žadama naudoti kuo didesnio efektyvumo dulkių valymo įrenginius, o susidariusius pelenus panaudoti kaip žaliavą statybinių medžiagų gamyboje.

Hidroelektrinės statybai savo ruožtu reikia užtvindyti didelį derlingos žemės kiekį arba dėl vandens slėgio žemės plutoje hidroelektrinė gali sukelti žemės drebėjimą. Be to, upėse mažėja žuvų ištekliai. Perspektyvi yra palyginti mažų, rimtų kapitalo investicijų nereikalaujančių hidroelektrinių, veikiančių automatiniu režimu daugiausia kalnuotose vietovėse, statyba, taip pat rezervuarų pylimas, siekiant atlaisvinti derlingas žemes.

Kalbant apie branduolinę energetiką, atominės elektrinės statyba turi tam tikrą riziką, nes sunku numatyti pasekmių mastą, kai atominių elektrinių blokų eksploatacija pasunkėja arba susiklosčius force majeure aplinkybėms. Taip pat neišspręsta kietųjų radioaktyviųjų atliekų laidojimo problema, netobula ir apsaugos sistema. Branduolinės energetikos pramonė turi didžiausias perspektyvas termobranduolinių elektrinių kūrimo srityje. Tai beveik amžinas energijos šaltinis, beveik nekenksmingas aplinkai. Atominės energetikos pramonės plėtra artimiausiu metu bus pagrįsta saugiu esamų pajėgumų eksploatavimu, laipsniškai keičiant pirmosios kartos blokus pažangiausiais Rusijos reaktoriais. Didžiausias numatomas pajėgumų padidėjimas įvyks dėl jau pradėtų stočių statybos užbaigimo.

Yra 2 priešingos sampratos apie tolesnį branduolinės energetikos egzistavimą šalyje.

• 1. Pareigūnas, kuriam pritaria Prezidentė ir Vyriausybė. Remdamiesi teigiamomis atominių elektrinių savybėmis, jie siūlo plačios Rusijos elektros energetikos plėtros programą.
• 2. Ekologinė, vadovaujama akademiko Jablokovo. Šios koncepcijos šalininkai visiškai atmeta galimybę statyti naujas atomines elektrines tiek dėl aplinkosaugos, tiek dėl ekonominių priežasčių.

Taip pat yra tarpinių sąvokų. Pavyzdžiui, nemažai ekspertų mano, kad, remiantis atominių elektrinių trūkumais, būtina įvesti atominių elektrinių statybos moratoriumą. Kiti teigia, kad branduolinės energetikos plėtros sustabdymas gali lemti tai, kad Rusija visiškai praras mokslinį, techninį ir pramoninį branduolinės energetikos potencialą.

Remiantis visu neigiamu tradicinės energijos poveikiu aplinkai, daug dėmesio skiriama netradicinių, alternatyvių energijos šaltinių panaudojimo galimybių studijoms. Potvynių ir atoslūgių energija ir vidinė Žemės šiluma jau gavo praktinį pritaikymą. Vėjo jėgainės yra Tolimosios Šiaurės gyvenamuosiuose rajonuose. Vykdomi darbai tiriant galimybę panaudoti biomasę kaip energijos šaltinį. Ateityje saulės energija tikriausiai vaidins didžiulį vaidmenį.

Buitinės elektros energijos pramonės vystymo patirtis išplėtė taip įmonių išsidėstymo ir veiklos principaiši pramonė:

• 1. elektros energijos gamybos sutelkimas didelėse regioninėse elektrinėse, naudojančiose santykinai pigų kurą ir energijos išteklius;
• 2. elektros ir šilumos gamybos derinimas gyvenviečių, pirmiausia miestų, šildymui;
• 3. plati hidroresursų plėtra, atsižvelgiant į kompleksinį elektros energetikos, transporto, vandens tiekimo problemų sprendimą;
• 4. būtinybę plėtoti branduolinę energetiką, ypač vietovėse, kuriose kuro ir energijos balansas yra įtemptas, atsižvelgiant į atominių elektrinių naudojimo saugumą;
• 5. energetikos sistemų, kurios sudaro vieną šalies aukštos įtampos tinklą, sukūrimas.

Šiuo metu Rusijai reikia naujos energetikos politikos, kuri būtų pakankamai lanksti ir numatytų visas šios pramonės ypatybes, įskaitant vietos specifiką. Kaip pagrindiniai Rusijos energetikos plėtros uždaviniai galima išskirti šiuos dalykus:

l Gamybos energijos intensyvumo mažinimas.

ь Vieningos Rusijos energetikos sistemos vientisumo išsaugojimas ir plėtra, jos integracija su kitomis Eurazijos žemyno energetikos asociacijomis;

ь Elektrinių galios koeficiento didinimas, veiklos efektyvumo didinimas ir tvarios moderniomis technologijomis grįstos elektros energetikos plėtros užtikrinimas;

ü Visiškas perėjimas prie rinkos santykių, energijos kainų išlaisvinimas, visiškas perėjimas prie pasaulinių kainų.

l Greitas elektrinių parko atnaujinimas.

ь Elektrinių aplinkos parametrų priartinimas iki pasaulinių standartų, žalingo poveikio aplinkai mažinimas

Remiantis šiomis užduotimis, buvo sukurta „Bendroji elektros energijos įrenginių išdėstymo iki 2020 m. schema“, patvirtinta Rusijos Federacijos Vyriausybės. (2 diagrama)

Bendrosios schemos prioritetai pagal nustatytas ilgalaikės valstybės politikos elektros energetikos gaires yra:

l paspartinti elektros energetikos plėtrą, ekonomiškai pagrįstos gamybos pajėgumų struktūros ir elektros tinklų įrenginių joje sukūrimą, kad būtų galima patikimai aprūpinti šalies vartotojus elektros ir šilumos energija;

ь elektros energetikos kuro balanso optimizavimas, maksimaliai išnaudojant branduolinių, hidraulinių, taip pat anglį naudojančių šiluminių elektrinių plėtros potencialą bei mažinant dujų pramonės kuro balansą;

ь sparčiau nei elektrinių plėtra besivystančios tinklo infrastruktūros sukūrimas, užtikrinantis visapusį energetikos įmonių ir vartotojų dalyvavimą elektros energijos ir pajėgumų rinkos funkcionavime, jungčių, garantuojančių abipusio elektros energijos tiekimo patikimumą, sukūrimas. ir pajėgumai tarp Rusijos regionų, taip pat galimybė eksportuoti elektros energiją;

ь specifinio kuro suvartojimo elektros ir šiluminės energijos gamybai sumažinimas, įdiegiant modernią itin ekonomišką įrangą, veikiančią kietuoju ir dujiniu kuru;

ь mažinti žmogaus sukeltą jėgainių poveikį aplinkai efektyviai naudojant kurą ir energijos išteklius, optimizuojant pramonės pramonės struktūrą, technologiškai perrengiant ir išmontuojant pasenusius įrenginius, didinant aplinkos apsaugos priemonių apimtį elektrines, ir įgyvendinant atsinaujinančių energijos šaltinių plėtros ir naudojimo programas.

Remiantis stebėsenos rezultatais, kasmet Rusijos Federacijos Vyriausybei pateikiama ataskaita apie Bendrosios schemos įgyvendinimą. Po kelerių metų bus matyti, kiek jis efektyvus ir kiek įgyvendinamos jo nuostatos, kad būtų išnaudotos visos Rusijos energetikos sektoriaus plėtros perspektyvos.

Ateityje Rusija turėtų atsisakyti naujų didelių šiluminių ir hidraulinių stočių statybos, kurios reikalauja didžiulių investicijų ir kelia įtampą aplinkai. Atokiuose šiaurės ir rytų regionuose planuojama statyti mažos ir vidutinės galios šiluminę elektrinę bei mažas atomines elektrines. Tolimuosiuose Rytuose hidroenergetikos plėtra numatoma statant vidutinių ir mažų hidroelektrinių kaskadą. Naujos šiluminės elektrinės bus statomos ant dujų, o tik Kansko-Ačinsko baseine dėl pigios, atviros anglies kasybos planuojama statyti galingas kondensacines jėgaines. Turi perspektyvų panaudoti geoterminę energiją. Perspektyviausios sritys plačiam terminių vandenų naudojimui yra Vakarų ir Rytų Sibiras, taip pat Kamčiatka, Čiukotka, Sachalinas. Ateityje terminių vandenų naudojimo mastai nuolat didės. Vykdomi tyrimai, siekiant įtraukti į ekonominę apyvartą neišsenkamus energijos šaltinius, tokius kaip Saulės, vėjo, potvynių ir atoslūgių energija, kas leis taupyti šalies energetinius išteklius, ypač mineralinį kurą.

Nepaisant pastaraisiais dešimtmečiais sparčiai besivystančios netradicinės energetikos pramonės, didžioji dalis pasaulyje pagaminamos elektros vis dar tenka šiluminėse elektrinėse pagamintai energijai. Tuo pačiu kasmet augantis elektros energijos poreikis skatina šiluminės energetikos plėtrą. Energetikos inžinieriai visame pasaulyje stengiasi tobulinti šilumines elektrines, didinti jų patikimumą, aplinkos saugumą ir efektyvumą.

ŠILUMOS ENERGETIKOS PRAMONĖS TIKSLAI

Šiluminės energetikos inžinerija yra energetikos šaka, kurios pagrindinis dėmesys skiriamas šilumos pavertimo kitų rūšių energija procesams. Šiuolaikiniai šiluminės energetikos inžinieriai, remdamiesi degimo ir šilumos perdavimo teorija, tiria ir tobulina esamas elektrines, tiria šilumos nešėjų termofizines savybes ir siekia kuo labiau sumažinti žalingą poveikį aplinkai, atsirandantį dėl šiluminių elektrinių veiklos.

ELEKTRINĖS

Šiluminė energetika neįsivaizduojama be šiluminių elektrinių. Šiluminės elektrinės veikia pagal šią schemą. Pirmiausia organinis kuras tiekiamas į krosnį, kur jis sudeginamas ir šildo vamzdžiais einantį vandenį. Vanduo, šildomas, paverčiamas garais, dėl kurių turbina sukasi. O dėl turbinos sukimosi įsijungia elektros generatorius, dėl kurio susidaro elektros srovė. Šiluminės elektrinės kaip kurą naudoja naftą, anglį ir kitus neatsinaujinančius energijos šaltinius.

Be šiluminių elektrinių, yra ir įrenginių, kuriuose šiluminė energija paverčiama elektros energija be elektros generatoriaus pagalbos. Tai termoelektriniai, magnetohidrodinaminiai generatoriai ir kitos elektrinės.

ŠILUMOS ENERGIJOS APLINKOS PROBLEMOS

Pagrindinis neigiamas šiluminės energetikos plėtros veiksnys buvo žala, kurią šiluminės elektrinės savo darbu daro aplinkai. Deginant kuras, į atmosferą išmetama didžiulis kiekis kenksmingų teršalų. Tai lakieji organiniai junginiai, kietosios pelenų dalelės, dujiniai sieros ir azoto oksidai bei lakieji sunkiųjų metalų junginiai. Be to, šiluminės elektrinės labai teršia vandenį ir gadina kraštovaizdį, nes reikia organizuoti šlako, pelenų ar kuro saugojimo vietas.

Taip pat šiluminių elektrinių eksploatavimas yra susijęs su šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisija. Juk šiluminės elektrinės išskiria didžiulį kiekį CO 2, kurio kaupimasis atmosferoje keičia planetos šilumos balansą ir sukelia šiltnamio efektą – vieną aktualiausių ir rimčiausių mūsų laikų aplinkosaugos problemų.

Štai kodėl šiuolaikinėje šiluminės energetikos raidoje svarbiausia vieta turėtų būti skiriama išradimams ir naujovėms, kurios gali pagerinti šilumines elektrines jų aplinkosaugos požiūriu. Kalbame apie naujas šiluminėse elektrinėse naudojamo kuro valymo technologijas, specialių valymo filtrų sukūrimą, gamybą ir montavimą šiluminėse elektrinėse, naujų šiluminių elektrinių, iš pradžių suprojektuotų atsižvelgiant į šiuolaikinius aplinkosaugos reikalavimus, statybą.

PLĖTROS PERSPEKTYVOS

Šiluminės energijos įrenginiai yra ir labai ilgai bus pagrindinis žmonijos elektros energijos šaltinis. Todėl šiluminės energetikos įmonės visame pasaulyje ir toliau intensyviai plėtoja šį perspektyvų energetikos sektorių. Jų pastangos pirmiausia nukreiptos į šiluminių elektrinių efektyvumo didinimą, kurio poreikį lemia tiek ekonominiai, tiek aplinkos veiksniai.

Griežti pasaulinės bendruomenės reikalavimai energetikos objektų aplinkos saugai skatina inžinierius kurti technologijas, kurios sumažina šiluminių elektrinių išmetamų teršalų kiekį iki didžiausios leistinos koncentracijos.

Analitikai teigia, kad šiuolaikinės sąlygos yra tokios, kad anglimi ar dujomis veikiančios šiluminės elektrinės ateityje pasirodys perspektyvios, todėl būtent šia kryptimi šiluminės elektrinės deda daugiausiai pastangų visame pasaulyje.

Šiluminės energetikos dominuojantis vaidmuo tenkinant pasaulio žmonių elektros energijos poreikius išliks dar ilgai. Juk nepaisant išsivysčiusių šalių noro kuo greičiau pereiti prie ekologiškesnių ir įperkamų (o tai svarbu atsižvelgiant į artėjančią iškastinio kuro išeikvojimo krizę) energijos šaltinius, greitas perėjimas prie naujų energijos gamybos būdų yra neįmanomas. . O tai reiškia, kad šiluminės energetikos pramonė ir toliau aktyviai vystysis, tačiau, žinoma, atsižvelgiant į naujus naudojamų technologijų aplinkosaugos reikalavimus.

Norint įvertinti šiluminių elektrinių perspektyvas, visų pirma reikia suprasti jų privalumus ir trūkumus, lyginant su kitais elektros energijos šaltiniais.

Privalumai yra šie.

• 1. Skirtingai nuo hidroelektrinių, šiluminės elektrinės gali būti išdėstytos gana laisvai, atsižvelgiant į naudojamą kurą. Dujines šilumines elektrines galima statyti bet kur, nes dujų ir mazuto transportavimas yra palyginti pigus (palyginti su anglimi). Pageidautina statyti miltelinės anglies šilumines elektrines šalia anglies kasybos šaltinių. Iki šiol „anglies“ šiluminės energetikos pramonė išsivystė ir turi ryškų regioninį pobūdį.
• 2. Instaliuotos galios vieneto kaina (1 kW instaliuotos galios kaina) ir TE statybos laikotarpis yra daug trumpesni nei AE ir HE.
• 3. Elektros gamyba šiluminėse elektrinėse, skirtingai nei hidroelektrinėse, nepriklauso nuo sezono ir yra nulemta tik kuro tiekimo.
• 4. Šiluminėms elektrinėms ūkinių žemių susvetimėjimo plotai yra ženkliai mažesni nei atominėms, ir, žinoma, jų negalima lyginti su hidroelektrinėmis, kurių poveikis aplinkai gali būti toli gražu ne regioninis. Pavyzdžiai yra hidroelektrinių kaskados upėje. Volga ir Dniepras.
• 5. AE galima deginti beveik bet kokį kurą, įskaitant žemiausios kokybės anglis, balastuotas pelenais, vandeniu ir uolienomis.
• 6. Skirtingai nuo atominių elektrinių, šiluminių elektrinių utilizavimo problemų, pasibaigus jų eksploatavimo laikui, nėra. Paprastai šiluminės elektrinės infrastruktūra reikšmingai „išgyvena“ joje sumontuotus pagrindinius įrenginius (katilus ir turbinas), pastatus, turbinų salę, vandens tiekimo ir kuro tiekimo sistemas ir kt., kurie sudaro didžiąją dalį elektrinės. lėšos, tarnauja ilgą laiką. Dauguma per 80 metų pagal GOELRO planą pastatytų AE vis dar veikia ir veiks, įdiegus naujas, pažangesnes turbinas ir katilus.

Be šių privalumų, TPP turi nemažai trūkumų.

• 1. Šiluminės elektrinės yra labiausiai aplinką „nešvarūs“ elektros energijos šaltiniai, ypač tos, kurios dirba su daug pelenų turinčiu rūgščiu kuru. Tiesa, yra tiesa, kad atominės elektrinės, kurios nuolat neišmeta į atmosferą, tačiau kelia nuolatinę radioaktyviosios taršos grėsmę ir turi problemų dėl panaudoto branduolinio kuro saugojimo ir perdirbimo, taip pat branduolinio kuro laidojimo. Pati elektrinė pasibaigus jos eksploatavimo laikui arba hidroelektrinės, užliejančios didžiulius ūkinės žemės plotus ir keičiančios regioninį klimatą, yra ekologiškai „švaresnės“, įmanoma tik esant žymesniam konvencionalumui.
• 2. Tradicinės šiluminės elektrinės pasižymi santykinai mažu naudingumo koeficientu (geresnis nei atominių elektrinių, bet daug prastesnis nei CCGT).
• 3. Skirtingai nuo HE, TE beveik nedalyvauja apimant kintamąją dienos elektros apkrovos grafiko dalį.
• 4. Šiluminės elektrinės yra labai priklausomos nuo kuro tiekimo, dažnai importuojamo.

Nepaisant visų šių trūkumų, šiluminės elektrinės yra pagrindinės elektros energijos gamintojos daugumoje pasaulio šalių ir tokios išliks mažiausiai ateinančius 50 metų.

Galingų kondensacinių šiluminių elektrinių statybos perspektyvos glaudžiai susijusios su naudojamo iškastinio kuro rūšimi. Nepaisant didelių skystojo kuro (naftos, mazuto), kaip energijos nešiklio, pranašumų (didelis kalorijų kiekis, patogus transportuoti), jo naudojimas šiluminėse elektrinėse vis labiau mažės ne tik dėl ribotų atsargų, bet ir dėl didelio jo kiekio. kaip žaliava naftos chemijos pramonei. Rusijai didelę reikšmę turi ir skystojo kuro (naftos) eksporto vertė. Todėl skystasis kuras (mazutas) AE bus naudojamas arba kaip rezervinis kuras gazolio TE, arba kaip pagalbinis kuras miltelinės anglies TE, užtikrinantis stabilų anglies dulkių degimą katile esant tam tikrais režimais.

Gamtinių dujų naudojimas kondensacinėse garo turbininėse šiluminėse elektrinėse yra neracionalus: tam turėtų būti naudojamos panaudojimo tipo kombinuoto ciklo elektrinės, kurių pagrindą sudaro aukštos temperatūros dujų turbinos.

Taigi tolimas klasikinių garo turbinų šiluminių elektrinių panaudojimo tiek Rusijoje, tiek užsienyje perspektyvas pirmiausia siejamas su anglies, ypač žemos kokybės anglies, naudojimu. Tai, žinoma, nereiškia, kad nutrūks gazolinių šiluminių elektrinių, kurias palaipsniui pakeis PTU, veikla.

Šiuolaikinės pramonės įmonių šilumos ir elektros sistemos susideda iš trijų dalių, nuo jų sąveikos efektyvumo priklauso kuro ir energijos išteklių vartojimo apimtis ir efektyvumas. Šios dalys yra:

energijos išteklių šaltiniai, t.y. reikalingų rūšių energijos išteklių gaminančios įmonės;

transporto ir energijos išteklių paskirstymo tarp vartotojų sistemos. Dažniausiai tai yra šilumos ir elektros tinklai; energijos išteklių vartotojai.

Kiekvienas sistemos dalyvis – energijos išteklių gamintojas – vartotojas turi savo įrangą ir pasižymi tam tikrais energetinio bei termodinaminio naudingumo rodikliais. Tokiu atveju dažnai susidaro situacija, kai vienų sistemos dalyvių aukštus naudingumo rodiklius atsveria kiti, todėl bendras šilumos ir elektros sistemos efektyvumas pasirodo žemas. Sunkiausias etapas – energijos išteklių sunaudojimas.

Kuro ir energijos išteklių naudojimo lygis vidaus pramonėje palieka daug norimų rezultatų. Naftos chemijos pramonės įmonių apklausa parodė, kad faktinis energijos išteklių suvartojimas apie 1,7-2,6 karto viršija teoriškai reikalingą, t.y. tikslinis energijos išteklių naudojimas sudaro apie 43% realių gamybos technologijų kaštų. Tokia situacija pastebima chemijos, gumos, maisto ir pramonės įmonėse, kuriose antriniai šiluminiai ištekliai naudojami nepakankamai arba neefektyviai.

Pramoninėje šilumos technologijoje ir įmonės šilumos energetikos sistemose nenaudojamų VER skaičius daugiausia apima skysčių šilumos srautus. (t< 90 0 С) и газов (t< 150 0 С) (см. табл. 1.8).

Šiuo metu yra žinomi gana veiksmingi pokyčiai, leidžiantys naudoti tokių parametrų šilumą tiesiai pramoniniame objekte. Pabrangus energetiniams ištekliams, didėja susidomėjimas jais, steigiama šilumos rekuperavimo įrenginių ir utilizavimo šiluminių transformatorių gamyba, o tai leidžia tikėtis pagerėjimo artimiausiu metu naudojant tokį VER m. industrija.

Kaip rodo energijos taupymo priemonių efektyvumo skaičiavimai, kiekvienas šiluminės energijos vienetas (1 J, 1 kcal) suteikia lygiavertį natūralaus kuro taupymą penkis kartus. Tais atvejais, kai buvo galima rasti sėkmingiausius sprendimus, natūralaus kuro sutaupymas siekė dešimteriopai.

Pagrindinė to priežastis – kuro energijos išteklių gavybos, sodrinimo, konversijos, transportavimo tarpinių etapų trūkumas, užtikrinantis sutaupytų energijos išteklių kiekį. Kapitalo investicijos į energijos taupymo priemones pasirodo 2-3 kartus mažesnės nei reikalingos kapitalo investicijos į kasybą ir susijusias pramonės šakas, kad būtų gautas lygiavertis kiekis natūralaus kuro.

Tradiciškai nusistovėjusio požiūrio rėmuose stambiųjų pramonės vartotojų šilumos ir elektros sistemos laikomos vieninteliu būdu - kaip reikiamos kokybės energijos išteklių šaltinis reikiamu kiekiu pagal technologinių reglamentų reikalavimus. Šiluminės energetikos sistemų veikimo režimas priklauso nuo vartotojo diktuojamų sąlygų. Toks požiūris dažniausiai lemia klaidingus įrangos parinkimo skaičiavimus ir neefektyvių sprendimų dėl šilumos technologijų ir šilumos energetikos sistemų organizavimo priėmimą, t.y. į paslėptą ar akivaizdų kuro ir energijos išteklių perviršį, kuris, žinoma, turi įtakos produktų savikainai.

Ypač didelę įtaką bendram pramonės įmonių energijos vartojimo efektyvumui turi sezoniškumas. Vasaros laikotarpiu dažniausiai susidaro VER šilumos technologijos tiekimo perteklius ir tuo pačiu kyla problemų, susijusių su nepakankamu aušinimo šilumnešių tūriu ir kokybe dėl cirkuliuojančio vandens temperatūros padidėjimo. Atvirkščiai, žemos lauko temperatūros laikotarpiu yra perteklinės šiluminės energijos sąnaudos, susijusios su šilumos nuostolių per išorines tvoras dalies padidėjimu, kurį labai sunku pastebėti.

Taigi šiuolaikinės šilumos ir elektros sistemos turėtų būti kuriamos arba modernizuojamos organiškai santykiaujant su pramoninėmis šilumos technologijomis, atsižvelgiant į abiejų įrenginių - ER vartotojų ir įrenginių, kurie savo ruožtu yra AEI šaltiniai - laiko grafikus ir darbo režimus. . Pagrindiniai pramoninės šilumos energetikos uždaviniai yra šie:

reikalingų parametrų energijos išteklių balanso užtikrinimas bet kuriuo metu, kad atskiri padaliniai ir visa gamybinė asociacija veiktų patikimai ir ekonomiškai; optimalus energijos nešėjų pasirinkimas pagal termofizinius ir termodinaminius parametrus;

Energijos išteklių rezervinių ir kaupimo šaltinių, taip pat alternatyvių VER vartotojų, jų perteklinio tiekimo metu, nomenklatūros ir veikimo režimų nustatymas; gamybos energinio efektyvumo didinimo rezervų nustatymas esamame techninės raidos lygyje ir tolimoje ateityje.

Ateityje PP AE bus sudėtingas energetinis-technologinis kompleksas, kuriame energijos ir technologijų srautai yra glaudžiai tarpusavyje susiję. Tuo pačiu metu kuro ir energijos išteklių vartotojai gali būti antrinės energijos šaltiniai tam tikros gamybos technologiniams įrenginiams, išoriniam vartotojui ar panaudojimo elektrinėms, gaminančioms kitų rūšių energijos išteklius.

Pramonės gaminių produkcijai savitasis šilumos suvartojimas svyruoja nuo vieno iki dešimčių gigadžaulių tonai galutinio produkto, priklausomai nuo įrenginių sumontuotos galios, technologinio proceso pobūdžio, šilumos nuostolių ir vartojimo grafiko vienodumo. Tuo pačiu patraukliausios yra priemonės, skirtos gerinti esamų pramonės šakų energijos vartojimo efektyvumą ir neįvesti esminių pagrindinių technologinių įrenginių veikimo režimo pokyčių. Patraukliausia yra uždarų šilumos tiekimo sistemų, pagrįstų utilizavimo įrenginiais, organizavimas, kurių įmonėse tenka didelė vidutinio ir žemo slėgio garo bei karšto vandens suvartojimo dalis.

Daugumai įmonių būdingi dideli į sistemą tiekiamos šilumos nuostoliai šilumokaičiuose, aušinamuose cirkuliuojančiu vandeniu ar oru – kondensatoriuose, aušintuvuose, šaldytuvuose ir kt. Esant tokioms sąlygoms, tikslinga organizuoti centralizuotas ir grupines sistemas su tarpiniu aušinimo skysčiu, kad būtų atkurta perteklinė šiluma. Tai leis sujungti daugybę šaltinių ir vartotojų visoje įmonėje arba tam skirtame padalinyje ir tiekti reikiamų parametrų karštą vandenį pramoniniams ir sanitariniams vartotojams.

Uždaros šilumos tiekimo sistemos yra vienas pagrindinių beatliekių gamybos sistemų elementų. Žemų parametrų šilumos atgavimas ir jos transformavimas į reikiamą temperatūros lygį gali grąžinti nemažą dalį energijos išteklių, kurie dažniausiai išleidžiami į atmosferą tiesiogiai arba naudojant cirkuliacines vandens tiekimo sistemas.

Technologinėse sistemose, kuriose energijos nešėjai naudojami garai ir karštas vanduo, aušinimo procesuose įeinančios ir išleidžiamos šilumos temperatūra ir slėgis yra vienodi. Išleidžiamos šilumos kiekis gali net viršyti į sistemą įnešamos šilumos kiekį, nes aušinimo procesus dažniausiai lydi medžiagos agregacijos būklės pasikeitimas. Esant tokioms sąlygoms, galima organizuoti centralizuotų arba vietinių šilumos siurblių sistemų panaudojimą, leidžiančią atgauti iki 70% šilumos, sunaudojamos šilumą vartojančiose sistemose.

Tokios sistemos plačiai naudojamos JAV, Vokietijoje, Japonijoje ir kitose šalyse, tačiau mūsų šalyje jų kūrimui nebuvo skiriama pakankamai dėmesio, nors žinomi teoriniai pokyčiai, atlikti praėjusio amžiaus 30-aisiais. Šiuo metu situacija keičiasi ir šilumos siurblių įrenginiai pradedami diegti tiek į būsto, tiek į komunalinių paslaugų ir pramonės objektų šilumos tiekimo sistemas.

Vienas iš efektyvių sprendimų yra atliekų aušinimo sistemų, pagrįstų absorbciniais šilumos transformatoriais (ATT), organizavimas. Pramoninės šaldymo sistemos yra pagrįstos garų kompresiniais šaldymo įrenginiais, o elektros energijos suvartojimas šalčiui gaminti siekia 15-20% viso jos suvartojimo visoje įmonėje. Absorbciniai šilumos transformatoriai, kaip alternatyvūs šalto tiekimo šaltiniai, turi tam tikrų pranašumų, visų pirma:

ATT valdymui gali būti naudojama žemo potencialo technologinio vandens šiluma, išmetamosios dujos arba žemo slėgio išmetamieji garai;

su ta pačia įrangos sudėtimi ATT gali veikti tiek šalto tiekimo režimu, tiek šilumos siurblio režimu šilumai tiekti.

Pramonės įmonės oro ir šalčio tiekimo sistemos neturi didelės įtakos SER tiekimui ir gali būti laikomos šilumos vartotojais kuriant perdirbimo priemones.

Ateityje turėtume tikėtis iš esmės naujų beatliekių pramonės technologijų, sukurtų uždarų gamybos ciklų pagrindu, taip pat ženkliai išaugs elektros energijos dalis energijos vartojimo struktūroje.

Elektros suvartojimo augimas pramonėje pirmiausia bus siejamas su pigių energijos šaltinių – greitųjų neutroninių reaktorių, termobranduolinių reaktorių ir kt.

Tuo pat metu turėtume tikėtis aplinkos padėties pablogėjimo, susijusio su pasauliniu planetos perkaitimu dėl „šilumos taršos“ intensyvėjimo – šiluminės emisijos į atmosferą augimo.

1 temos kontroliniai klausimai ir užduotys

1. Kokie energijos nešikliai naudojami pagrindiniams technologiniams procesams atlikti pirolizės skyriuje, taip pat etileno gamybos reakcijos produktų išskyrimo ir atskyrimo stadijoje?

2. Apibūdinkite įeinančias ir išeinančias pirolizės krosnies energijos balanso dalis. Kaip juos paveikė pašarų vandens šildymo organizavimas?

3. Apibūdinkite energijos sąnaudų struktūrą gaminant izopreną dviejų pakopų dehidrinimo būdu. Kokią jo dalį sudaro šalto ir perdirbto vandens suvartojimas?

4. Išanalizuoti šilumos balanso sandarą sintetinio etilo alkoholio gamybai tiesioginio etileno hidratavimo būdu. Išvardykite balanso išlaidų dalies straipsnius, susijusius su šiluminės energijos nuostoliais.

5. Paaiškinkite, kodėl TAC bazės šilumos technologija priskiriama žematemperatūrinei.

6. Kokios charakteristikos leidžia įvertinti šilumos apkrovų vienodumą ištisus metus?

7. Pateikite pramonės technologijų, priklausančių antrai grupei pagal šilumos suvartojimo savo reikmėms dalį, pavyzdžius.

8. Pagal naftos chemijos gamyklos garo vartojimo dienos grafiką nustatykite jo didžiausias ir minimalias reikšmes ir jas palyginkite. Aprašykite naftos chemijos įmonės šilumos suvartojimo mėnesinį grafiką.

9. Kuo paaiškinami netolygūs pramonės įmonių šilumos apkrovų metiniai grafikai?

10. Palyginkite mašinų gamybos įmonių ir chemijos gamyklų metinių apkrovų grafikus ir suformuluokite išvadas.

11. Ar degios gamybos atliekos visada turi būti laikomos antriniais energijos ištekliais?

12. Apibūdinkite šilumos suvartojimo pramonėje struktūrą, atsižvelgiant į šilumos įsisavinimo temperatūros lygį.

13. Paaiškinkite degimo produktų, siunčiamų į atliekinės šilumos katilus, turimo šilumos kiekio VER nustatymo principą.

14. Kas yra lygiavertis natūralaus kuro taupymas taupant šilumos vienetą vartojimo stadijoje ir kodėl?

15. Palyginkite VER išeigas gaminant butadieną dviejų pakopų dehidrinimo būdu. n-butanas ir kontaktinio alkoholio skaidymo būdas (žr. P.1.1 lentelę).

Lentelė P.l.l

Naftos chemijos pramonės antriniai energijos ištekliai