Energetikos plėtros problemos ir perspektyvos. Šiluminė energija Išplėstinės anglies energijos technologijos

Atgal į priekį

Dėmesio! Skaidrių peržiūros yra skirtos tik informaciniais tikslais ir gali neatspindėti visų pateikimo variantų. Jeigu tu susidomėjai Šis darbas prašome atsisiųsti pilną versiją.

Pristatymas yra papildoma medžiaga, skirta pamokoms apie energijos plėtrą. Bet kurios šalies energija yra gamybinių jėgų plėtros, visuomenės materialinės ir techninės bazės kūrimo pagrindas. Prezentacijoje atsispindi visų rūšių energijos problemos, perspektyvos, perspektyvios (naujos) energijos rūšys, panaudota muziejinės pedagogikos patirtis, savarankiškas studentų paieškos darbas (darbas su žurnalu „Japan Today“), studentų kūrybinis darbas (plakatai ). Pristatymas gali būti naudojamas geografijos pamokose 9 ir 10 klasėse, popamokinėje veikloje (pasirenkamieji užsiėmimai, pasirenkamieji kursai), rengiant geografijos savaitę „Balandžio 22 d. - Žemės diena“, ekologijos ir biologijos pamokose „Globalios žmonijos problemos. Žaliavų ir energijos problema “.

Savo darbe naudoju probleminio mokymosi metodą, kurį sudaro probleminių situacijų kūrimas prieš mokinius ir jų sprendimas bendros mokinių ir mokytojų veiklos procese. Tuo pačiu metu buvo atsižvelgiama į maksimalią mokinių nepriklausomybę vadovaujant bendrai mokytojo, kuris vadovauja mokinių veiklai, vadovavimui.

Probleminis mokymasis leidžia ne tik suformuoti reikiamą žinių, gebėjimų ir įgūdžių sistemą tarp studentų, pasiekti aukštą moksleivių išsivystymo lygį, bet, svarbiausia, leidžia suformuoti ypatingą psichinės veiklos stilių, tiriamąją veiklą ir studentų savarankiškumą. Dirbdami su šiuo pristatymu, studentams parodoma tikroji kryptis - moksleivių tiriamoji veikla.

Pramonė vienija grupę pramonės šakų, užsiimančių degalų gavyba ir transportavimu, energijos gamyba ir perdavimu vartotojui.

Gamtiniai ištekliai, naudojami energijos gamybai, yra kuro ištekliai, vandens ištekliai, branduolinė energija, taip pat alternatyvios energijos rūšys. Daugumos pramonės šakų vieta priklauso nuo elektros plėtros. Mūsų šalyje yra didžiulių degalų atsargų - energijos išteklių... Rusija buvo, yra ir bus viena iš pirmaujančių energetikos valstybių pasaulyje. Ir tai ne tik todėl, kad šalyje yra 12% pasaulio anglių atsargų, 13% naftos ir 36% pasaulio gamtinių dujų atsargų, kurių pakanka visiškam jų poreikių tenkinimui ir eksportui į kaimynines valstybes. Rusija tapo viena iš pirmaujančių pasaulio energetikos valstybių, visų pirma dėl to, kad buvo sukurtas unikalus kuro ir energijos komplekso gamybos, mokslinis, techninis ir personalo potencialas.

Žaliavos problema

Mineraliniai ištekliai- pagrindinis šaltinis, pradinis žmogaus civilizacijos pagrindas beveik visais jos vystymosi etapais:

- Kuro mineralai;
- Rūdos mineralai;
- Nemetaliniai mineralai.

Dabartinis energijos suvartojimo tempas auga eksponentiškai. Net jei atsižvelgsime į tai, kad tobulėjant energiją taupančioms technologijoms elektros energijos vartojimo augimo tempas šiek tiek sumažės, elektros žaliavų atsargos truks ne ilgiau kaip 100 metų. Tačiau situaciją apsunkina atsargų struktūros ir ekologiškų žaliavų vartojimo neatitikimas. Taigi 80% iškastinio kuro atsargų sudaro anglis, o tik 20% - nafta ir dujos, o 8/10 šiuolaikinės energijos sunaudojama nafta ir dujomis.

Dėl to laiko tarpas dar labiau sutrumpėja. Tačiau tik šiandien žmonija atsikrato ideologinių idėjų, kad jų praktiškai nėra. Mineraliniai ištekliai yra riboti, praktiškai nepakeičiami.

Energetikos problema.

Šiandien pasaulio energetikos pramonė remiasi energijos šaltiniais:

- Degieji mineralai;
- Degūs organiniai mineralai;
- Upių energija. Netradicinės energijos formos;
- Atomo energija.

Esant dabartiniam Žemės kuro išteklių brangimo tempui, atsinaujinančių energijos šaltinių naudojimo problema tampa vis aktualesnė ir būdinga valstybės energetinei ir ekonominei nepriklausomybei.

TPP privalumai ir trūkumai.

TPP privalumai:

1. Elektros kaina hidroelektrinėse yra labai maža;
2. Hidroelektrinių generatoriai gali būti greitai įjungti ir išjungti priklausomai nuo energijos suvartojimo;
3. Nėra oro taršos.

TPP trūkumai:

1. Hidroelektrinės statyba gali užtrukti ilgiau ir brangiau nei kiti energijos šaltiniai;
2. Rezervuarai gali apimti didelius plotus;
3. Užtvankos gali pakenkti žuvininkystei, užblokuodamos kelią į neršto vietas.

Hidroelektrinių privalumai ir trūkumai.

Hidroelektrinės privalumai:
- Jie statomi greitai ir pigiai;
- Jie dirba pastoviu režimu;
- yra beveik visur;
- Šiluminių elektrinių paplitimas Rusijos Federacijos energetikos sektoriuje.

Hidroelektrinių trūkumai:

- sunaudoti daug degalų;
- Reikalauja ilgo sustojimo remonto metu;
- atmosferoje prarandama daug šilumos, į atmosferą išsiskiria daug kietų ir kenksmingų dujų;
- Pagrindiniai aplinkos teršalai.

Pagal elektros energijos gamybos struktūrą pasaulyje pirmoji vieta priklauso šiluminėms elektrinėms (TPP) - jų dalis yra 62%.
Alternatyva iškastiniam kurui ir atsinaujinantis energijos šaltinis yra hidroenergija. Hidroelektrinė (HE)- jėgainė, kuri vandens srauto energiją naudoja kaip energijos šaltinį. Hidroelektrinės dažniausiai statomos ant upių su užtvankomis ir rezervuarais. Hidroenergija yra elektros energijos gamyba naudojant atsinaujinančius upių, potvynių ir geoterminius vandens išteklius. Toks atsinaujinančių vandens išteklių naudojimas reiškia potvynių valdymą, upių vagų stiprinimą, vandens išteklių perkėlimą į sausros kenčiančias vietoves, požeminio vandens srauto išsaugojimą.
Tačiau ir čia energijos šaltinis yra gana ribotas. Taip yra dėl to, kad didelės upės, kaip taisyklė, yra toli nuo pramonės centrų arba jų pajėgumai beveik visiškai išnaudojami. Taigi hidroenergija, kuri šiuo metu gamina apie 10% pasaulio energijos, negalės žymiai padidinti šio skaičiaus.

Branduolinių jėgainių problemos ir perspektyvos

Rusijoje branduolinės energijos dalis siekia 12%. Rusijoje iškasamo urano atsargos turi 15 trilijonų elektros potencialą. kWh, tai yra tiek, kiek visos mūsų elektrinės gali pagaminti per 35 metus. Šiandien tik branduolinė energija
pajėgus smarkiai ir už trumpalaikis susilpninti šiltnamio efekto reiškinį. AE sauga yra neatidėliotina problema. 2000 m. Prasidėjo perėjimas prie iš esmės naujų branduolinių jėgainių standartizavimo ir radiacinės saugos užtikrinimo metodų.
Per 40 metų branduolinės energetikos plėtros pasaulyje 26 pasaulio šalyse buvo pastatyta apie 400 jėgainių. Pagrindiniai branduolinės energijos pranašumai yra didelis galutinis pelningumas ir degimo produktų išmetimo į atmosferą nebuvimas; pagrindiniai trūkumai yra galimas pavojus, kad avarijos metu radioaktyviai aplinka gali būti užteršta branduolinio kuro skilimo produktais, ir panaudoto perdirbimo problema. branduolinio kuro.

Netradicinė (alternatyvi energija)

1. Saulės energija... Tai yra saulės spinduliuotės panaudojimas tam tikros formos energijai gaminti. Saulės energija naudoja atsinaujinančius energijos šaltinius ir ateityje gali tapti ekologiška.

Saulės energijos privalumai:

- bendras šaltinio prieinamumas ir neišsenkamumas;
- Teoriškai visiškai saugus aplinkai.

Saulės energijos trūkumai:

- Saulės energijos srautas Žemės paviršiuje labai priklauso nuo platumos ir klimato;
- Saulės elektrinė neveikia naktį ir neveikia pakankamai efektyviai ryto ir vakaro prieblandoje;
Fotoelektros elementuose yra toksiškų medžiagų, pavyzdžiui, švino, kadmio, galio, arseno ir kt., O jų gamybai sunaudojama daug kitų pavojingų medžiagų.

2. Vėjo jėgainė... Tai energijos šaka, kuri specializuojasi vėjo energijos - atmosferos oro masių kinetinės energijos - panaudojime. Kadangi vėjo energija yra saulės veiklos pasekmė, ji priskiriama prie atsinaujinančios energijos.

Vėjo energijos perspektyvos.

Vėjo energetika yra klestinti pramonė, nes 2007 m. Pabaigoje visų vėjo jėgainių sumontuota galia buvo 94,1 gigavato, ty penkis kartus daugiau nei 2000 m. Vėjo jėgainių parkai visame pasaulyje 2007 m. Pagamino apie 200 milijardų kWh, o tai sudaro maždaug 1,3% pasaulio elektros energijos. Vėjo jėgainių parkas Middelgrunden, netoli Kopenhagos, Danija. Statybos metu jis buvo didžiausias pasaulyje.

Vėjo energijos diegimo galimybės Rusijoje. Rusijoje vėjo energijos galimybės iki šiol lieka praktiškai neįgyvendintos. Konservatyvus požiūris į būsimą kuro ir energijos komplekso plėtrą praktiškai trukdo veiksmingai įdiegti vėjo energiją, ypač šiauriniuose Rusijos regionuose, taip pat Pietų federalinės apygardos stepių zonoje, ypač Volgogrado srityje. .

3. Termobranduolinė energetika. Saulė yra natūralus sintezės reaktorius. Dar įdomesnė, nors ir gana tolima perspektyva yra branduolių sintezės energijos naudojimas. Sintezės reaktoriai, skaičiavimais, sunaudos mažiau kuro vienam energijos vienetui, o ir pats kuras (deuteris, ličio, helio-3), ir jų sintezės produktai yra neradioaktyvūs ir todėl nekenkia aplinkai.

Termobranduolinės energijos perspektyvos.Ši energetikos sritis turi didelį potencialą, šiuo metu vykdoma pagal projektą „ITER“, kuriame Europa, Kinija, Rusija, JAV, Pietų Korėja ir Japonija dalyvauja Prancūzijoje, vyksta didžiausio termobranduolinio reaktoriaus statyba. , kurio tikslas - iškelti CTS (kontroliuojamą termobranduolinę sintezę) į naują lygį. Statybas planuojama baigti 2010 m.

4. Biokuras, biodujos. Biokuras yra kuras iš biologinių žaliavų, paprastai gaunamas perdirbant cukranendrių stiebus arba rapsus, kukurūzus, sojos pupeles. Skiriamas skystas biokuras (vidaus degimo varikliams, pvz., Etanolis, metanolis, biodyzelinas) ir dujinis (biodujos, vandenilis).

Biokuro rūšys:

- Biometanolis
- Bioetanolis
- Biobutanolis
- Dimetilo eteris
- Biodyzelinas
- Biodujos
- Vandenilis

Šiuo metu labiausiai išvystyti yra biodyzelinas ir vandenilis.

5. Geoterminė energija. Po vulkaninėmis Japonijos salomis slepiasi didžiuliai geoterminės energijos kiekiai, kuriuos galima panaudoti išgaunant karštą vandenį ir garus. Nauda: gaminant elektros energiją, jis išskiria apie 20 kartų mažiau anglies dioksido, o tai sumažina jo poveikį pasaulinei aplinkai.

6. Bangų, atoslūgių energija. Japonijoje svarbiausias energijos šaltinis yra bangų turbinos, kurios vertikalų vandenyno bangų judėjimą paverčia oro slėgiu, sukančiu elektros generatorių turbinas. Japonijos pakrantėje buvo įrengta daugybė potvynių plūdurų. Taip vandenyno energija naudojama užtikrinant vandenyno transporto saugumą.

Didžiulis Saulės energijos potencialas teoriškai galėtų patenkinti visus pasaulio energijos poreikius. Tačiau šilumos pavertimo elektra efektyvumas yra tik 10%. Tai riboja saulės energijos galimybes. Esminių sunkumų taip pat kyla analizuojant galimybes sukurti didelės galios generatorius, naudojant vėjo energiją, atoslūgį, geoterminę energiją, biodujas, augalinį kurą ir kt. Visa tai leidžia daryti išvadą, kad laikomų vadinamųjų „atgaminamų“ ir gana aplinkai nekenksmingų energijos išteklių galimybės yra ribotos, bent jau artimiausioje ateityje. Nors jų panaudojimo poveikis sprendžiant atskiras privačias energijos tiekimo problemas jau gali būti gana įspūdingas.

Žinoma, yra optimizmo dėl termobranduolinės energijos ir kitų efektyvių energijos gamybos metodų galimybių, kurias intensyviai tiria mokslas, tačiau dabartiniais energijos gamybos mastais. Praktiškai plėtojant šiuos galimus šaltinius prireiks kelių dešimtmečių dėl didelio kapitalo intensyvumo ir atitinkamos inercijos įgyvendinant projektus.

Moksleivių tiriamasis darbas:

1. Specialioji ataskaita „Žalioji energija“ ateičiai: „Japonija yra pasaulio lyderė saulės energijos gamybos srityje. 90% Japonijoje pagamintos saulės energijos gaunama iš įprastų namų saulės baterijų. Japonijos vyriausybė 2010 m. Iškėlė tikslą iš saulės baterijų pagaminti apie 4,8 mln. KWh energijos. Energijos gamyba iš biomasės Japonijoje. Metano dujos išsiskiria iš virtuvės atliekų. Variklis dirba šiomis dujomis, kurios gamina elektros energiją, taip pat sukuria palankias sąlygas aplinkos apsaugai.

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

energijos išteklių šaltinių, t.y. įmonės, gaminančios reikiamų rūšių energijos išteklius;

energijos tiekimo ir paskirstymo tarp vartotojų sistemos. Dažniausiai tai yra šildymo ir elektros tinklai; energijos išteklių vartotojų.

Kiekvienas sistemos gamintojas - energijos išteklių vartotojas - turi savo įrangą ir pasižymi tam tikrais energijos ir termodinaminio efektyvumo rodikliais. Šiuo atveju dažnai susidaro situacija, kai kai kurių sistemos dalyvių aukštus efektyvumo rodiklius išlygina kiti, todėl bendras šilumos ir elektros sistemos efektyvumas pasirodo mažas. Sunkiausias yra energijos išteklių vartojimo etapas.

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

Skysčių, kurie nenaudojami pramonės šilumos inžinerijos ir įmonės šilumos energijos sistemose, šilumos srautai daugiausia yra (t< 90 0 С) и газов (t< 150 0 С) (см. табл. 1.8).

Šiuo metu žinomos gana efektyvios konstrukcijos, leidžiančios tokių parametrų šilumą naudoti tiesiogiai pramonės objekte. Augant energijos išteklių kainoms, susidomėjimas jais auga, atsiranda šilumokaičių ir šiluminių transformatorių gamyba, o tai leidžia tikėtis pagerėjimo artimiausiu metu naudojant tokius AEI pramonėje .

Kaip rodo energijos taupymo priemonių efektyvumo skaičiavimai, kiekvienas šiluminės energijos vienetas (1 J, 1 kcal) penkis kartus taupo natūralų kurą. Tais atvejais, kai pavyko rasti sėkmingiausių sprendimų, gamtinio kuro sutaupyta dešimt kartų.

Pagrindinė to priežastis - nėra tarpinių gamybos, sodrinimo, pertvarkymo, kuro energijos išteklių transportavimo etapų, siekiant užtikrinti sutaupytų energijos išteklių kiekį. Kapitalo investicijos į energijos taupymo priemones yra 2–3 kartus mažesnės nei reikalaujama kapitalo investicijos gavybos ir susijusiose pramonės šakose, kad gautų atitinkamą kiekį iškastinio kuro.

Remiantis tradiciškai nusistovėjusiu požiūriu, didelių pramoninių vartotojų šilumos ir elektros sistemos yra laikomos vieninteliu būdu - kaip reikiamos kokybės energijos išteklių šaltinis tinkamu kiekiu pagal technologinių reglamentų reikalavimus. Šilumos ir elektros sistemų veikimo režimas priklauso nuo vartotojo nurodytų sąlygų. Šis požiūris dažniausiai lemia neteisingus skaičiavimus renkantis įrangą ir priimant veiksmingus sprendimus dėl šilumos inžinerijos ir šilumos energijos sistemų organizavimo, t.y. į latentinį ar akivaizdų kuro ir energijos išteklių perviršį, kuris natūraliai daro įtaką gamybos sąnaudoms.

Visų pirma, gana stipri įtaka bendrieji rodikliai pramonės įmonių energijos vartojimo efektyvumui įtakos turi sezoniškumas. Vasaros laikotarpiu paprastai yra per daug VER šilumos technologijų tiekimo ir tuo pačiu metu kyla problemų, susijusių su nepakankamu aušinimo šilumnešių tūriu ir kokybe dėl padidėjusios cirkuliuojančio vandens temperatūros. Esant žemai lauko oro temperatūrai, atvirkščiai, yra per didelis šilumos energijos suvartojimas, susijęs su padidėjusia šilumos nuostolių per išorines tvoras dalimi, o tai labai sunku aptikti.

Taigi šiuolaikinės šilumos ir elektros energijos sistemos turėtų būti kuriamos arba modernizuojamos, palaikant organišką ryšį su pramonine šilumos technologija, atsižvelgiant į abiejų įrenginių - ER vartotojų - ir įrenginių, kurie savo ruožtu yra AEI šaltiniai, grafiką ir darbo režimus. . Pagrindinės pramoninės šilumos energetikos užduotys yra šios:

užtikrinant reikiamų parametrų energijos išteklių pusiausvyrą bet kuriuo laiko intervalu, kad patikimai ir ekonomiškai veiktų atskiri vienetai ir visa gamybos asociacija; optimalus energijos nešėjų pasirinkimas pagal termofizinius ir termodinaminius parametrus;

rezervinių ir kaupiamųjų energijos išteklių, taip pat alternatyvių energijos išteklių vartotojų nomenklatūros ir veikimo būdų nustatymas jų perteklinio tiekimo laikotarpiu; rezervų, skirtų gamybos efektyvumui didinti, nustatymas esant dabartiniam techninės plėtros lygiui ir tolimoje ateityje.

Ateityje TPP PP atrodo sudėtingas energetinis-technologinis kompleksas, kuriame energijos ir technologiniai srautai yra glaudžiai susiję. Tuo pačiu metu degalų ir energijos išteklių vartotojai gali būti antrinės energijos šaltiniai tam tikros gamybos technologiniams įrenginiams, išorės vartotojas arba panaudojimo energijos įrenginiai, gaminantys kitų rūšių energijos išteklius.

Specifinis šilumos suvartojimas gaminant produkciją pramoninė gamyba svyruoja nuo vieno iki dešimčių gigadžaulių už toną galutinio produkto, priklausomai nuo įrengtos įrangos galios, technologinio proceso pobūdžio, šilumos nuostolių ir vartojimo grafiko vienodumo. Tuo pačiu metu patraukliausios yra priemonės, kuriomis siekiama padidinti esamų pramonės šakų energijos vartojimo efektyvumą ir neįvesti didelių pokyčių pagrindinių technologinių įrenginių veikimo režime. Patraukliausias yra uždarų šilumos tiekimo sistemų, pagrįstų utilizavimo įrenginiais, organizavimas, kurių įmonės sunaudoja didelę vidutinio ir žemo slėgio garo ir karšto vandens dalį.

Daugumai įmonių būdingi dideli šilumos nuostoliai, tiekiami į sistemą šilumokaičiuose, aušinamuose cirkuliuojančiu vandeniu ar oru - kondensatoriuose, aušintuvuose, šaldytuvuose ir kt. Tokiomis sąlygomis patartina organizuoti centralizuotas ir grupines sistemas su tarpiniu šilumos nešikliu, kad būtų atkurta išleista šiluma. Tai leis prijungti daugybę šaltinių ir vartotojų visoje įmonėje arba tam skirtame padalinyje ir aprūpinti karštu vandeniu reikiamus pramonės ir sanitarinių vartotojų parametrus.

Uždaros šilumos tiekimo sistemos yra vienas iš pagrindinių be atliekų gamybos sistemų elementų. Regeneruojant žemų parametrų šilumą ir paverčiant ją reikiamu temperatūros lygiu, galima grąžinti didelę dalį energijos išteklių, kurie paprastai išleidžiami į atmosferą tiesiogiai arba naudojant perdirbimo vandens tiekimo sistemas.

V technologines sistemas naudojant garus ir karštą vandenį kaip energijos nešiklius, tiekiamos ir išleidžiamos šilumos temperatūra ir slėgis vėsinimo procesuose yra vienodi. Išleistos šilumos kiekis gali net viršyti į sistemą patenkančios šilumos kiekį, nes aušinimo procesai paprastai būna susiję su medžiagos agregacijos būsenos pasikeitimu. Esant tokioms sąlygoms, galima organizuoti centralizuotas arba vietines šilumos siurblių sistemas, kurios leidžia atgauti iki 70% šilumos, sunaudotos šilumą vartojančiuose įrenginiuose.

Tokios sistemos paplito JAV, Vokietijoje, Japonijoje ir kitose šalyse, tačiau mūsų šalyje jų sukūrimui nebuvo skiriama pakankamai dėmesio, nors teoriniai pokyčiai, atlikti praėjusio amžiaus 30 -aisiais, yra žinomi. Šiuo metu padėtis keičiasi ir šilumos siurblių įrenginiai pradedami diegti tiek į būsto, tiek į komunalines paslaugas tiekiančias šilumos tiekimo sistemas ir į pramoninius objektus.

Vienas iš efektyviausių sprendimų yra šaldymo sistemų, pagrįstų absorbciniais šilumos transformatoriais (ATT), organizavimas. Pramoninės šaldymo sistemos yra pagrįstos garų suspaudimo tipo šaldymo įrenginiais, o elektros energijos suvartojimas šalčiui gaminti siekia 15-20% viso įmonės suvartojimo. Absorbciniai šilumos transformatoriai, kaip alternatyvūs šaldymo šaltiniai, turi keletą privalumų, visų pirma:

ATT vairuoti gali būti naudojama žemos kokybės pramoninio vandens šiluma, išmetamosios dujos arba žemo slėgio išmetamieji garai;

naudojant tą pačią įrangos sudėtį, ATT gali veikti tiek šalto tiekimo režimu, tiek šilumos siurblio režimu šilumai išleisti.

Pramonės įmonės oro ir šalčio tiekimo sistemos neturi didelės įtakos vandens energijos išteklių tiekimui ir gali būti laikomos šilumos vartotojais kuriant naudojimo priemones.

Ateityje turėtume tikėtis, kad atsiras iš esmės naujų be atliekų pramoninių technologijų, sukurtų remiantis uždarais gamybos ciklais, taip pat labai padidės elektros dalis energijos vartojimo struktūroje.

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

Tuo pačiu metu reikia tikėtis, kad blogės ekologinė padėtis, susijusi su visuotiniu planetos perkaitimu dėl „šiluminės taršos“ sustiprėjimo - padidėjusio šiluminio išmetimo į atmosferą.

Kontroliniai klausimai ir užduotys 1 temai

1. Kokio tipo energijos nešikliai naudojami pagrindiniams technologiniams procesams pirolizės skyriuje atlikti, taip pat reakcijos produktų atskyrimo ir atskyrimo etape gaminant etileną?

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

3. Apibūdinkite energijos suvartojimo struktūrą gaminant izopreną dviejų pakopų dehidrogeninimo metodu. Kokia yra šalto ir perdirbto vandens suvartojimo dalis?

4. Išanalizuokite sintetinio etilo alkoholio šilumos balanso struktūrą tiesioginio etileno hidratacijos būdu. Išvardykite balanso išlaidų straipsnius, susijusius su šilumos energijos nuostoliais.

5. Paaiškinkite, kodėl TAC pagrįsta šildymo technologija klasifikuojama kaip žemos temperatūros.

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

7. Pateikite pramonės technologijų, priklausančių antrajai grupei pagal šilumos suvartojimą savo reikmėms, pavyzdžius.

8. Naudodami naftos chemijos gamyklos dienos garo vartojimo grafiką, nustatykite maksimalias ir minimalias jo vertes ir palyginkite jas. Apibūdinkite naftos chemijos gamyklos mėnesio šilumos vartojimo grafiką.

9. Kas paaiškina nelygumus metines diagramas pramonės įmonių šiluminės apkrovos?

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

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

12. Apibūdinkite šilumos vartojimo struktūrą pramonėje, atsižvelgdami į šilumos suvokimo temperatūros lygį.

13. Paaiškinkite principą, pagal kurį nustatomas turimas degimo produktų VER šilumos kiekis, siunčiamas į atliekų šilumos katilus.

14. Kaip ir kodėl ekvivalentiškai taupomas iškastinis kuras, sutaupant šilumos vienetą vartojimo etape?

15. Palyginkite vandens energijos išteklių, pagamintų butadienį, apimtis dviejų pakopų dehidrogenavimo metodu n-butano ir kontakto būdu skaidant alkoholį (žr. lentelę. A.1.1).

P.l.l lentelė

Antriniai naftos chemijos pramonės energijos ištekliai

Norint įvertinti TPP perspektyvas, visų pirma būtina suprasti jų privalumus ir trūkumus, lyginant su kitais elektros energijos šaltiniais.

Privalumai apima šiuos dalykus.

• 1. Skirtingai nuo hidroelektrinių, šiluminės jėgainės gali būti išdėstytos gana laisvai, atsižvelgiant į naudojamą kurą. Dujinio mazuto TPP galima statyti bet kur, nes dujų ir mazuto transportavimas yra palyginti pigus (palyginti su anglimi). Patartina anglies miltelių šilumines elektrines pastatyti šalia anglies kasybos šaltinių. Iki šiol „anglies“ šilumos energijos pramonė išsivystė ir turi ryškų regioninį pobūdį.
• 2. Konkrečios įrengtos galios išlaidos (1 kW sumontuotos galios kaina) ir TPP statybos laikotarpis yra daug trumpesni nei AE ir HE.
• 3. Elektros gamyba TPP, priešingai nei hidroelektrinėse, nepriklauso nuo sezono ir yra nustatoma tik tiekiant kurą.
• 4. Ekonominių žemių atstūmimo plotai AE yra žymiai mažesni nei AE, ir, žinoma, jų negalima lyginti su hidroelektrinėmis, kurių poveikis aplinkai gali būti toli gražu ne regioninis. Pavyzdžiai yra upėje esančių hidroelektrinių kaskados. Volga ir Dniepras.
• 5. TPP galite sudeginti beveik bet kokį kurą, įskaitant žemiausios rūšies anglis, balastuojant pelenais, vandeniu, uoliena.
• 6. Skirtingai nuo atominių elektrinių, pasibaigus jų eksploatavimo laikui nekyla problemų dėl TPP naudojimo. Paprastai TPP infrastruktūra žymiai „pralenkia“ pagrindinę joje sumontuotą įrangą (katilus ir turbinas) ir pastatus, turbinų salę, vandens tiekimo ir degalų tiekimo sistemas ir kt., Kurie sudaro didžiąją dalį lėšų. , tarnauti ilgai. Dauguma pagal GOELRO planą per 80 metų pastatytų TPP tebeveikia ir toliau veiks po to, kai ant jų bus sumontuotos naujos, pažangesnės turbinos ir katilai.

Be šių privalumų, TPP turi ir nemažai trūkumų.

• 1. Šiluminės jėgainės yra aplinkai labiausiai nešvarūs elektros energijos šaltiniai, ypač tie, kurie naudoja daug pelenų turinčius sieros degalus. Tiesa, sakyti, kad atominės elektrinės, kurios neišmetamos į atmosferą nuolat, bet kelia nuolatinę radioaktyviosios taršos grėsmę ir turi problemų dėl panaudoto branduolinio kuro laikymo ir perdirbimo, taip pat pačios atominės elektrinės šalinimo pasibaigus eksploatavimo laikui, arba hidroelektrinės, užliejančios didžiulius ekonominės žemės plotus ir keičiančios regioninį klimatą, ekologiškai „švaresnės“ yra įmanomos tik esant dideliam susitarimo lygiui.
• 2. Tradiciniai TPP yra palyginti žemo efektyvumo (geresni nei atominės elektrinės, bet daug prastesni nei CCGT įrenginiai).
• 3. Skirtingai nuo hidroelektrinių, šiluminės elektrinės beveik nedalyvauja dengiant kintamąją dienos elektros apkrovos grafiko dalį.
• 4. TPP labai priklauso nuo dažnai importuojamo kuro tiekimo.

Nepaisant visų šių trūkumų, TPP yra pagrindiniai elektros energijos gamintojai daugumoje pasaulio šalių ir išliks tokie bent artimiausius 50 metų.

Galingų kondensacinių šiluminių jėgainių statybos perspektyvos yra glaudžiai susijusios su naudojamo iškastinio kuro rūšimi. Nepaisant didelių skystojo kuro (alyvos, mazuto), kaip energijos nešiklio, pranašumų (didelė šiluminė vertė, lengvas transportavimas), jo naudojimas TPP vis labiau mažės ne tik dėl ribotų atsargų, bet ir dėl didelės jo vertės. žaliava naftos chemijos pramonei. Rusijai skysto kuro (naftos) eksporto vertė taip pat yra labai svarbi. Todėl skystas kuras (mazutas) TPP bus naudojamas arba kaip atsarginis kuras gazolio-alyvos TPP, arba kaip pagalbinis kuras anglies miltelių TPP, kuris tam tikromis eksploatavimo sąlygomis užtikrina stabilų anglies dulkių degimą katile.

Gamtines dujas naudoti kondensuojant garo turbinines TPP yra neracionalu: tam būtina naudoti garo dujų panaudojimo įrenginius, kurių pagrindą sudaro aukštos temperatūros dujų turbinų įrenginiai.

Taigi ilgalaikė perspektyva naudoti klasikines garo turbinos TPP tiek Rusijoje, tiek užsienyje pirmiausia siejama su anglių, ypač žemos kokybės, naudojimu. Tai, žinoma, nereiškia, kad būtų nutrauktas gazolio ir šiluminių elektrinių, kurias pamažu pakeis garo turbinos, eksploatavimas.

Neigiamas statybos poveikis aplinkai ir socialinis poveikis didelės hidroelektrinės priversti mus atidžiai pažvelgti į jų galimą vietą ateities elektros energijos pramonėje.

Hidroenergetikos ateitis

Didelės hidroelektrinės elektros sistemoje atlieka šias funkcijas:

1. elektros energijos gamyba;
2. greitas gamybos galios suderinimas su energijos suvartojimu, dažnio stabilizavimas elektros sistemoje;
3. energijos kaupimas ir saugojimas potencialios vandens energijos pavidalu Žemės gravitaciniame lauke, bet kuriuo metu paverčiant jį elektra.

Energijos gamyba ir galios manevrai galimi bet kokio masto HE. O energijos kaupimui nuo kelių mėnesių iki kelerių metų (žiemai ir sausiems metams) reikia sukurti didelius rezervuarus.

Palyginimui, 12 kg, 12 voltų, 85 amperų valandos automobilio akumuliatorius gali saugoti 1,02 kilovatvalandės (3,67 MJ). Norėdami sukaupti tokį energijos kiekį ir paversti jį elektros energija 0,92 našumo hidroelektrinėje, turite pakelti 4 tonas (4 kubinius metrus) vandens iki 100 m aukščio arba 40 tonų vandens iki aukščio. 10 m.

Norint, kad tik 1 MW galios hidroelektrinė 5 mėnesius per metus 6 valandas per dieną veiktų ant laikomo vandens ant laikomo vandens, būtina kauptis 100 m aukštyje, o tada važiuoti per turbiną 3.6. milijonų tonų vandens. Esant 1 kv. Km rezervuaro plotui, lygis sumažės 3,6 m. Tam pačiam 40% našumo dyzelinės jėgainės gamybos kiekiui reikės 324 tonų dyzelinio kuro. Taigi, esant šaltam klimatui, norint išsaugoti vandens energiją žiemai, reikia didelių užtvankų ir didelių rezervuarų.

Be to, ant b O Didžiojoje Rusijos teritorijos dalyje amžino įšalo zonoje mažos ir vidutinės upės žiemą užšąla iki dugno. Šiose dalyse mažos hidroelektrinės žiemą yra nenaudingos.

Didelės hidroelektrinės neišvengiamai yra dideliu atstumu nuo daugelio vartotojų, todėl reikėtų atsižvelgti į elektros linijų statybos išlaidas ir energijos nuostolius bei šildymo laidus. Taigi, Sibiro (Šilkinskajos) hidroelektrinėje, tik 195 km ilgio perdavimo linijos-220 į Transsibą statybos kaina (tokia konstrukcija-labai maža) viršija 10% visų išlaidų. Elektros perdavimo tinklų statybos išlaidos yra tokios didelės, kad Kinijoje vėjo jėgainių, kurios dar nebuvo prijungtos prie tinklo, pajėgumai viršija viso Rusijos energetikos sektoriaus pajėgumus į rytus nuo Baikalo ežero.

Taigi, hidroenergetikos perspektyvos priklauso nuo technologijų ir gamybos pažangos bei bendros energijos laikymo ir perdavimo.

Energetika yra labai kapitalo reikalaujanti, todėl konservatyvi pramonė. Kai kurios elektrinės vis dar veikia, ypač hidroelektrinės, pastatytos XX amžiaus pradžioje. Todėl, norint įvertinti pusės amžiaus perspektyvas, vietoj vienos ar kitos energijos rūšies tūrinių rodiklių, svarbiau pažvelgti į kiekvienos technologijos pažangos greitį. Tinkami gamybos technikos pažangos rodikliai yra efektyvumas (arba nuostolių procentas), vienetų pajėgumas, 1 kilovato gamybos energijos kaina, 1 kilovato perdavimo kaina 1 km, 1 kilovatvalandės saugojimo kaina per dieną.

Energijos kaupimas

Sandėliavimas elektros energija yra nauja energetikos pramonės šaka. Žmonės ilgą laiką saugojo kurą (malkos, anglis, vėliau nafta ir naftos produktai rezervuaruose, dujos slėginėse talpyklose ir požeminėse saugyklose). Tada atsirado mechaniniai energijos kaupimo įrenginiai (pakeltas vanduo, suslėgtas oras, super smagračiai ir kt.), Tarp jų pirmaujančios išlieka siurblinės.

Už amžino įšalo zonų saulės vandens šildytuvų sukaupta šiluma jau gali būti pumpuojama po žeme šildyti namus žiemą. Žlugus SSRS, eksperimentai dėl saulės šilumos energijos panaudojimo cheminėms transformacijoms nutrūko.

Žinomos cheminės baterijos turi ribotą įkrovimo-iškrovimo ciklų skaičių. Superkondensatoriai turi daug daugiau O ilgesnis patvarumas, tačiau jų talpa vis dar nepakankama. Superlaidžių ritinių magnetinio lauko energijos kaupikliai yra labai greitai tobulinami.

Energijos kaupimo paskirstymas įvyks, kai kaina nukris iki 1 USD už kilovatvalandę. Tai leis plačiai naudoti energijos gamybos rūšis, kurios negali nuolat veikti (saulės, vėjo, potvynių energijos).

Alternatyvi energija

Iš technologijų kuriantis greičiausias saulės energijos pasikeitimas vyksta dabar. Saulės baterijos leidžia gaminti bet kokią reikiamą energiją - nuo telefono įkrovimo iki megapolių tiekimo. Saulės energijos Žemėje yra šimtą kartų daugiau nei kitų rūšių energijos kartu.

Vėjo jėgainių parkai patyrė kainų mažėjimo laikotarpį ir šiuo metu didina bokšto dydį ir gamybos pajėgumus. 2012 metais visų pasaulio vėjo jėgainių pajėgumai pranoko visų SSRS elektrinių pajėgumus. Tačiau XXI amžiaus 20 -ajame dešimtmetyje vėjo jėgainių tobulinimo galimybės bus išnaudotos, o saulės energija liks augimo varikliu.

Didžiųjų hidroelektrinių technologija praėjo „pačią geriausią valandą“, kas dešimtmetį didelių hidroelektrinių statoma vis mažiau. Išradėjų ir inžinierių dėmesys krypsta į potvynių ir bangų jėgaines. Tačiau potvyniai ir didelės bangos nėra visur, todėl jų vaidmuo bus nereikšmingas. Mažos hidroelektrinės vis dar bus statomos XXI amžiuje, ypač Azijoje.

Elektros gavimas iš šilumos, sklindančios iš Žemės žarnyno (geoterminė energija), yra perspektyvi, tačiau tik tam tikrose vietovėse. Iškastinio kuro deginimo technologijos kelis dešimtmečius konkuruos su saulės ir vėjo energija, ypač ten, kur mažai vėjo ir saulės.

Sparčiausiai tobulėjančios degiųjų dujų gamybos technologijos, fermentuojant atliekas, pirolizės ar skilimo plazmoje metu). Tačiau kietas Buitinės atliekos visada prieš dujofikavimą reikės rūšiuoti (arba geriau surinkti atskirai).

TPP technologijos

Kombinuoto ciklo jėgainių efektyvumas viršijo 60%. Visų dujomis kūrenamų kogeneracinių jėgainių pertvarkymas į garo dujas (tiksliau, dujinis garas) padidins elektros energijos gamybą daugiau nei 50%, nedidindamas dujų degimo.

Anglies ir mazuto kogeneracinės jėgainės yra daug blogesnės nei dujomis kūrenamos pagal efektyvumą, įrangos kainą ir kenksmingų išmetamųjų teršalų kiekį. Be to, anglies kasyba reikalauja daugiausiai žmonių gyvybių per megavatvalandę elektros energijos. Anglies dujofikavimas keletą dešimtmečių pratęs anglies pramonės gyvavimą, tačiau vargu ar kasėjo profesija išsilaikys iki pat 22 amžiaus. Labai tikėtina, kad garo ir dujų turbinos bus pakeistos sparčiai tobulėjančiais kuro elementais, kuriuose cheminė energija paverčiama elektros energija, apeinant šilumos ir mechaninės energijos gavimo etapus. Tuo tarpu kuro elementai yra labai brangūs.

Atominė energija

Per pastaruosius 30 metų atominių elektrinių efektyvumas augo lėčiausiai. Branduolinių reaktorių, kurių kiekvienas kainuoja kelis milijardus dolerių, tobulinimas vyksta labai lėtai, o saugos reikalavimai didina statybos išlaidas. „Branduolinis renesansas“ neįvyko. Nuo 2006 m. Atominių elektrinių paleidimas pasaulyje yra mažesnis nei ne tik vėjo jėgainių, bet ir saulės jėgainių. Nepaisant to, tikėtina, kad kai kurios atominės elektrinės išgyvens iki pat XXI amžiaus, nors dėl radioaktyviųjų atliekų problemos jų pabaiga neišvengiama. Tikriausiai termobranduoliniai reaktoriai veiks XXI amžiuje, tačiau jų nedidelis skaičius, žinoma, „nepadarys oro“.

Iki šiol galimybė įgyvendinti „šaltą sintezę“ lieka neaiški. Iš esmės termobranduolinės reakcijos galimybė be itin aukštos temperatūros ir nesudarius radioaktyviųjų atliekų neprieštarauja fizikos įstatymams. Tačiau perspektyvos tokiu būdu gauti pigios energijos yra labai abejotinos.

Naujos technologijos

Ir šiek tiek fantazijos piešiniuose. Dabar Rusijoje išbandomi trys nauji šilumos izoterminio pavertimo elektra principai. Šie eksperimentai turi daug skeptikų: juk pažeidžiamas antrasis termodinamikos dėsnis. Iki šiol gauta dešimtadalis mikrovatų. Jei pavyks, pirmiausia pasirodys laikrodis ir prietaiso baterijos. Tada lemputės be laidų. Kiekviena lemputė bus vėsos šaltinis. Oro kondicionieriai gamins elektros energiją, o ne ją suvartos. Laidų namuose nebereikės. Dar per anksti spręsti, kada mokslinė fantastika išsipildys.

Tuo tarpu mums reikia laidų. Daugiau nei pusę kilovatvalandės kainos Rusijoje sudaro elektros linijų ir pastočių statybos ir priežiūros išlaidos. Daugiau nei 10% pagamintos elektros energijos patenka į šildymo laidus. Sumažinus išlaidas ir nuostolius, galima sukurti „išmaniuosius tinklus“, kurie automatiškai valdo daugelį vartotojų ir energijos gamintojų. Daugeliu atvejų, norint sumažinti nuostolius, geriau perduoti nuolatinę srovę nei kintamąją. Apskritai šildymo laidų galima išvengti padarius juos superlaidžius. Tačiau kambario temperatūroje veikiančių superlaidininkų nerasta ir nežinoma, ar jie bus rasti.

Mažai apgyvendintose vietovėse, kuriose transportavimo išlaidos yra didelės, taip pat svarbus energijos šaltinių paplitimas ir prieinamumas.

Dažniausiai pasitaikanti energija yra iš Saulės, tačiau Saulė ne visada matoma (ypač už poliarinio rato). Tačiau žiemą ir naktį vėjas dažnai pučia, bet ne visada ir ne visur. Nepaisant to, vėjo ir saulės jėgainės jau dabar leidžia žymiai sumažinti dyzelinio kuro suvartojimą atokiuose kaimuose.

Kai kurie geologai teigia, kad nafta ir dujos šiandien beveik visur susidaro iš anglies dioksido, kuris patenka į žemę su vandeniu. Tačiau naudojant hidraulinį skaldymą („skaldymą“) sunaikinamos natūralios vietos, kuriose gali kauptis nafta ir dujos. Jei tai tiesa, tuomet nedidelį kiekį naftos ir dujų (dešimt kartų mažiau nei dabar) galima išgauti beveik visur, nepažeidžiant geocheminės anglies apytakos, tačiau eksportuojant angliavandenilius, atimama ateitis.

Įvairovė gamtos turtai pasaulyje reiškia, kad tvariai energijos gamybai reikia derinti skirtingos technologijos taikomas vietinėms sąlygoms. Bet kokiu atveju neriboto energijos kiekio Žemėje neįmanoma gauti tiek dėl aplinkos, tiek dėl išteklių. Todėl elektros, plieno, nikelio ir kitų materialių daiktų gamybos augimą Žemėje kitą šimtmetį neišvengiamai pakeis intelektinės ir dvasinės gamybos padidėjimas.

Igoris Eduardovičius Shkradyukas

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

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

Publikuotas http: // www. geriausias ru /

1. Šilumos energijos plėtros perspektyvos

Žmonija patenkina apie 80% savo energijos poreikių iš iškastinio kuro: naftos, anglies, gamtinių dujų. Jų dalis elektros energijos pramonės balanse yra šiek tiek mažesnė - apie 65% (39% - anglis, 16% - gamtinės dujos, 9% - skystas kuras).

Remiantis Tarptautinės energetikos agentūros prognozėmis, iki 2020 m., Kai pirminės energijos suvartojimas padidės 35%, iškastinio kuro dalis padidės iki daugiau nei 90%.

Šiandien naftos ir gamtinių dujų paklausa tenkinama 50–70 metų. Tačiau, nepaisant nuolatinio gamybos augimo, šie laikotarpiai per pastaruosius 20-30 metų nesumažėjo, o auga, nes atrandamos naujos sritys ir tobulinamos gamybos technologijos. Kalbant apie anglį, jos atsargos truks daugiau nei 200 metų.

Taigi nekyla klausimas apie iškastinio kuro trūkumą. Esmė yra juos naudoti racionaliausiai siekiant pagerinti žmonių gyvenimo lygį, besąlygiškai išsaugojant aplinką. Tai visiškai taikoma elektros energijos pramonei.

Mūsų šalyje pagrindinis šiluminių elektrinių kuras yra gamtinės dujos. Artimiausioje ateityje jos dalis, matyt, sumažės, tačiau absoliutus jėgainių sunaudojimas išliks maždaug pastovus ir gana didelis. Dėl daugelio priežasčių - ne visada protinga - jis nėra naudojamas pakankamai efektyviai.

Gamtinių dujų vartotojai yra tradicinės garo turbinų ir kogeneracinės jėgainės, daugiausia su 13 ir 24 MPa slėgio garais (jų efektyvumas kondensacijos režimu yra 36–41%), bet ir senos kogeneracinės jėgainės, kurių parametrai yra žymiai mažesni ir kurių gamybos sąnaudos yra didelės.

Naudojant dujų turbiną ir kombinuoto ciklo technologijas galima žymiai padidinti dujų naudojimo efektyvumą.

Didžiausia GTU vieneto galia jau pasiekė 300 MW, o efektyvumas - savarankiškas darbas-36–38%, o daugiavelenėse dujų turbinose, kurių pagrindą sudaro orlaivių varikliai, kurių aukšto slėgio santykis-40% ar daugiau, pradinė dujų temperatūra yra 1300–1500 ° C, suspaudimo laipsnis-20–30.

Siekiant užtikrinti praktinę patikimumo, šiluminio efektyvumo, mažų vieneto sąnaudų ir eksploatavimo sąnaudų sėkmę, šiandien galios dujų turbinos yra suprojektuotos pagal paprasčiausią ciklą, esant maksimaliai pasiekiamai dujų temperatūrai (ji nuolat auga), o slėgio santykis artimas optimaliam pagal specifinį darbą ir kombinuotų įrenginių efektyvumą. kurie naudoja turbinoje esančių išmetamųjų dujų šilumą. Kompresorius ir turbina yra tame pačiame velene. Turbo mašinos sudaro kompaktišką bloką su integruota degimo kamera: žiedinė arba blokinė. Aukštos temperatūros ir slėgio zona yra lokalizuota nedidelėje erdvėje, jas gaunančių dalių skaičius yra mažas, o šios dalys yra kruopščiai parengtos. Šie principai yra daugelio metų dizaino raidos rezultatas.

Dauguma GTU, kurių galia mažesnė nei 25–30 MW, yra sukurta remiantis orlaivių ar laivų dujų turbinų varikliais (GTE), kuriems būdingos horizontalios jungtys ir korpusų bei rotorių surinkimas. naudojant vertikalias jungtis, plačiai naudojami riedėjimo guoliai, mažas svoris ir matmenys. Antžeminiams ir elektrinėms eksploatuoti reikalingi tarnavimo ir prieinamumo rodikliai pateikiami orlaivių konstrukcijose už priimtinas išlaidas.

Daugiau nei 50 MW galios GTU yra specialiai sukurtas elektrinėms ir atliekamas kaip vieno veleno, su vidutiniu suspaudimo laipsniu ir pakankamai aukšta išmetamųjų dujų temperatūra, kuri palengvina jų šilumos naudojimą. Siekiant sumažinti dydį ir kainą bei padidinti efektyvumą, 50-80 MW galios GTU atliekami kaip greitaeigiai su elektros generatoriumi, varomu per pavarų dėžę. Paprastai tokios dujų turbinos yra aerodinamiškai ir struktūriškai panašios į galingesnius agregatus, skirtus tiesiogiai valdyti elektros generatorius, kurių sukimosi greitis yra 3600 ir 3000 aps./min. Šis modeliavimas pagerina patikimumą ir sumažina kūrimo bei diegimo išlaidas.

Ciklo oras yra pagrindinis aušinimo skystis dujų turbinos įrenginyje. Oro aušinimo sistemos yra įdiegtos purkštukų ir rotorių mentėse, naudojant technologijas, užtikrinančias reikiamas savybes už priimtiną kainą. Naudojant garus ar vandenį turbinoms aušinti, galima pagerinti GTU ir STU našumą su tais pačiais ciklo parametrais arba dar labiau padidinti, palyginti su oru, iki pradinės dujų temperatūros. Nors techniniai aušinimo sistemų naudojimo su šiais aušinimo skysčiais pagrindai toli gražu nėra tokie išsamūs kaip su oru, jų įgyvendinimas tampa praktiniu klausimu.

Dujų turbinų gamykla įvaldė „mažai toksišką“ gamtinių dujų deginimą. Tai efektyviausia degimo kamerose, veikiančiose iš anksčiau paruošto vienalytio dujų mišinio su dideliu (a = 2-2,1) oro pertekliumi ir esant vienodai ir santykinai žemai (1500–1550 ° C) degiklio temperatūrai. Esant tokiai degimo organizacijai, NOX susidarymas normaliomis sąlygomis gali būti apribotas iki 20–50 mg / m3 (standartiškai jie reiškia degimo produktus, kuriuose yra 15% deguonies), o degimas yra visiškai baigtas (CO<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.

Daug sunkiau atkurti panašią „mažai toksiško“ degimo technologiją skystu kuru. Tačiau ir čia yra tam tikros sėkmės.

Stacionarių dujų turbinų progresui didelę reikšmę turi medžiagų ir formavimo technologijų pasirinkimas, užtikrinantis ilgą jų tarnavimo laiką, patikimumą ir vidutines jų dalių kainas.

Turbinos ir degimo kameros dalys, plaunamos aukštos temperatūros dujomis, kuriose yra komponentų, galinčių sukelti oksidaciją ar koroziją, ir patiria didelį mechaninį bei šiluminį įtempį, yra pagamintos iš sudėtingų legiruotų nikelio lydinių. Ašmenys yra intensyviai aušinami ir gaminami naudojant sudėtingus vidinius kelius, naudojant tikslaus liejimo metodą, kuris leidžia naudoti medžiagas ir išgauti dalių formas, kurių neįmanoma naudojant kitomis technologijomis. Pastaraisiais metais vis dažniau naudojamas ašmenų liejimas su kryptine ir viena kristalizacija, o tai leidžia pastebimai pagerinti jų mechanines savybes.

Šilčiausių dalių paviršiai yra apsaugoti dangomis, kurios neleidžia korozijai ir mažina netauriojo metalo temperatūrą.

Netgi galingų dujų turbinų ir jų pagalbinės įrangos paprastumas ir mažas dydis leidžia techniškai aprūpinti jas dideliais, gamykloje pagamintais blokais su pagalbine įranga, vamzdynų ir kabelių jungtimis, išbandytomis ir pritaikytomis normaliam darbui. Montuojamas už pastato ribų, korpusas (korpusas) yra kiekvieno įrenginio dalis, apsauganti įrangą nuo blogo oro ir mažinanti triukšmą. Blokai montuojami ant plokščių pamatų ir tvirtinami. Erdvė po apvalkalu yra vėdinama.

Rusijos energetikos pramonė turi ilgametę, nors ir dviprasmišką patirtį eksploatuojant 2,5–100 MW galios dujų turbinų bloką. Geras pavyzdys yra kogeneracinė dujų turbina, kuri daugiau nei 25 metus veikia atšiauriomis Jakutsko klimato sąlygomis, izoliuotoje elektros sistemoje su nevienoda apkrova.

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

Jau pagaminta ir bandoma 110 MW galios jėgainė, kurią gamina gynybos įmonės „Mash-project“ (Nikolajevas, Ukraina) ir „Saturn“ („Rybinsk Motors“), kurios našumas yra gana modernus.

Remiantis orlaivių ar laivų varikliais, šalyje buvo sukurta įvairių standartinių dydžių vidutinės galios dujų turbinų. Keletas vienetų GTD-16 ir GTD-25 „Mashinproekt“, GTU-12 ir GTU-16P iš Permės „Aviadvigatel“, AL-31ST „Saturn“ ir NK-36 „NK Engines“ pagrindinių magistralinių dujotiekių kompresorių stotys. Ten daugelį metų veikė šimtai ankstesnių „Trud“ (dabar „NK Engines“) ir „Mashproekt“ įmonių GTU. Turima turtinga ir apskritai teigiama patirtis eksploatuojant 12 MW „Mashproekt GTU“ jėgaines, kurios buvo galingesnio PT-15 pagrindas.

Šiuolaikinėse didelio galingumo dujų turbinų gamyklose išmetamųjų dujų temperatūra turbinoje yra 550–640 ° C. Jų šiluma gali būti naudojama šilumos tiekimui arba garo ciklui, o kombinuoto garo ir dujų įrenginio efektyvumas padidėja iki 55–58%, faktiškai gaunamo šiuo metu. Galimi ir praktiškai taikomi įvairūs dujų turbinų ir garo turbinų ciklų deriniai. Tarp jų dominuoja dvejetainiai, tiekiant visą šilumą GTU degimo kameroje, generuojant aukšto parametro garus atliekų šilumos katile už GTU ir panaudojant garo turbiną.

Pirmasis mūsų šalyje dvejetainio tipo PTU maždaug 2 metus veikia Sankt Peterburgo šiaurės vakarų TPP. Jo galia yra 450 MW. Į CCGT įrenginį įeina dvi „Siemens“ sukurtos V94.2 dujų turbinos, kurias tiekia jos bendra įmonė su „LMZ“, „Interturbo“, 2 atliekų šilumos katilai ir viena garo turbina. ACG bloką CCGT blokui tiekė Vakarų firmų konsorciumas. Visą likusią pagrindinę ir pagalbinę įrangą tiekė vidaus įmonės.

Iki 01.09.02 CCGT įrenginys veikė kondensacijos režimu 7200 valandų, o veikė režimu valdymo diapazone (300-450 MW), vidutinis efektyvumas 48-49%; jo apskaičiuotas efektyvumas yra 51%.

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

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

Naudojant šiuo metu suprojektuotus GTU, galima pasiekti žymiai aukštesnius rodiklius ne tik naujos statybos, bet ir esamos TPP techninės įrangos. Svarbu, kad atlikus techninę pertvarkymą, išsaugant infrastruktūrą ir didelę įrangos dalį bei įdiegus juose dvejetainius CCGT įrenginius, būtų galima pasiekti beveik optimalias efektyvumo vertes, gerokai padidinus jėgainių galia.

Garų kiekis, kuris gali susidaryti atliekų šilumos katile, sumontuotame už GTP-180, yra artimas vieno garo turbinos K-300 išmetamųjų dujų pralaidumui. Priklausomai nuo išmetamųjų dujų kiekio, išsaugoto per tą ginklavimąsi, galima naudoti 1, 2 arba 3 GTE-180. Siekiant išvengti išmetamųjų dujų perkrovos esant žemai aplinkos temperatūrai, patartina naudoti trijų grandinių garo sekcijos schemą su garo pašildymu, kai didesnė CCGT įrenginio galia pasiekiama esant mažesniam garo srautui į kondensatorių.

Laikant visas tris išmetimo sistemas, maždaug 800 MW galios CCGT dedamas į dviejų kaimyninių jėgainių elementą: viena garo turbina lieka, o kita išmontuojama.

Konkrečios tos pertvarkymo išlaidos CCGT cikle bus 1,5 karto ar daugiau pigesnės nei naujos statybos.

Panašūs sprendimai patartini tiems, kurie iš naujo įrengia dujų ir degalų GRES, kurių maitinimo blokai yra 150 ir 200 MW. Juose gali būti plačiai naudojamas mažiau galingas GTE-110.

Dėl ekonominių priežasčių kogeneracinėms elektrinėms pirmiausia reikia techninės įrangos. Jiems patraukliausi tokio tipo dvejetainiai CCGT įrenginiai, kaip ir Sankt Peterburgo šiaurės vakarų TPP, leidžia žymiai padidinti elektros energijos gamybą šiluminiam vartojimui ir plačiai pakeisti elektros ir šilumos apkrovos santykį. išlaikyti bendrą aukštą degalų naudojimo koeficientą. Modulis, sukurtas „Severo-Zapadnaya“ termofikacinėje elektrinėje: GTU-atliekų šilumos katilas, generuojantis 240 t / h garo, gali būti tiesiogiai naudojamas PT-60, PT-80 ir T-100 turbinoms maitinti.

Esant pilnai jų išmetamųjų dujų apkrovai, garo masės srautas per pirmąsias šių turbinų pakopas bus žymiai mažesnis nei vardinis ir jį bus galima praleisti esant sumažintam slėgiui, būdingam CCGT-450. Tai, taip pat gyvų garų temperatūros sumažėjimas iki mažiau nei 500–510 ° C, pašalins šių turbinų išteklių išeikvojimo klausimą. Nors kartu sumažės garo turbinų pajėgumai, bendras įrenginio pajėgumas padidės daugiau nei dvigubai, o jo energijos gamybos efektyvumas, nepaisant režimo (šilumos tiekimo), bus žymiai didesnis nei geriausių kondensaciniai maitinimo blokai.

Toks rodiklių pokytis radikaliai veikia kogeneracinių jėgainių efektyvumą. Bendros elektros ir šilumos gamybos sąnaudos sumažės, o kogeneracinių jėgainių konkurencingumas abiejų rūšių produktų rinkose - kaip rodo finansiniai ir ekonominiai skaičiavimai - padidės.

Elektrinėse, kurių kuro balanse yra daug mazuto ar anglių, bet taip pat yra gamtinių dujų, kurių kiekis yra pakankamas dujų turbinų blokui maitinti, gali būti rekomenduojamos termodinamiškai mažiau efektyvios dujų turbinų konstrukcijos.

Vidaus šiluminės energijos pramonei svarbiausias ekonominis uždavinys yra dujų turbinų jėgainių, kurių parametrai ir rodikliai jau pasiekti pasaulyje, kūrimas ir platus naudojimas. Svarbiausia mokslinė užduotis - užtikrinti šių dujų turbinų projektavimą, gamybą ir sėkmingą eksploatavimą.

Žinoma, dar yra daug galimybių toliau plėtoti GTU ir CCGT blokus ir padidinti jų našumą. 60% efektyvumo pagrindinės sandorio šalys buvo sukurtos užsienyje, o užduotis-artimiausioje ateityje ją padidinti iki 61,5–62%. Šiuo tikslu vietoj ciklinio oro dujų turbinos įrenginyje kaip aušintuvas naudojamas garas ir glaudžiau integruojama dujų turbina ir garo ciklai.

Dar didesnės galimybės atsiveria sukūrus „hibridinius“ įrenginius, kuriuose dujų turbina (arba CCGT) yra pastatyta ant kuro elemento.

Aukštos temperatūros kuro elementai (FC), kieti oksidai arba išlydytų karbonatų pagrindu, veikiantys 850 ir 650 ° C temperatūroje, yra dujų turbinos ir garo ciklo šilumos šaltiniai. Konkrečių projektų, kurių galia yra apie 20 MW, daugiausia JAV, apskaičiuotas efektyvumas yra 70%.

Šie įrenginiai yra skirti eksploatuoti gamtines dujas su vidiniu reformatoriumi. Žinoma, galima juos naudoti sintezės dujomis arba grynu vandeniliu, gautu anglies dujofikavimo metu, ir sukurti kompleksus, kuriuose anglies perdirbimas būtų integruotas į technologinį ciklą.

Esamose programose nustatytas uždavinys ateityje padidinti hibridinių jėgainių pajėgumus iki 300 MW ir daugiau, o jų efektyvumą - iki 75% gamtinių dujų ir 60% anglių.

Antras pagal svarbą kuras energetikai yra anglis. Rusijoje produktyviausi akmens anglių telkiniai - Kuzneckas ir Kansko -Achinskas - yra centrinio Sibiro pietuose. Šių nuosėdų anglys yra mažai sieringos. Jų išgavimo kaina yra maža. Tačiau jų taikymo sritis šiuo metu yra ribota dėl didelių geležinkelių transporto išlaidų. Europos Rusijos dalyje, Urale ir Tolimuosiuose Rytuose, transporto išlaidos 1,5–2,5 karto viršija Kuznecko anglių, o Kansko – Achinsko anglių-5,5–7,0 karto.

Europos dalyje Rusijoje anglis kasama minų metodu. Iš esmės tai yra Pechoros anglys, Pietų Donbaso antracitai (energetikai gauna atranką - shtyb) ir rudos Maskvos srities anglys. Visi jie yra daug pelenų ir sieros. Dėl gamtinių sąlygų (geologinių ar klimatinių) jų gamybos savikaina yra didelė, o konkurencingumą naudojant elektrinėse sunku užtikrinti, ypač neišvengiamai sugriežtinus aplinkosaugos reikalavimus ir plėtojant garo anglies rinką Rusijoje.

Šiuo metu TPP naudojamos anglies, kurios labai skiriasi kokybe: daugiau nei 25% viso jų suvartojimo pelenų kiekis yra didesnis nei 40%; 18,8% - šilumingumas mažesnis nei 3000 kcal / kg; 6,8 milijono tonų anglies - sieros kiekis viršija 3,0%. Bendras anglies balasto kiekis yra 55 milijonai tonų per metus, įskaitant uolienas - 27,9 milijono tonų ir drėgmę - 27,1 milijono tonų.Dėl to labai svarbu gerinti garo anglių kokybę.

Rusijos elektros energijos pramonėje anglies naudojimo perspektyvą lems valstybinė gamtinių dujų ir anglių kainų politika. Pastaraisiais metais susiklostė absurdiška situacija, kai daugelyje Rusijos regionų dujos yra pigesnės nei anglis. Galima daryti prielaidą, kad dujų kainos augs greičiau ir po kelerių metų taps didesnės už anglies kainas.

Siekiant išplėsti anglių Kuznecko ir Kansko-Achinsko naudojimą, patartina sudaryti lengvatines sąlygas jų gabenimui geležinkeliu ir sukurti alternatyvius anglies gabenimo būdus: vandeniu, vamzdynais, praturtinta būsena ir kt.

Dėl strateginių priežasčių Europos dalyje Rusijoje būtina išlaikyti tam tikro aukščiausios kokybės šiluminių anglių kiekio gamybą produktyviausiose kasyklose, net jei tam reikia valstybės subsidijų.

Akmens anglių naudojimas elektrinėse įprastuose garo jėgainėse yra komerciškai perspektyvus šiandien ir bus efektyvus artimiausioje ateityje. dujų turbinų energetikos pramonė rusija anglis

Rusijoje anglis deginama kondensacinėse jėgainėse, kuriose įrengti 150, 200, 300, 500 ir 800 MW galios agregatai, ir šiluminėse elektrinėse, kurių katilai yra iki 1000 t / val.

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

Dideli katilai naudoja anglies dulkių pūtimą, daugiausia pašalinant kietus pelenus. Mechaninis deginimas paprastai neviršija 1-1,5% deginant akmens anglį ir 0,5% - rudosios anglies. 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 veikia kintamuoju režimu su giliu iškrovimu arba nakties išjungimu. Didelis, beveik nominalus efektyvumas išlieka, kai jie iškraunami iki N3JI = 0,4 - = - 0,5 NH0M.

Aplinkos apsaugos srityje situacija yra blogesnė. Rusijos anglimis kūrenamose elektrinėse nėra operacinių sistemų, skirtų išmetamosioms dujoms nusierinti, nėra katalizinių sistemų NOX šalinimui. Pelenų surinkimui sumontuoti elektrostatiniai nusodintuvai nėra pakankamai efektyvūs; Katiluose, kurių našumas yra iki 640 t / h, plačiai naudojami įvairūs dar mažiau efektyvūs ciklonai ir šlapi aparatai.

Tuo tarpu šilumos energetikos ateičiai jos derinimas su aplinka yra nepaprastai svarbus. Tai sunkiausia pasiekti naudojant kurą naudojant anglį, kurios sudėtyje yra nedegios mineralinės dalies ir organinių sieros, azoto ir kitų elementų, sudarančių kenksmingas gamtai, žmonėms ar konstrukcijoms medžiagas.

Vietos ir regionų lygmeniu pagrindiniai oro teršalai, kurių išmetimas yra reguliuojamas, yra sieros ir azoto dujiniai orai bei kietosios dalelės (pelenai). Jų ribojimas reikalauja ypatingo dėmesio ir išlaidų.

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

Valstybė, normuodama šiluminių elektrinių išmetamųjų teršalų kiekį, riboja juos iki tokio lygio, kuris nesukelia negrįžtamų aplinkos ar žmonių sveikatos pokyčių, galinčių neigiamai paveikti dabartinių ir būsimų kartų gyvenimo sąlygas. Šio lygio nustatymas yra susijęs su daugybe neaiškumų ir labai priklauso nuo techninių ir ekonominių galimybių, nes nepagrįstai griežti reikalavimai gali padidinti išlaidas ir pabloginti šalies ekonominę padėtį.

Tobulėjant technologijoms ir stiprėjant ekonomikai, plečiamos galimybės sumažinti išmetamų teršalų iš TPP. Todėl teisėta kalbėti (ir stengtis!) Apie minimalų techniniu ir ekonominiu požiūriu įsivaizduojamą TPP poveikį aplinkai ir siekti to didesnėmis sąnaudomis, tačiau tomis, kuriomis vis dar užtikrinamas TPP konkurencingumas. Kažkas panašaus dabar daroma daugelyje išsivysčiusių šalių.

Tačiau grįžkime prie tradicinių anglimi kūrenamų elektrinių.

Žinoma, visų pirma reikėtų naudoti palyginti nebrangius įvaldytus ir efektyvius elektrinius ir audinio filtrus, skirtus radikaliai pašalinti atmosferos išmetamąsias dujas. Sunkumus, susijusius su elektrostatiniais nusodintuvais, būdingais Rusijos energetikos sektoriui, galima pašalinti optimizavus jų dydį ir dizainą, tobulinant elektros sistemas, naudojant išankstinę jonizaciją ir kintančius, su pertrūkiais arba impulsus, ir automatizuojant filtro veikimo valdymą. Daugeliu atvejų patartina sumažinti dujų, patenkančių į elektrostatinį nusodintuvą, temperatūrą.

Siekiant sumažinti azoto oksidų išmetimą į atmosferą, pirmiausia naudojamos technologinės priemonės. Jie susideda iš įtakos degimo procesui, pakeičiant degiklių ir degimo įtaisų konstrukciją ir veikimo režimus bei sukuriant sąlygas, kuriomis azoto oksidų susidarymas yra mažas arba neįmanomas.

Katiluose, naudojamuose Kansko-Achinsko anglimis, siekiant sumažinti azoto oksidų susidarymą, patartina naudoti patikrintą degimo žemoje temperatūroje principą. Esant trims degalų tiekimo etapams, oro pertekliaus santykis aktyvaus degimo zonoje bus 1,0–1,05. Oksidatoriaus perteklius šioje zonoje esant intensyviam masės perkėlimui į tūrį užtikrins mažą šlako susidarymo greitį. Kad dalies oro pašalinimas iš aktyvios degimo zonos nepadidintų dujų temperatūros savo tūryje, į degiklį tiekiamas pakaitinis recirkuliacinių dujų kiekis. Esant tokiam degimo organizavimui, galima sumažinti azoto oksidų koncentraciją iki 200-250 mg / m3 esant vardinei maitinimo bloko apkrovai.

Siekiant sumažinti azoto oksido išmetimą, „SibVTI“ kuria anglies dulkių šildymo sistemą prieš degimą, kuri sumažins NOX išmetimą iki mažiau nei 200 mg / m3.

Naudojant Kuznecko akmens anglį 300–500 MW galios agregatuose, norint sumažinti NOX susidarymą, reikia naudoti mažai toksiškus degiklius ir degalų deginimą. Šių priemonių derinys gali sukelti NOX išmetimą<350 мг/м3.

Ypač sunku sumažinti NOX susidarymą deginant mažai reaktyvų kurą (ASh ir Kuznetskiy liesą) katiluose su skystu dugno pelenų šalinimu. Šiuo metu tokių katilų NOX koncentracija yra 1200–1500 mg / m3. Jei jėgainėse yra gamtinių dujų, patartina organizuoti trijų pakopų degimą su NOX mažinimu viršutinėje krosnies dalyje (pakartotinio išmetimo procesas). Šiuo atveju pagrindiniai degikliai naudojami su pertekliniu oro santykiu agor = 1,0-1,1, o gamtinės dujos tiekiamos į krosnį kartu su džiovinimo priemone, kad būtų sukurta redukcinė zona. Ši degimo schema gali suteikti NOX koncentraciją iki 500–700 mg / m3.

Azoto oksidams pašalinti iš išmetamųjų dujų naudojami cheminiai metodai. Pramonėje naudojamos dvi azoto valymo technologijos: selektyvus nekatalitinis redukavimas (SNCR) ir selektyvusis katalizinis azoto oksidų redukcija (SCR).

Esant didesniam SCR technologijos efektyvumui, specifinės kapitalo išlaidos joje yra eilės tvarka didesnės nei naudojant SNCR. Priešingai, redukuojančios medžiagos, dažniausiai amoniako, suvartojimas naudojant SCR technologiją yra 2–3 kartus mažesnis dėl didesnio amoniako naudojimo selektyvumo, palyginti su SNCR.

SNKV technologija, išbandyta naudojant Togliatti kogeneracinės jėgainės 420 t / val. Katilą, gali būti naudojama techninėje anglies deginimo jėgainių su katilais, veikiančiais pašalinant pelenų pašalinimą, techninėje įrangoje. Tai suteiks jiems 300–350 mg / m3 NOX emisijos lygį. Ekologiškai įtemptose vietose SCR technologija gali būti naudojama norint pasiekti apie 200 mg / m3 NOX išmetimą. Visais atvejais prieš azoto valymą turėtų būti taikomos technologinės priemonės, skirtos sumažinti NOX susidarymą.

Pasitelkus šiuo metu įvaldytas technologijas, galima ekonomiškai išvalyti sieros kuro degimo produktus, surenkant 95–97% SO2. Šiuo atveju natūralus kalkakmenis paprastai naudojamas kaip sorbentas; komercinis gipsas yra šalutinis valymo produktas.

Mūsų šalyje, Dorogobuzhskaya SDPP, buvo sukurtas ir pramoniniu būdu eksploatuojamas įrenginys, kurio talpa 500–103 nm3 / h, kuriame įdiegta amoniako sulfato desulfuravimo technologija, kai sorbentas yra amoniakas, o šalutinis produktas yra komercinis. amonio sulfatas, kuris yra vertinga trąša.

Pagal dabartinius Rusijos standartus, naudojant degalus, kurių sieros kiekis S> 0,15% kg / MJ, būtina surišti 90-95% SO2. Deginant mažai ir vidutiniškai sieringą kurą S< 0,05% кг/МДж целесообразно использовать менее капиталоемкие технологии.

Šiuo metu pagrindinės kryptys, kaip toliau didinti anglimi kūrenamų TPP efektyvumą, laikomos šiomis:

garo parametrų padidėjimas, palyginti su įsisavintais 24 MPa, 540/540 ° С, tuo pat metu tobulinant garo jėgainių įrangą ir sistemas;

perspektyvių anglimi kūrenamų CCGT blokų kūrimas 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 anglies projektų efektyvumas padidėja iki maždaug 47%. Elektros jėgainių, turinčių didelius (600–800 MW) blokus, brangimas dėl brangesnių medžiagų (pvz., Austenitinių perkaitiklių vamzdžių) naudojimo esant aukštesniems parametrams yra palyginti nedidelis. Jis yra 2,5%, o efektyvumas padidėja nuo 43 iki 45% ir nuo 5,5 iki 47%. Tačiau net ir toks kainų kilimas atsiperka labai didelėmis anglies kainomis.

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

Danijoje ir Japonijoje buvo pastatyti 380–1050 MW galios jėgainiai, kurių gyvasis garų slėgis yra 24–30 MPa, ir perkaitimas iki 580–610 ° C ir sėkmingai veikia anglimis. Tarp jų yra blokai su dvigubu pašildymu iki 580 ° С. Geriausių japoniškų agregatų efektyvumas yra 45–46%, daniški, veikiantys šaltu cirkuliuojančiu vandeniu su giliu vakuumu, yra 2–3% didesni.

Vokietijoje buvo pagaminti lignito jėgainės, kurių galia 800-1000 MW, garo parametrai iki 27 MPa, 580/600 ° C ir efektyvumas iki 45%.

Mūsų šalyje organizuotas darbas su maitinimo bloku, turinčiu itin svarbius garo parametrus (30 MPa, 600/600 ° C), patvirtino realybę sukurti tokį 300–525 MW galios bloką, kurio efektyvumas būtų apie 46%. ateinančiais metais.

Efektyvumas padidėja ne tik padidinus garo parametrus (jų indėlis yra apie 5%), bet ir labiau dėl padidėjusio turbinos (4,5%) ir katilo (2,5%) efektyvumo. stoties įrangos tobulinimas, sumažinant jo darbui būdingus nuostolius.

Mūsų šalyje turimas atsilikimas buvo sutelktas į 650 ° C garų temperatūrą ir platų austenitinio plieno naudojimą. Nedidelis eksperimentinis katilas su tokiais parametrais ir 30,0 MPa garų slėgiu VTI eksperimentinėje kogeneracinėje elektrinėje jau nuo 1949 metų veikia daugiau nei 200 tūkstančių valandų. SKR-100 maitinimo blokas Kashirskaya SDPP su 720 t / h katilu ir 30 MPa / 650 ° C turbina

1969 m. dirbo daugiau nei 30 tūkst. 1955 m. K. Rakovas VTI išsiaiškino galimybes sukurti katilą, kurio garo parametrai yra 30 MPa / 700 ° C.

Austenitinio plieno, turinčio aukštus tiesinio plėtimosi koeficientus ir mažą šilumos laidumą, naudojimas masyviai nešildomoms dalims: garo linijoms, rotoriams ir turbinų korpusams bei jungiamosioms detalėms sukelti akivaizdžių sunkumų, kai elektros ciklui neišvengiama ciklinė apkrova. Atsižvelgiant į tai, nikelio pagrindu pagaminti lydiniai, galintys veikti žymiai aukštesnėje temperatūroje, gali būti praktiškesni.

Taigi JAV, kur po ilgos pertraukos buvo atnaujintas darbas, skirtas įvesti itin svarbius garo parametrus, jie daugiausia dėmesio skiria tam reikalingų medžiagų kūrimui ir bandymui.

Dalys, veikiančios aukščiausiu slėgiu ir temperatūra: perkaitimo vamzdžiai, kolektoriai, pagrindinės garo linijos, pasirinkti keli nikelio lydiniai. Šildymo trasoje, kur slėgis yra žymiai mažesnis, taip pat atsižvelgiama į austenitinį plieną, o esant žemesnei nei 650 ° C temperatūrai - perspektyvų feritinį plieną.

2003 m. Planuojama nustatyti patobulintus lydinius, gamybos procesus ir dengimo metodus, kurie užtikrina elektrinių katilų veikimą esant garų temperatūrai iki 760 ° C, atsižvelgiant į būdingus šlavimus, temperatūros pokyčius ir galimą tikrosios anglies aplinkos koroziją. degimo produktai.

Taip pat planuojama pritaikyti ASME skaičiavimo standartus naujoms medžiagoms ir procesams bei apsvarstyti įrangos dizainą ir veikimą esant garų temperatūrai iki 870 ° C ir slėgiui iki 35 MPa.

Europos Sąjungos šalyse, remiantis kooperatyvo finansavimu, kuriamas patobulintas anglimi kūrenamas jėgainis, kurio maksimali garų temperatūra viršija 700 ° C, dalyvaujant didelei energetikos ir mašinų gamybos įmonių grupei. Jame priimami tiesioginio garo parametrai

37,5 MPa / 700 ° C ir ciklas su dvigubu pašildymu iki 720 ° C esant 12 ir 2,35 MPa slėgiui. Esant 1,5-2,1 kPa slėgiui kondensatoriuje, tokio įrenginio efektyvumas turėtų būti didesnis nei 50% ir gali siekti 53-54%. Ir čia medžiagos yra kritinės. Jie sukurti taip, kad užtikrintų ilgalaikį stiprumą 100 tūkstančių valandų, lygų 100 MPa esant temperatūrai:

nikelio pagrindu pagaminti lydiniai paskutinių perkaitiklių, išleidimo antgalių, garo vamzdynų, korpusų ir turbinų rotorių vamzdžių vamzdžiams - 750 ° C;

austenitinis plienas perkaitintuvams - 700 ° C;

feritinis -martensitinis plienas katilų vamzdžiams ir kolektoriams - 650 ° С.

Kuriami nauji katilų ir turbinų dizainai, gamybos technologijos (pvz., Suvirinimas) ir nauji glaudūs išdėstymai, siekiant sumažinti brangiausių medžiagų poreikį ir įrenginių vieneto kainą, nesumažinant šiuolaikiniams būdingų patikimumo ir eksploatacinių rodiklių. garo galios agregatai.

Įrenginys planuojamas įgyvendinti po 2010 m., O galutinis tikslas per kitus 20 metų yra pasiekti iki 55% grynąjį efektyvumą esant garų temperatūrai iki 800 ° C.

Nepaisant jau pasiektos sėkmės ir esamų perspektyvų toliau tobulinti garo jėgaines, kombinuotų jėgainių termodinaminė nauda yra tokia didelė, kad daug dėmesio skiriama anglimi kūrenamų CCGT įrenginių kūrimui.

Kadangi pelenų turinčio kuro deginimas dujų turbinų bloke yra sunkus dėl nuosėdų susidarymo turbinų srauto kelyje ir jų dalių korozijos, darbas su anglies panaudojimu dujų turbinų bloke daugiausia atliekamas dviem kryptimis:

dujinimas esant slėgiui, degiųjų dujų valymas ir jų deginimas dujų turbinų įrenginyje; dujinimo įrenginys yra integruotas su CCGT įrenginiu, kurio ciklas ir schema yra tokie patys kaip ir gamtinėms dujoms;

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

Įgyvendinus dujinimo ir dirbtinių dujų valymo iš anglies pelenų ir sieros junginių aukšto slėgio procesus, galima padidinti jų intensyvumą, sumažinti įrangos dydį ir kainą. Gazifikavimo metu pašalinta šiluma panaudojama CCGT ciklo metu, iš jos taip pat paimamas gazavimas ir gazifikuojant naudojamas vanduo, o kartais ir oras. Nuostoliai, atsirandantys dėl anglies dujinimo ir generatoriaus dujų valymo, sumažina CCGT įrenginio efektyvumą. Tačiau racionaliai projektuojant jis gali būti gana didelis.

Labiausiai išplėtotos ir praktiškai taikomos anglies dujinimo technologijos birioje lovoje, susisukančiame sluoksnyje ir sraute. Deguonis naudojamas kaip oksidatorius, rečiau oras. Norint naudoti pramoniniu požiūriu sukurtas technologijas sintezės dujoms valyti iš sieros junginių, reikia atvėsinti dujas iki 40 ° C, o tai papildomai sumažina slėgį ir našumą. Dujų aušinimo ir valymo sistemų kaina yra 15-20% visų TPP išlaidų. Šiuo metu aktyviai kuriamos aukšto temperatūros (iki 540-600 ° C) dujų valymo technologijos, kurios sumažins sistemų kainą ir supaprastins jų veikimą, taip pat sumažins nuostolius, susijusius su valymu. Nepriklausomai nuo dujofikavimo technologijos, 98–99% anglies energijos perkeliama į degiąsias dujas.

1987–91 m. SSRS pagal valstybinę programą „Aplinkai nekenksminga energija“ VTI ir CKTI kartu su projektavimo institutais išsamiai parengė kelis CCGT blokus su anglies dujofikavimu.

Vienetų vieneto galia (neto) buvo 250–650 MW. Visos trys aukščiau paminėtos dujinimo technologijos buvo nagrinėjamos atsižvelgiant į dažniausiai pasitaikančias anglis: Berezovskio rudą, Kuznecko akmenį ir ASh, kurios labai skiriasi savo sudėtimi ir savybėmis. Buvo pasiektas efektyvumas nuo 39 iki 45% ir labai geri aplinkosauginiai rodikliai. Apskritai šie projektai atitiko tuometinį pasaulio lygį. Užsienyje panašūs CCGT įrenginiai jau buvo įgyvendinti demonstraciniuose modeliuose, kurių vieneto galia yra 250–300 MW, o vidaus projektai buvo nutraukti prieš 10 metų.

Nepaisant to, dujinimo technologijos mūsų šaliai įdomios. Visų pirma VTI jie tęsiasi

eksperimentinis darbas dujofikavimo įrenginyje, naudojant „židinio“ metodą (su biriu sluoksniu ir pašalinus skystą šlaką) ir CCGT schemų optimizavimo tyrimai.

Atsižvelgiant į nedidelį sieros kiekį daugiausiai žadančiose vidaus angliuose ir į pažangą, pasiektą ekonominių ir aplinkosauginių rodiklių atžvilgiu tradiciniuose anglies deginimo jėgainiuose, su kuriais šie CCGT įrenginiai turės konkuruoti, pagrindinės jų vystymosi priežastys yra galimybė pasiekti didesnį šiluminį efektyvumą ir mažiau sunkumų pašalinant CO2 iš ciklo, jei to reikia (žr. toliau). Turint omenyje CCGT įrenginio sudėtingumą dujofikuojant ir dideles jo kūrimo bei plėtros išlaidas, patartina CCGT įrenginio efektyvumą laikyti 52–55%, o vieneto kaina-1–1,05 anglies blokas, SO2 ir NOX išmetimas.< 20 мг/м3 и частиц не более 10 мг/м3. Для достижения их необходимо дальнейшее развитие элементов и систем ПГУ.

Sumažinti degių dujų temperatūrą dujofikatoriaus išleidimo angoje iki 900–1000 ° C, išvalyti jas nuo sieros junginių ir dalelių ir nukreipti į GTU degimo kamerą aukštesnėje temperatūroje (pvz., 500–540 ° C) kai vamzdynai ir jungiamosios detalės gali būti pagaminti iš nebrangių plienų), naudojant orą, o ne deguonies pūtimą, sumažinant slėgį ir šilumos nuostolius dujinimo sistemos dujų-oro kanale ir naudojant jo viduje uždarytas šilumos mainų grandines, galima sumažinti eksploatacinių savybių praradimas, susijęs su dujinimu, nuo 16-20 iki 10-12% ir žymiai sumažina energijos suvartojimą pagal savo poreikius.

Užsienyje vykdomi projektai taip pat rodo, kad labai sumažėjo TPP su CCGT su anglies dujofikavimu vieneto kaina, padidėjo įrangos našumas ir vieneto pajėgumas, taip pat padidėjo technologijų plėtra.

Kita galimybė yra CCGT įrenginys su anglies deginimu suslėgtoje lovoje esant slėgiui. Reikiamą orą į lovą tiekia dujų turbinos kompresorius, kurio slėgis yra 1–1,5 MPa, degimo produktai, išvalę nuo pelenų ir patekę, išsiplečia dujų turbinoje ir atlieka naudingą darbą. Lovoje išsiskirianti šiluma ir turbinos išmetamųjų dujų šiluma naudojama garo cikle.

Atliekant procesą esant slėgiui, išlaikant visus privalumus, būdingus anglies deginimui suskystintame sluoksnyje, galima žymiai padidinti garo generatorių vienetinį pajėgumą ir sumažinti jų matmenis, deginant anglį ir sierą rišant visapusiškiau.

CCGT įrenginio su KSD privalumai yra visiškas (efektyvumas> 99%) įvairių rūšių anglių deginimas, dideli šilumos perdavimo koeficientai ir maži kaitinimo paviršiai, žema (iki 850 ° C) degimo temperatūra ir dėl to, mažas (mažiau nei 200 mg / m3) NOX išmetimas, šlako nebuvimas, galimybė į sluoksnį pridėti sorbento (kalkakmenio, dolomito) ir surišti jame 90-95% sieros, esančios anglyje.

Didelis efektyvumas (40–42% kondensacijos režimu) pasiekiamas CCGT įrenginyje su KSD esant vidutinei galiai (maždaug 100 MW el.) Ir subkritiniams garo parametrams.

Dėl mažo katilo dydžio ir nesieros pašalinimo CCGT įrenginio su KSD užimamas plotas yra mažas. Galimas jų įrangos ir modulinės konstrukcijos pristatymas, sumažinant jo kainą ir sąlygas.

Rusijai CCGT su KSD yra perspektyvios visų pirma dėl anglimi kūrenamų kogeneracinių jėgainių techninio pertvarkymo uždarose vietose, kur sunku rasti reikiamą aplinkos apsaugos įrangą. Pakeitus senus katilus HSG į GTU, taip pat žymiai pagerės šių kogeneracinių jėgainių efektyvumas ir padidės jų elektrinė galia 20%.

VTI, remiantis buitine įranga, buvo sukurti keli standartiniai CCGT dydžiai su KSD.

Esant palankioms ekonominėms sąlygoms, tokie CCGT įrenginiai mūsų šalyje galėtų būti įgyvendinti per trumpą laiką.

CCGT technologija su KSD yra paprastesnė ir labiau pažįstama elektros inžinieriams nei dujinimo įrenginiai, kurie yra sudėtinga chemijos gamyba. Galimi įvairūs abiejų technologijų deriniai. Jų tikslas yra supaprastinti dujinimo ir dujų valymo sistemas ir sumažinti jiems būdingus nuostolius iš vienos pusės, taip pat padidinti dujų temperatūrą priešais turbiną ir dujų turbinų galią pagal schemas su KSD kitoje pusėje.

Tam tikras visuomenės suvaržymas ir ekspertų bei vyriausybių nusiteikimas vertinant plataus ir ilgalaikio anglies naudojimo perspektyvas yra susijęs su didėjančiu išmetamo CO2 kiekiu į atmosferą ir baime, kad dėl šių išmetamųjų teršalų gali kilti pasaulinė klimato kaita. katastrofiškų pasekmių.

Aptarimas apie šių baimių tvirtumą (joms nepritaria daugelis kompetentingų specialistų) nėra šio straipsnio tema.

Tačiau net jei jie pasirodys teisingi, per 40–60 metų, kai to reikia, ar net anksčiau, yra gana realu sukurti konkurencingus TPP (arba energetikos technologijų įmones), veikiančias anglimis, kurių išmetamas CO2 kiekis atmosferoje yra nedidelis. .

Jau šiandien galima žymiai sumažinti išmetamų CO2 dujų kiekį į atmosferą iš TPP, ypač anglimis kūrenamų, kartu gaminant elektros energiją ir šilumą bei didinant TPP efektyvumą.

Naudojant jau įvaldytus procesus ir įrangą, galima suprojektuoti CCGT įrenginį su anglies dujofikavimu, СО + Н2О pavertimu Н2О ir СО2 bei pašalinimu СО2 iš sintezės dujų.

Projekte buvo naudojamas „Siemens GTU U94.3A“, kurio pradinė dujų temperatūra atitinka ISO standartą 1190 ° C, PRENFLO dujofikatorius (iš eilės, ant sausų Pitsburgo anglies dulkių Nr. 8 ir deguonies pūtimo), perjungimo reaktorius ir pašalinimas rūgščių dujų: H2S, COS ir CO2 į „Lurgi“ bendrovės „Rectisol“ sistemą.

Sistemos privalumai yra nedideli įrenginiai, skirti atlikti CO2 pašalinimo procesus esant aukštam (2 MPa) slėgiui, dideliam daliniam slėgiui ir CO2 koncentracijai. Maždaug 90% CO2 pašalinama dėl ekonominių priežasčių.

Pradinio CCGT įrenginio efektyvumas sumažėja pašalinant CO2 dėl eksergijos praradimo atliekant CO egzoterminį konversiją (2,5–5%), papildomų energijos nuostolių išskiriant CO2 (1%) ir degimo produktų suvartojimo per dujų turbiną ir katilą sumažėjimas, utilizatorius, atskyrus СО2 (1%).

Įrenginiai, skirti CO konversijai ir CO2 pašalinimui iš ciklo į grandinę, padidina CCGT su GF vieneto kainą 20%. Suskystinant CO2 bus pridėta dar 20%. Elektros kaina atitinkamai padidės 20 ir 50 proc.

Kaip minėta pirmiau, vidaus ir užsienio tyrimai rodo, kad CCGT įrenginių efektyvumas gali padidėti iki 50–53 proc., O anglies dujofikavimas - ir dėl to jų modifikacijos pašalinant CO2.

JAV EPRI skatina kurti anglimis kūrenamus jėgainių kompleksus, konkuruojančius su šiluminėmis elektrinėmis, naudojančiomis gamtines dujas. Patartina jas statyti etapais, siekiant sumažinti pradines kapitalo investicijas ir greičiau jas susigrąžinti, tuo pat metu tenkinant dabartinius aplinkosaugos reikalavimus.

Pirmasis etapas: perspektyvus aplinkai nekenksmingas CCGT įrenginys su GF.

Antrasis etapas: CO2 pašalinimo ir transportavimo sistemos įdiegimas.

Trečias etapas: vandenilio arba švaraus transporto kuro gamybos organizavimas.

Yra daug radikalesnių pasiūlymų. Analizuoja, pavyzdžiui, anglimi kūrenamą elektrinę, kurios emisijos yra „nulinės“. Jo technologinis ciklas yra toks. Pirmasis žingsnis yra anglies ir vandens suspensijos dujinimas, pridedant vandenilio ir gauti CH4 ir H2O. Anglies pelenai pašalinami iš dujofikatoriaus, o garo ir dujų mišinys išvalomas.

Antrajame etape anglies dioksidas, perėjęs į dujinę būseną, yra susietas su kalcio oksidu reformatoriuje, kuriame taip pat tiekiamas išgrynintas vanduo. Jame susidarantis vandenilis naudojamas hidrogazifikavimo procese ir po smulkiojo valymo tiekiamas į kieto oksido kuro elementą elektros energijai gaminti.

Trečiajame etape reformeryje susidaręs CaCO3 yra kalcinuojamas naudojant kuro elemente išsiskiriančią šilumą ir suformuojant CaO bei koncentruotą CO2, tinkantį tolesniam perdirbimui.

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

CO2 pašalinamas iš ciklo ir mineralizuojamas karbonizuojant tokius mineralus, kaip, pavyzdžiui, magnio silikatas, kuris yra visur paplitęs ir yra daug kartų didesnis už anglies atsargas. Galutinius karbonizacijos produktus galima išmesti į išeikvotas kasyklas.

Tokios sistemos anglies pavertimo elektros energija efektyvumas bus apie 70%. Bendra CO2 pašalinimo kaina yra 15–20 JAV dolerių už toną, tai padidintų elektros sąnaudas apie 0,01 JAV dolerio už kWh.

Svarstomos technologijos vis dar yra tolimos ateities klausimas.

Šiandien svarbiausia tvariai plėtrai užtikrinti skirta priemonė yra ekonomiškai perspektyvus energijos taupymas. Gamybos srityje tai siejama su energijos konversijos efektyvumo didinimu (mūsų atveju - šiluminėse elektrinėse) ir sinergetinių technologijų naudojimu, t.y. kombinuota kelių rūšių produktų gamyba viename įrenginyje, kažkas panašaus į energetikos technologiją, populiarią mūsų šalyje prieš 40–50 metų. Žinoma, dabar ji vykdoma kitokiu techniniu pagrindu.

Pirmasis tokių įrenginių pavyzdys buvo CCGT, dujinant naftos likučius, kurie jau naudojami komercinėmis sąlygomis. Jiems skirtas kuras yra naftos perdirbimo gamyklų atliekos (pavyzdžiui, koksas ar asfaltas), o produktai yra elektra, technologinis garas ir šiluma, pramoninė siera ir vandenilis, naudojami perdirbimo gamykloje.

Mūsų šalyje plačiai paplitęs centralizuotas šildymas kartu su elektros ir šilumos gamyba iš esmės yra energiją taupanti sinergetinė technologija, todėl šiomis jėgomis nusipelno daug daugiau dėmesio, nei skiriama šiuo metu.

Esant „rinkos“ sąlygoms šalyje, elektros ir šilumos gamybos sąnaudos garo turbinose, kuriose įrengta pasenusi įranga ir kurios nėra optimaliai pakrautos, daugeliu atvejų yra pernelyg didelės ir neužtikrina jų konkurencingumo.

Ši nuostata jokiu būdu neturėtų būti naudojama siekiant peržiūrėti iš esmės pagrįstą elektros ir šilumos kogeneracijos idėją. Žinoma, problemos neišsprendžia išlaidų perskirstymas tarp elektros ir šilumos, apie kurių principus mūsų šalyje daug metų diskutuojama bevaisiai. Tačiau kogeneracinių jėgainių ir visos šilumos tiekimo sistemų ekonomiką galima žymiai pagerinti tobulinant technologijas (dvejetainiai dujomis kūrenami CCGT įrenginiai, anglimi kūrenami CCGT įrenginiai, iš anksto izoliuoti šilumos vamzdynai, automatika ir kt.), Organizaciniai ir struktūriniai pakeitimai ir vyriausybės reguliavimo priemonės. Jie ypač reikalingi tokioje šaltoje ir ilgo šildymo šalyje kaip mūsų.

Įdomu palyginti įvairias šilumos ir elektros technologijas. Rusijos patirtis, tiek skaitmeninė (kainodara), tiek metodinė, nesuteikia pagrindo tokiems palyginimams, o bandymai šia kryptimi nėra pakankamai įtikinami. Vienaip ar kitaip, jūs turite pritraukti užsienio šaltinių.

Daugelio organizacijų, atliktų nesuderinus pradinių duomenų, skaičiavimai tiek mūsų šalyje, tiek užsienyje rodo, kad radikaliai nepasikeitus gamtinių dujų ir anglies kainų santykiui, kuris dabar išsivystė užsienyje (dujos šilumos vienetui yra apie dvigubai brangesnis nei anglis), šiuolaikiniai CCGT įrenginiai išlieka konkurencingi. pranašumai prieš anglimi kūrenamus jėgainius. Kad tai pasikeistų, šių kainų santykis turi padidėti iki ~ 4.

Buvo sudaryta įdomi technologijų plėtros prognozė. Iš jo matyti, kad, pavyzdžiui, mazuto garo jėgainių naudojimas prognozuojamas iki 2025 m., O dujinių - iki 2035 m. CCGT su anglies dujofikavimu naudojimas - nuo 2025 m., o dujomis kūrenamų kuro elementų - nuo 2035 m. Gamtinėmis dujomis varomi CCGT įrenginiai bus naudojami po 2100 m., CO2 išmetimas prasidės po 2025 m., O CCGT įrenginiuose su anglies dujofikavimu - po 2055 m.

Esant visoms tokių prognozių neapibrėžtumui, jos atkreipia dėmesį į ilgalaikių energetikos problemų esmę ir galimus jų sprendimo būdus.

Tobulėjant mokslui ir technologijoms, kurios vyksta mūsų laikais, šiluminėse elektrinėse vykstantys procesai tampa vis intensyvesni ir sudėtingesni. Keičiasi požiūris į jų optimizavimą. Ji vykdoma ne pagal technines, tai buvo anksčiau, o pagal ekonominius kriterijus, atspindinčius rinkos reikalavimus, kurie kinta ir reikalauja didesnio šilumos ir elektros įrenginių lankstumo, jų gebėjimo prisitaikyti prie kintančių sąlygų. Suprojektuoti jėgaines beveik 30 metų beveik nepakitusio darbo dabar neįmanoma.

Liberalizavimas ir rinkos santykių įvedimas elektros energijos pramonėje pastaraisiais metais sukėlė rimtų šilumos ir elektros technologijų, nuosavybės struktūros ir energijos statybos finansavimo metodų pokyčių. Atsirado komercinės elektrinės, veikiančios laisvoje elektros rinkoje. Tokių elektrinių parinkimo ir projektavimo metodai labai skiriasi nuo tradicinių. Dažnai komerciniams TPP, kuriuose įrengti galingi CCGT įrenginiai, nesudaromos sutartys, garantuojančios nepertraukiamą dujinio kuro tiekimą ištisus metus, ir jos turi sudaryti negarantuojančias sutartis su keliais dujų tiekėjais arba būti aprūpintos brangesniu skystu kuru, padidėjus TPP vieneto kaina 4-5%.

Kadangi 65% pagrindinių ir pusiau smailių TPP gyvavimo ciklo sąnaudų yra susijusios su degalų kaina, jų efektyvumo didinimas yra svarbiausia užduotis. Jo aktualumas šiandien netgi padidėjo, atsižvelgiant į poreikį sumažinti savitąjį išmetimą į atmosferą.

Rinkos sąlygomis padidėjo TPP patikimumo ir prieinamumo reikalavimai, kurie dabar vertinami komerciniu požiūriu: pasirengimas yra būtinas, kai TPP eksploatacija yra paklausi, o nepasiekiamumo kaina skirtingu metu yra labai skirtinga.

Labai svarbu laikytis aplinkosaugos reikalavimų ir vietos valdžios institucijų bei visuomenės palaikymo.

Paprastai patartina padidinti galią piko metu, net jei tai pasiekiama mažinant efektyvumą.

Specialiai svarstomos priemonės, užtikrinančios TPP patikimumą ir pasirengimą. Šiuo tikslu MTBF ir vidutinis atkūrimo laikas apskaičiuojamas projektavimo etape ir įvertinamas galimų būdų, kaip pagerinti prieinamumą, komercinis efektyvumas. Daug dėmesio skiriama

įrangos ir komponentų tiekėjų tobulinimas ir kokybės kontrolė, TPP projektavimas ir statymas, taip pat techniniai ir organizaciniai priežiūros ir remonto aspektai.

Daugeliu atvejų priverstinis maitinimo blokų išjungimas yra jų įrenginių pagalbinės įrangos gedimų rezultatas. Atsižvelgiant į tai, populiarėja visos TPP priežiūros koncepcija.

Kitas svarbus įvykis buvo firminių paslaugų plitimas. Sutartys dėl jo numato rangovo garantijas dėl einamojo, vidutinio ir didelio remonto atlikimo per nustatytą laiką; darbus atlieka ir prižiūri kvalifikuoti darbuotojai, prireikus gamykloje; sušvelninama atsarginių dalių problema ir kt. Visa tai žymiai padidina hidroelektrinių prieinamumą ir sumažina jų savininkų riziką.

Prieš penkiolika ar dvidešimt metų mūsų šalies energetikos pramonė, ko gero, buvo moderniausio lygio, išskyrus dujų turbinas ir automatikos sistemas. Buvo aktyviai kuriamos naujos technologijos ir įranga, kurios techniniu lygiu nebuvo prastesnės už užsienio. Pramonės projektai buvo pagrįsti galingų pramonės ir akademinių institucijų bei universitetų tyrimais.

Per pastaruosius 10–12 metų elektros energijos pramonės ir elektros mašinų gamybos potencialas iš esmės buvo prarastas. Naujų jėgainių ir pažangios įrangos kūrimas ir statyba praktiškai nutrūko. Reta išimtis yra dujų turbinų GTE-110 ir GTE-180 kūrimas bei automatizuota proceso valdymo sistema KVINT ir Kosmotronic, kurios tapo reikšmingu žingsniu į priekį, tačiau nepašalino esamos spragos.

Šiandien, atsižvelgiant į fizinį įrangos nusidėvėjimą ir senėjimą, Rusijos energetikos pramonę labai reikia atnaujinti. Deja, šiuo metu nėra ekonominių sąlygų aktyviai investuoti į energetiką. Jei ateinančiais metais susidarys tokios sąlygos, vietinės mokslo ir technikos organizacijos, išskyrus retas išimtis, galės sukurti ir gaminti pažangią įrangą, reikalingą energetikos pramonei.

Žinoma, jos gamybos plėtra bus susijusi su didelėmis sąnaudomis gamintojams, o naudojimas - prieš kaupiant patirtį - su žinoma rizika elektrinių savininkams.

Būtina ieškoti šaltinio, kuris kompensuotų šias išlaidas ir riziką, nes akivaizdu, kad savos unikalios energijos įrangos gamyba atitinka šalies nacionalinius interesus.

Pati energetikos pramonė gali daug nuveikti, plėtodama savo gaminių eksportą, taip sukurdama kaupimus savo techniniam tobulėjimui ir kokybės gerinimui. Pastarasis yra būtinas ilgalaikiam stabilumui ir klestėjimui.

Panašūs dokumentai

Šiluminių garo turbinų, kondensacinių ir dujų turbinų jėgainių veikimo principas. Garo katilo klasifikacija: parametrai ir ženklinimas. Pagrindinės reaktyvinių ir daugiapakopių turbinų charakteristikos. Šiluminių elektrinių aplinkos problemos.

kursinis darbas, pridėtas 2009 06 24


Mažos ir vidutinės galios dujų turbinų taikymo sritys ir patikimumo rodikliai. Dujų turbinų jėgainių veikimo principas, jų konstrukcija ir aprašymas pagal Brayton / Joule termodinaminį ciklą. Dujų turbinų jėgainių rūšys ir pagrindiniai privalumai.

santrauka, pridėta 2012 08 14


Įvairių tipų elektrinių charakteristikos. Kondensacinių šiluminių, šildymo, atominių, dyzelinių, hidro- ir vėjo jėgainių, dujų turbinų statyba. Įtampos reguliavimas ir galios rezervo kompensavimas.

kursinis darbas, pridėtas 2013-10-10


Elektros energijos pramonės svarba Rusijos Federacijos ekonomikoje, jos tema ir plėtros kryptys, pagrindinės problemos ir perspektyvos. Bendros didžiausių šiluminių ir atominių, hidraulinių jėgainių charakteristikos, vieninga NVS šalių energetikos sistema.

testas, pridėtas 2011-01-03


Anglių sudėtis, klasifikacija. Pelenų ir šlakų produktai ir jų sudėtis. Kuznecko garų anglių pelenų ir šlakų medžiagų elementų turinys. Anglių struktūra ir struktūra. Makromolekulės struktūrinis vienetas. Šiluminės anglies gilios demineralizacijos būtinumas, metodai.

santrauka, pridėta 2011-05-02


Šilumos energetikos plėtros ištakos. Kuro vidinės energijos pavertimas mechanine energija. Pramoninės gamybos atsiradimas ir raida XVII amžiaus pradžioje. Garų variklis ir jo veikimo principas. Dvigubo veikimo garo variklio veikimas.

santrauka, pridėta 2012-06-21


Garo turbinų jėgainės kaip pagrindinės šiuolaikinių šiluminių ir atominių elektrinių įrangos apibūdinimas. Jo termodinaminis ciklas, procesai, vykstantys darbo metu. Būdai, kaip padidinti STU ciklo efektyvumą. Garo turbinų statybos Rusijoje perspektyvos.

santrauka, pridėta 2012-01-29


Šilumos kondensacinėse jėgainėse, dujų turbinose ir kombinuotose šilumos ir jėgainėse elektros gamybos procesų aprašymas. Hidraulinių ir saugojimo jėgainių sandaros tyrimas. Geoterminė ir vėjo energija.

santrauka, pridėta 2013-10-25


Elektros gamyba. Pagrindinės elektrinių rūšys. Šiluminių ir atominių elektrinių poveikis aplinkai. Šiuolaikinių hidroelektrinių statyba. Potvynių ir potvynių stočių orumas. Elektrinių tipų procentinė dalis.

pristatymas pridėtas 2015-03-23


Skaitmeninis mini šiluminių elektrinių kondensacinio bloko energijos efektyvumo efektyvumo tyrimas įvairiomis šilumos mainų su aplinka sąlygomis. Apsvarstyti bendrą elektrinių eksploatavimo priklausomybę nuo įvairių organinių darbo medžiagų naudojimo.