Основные вопросы теории технологического развития (стр. 3 из 4)

Угольные бассейны федерального значения - Кузнецком и Канско-Ачинском.

3. Анализ и эколого-экономическая оценка технологий в теплоэнергетике.

Виды тепловых электростанций.

Тепловая электростанция - электростанция, вырабатывающая электрическую энергию за счет преобразования химической энергии топлива в механическую энергию вращения вала электрогенератора.

Существуют различные виды тепловых электростанций в зависимости от используемого в них топлива и внутреннего устройства.

На тепловых паротурбинных электростанциях (ТПЭС) в качестве топлива используют мазут, дизель, природный газ, уголь, торф, сланцы. КПД таких электростанций составляет около 40 %, а мощность может достигать 3-6 ГВт.

Государственные районные электрические станции (ГРЭС), оборудованы специальными конденсационными турбинами. Они не используются для выработки тепла и обогрева зданий. Эти электростанции называют конденсационными.

Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) имеют теплофикационные турбины, которые преобразуют вторичную энергию отработанного пара в тепловую энергию. Это тепло используют для обогрева зданий в коммунальном хозяйстве и для промышленных служб.

Газотурбинные электростанции (ГТЭС) работают на природном газе или жидком топливе. Генератор в них вращает газовая турбина. КПД таких электростанций невысок, всего 27-29%, поэтому зачастую их используют как резервные источники электроэнергии для покрытия пиков нагрузки на электрическую сеть, или для электрификации небольших населенных пунктов.

Тепловые электростанции с парогазотурбинной установкой (ПГЭС) – комбинированные электростанции. Они оснащены паротурбинными и газотурбинными механизмами. Такие электростанции позволяют использовать тепловую энергию, их КПД может достигать 41-44%.

Тепловая электроэнергетика – это основная отрасль энергетики в России. Тепловую электроэнергию используют в промышленности и коммунальном хозяйстве по всей стране.

Схема технологического процесса тепловой конденсационной электростанции:

Схема ГРЭС на угле: 1 — градирня; 2 — циркуляционный насос; 3 — линия электропередачи; 4 — повышающий трансформатор; 5 — турбогенератор; 6 — цилиндр низкого давления паровой турбины; 7 — конденсатный насос; 8 — поверхностный конденсатор; 9 — цилиндр среднего давления паровой турбины; 10 — стопорный клапан; 11 — цилиндр высокого давления паровой турбины; 12 — деаэратор; 13 — регенеративный подогреватель; 14 — транспортёр топливоподачи; 15 — бункер угля; 16 — мельница угля; 17 — барабан котла; 18 — система шлакоудаления; 19 — пароперегреватель; 20 — дутьевой вентилятор; 21 — промежуточный пароперегреватель; 22 — воздухозаборник; 23 — экономайзер; 24 — регенеративный воздухоподогреватель; 25 — фильтр; 26 — дымосос; 27 — дымовая труба.

Вода, нагреваемая в паровом котле до состояния перегретого пара (520—565 градусов Цельсия), вращает паровую турбину, приводящую в движение индукционный генератор.

Избыточное тепло выбрасывается в атмосферу (близлежащие водоёмы) через конденсационные установки в отличие от теплофикационных электростанций, отдающих избыточное тепло на нужды близлежащих объектов (например, отопление домов).

Технико-экономические показатели ТЭС.

Можно выделить шесть основных технико-экономических показателей:

Тепловой баланс - количественная характеристика производства, потребления и потерь тепла.

Тепловая нагрузка системы теплоснабжения - суммарное количество тепла, получаемое от источников тепла, равное сумме теплопотреблений приемников тепла и потерь в тепловых сетях в единицу времени.

График тепловой нагрузки системы теплоснабжения - изменение во времени тепловой нагрузки системы теплоснабжения.

Удельный расход топлива на отпуск электрической энергии - количество топлива, израсходованного на единицу отпущенной электрической энергии.

Удельный расход топлива на отпуск тепла - количество топлива, израсходованного на единицу отпущенного тепла.

Коэффициент теплофикации - отношение тепловой мощности отборов турбин к максимальной мощности источников тепла.

Экологические показатели ТЭС.

Основными экологическими показателями деятельности ТЭС являются размеры отходов переработки топлива (угля, газа, мазута) и размеры выбросов в атмосферу (газообразных) и в водоемы (жидких).

Можно выделить несколько основных групп наиболее важных взаимодействий теплоэнергоустановок с конденсированными компонентами окружающей среды.

· Водопотребление и водоиспользование, обуславливающее изменение естественного материального баланса водной среды(перенос солей, питательных веществ).

· Осаждение на поверхности твёрдых выбросов продуктов сгорания органических топлив из атмосферы, вызывающее изменение свойств воды, её цветности, альбедо.

· Выпадение на поверхности в виде твёрдых частиц и жидких растворов продуктов выброса в атмосферу, в том числе: кислот и кислотных остатков, металлов и их соединений, канцерогенных веществ.

· Выбросы непосредственно на поверхность суши и воды продуктов сжигания твёрдых топлив(зола, шлаки), а также продуктов продувок, очистки поверхностей нагрева (сажа, зола).

· Выбросы на поверхность воды и суши твёрдых топлив при транспортировке, переработке, перегрузке.

· Выбросы твёрдых и жидких радиоактивных отходов, характеризуемых условиями их распространения в гидросфере и литосфере.

· Выбросы теплоты, следствиями которых могут быть: постоянное локальное повышение температуры в водоёме, временное повышение температуры, изменение условий ледосостава, зимнего гидрологического режима, изменение условий паводков, изменение распределения осадков, испарений, туманов.

· Создание водохранилищ в долинах рек или с использованием естественного рельефа поверхности, а также создание искусственных прудов-охладителей, что вызывает: изменение качественного и качественного и количественного состава речных стоков, изменение гидрологии водного бассейна, увеличения давления на дно, проникновение влаги в разломы коры и изменение сейсмичности, изменение условий рыболовства, развития планктона и водной растительности, изменение микроклимата, изменение условий отдыха, спортивных занятий, бальнеологических и других факторов водной среды.

· Изменение ландшафта при сооружении разнородных теплоэнергетических объектов, потребление ресурсов литосферы, в том числе: вырубка лесов, изъятие из сельскохозяйственного оборота пахотных земель, лугов, взаимодействие берегов с водохранилищами.

· Воздействие выбросов, выносов и изменение характера взаимодействия водных бассейнов с сушей на структуру и свойства континентальных шлейфов.

На фоне проблемы глобального потепления актуальным становится тепло, выделяемое тепловыми электростанции. По количеству выделяемого тепла в атмосферу ТЭС обгоняют любой другой вид энергопроизводящих предприятий. Обширность отрасли делает эти выбросы столь глобальными, что многие ученые одной из причин всемирного потепления считают именно теплоэнергетическую отрасль.

Недостатки ТЭС.

Недостатком всех тепловых электростанций является то, что они работают на невосполнимых видах топлива. Запасов этого топлива по оценкам экспертов хватит лишь на несколько десятков лет.

При этом сгорание этих видов топлива ведет к образованию вредных веществ, которые оказывают неблагоприятное воздействие на окружающую среду. Это требует принятия жестких мер по защите окружающей среды.

В России последние десять лет постоянно увеличивается расход топлива. Поэтому для устойчивого развития необходимо сокращение расходов энергии, полученной из невозобновляемых источников недр, увеличение потребления возобновляемой энергии, преобразованной естественным или искусственным путем.

В связи с этим в наше время разрабатывают механизмы получения энергии из восполняемых источников или других альтернативных источников энергии.

Преимущества ТЭС.

К основным преимуществам тепловых электростанций можно отнести невысокую аварийность (за исключением газовых электростанций), выносливость оборудования, экономическую доступность. Именно поэтому на данный момент теплоэнергетика является ведущей отраслью энергетики России.

Парогазовые установки.

Парогазовая установка — электрогенерирующая станция, служащая для производства тепло- и электроэнергии. Отличается от паросиловых и газотурбинных установок повышенным КПД.

Парогазовая установка состоит из двух отдельных установок: паросиловой и газотурбинной. В газотурбинной установке турбину вращают газообразные продукты сгорания топлива. Топливом может служить как природный газ, так и продукты нефтяной промышленности (мазут, солярка). На одном валу с турбиной находится первый генератор, который за счет вращения ротора вырабатывает электрический ток. Проходя через газотурбину, продукты сгорания отдают ей лишь часть своей энергии и на выходе из газотурбины все ещё имеют высокую температуру. С выхода из газотурбины продукты сгорания попадают в паросиловую установку, в котел-утилизатор, где нагревают водяной пар. Температуры продуктов сгорания достаточно для того, чтобы довести пар до состояния, необходимого для вращения паровой турбины (температура 500 градусов по Цельсию и давление 80 атмосфер). К паровой турбине присоединён второй генератор.

Преимущества парогазовых установок:

· Парогазовые установки имеют электрический КПД порядка 51—58 %, в то время как у работающих отдельно паросиловых или газотурбинных установок он колеблется в районе 35—38 %. Благодаря этому не только снижается расход топлива, но и уменьшается выброс парниковых газов.