Официальный сайт — mrsk-1.ru Перспективы развития ТЭС и АЭС
В начале XXI века вопрос модернизации и развития энергетики России крайне обострился с учетом следующих факторов:
— Износ оборудования электростанций, тепловых и электрических сетей к концу первого десятилетия мог превысить 50 %, а это означало, что к 2020 году износ мог достигнуть 90 %;
— Технико-экономические характеристики производства и транспорта энергии изобилуют многочисленными очагами непроизводительных затрат первичных энергоресурсов;
— Уровень оснащения объектов энергетики средствами автоматики, защит и информатики находится на уровне значительно более низком, чем на объектах энергетики стран Западной Европы и США;
— Первичный энергоресурс на ТЭС России используется с КПД не превышающим 32 – 33 %, в отличие от стран, применяющих передовые технологии паросилового цикла с КПД до 50% и выше;
— Уже в первом пятилетии XXI века по мере стабилизации экономики России стало очевидным, что энергетика из «локомотива» экономики может превратится в «полосу препятствий». К 2005 г. энергосистема Московского региона стала дефицитной;
— Изыскание средств для модернизации и развития энергетической базы России в условиях рыночной экономики и реформирования энергетики, исходя из рыночных принципов.
В этих условиях были созданы несколько программ, однако их дополнения и «развитие» продолжаются.
Вот одна из программ созданных в конце прошлого века (табл. 6).
Таблица 6. Вводы мощностей электростанций, млн. кВт.
Таблица 7. Инвестиционные потребности электроэнергетики, млрд. долл.
Острота положения дел с энергоснабжением экономики России и социальной сферы по оценкам специалистов РАО «ЕЭС России» иллюстрируется появлением энергодефицитных регионов (в осеннее-зимний период максимума нагрузок потребления).
Так возникла энергопрограмма ГОЭЛРО-2. Следует заметить, что в различных источниках приводятся значительно отличные друг от друга показатели. Именно поэтому в предыдущих таблицах (табл. 6, табл. 7) нами приведены максимальные из опубликованных показателей. Очевидно, что этот «потолочный» уровень прогнозов может быть использован как ориентир.
В число основных направлений следует включить:
1. Ориентация на создание ТЭС на твердом топливе. По мере приведения цен на природный газ к уровню мировых, ТЭС на твердом топливе будут экономически обоснованы. Современные методы сжигания угля (в циркулирующем кипящем слое), а далее угольные технологии комбинированного цикла с предварительной газификацией угля или его сжигание в котлах кипящего слоя под давлением позволяют сделать ТЭС на твердом топливе конкурентными на «рынке» ТЭС будущего.
2. Применение «дорогого» природного газа на вновь сооружаемых ТЭС будет обосновано лишь при использовании установок комбинированного цикла, а также при создании мини-ТЭС на базе ГТУ и т.п.
3. Техническое перевооружение существующих ТЭС из-за нарастающего физического и морального износа останется приоритетным направлением. Следует заметить, что при замене узлов и агрегатов появляется возможность внедрения совершенных технических решений, в том числе и в вопросах автоматизации и информатики.
4. Развитие атомной энергетики в ближайшей перспективе связано с завершением строительства блоков высокой готовности, а также проведением работ по продлению срока службы АЭС на экономически оправданный период времени. В более отдаленной перспективе вводы мощностей на АЭС должны вестись путем замены демонтируемых блоков на энергоблоки нового поколения, отвечающие современным требованиям безопасности.
Будущее развитие атомной энергетики обусловлено решением ряда проблем, основными из которых является достижение полной безопасности действующих и новых АЭС, закрытие отработавших свой ресурс АЭС, обеспечение экономической конкурентоспособности атомной энергетики по сравнению с альтернативными энергетическими технологиями.
5. Важным направлением в электроэнергетике для современных условий является развитие сети распределенных генерирующих мощностей путем строительства небольших электростанций, в первую очередь, ТЭЦ небольшой мощности с ПГУ и ГТУ
РАЗВИТИЕ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГЕТИКИ: АНАЛИЗ, ПРОБЛЕМЫ, ПЕРСПЕКТИВЫ
Аннотация. В статье рассматриваются проблемы развития тепловой и электроэнергетики на современном этапе развития экономики страны, содержится их анализ и возможные перспективы развития отрасли.
Ключевые слова. Тепловая и электроэнергетика; основные фонды отрасли; тарификация; производство электроэнергии; энергосбережение.
Karabekova А. А.
DEVELOPMENT OF THERMAL ENERGY: ANALYSIS, PROBLEMS, PROSPECTS
Keywords. Thermal and electric power industry; fixed assets of the industry; tariffication; power generation; energy saving.
Несмотря на бурное развитие отраслей нетрадиционной энергетики в последние десятилетия, большая часть производимой в мире электроэнергии по-прежнему приходится на долю энергии, получаемой на тепловых электростанциях (ТЭС). При этом возрастающая с каждым годом потребность в электричестве оказывает стимулирующее воздействие на развитие тепловой энергетики. Энергетики во всём мире работают в сторону усовершенствования ТЭС, повышения их надёжности, экологической безопасности и эффективности.
Тепловая энергетика немыслима без теплоэлектростанций. Тепловые э не р гоу стан о в к и функционируют по следующей схеме. Сначала топливо органического происхождения подаётся в топку, где оно сжигается и нагревает проходящую по трубам воду. Вода, нагреваясь, преобразуется в пар, кото-
ГРНТИ 44.31.00 О Карабекова A.A., 2017
Бурный рост отрасли приходился на середину и конец XX века, когда осваивались масштабные программы модернизации отрасли, происходил рост энергоустановок и всего энергетического оборудования. В настоящее время развитие тепловой энергетики осуществляется преимущественно за счет внедрения новых инновационных технологий, поскольку рынок технологий претерпел существенные позитивные изменения, на которые повлияли процессы международного разделения труда, интеграционные процессы, развитие физики, теоретические исследования в области поиска новых, альтернативных видов энергии и пр., но осуществляются они не столь масштабно. В частности, мы выделяем ряд проблем, требующих разрешения в самое кратчайшее время.
Справедливости ради, стоит сказать, что данная ситуация характерна практически для всех инфраструктурных отраслей нашей экономики. Специалисты, как правило, определяют параметры основных составляющих, а также косвенных факторов износа основных фондов в теплоэнергетической сфере: физически и морально устаревшее оборудование ТЭС, котельных, энергоустановок, что приводит к низкому КПД в процессе их функционирования, росту возвратов и отказов с последующими отрицательными эффектами; доминирующая роль в общей структуре устаревшего оборудования для генерации тепла, а также его транспортировки и потребления; неуклонный рост аварий и утечек ввиду устаревшей конструкции теплопроводов и сетей, и, как следствие, фактические высокие тепловые потери.
Следующая проблема, стоящая перед теплоэнергетикой сегодня — это долговременное отсутствие стратегических проектов, направленных на развитие отрасли. Реформа ОАО «ЕЭС» в части системы планирования оказалась несовершенной, поскольку вопросы разработки генеральных планов развития инженерных систем, в том числе и теплоснабжения, оказались неучтенными. Самым острым вопросом является финансирования этих процессов, особенно строительства и реконструкции. В настоящее время этими вопросами для тепловой энергетики занимается исключительно муниципальная власть. Сегодня назрела жизненная необходимость разрешения проблемы формирования стратегических планов для развития отрасли.
По мнению многих представителей отрасли, возникла острая необходимость создания структуры, занимающейся непосредственно проблемами стратегического развития и планирования всей энергетической структуры страны, в т.ч. и тепловой энергетикой. Здесь возникают препятствия в виде несовершенства нормативно-правовой базы в данных вопросах, поиска финансовых ресурсов, взаимопроникновения и взаимодействия с предприятиями жилищно-коммунального хозяйства и ряд других, решение которых откладывать уже нельзя.
Ситуация несколько осложняется вопросами ранжирования в постановке самой проблемы, поскольку, по мнению ряда экспертов, изначальное положение тепловой энергетики по отношению
к большой энергетике является достаточно неравноправным, что находит свое выражение в ряде факторов. Нормативно-правовая база функционирования всей электроэнергетической структуры была сформирована исключительно под электроэнергетику с учетом интересов последней, тогда как нормативное регулирование многих аспектов деятельности тепловой энергетики выстроено невыгодным для нее образом.
Это неравноправие базового положения в системе энергетики выражается в отсутствии или недостаточности учета интересов тепловой энергетики в ходе реформы электроэнергетической отрасли страны, т.к. реформа электроэнергетики не предусматривала направлений радикального улучшения ситуации с теплоэнергетикой. В процессе создания рыночной системы хозяйствования и планирования отдельных механизмов этой системы в отрасли (НП «Администратор торговой системы» -НП АТС), такие жизненно важные для тепловой энергетики вопросы, как комбинированное производство тепла и электричества (когенерация), не были учтены и, соответственно, отражены должным образом.
К сожалению, в нашей стране имеется порочная практика, при которой потери при транспортировке компенсируются за счет роста тарифов на тепловую и иную энергию. Основными мерами по предотвращению и минимизации потерь должно быть создание экономического механизма по стимулированию процессов внедрения современных конструкций, предотвращающих тепловые потери при транспортировке тепловой энергии, создание системы контроллинга и учета потерь в данном процессе, а также создание специальных надзорных органов по контролю и учету всех участников цепочки стоимости данного процесса. Непроработанность системы поиска ресурсов, отсутствие стимулов бережливого хозяйствования, в т.ч. на тепло и электричество, ставят вопросы о необходимости внедрения энергосберегающих технологий и инновационного оборудования на данных предприятиях.
Система энергосбережения, функционирующая на практике, далека от совершенства. С одной стороны, мы имеем низкие внутренние цены на энергоресурсы, с другой стороны — высокую стартовую стоимость энергосберегающих технологий. Необходимо тщательно проработать данную проблему и достичь компромисса, экономически выгодного и производителям и потребителям, иначе сам термин «энергосбережение» теряет всякий смысл.
Далее необходимо рассмотреть еще одну важную проблему, стоящую перед предприятиями отрасли — кадровую, она по своей специфике сходна с кадровой проблемой во всей современной электроэнергетике. Отрасль испытывает острый дефицит кадров, в т.ч. новых узкоспециализированных работников. Вместе с тем, отмечается существенный перекос в самой структуре кадрового потенциала от профессиональных энергетиков к управленцам, т.н. «эффективным менеджерам». Необходимо пересмотреть всю систему образовательных программ подготовки специалистов всех уровней, с непременным участием студентов и слушателей данных программ в практических мероприятиях, с дальнейшей перспективой трудоустройства в энергетические компании.
Одной из проблем, стоящей перед отраслью, является экологическая. Главным негативным фактором в развитии теплоэнергетики стал тот вред, который наносят окружающей среде в процессе своей работы тепловые электростанции. При сгорании топлива в атмосферу выбрасывается огромное количество вредных выбросов. К ним относятся и летучие органические соединения, и твёрдые частицы золы, и газообразные оксиды серы и азота, и летучие соединения тяжёлых металлов. Кроме того, ТЭС сильно загрязняют воду и портят ландшафт из-за необходимости организации мест для хранения шлаков, золы или топлива.
Функционирование ТЭС сопряжено с выбросами парниковых газов. Тепловые электрические станции выбрасывают огромное количество СО2, накопление которого в атмосфере изменяет тепло-
вой баланс планеты и становится причиной возникновения парникового эффекта — одной из актуальнейших и серьёзнейших экологический проблем современности. Вот почему важнейшее место в современных разработках тепловой энергетики должно отводиться изобретениям и инновациям, способным усовершенствовать ТЭС в сторону их экологической безопасности. Речь идёт о новых технологиях очистки топлива, используемого ТЭС, создании, производстве и установке на ТЭС специальных очистительных фильтров, строительстве новых тепловых электростанций, спроектированных изначально с учётом современных экологических требований.
Вместе с тем, необходимо отметить, что в последние годы развитие теплоэнергетики имеет целый ряд положительных тенденций. Важно рассмотреть перспективы развития отрасли. Теплоэнергетические устройства являются, и ещё очень долго будут являться основным источником электрической энергии для человечества. Поэтому теплоэнергетики всего мира продолжают усиленно развивать данную перспективную отрасль энергетики. Их усилия, прежде всего, направлены на повышение эффективности тепловых электростанций, необходимость чего диктуется как экономическими, так и экологическими факторами. Жёсткие требования мирового сообщества к экологической безопасности энергетических объектов, стимулируют инженеров на разработку технологий, снижающих выбросы ТЭС до предельно допустимых концентраций.
Современные условия таковы, что перспективными окажутся в будущем ТЭС, работающие на угле или газе, поэтому именно в данном направлении теплоэнергетики всего мира прикладывают больше всего усилий. Доминирующая роль теплоэнергетики в обеспечении мировых человеческих потребностей в электричестве будет сохраняться ещё длительное время. Ведь, несмотря на стремление развитых стран как можно скорее перейти на более безопасные с экологической точки зрения и доступные (что немаловажно в свете приближающегося кризиса исчерпания органического топлива) источники энергии, быстрый переход к новым способам получения энергии невозможен. А это означает, что теплоэнергетика будет активно развиваться и дальше, но, разумеется, с учётом новых требований к экологической безопасности используемых технологий.
1. Ивантер В.В., Ксенофонтов М.Ю. Концепция конструктивного прогноза роста российской экономики в долгосрочной перспективе // Проблемы прогнозирования. 2012. № 6.
3. Сравнительная эффективность атомной теплофикации в малых и средних городах России // Электрические станции. 2014. № 7. С. 6-15.
4. Макарова A.C., Хоршев A.A., Шаров ЕЛ. Перспективы атомной теплофикации на основе энергоблоков мощностью до 100 МВт // Атомная энергия. 2014. Т. 117. Вып. 1. С. 10-14.
5. Ольховский Г.Г. Тепловая энергетика в начале XXI века // Электрические станции. 2011. № 6. С. 3-12.
6. Некрасов A.C. Современное состояние теплоснабжения России // Проблемы прогнозирования. 2011. № 1.
7. Айрапетова А.Г., Левашова O.A. Формирование производственной программы с учетом особенностей та-рифообразования на предприятиях электроэнергетической отрасли России // Научно-технические ведомости СПбГПУ (экономические науки). 2014. № 4 (199).
8. Сценарные условия долгосрочного прогноза социально-экономического развития Российской Федерации до 2030 года / Министерство экономического развития РФ. М., апрель 2012.
9. Постановление Правительства РФ от 15.04.2014 г. №321 «Об утверждении государственной программы Российской Федерации «Энергоэффективность и развитие энергетики»».
Современные теплоэнергетические системы промышленных предприятий состоят из трех частей, от эффективности взаимодействия которых зависят объем и эффективность потребления топливноэнергетических ресурсов. Этими частями являются:
источники энергетических ресурсов, т.е. предприятия, производящие требуемые виды энергоресурсов;
системы транспорта и распределения энергетических ресурсов между потребителями. Чаще всего это тепловые и электрические сети; потребители энергетических ресурсов.
Каждый из участников в системе производитель — потребитель энергетических ресурсов имеет собственное оборудование и характеризуется определенными показателями энергетической и термодинамической эффективности. При этом часто возникает ситуация, когда высокие показатели эффективности некоторых из участников системы нивелируются другими, так что суммарная эффективность теплоэнергетической системы оказывается невысокой. Наиболее сложной является стадия потребления энергетических ресурсов.
Уровень использования топливно-энергетических ресурсов в отечественной промышленности оставляет желать лучшего. Обследование предприятий нефтехимической отрасли показало, что фактический расход энергоресурсов превышает теоретически необходимый примерно в 1,7-2,6 раза, т.е. целевое использование энергоресурсов составляет около 43 % реальных затрат производственных технологий. Такая ситуация наблюдается на предприятиях химической, резинотехнической, пищевой и отраслей, где недостаточно или неэффективно используются тепловые вторичные ресурсы.
К числу ВЭР, не находящих применения в промышленных теплотехнологических и теплоэнергетических системах предприятия, относятся в основном тепловые потоки жидкостей (t < 90 0С) и газов (t < 150 0С) (см. табл. 1.8).
В настоящее время известны достаточно эффективные разработки, позволяющие использовать теплоту таких параметров непосредственно на промышленном объекте. В связи с увеличением цен на энергоресурсы интерес к ним растет, налаживается производство теплоутилизаторов и утилизационных термотрансформаторов, что позволяет надеяться на улучшение в ближайшем будущем ситуации с использованием таких ВЭР в промышленности.
Как показывают расчеты эффективности энергосберегающих мероприятий, каждая единица тепловой энергии (1 Дж, 1 ккал) дает эквивалентную экономию натурального топлива в пятикратном размере. В тех случаях, когда удавалось найти наиболее удачные решения, экономия натурального топлива достигала десятикратного размера.
Основной причиной этого является отсутствие промежуточных стадий добычи, обогащения, преобразования, транспорта топливных энергоресурсов для обеспечения количества сэкономленных энергетических ресурсов. Капитальные вложения в энергосберегающие мероприятия оказываются в 2-3 раза ниже необходимых капитальных вложений в добывающую и смежные отрасли промышленности для получения эквивалентного количества природного топлива.
В рамках традиционно сложившегося подхода теплоэнергетические системы крупных промышленных потребителей рассматриваются единственным образом — как источник энергоресурсов требуемого качества в нужном количестве в соответствии с требованиями технологического регламента. Режим работы теплоэнергетических систем подчиняется условиям, диктуемым потребителем. Такой подход обычно приводит к просчетам при подборе оборудования и принятию неэффективных решений по организации теплотехнологических и теплоэнергетических систем, т.е. к скрытому или явному перерасходу топливно-энергетических ресурсов, что, естественно, сказывается на себестоимости выпускаемой продукции.
В частности, достаточно сильное влияние на общие показатели эффективности энергопотребления промышленных предприятий оказывает сезонность. В летний период обычно отмечается избыточное поступление ВЭР теплотехнологии и одновременно ощущаются проблемы, связанные с недостаточным объемом и качеством охлаждающих теплоносителей из-за повышения температуры оборотной воды. В период низких температур наружного воздуха, напротив, возникает перерасход тепловой энергии, связанный с увеличением доли тепловых потерь через наружные ограждения, который очень трудно выявляется.
Таким образом, современные теплоэнергетические системы должны разрабатываться или модернизироваться в органичной взаимосвязи с промышленной теплотехнологией, с учетом временных графиков и режимов работы как агрегатов — потребителей ЭР, так и агрегатов, которые, в свою очередь, являются источниками ВЭР. Основными задачами промышленной теплоэнергетики при этом являются:
обеспечение баланса энергоресурсов требуемых параметров в любой отрезок времени для надежной и экономичной работы отдельных агрегатов и производственного объединения в целом; оптимальный выбор энергоносителей по теплофизическим и термодинамическим параметрам;
определение номенклатуры и режимов работы резервных и аккумулирующих источников энергоресурсов, а также альтернативных потребителей ВЭР в период их избыточного поступления; выявление резервов роста энергетической эффективности производства на текущем уровне технического развития и в отдаленном будущем.
В перспективе ТЭС ПП представляются сложным энерготехнологическим комплексом, в котором энергетические и технологические потоки тесно взаимосвязаны. При этом потребители топливно-энергетических ресурсов могут быть источниками вторичной энергии для технологических установок данного производства, внешнего потребителя или утилизационных энергетических установок, генерирующих другие виды энергетических ресурсов.
Удельный расход теплоты на выпуск продукции промышленных производств колеблется от одного до десятков гигаджоулей на тонну конечного продукта в зависимости от установленной мощности оборудования, характера технологического процесса, тепловых потерь и равномерности графика потребления. При этом наиболее привлекательными являются мероприятия, направленные на повышение энергоэкономической эффективности действующих производств и не вносящие существенного изменения в режим работы основного технологического оборудования. Наиболее привлекательной представляется организация замкнутых систем теплоснабжения на базе утилизационных установок, предприятия которых имеют высокую долю потребления водяного пара среднего и низкого давления и горячей воды.
Для большинства предприятий характерны значительные потери подведенной в систему теплоты в теплообменных аппаратах, охлаждаемых оборотной водой или воздухом — в конденсаторах, охладителях, холодильниках и т.п. В таких условиях целесообразна организация централизованных и групповых систем с промежуточным теплоносителем в целях рекуперации сбрасываемой теплоты. Это позволит связать многочисленные источники и потребителей в рамках всего предприятия или выделенного подразделения и обеспечить горячей водой требуемых параметров промышленных и санитарнотехнических потребителей.
Замкнутые системы теплоснабжения являются одним из основных элементов безотходных производственных систем. Регенерация теплоты низких параметров и ее трансформацией на необходимый температурный уровень может быть возвращена значительная часть энергетических ресурсов, которая обычно сбрасывается в атмосферу непосредственно или с использованием систем оборотного водоснабжения.
В технологических системах, использующих в качестве энергоносителей пар и горячую воду, температура и давление подводимой и сбрасываемой теплоты в процессах охлаждения оказываются одинаковыми. Количество сбрасываемой теплоты может даже превышать количество введенной в систему теплоты, так как процессы охлаждения обычно сопровождаются изменением агрегатного состояния вещества. В таких условиях возможна организация утилизационных централизованных или местных теплонасосных систем, которые позволяют регенерировать до 70 % теплоты, затраченной в теплопотребляющих установках.
Такие системы получили широкое распространение в США, Германии, Японии и других странах, но в нашей стране их созданию не уделялось достаточного внимания, хотя известны теоретические разработки, проводившиеся в 30-х годах прошлого столетия. В настоящее время ситуация меняется и теплонасосные установки начинают внедрять в системы как теплоснабжения жилищно-коммунальных хозяйств, так и промышленных объектов.
Одним из эффективных решений является организация утилизационных систем холодоснабжения на базе абсорбционных трансформаторов теплоты (АТТ). Промышленные системы холодоснабжения базируются на холодильных установках парокомпрессионного типа, причем потребление электроэнергии на производство холода достигает 15-20 % ее суммарного расхода по всему предприятию. Абсорбционные трансформаторы теплоты как альтернативные источники хладоснабжения обладают некоторыми преимуществами, в частности:
для привода АТТ может использоваться низкопотенциальная теплота технической воды, дымовых газов или отработавшего пара низкого давления;
при неизменном составе оборудования АТТ способен работать как в режиме хладоснабжения, так и в режиме теплового насоса на отпуск теплоты.
Системы воздухо- и хладоснабжения промышленного предприятия существенного влияния на поступление ВЭР не оказывают и могут рассматриваться как потребители теплоты при разработке утилизационных мероприятий.
В будущем следует ожидать появления принципиально новых безотходных промышленных технологий, созданных на базе замкнутых производственных циклов, а также значительного повышения доли электроэнергии в структуре энергопотребления.
Рост потребления электроэнергии в промышленности будет связан, прежде всего, с освоением дешевых источников энергии — реакторов на быстрых нейтронах, термоядерных реакторов и пр.
Одновременно с этим следует ожидать ухудшения экологической ситуации, связанной с глобальным перегревом планеты вследствие интенсификации «термического загрязнения» — роста тепловых выбросов в атмосферу.
Контрольные вопросы и задания к теме 1
1. Какие виды энергоносителей используются для проведения основных технологических процессов в отделении пиролиза, а также на стадии выделения и разделения продуктов реакции в производстве этилена?
2. Охарактеризуйте приходную и расходную части энергетического баланса печи пиролиза. Как повлияла на них организация подогрева питательной воды?
3. Охарактеризуйте структуру энергозатрат в производстве изопрена методом двухстадийного дегидрирования. Какую долю в ней составляют потребление холода и оборотной воды?
4. Проведите анализ структуры теплового баланса производства синтетического этилового спирта методом прямой гидратации этилена. Перечислите статьи расходной части баланса, которые относятся к потерям тепловой энергии.
5. Поясните, почему теплотехнология ТАЦ-основы классифицируется как низкотемпературная.
6. Какие характеристики позволяют оценить равномерность тепловых нагрузок в течение года?
7. Приведите примеры промышленных технологий, которые относятся к второй группе по доле расхода теплоты на собственные нужды.
8. По суточному графику расхода пара на нефтехимическом предприятии определите его максимальное и минимальное значения и проведите их сравнение. Охарактеризуйте месячный график теплопотребления нефтехимического предприятия.
9. Чем объясняется неравномерность годовых графиков тепловых нагрузок промышленных предприятий?
10. Проведите сравнение графиков годовых нагрузок машиностроительных предприятий и химических комбинатов и сформулируйте выводы.
11. Всегда ли горючие отходы производства следует считать вторичными энергоресурсами?
12. Охарактеризуйте структуру потребления теплоты в промышленности с учетом температурного уровня тепловосприятия.
13. Поясните принцип определения располагаемого количества теплоты ВЭР продуктов сгорания, направляемых в котлы-утилизаторы.
14. Какую эквивалентную экономию природного топлива дает экономия единицы теплоты на стадии потребления и почему?
15. Сравните объемы выхода ВЭР в производстве бутадиена методом двухстадийного дегидрирования н -бутана и методом контактного разложения спирта (см. табл. П.1.1).
Вторичные энергоресурсы производств нефтехимической промышленности
Продолжение табл. П.1.1
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТЭС И ТЭЦ
А. Х. Мамадалимов
Ферганский Государственный Университет
Данная статья посвящается о развитие энергетики Узбекистана, потребности ГЭС, ТЭЦ и вторичных энергоресурсов, модернизации действующих ТЭС. Дано предпосылки на факторы влияющих на коэффициент использования тепла топлива ТЭЦ
Ключевые слова: газотурбинные, парогазовые установки, электростанция с парогазовым циклом, коэффициент использования тепла топлива, коэффициент использования тепла, топлива вторичных энергоресурсов
PROSPECTS FOR THE DEVELOPMENT OF TPP AND CHPP
This article is devoted to the development of the energy sector in Uzbekistan, the needs of hydroelectric power plants, thermal power plants and secondary energy resources, the modernization of operating thermal power plants. Preconditions are given for the factors affecting the heat utilization rate of the CHPP fuel
Keywords: gas turbine, combined cycle power plants, power plant with a steam and gas cycle, fuel heat utilization factor, heat utilization factor, fuel of secondary energy resources
В прошлом десятилетий дож заказов, выданных на мировом рынке на газовые турбины, по данным фирмы «Siemens»; составила около 42% , на паровые турбины — 58%, Тенденция развития этого вопроса такова, что это соотношение в ближайшие десять лет наверно не изменится. Поэтому, дальнейшие разработки концентрируются на экономичных и экологически совершенных газотурбинных, парогазовых установках на природном газе и паротурбинных установок на угле. На ГТ станциях, для которых характерен относительно большой удельный расход воздуха, максимальное полное сжигание топлива и достижения низкой эмиссии NОх удается достичь путем использования процесса горения с предварительным смешиванием топлива, а также с оптимизацией качества смеси, дозированной подачи воздуха к предотвращении различий в давлениях топлива и окислителя.
На фирме «Siemens» при исследований процессов горения применяются трехмерные расчетные программы, где содержатся детальные модели турбулентных течений: теплоотдачи, реакции горения с образованием NОх. Такие
вычислительные операции обеспечивают возможность исследования горелок модифицированной конструкции в различных эксплуатационных условиях. известно, что сочетание ГТУ с последующим паровым циклом дает высокие КПД и делают самыми экологически чистыми среди всех электростанций на ископаемом топливе. «Siemens» построил такую станцию с К.П.Д. равным 56% и строят в Австралии станцию с КПД 58%. По данным печати, сейчас ведутся работы по достижению КПД ПГУ до 60%.
«Siemens» в рамках европейского проекта представляет ГТУ к ПГ технологию» предусматривающую газификацию угля с применением кислорода. Получаемый синтез газ подвергается эффективной очистке под давлением. После чего он может использоваться на ГТ и на электростанциях с парогазовым циклом. Однако, газификация угля связана с определенным энергопотреблением и несмотря на это удается достичь к.п.д. равным 50%.
В технологии сжиженного слоя под давлением («Siemens») уголь сжигается при t= 850 — 900°С. Благодаря генерации пара осуществляется отвод тепла от этого слоя. Вследствие низких температур NO образуется только в незначительном объеме, а при добавлении извести в сжиженный слой улавливается основной объем серы. Отработынные газы слоя под давлением очищаются от пыли и используются в качестве рабочего тела для газовой турбини, что КПД, составляет 45-46%,
Известно, что коэффициент использования тепла топлива ТЭЦ превышает 85 %, что значительно выше, чем на обычных ТЭС, включая парогазовые, а также удельные выбросы СО2 ТЭЦ вдвое ниже., чем на обычных А ТЭС в расчете на единицу вырабатываемой электроэнергии. Поэтому ЕС стимулирует развитие ТЭЦ в рамках программы «Джоуль-Терми». С 1990 г с помощью средств этой программы осуществлено финансирование 45 проектов, связанных с развитием ТЭЦ. В настоящее время доля ТЭЦ в общем производстве электроэнергии на европейском рынке составляет 17% и Европейская комиссия хотела бы к 2020г. увеличить ее до 26 %. Сейчас 36% всей мощности ТЭЦ приходится на Германию. В настоящие время некоторые ТЭЦ реконструируется с использованием новых технологий. В Гамбурге осуществляется проект использования ТЭЦ с топливными элементами для централизованного теплоснабжения 600 домов, на первой стадий которого было введена установка РС-25 с фосфорно-кислотными топливными элементами с Кэл= 200 кВт и Q^ = 220 кВт .На втором стадии предусмотрена использование водорода. Основным топливом для Европейских ТЭЦ является природной газ (44 %), доля жидкого топлива составляет 15,6 % .
Большая часть электроэнергии (72%) в Узбекистане производится на теплоэлектростанциях (ТЭК), работающих на газе самые крупные газовые ТЭС-это Сырдарьинская (3000 МВт) и Навоийская (1250МВт). Несколько угольных ТЭС
около Ташкента производят 4% электроэнергии. 9% электроэнергии производится на ТЭС, работающих на мазуте. До ГЭС производят лишь 15% электроэнергии в стране.
Дальнейшее развитие энергетики Узбекистана требует более широкого применения ГЭС, ТЭЦ и вторичных энергоресурсов, модернизации действующих ТЭС. Например, приведенные исследования выявили возможность выработки на малых ГЭС до 8 млрд.квт.4 электроэнергии в год. Компания АО «Бухара энергомарказ» учитывая отсутствие в городе Бухара генерирующих мощностей, совместно с компанией «Siemens» разработала ТЭО по комбинированной выработке тепловой и электрической энергии на базе газотурбинной установки мощностью 64 МВт, которая могла бы обеспечить покрытие потребности г. Бухары в электроэнергии и тепле.
1. Яковлев Б. В., Гринчук А. С. Эффективность современных энергоустановок ТЭС // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2007. №1. URL: https://cyberlemnka.ru/artide/n/effektivnost-sovremennyh-energoustanovok-tes (дата обращения: 25.12.2021).
2. Я к о в л е в, Б. В. Современные энерготехнологии на ТЭС / Б. В. Яковлев, А. С. Гринчук // Энергия и менеджмент. — 2006. — № 2.
3. Ц а н е в, С. В. Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций: учеб. пособие для вузов / С. В. Цанев, В. Д. Буров, А. Н. Ремизов; под ред. С. В. Цанева. -2-е изд. — М.: Изд. дом МЭИ, 2006. — 584 с.
4. О с н о вы современной энергетики / под общ. ред. чл.-кор. РАН Е. В. Аметистова. -М.: Изд-во МЭИ, 2004.