Электростанции работающие на угле

Электростанции работающие на угле

Принцип работы теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) основан на уникальном свойстве водяного пара – быть теплоносителем. В разогретом состоянии, находясь под давлением, он превращается в мощный источник энергии, приводящий в движение турбины теплоэлектростанций (ТЭС) — наследие такой уже далекой эпохи пара.

Первая тепловая электростанция была построена в Нью-Йорке на Перл-Стрит (Манхэттен) в 1882 году. Родиной первой российской тепловой станции, спустя год, стал Санкт-Петербург. Как это ни странно, но даже в наш век высоких технологий ТЭС так и не нашлось полноценной замены: их доля в мировой энергетике составляет более 60 %.

И этому есть простое объяснение, в котором заключены достоинства и недостатки тепловой энергетики. Ее «кровь» — органическое топливо – уголь, мазут, горючие сланцы, торф и природный газ по-прежнему относительно доступны, а их запасы достаточно велики.

Большим минусом является то, что продукты сжигания топлива причиняют серьезный вред окружающей среде. Да и природная кладовая однажды окончательно истощится, и тысячи ТЭС превратятся в ржавеющие «памятники» нашей цивилизации.

Принцип работы

Для начала стоит определиться с терминами «ТЭЦ» и «ТЭС». Говоря понятным языком – они родные сестры. «Чистая» теплоэлектростанция – ТЭС рассчитана исключительно на производство электроэнергии. Ее другое название «конденсационная электростанция» – КЭС.

Теплоэлектроцентраль – ТЭЦ — разновидность ТЭС. Она, помимо генерации электроэнергии, осуществляет подачу горячей воды в центральную систему отопления и для бытовых нужд.

Схема работы ТЭЦ достаточно проста. В топку одновременно поступают топливо и разогретый воздух — окислитель. Наиболее распространенное топливо на российских ТЭЦ – измельченный уголь. Тепло от сгорания угольной пыли превращает воду, поступающую в котел в пар, который затем под давлением подается на паровую турбину. Мощный поток пара заставляет ее вращаться, приводя в движение ротор генератора, который преобразует механическую энергию в электрическую.

Далее пар, уже значительно утративший свои первоначальные показатели – температуру и давление – попадает в конденсатор, где после холодного «водяного душа» он опять становится водой. Затем конденсатный насос перекачивает ее в регенеративные нагреватели и далее — в деаэратор. Там вода освобождается от газов – кислорода и СО2, которые могут вызвать коррозию. После этого вода вновь подогревается от пара и подается обратно в котел.

Теплоснабжение

Вторая, не менее важная функция ТЭЦ – обеспечение горячей водой (паром), предназначенной для систем центрального отопления близлежащих населенных пунктов и бытового использования. В специальных подогревателях холодная вода нагревается до 70 градусов летом и 120 градусов зимой, после чего сетевыми насосами подается в общую камеру смешивания и далее по системе тепломагистралей поступает к потребителям. Запасы воды на ТЭЦ постоянно пополняются.

Как работают ТЭС на газе

По сравнению с угольными ТЭЦ, ТЭС, где установлены газотурбинные установки, намного более компактны и экологичны. Достаточно сказать, что такой станции не нужен паровой котел. Газотурбинная установка – это по сути тот же турбореактивный авиадвигатель, где, в отличие от него, реактивная струя не выбрасывается в атмосферу, а вращает ротор генератора. При этом выбросы продуктов сгорания минимальны.

Новые технологии сжигания угля

КПД современных ТЭЦ ограничен 34 %. Абсолютное большинство тепловых электростанций до сих пор работают на угле, что объясняется весьма просто — запасы угля на Земле по-прежнему громадны, поэтому доля ТЭС в общем объеме выработанной электроэнергии составляет около 25 %.

Процесс сжигания угля многие десятилетия остается практически неизменным. Однако и сюда пришли новые технологии.

Чистое сжигание угля (Clean Coal)

Особенность данного метода состоит в том, что вместо воздуха в качестве окислителя при сжигании угольной пыли используется выделенный из воздуха чистый кислород. В результате, из дымовых газов удаляется вредная примесь – NОx. Остальные вредные примеси отфильтровываются в процессе нескольких ступеней очистки. Оставшийся на выходе СО2 закачивается в емкости под большим давлением и подлежит захоронению на глубине до 1 км.

Метод «oxyfuel capture»

Здесь также при сжигании угля в качестве окислителя используется чистый кислород. Только в отличие от предыдущего метода в момент сгорания образуется пар, приводящий турбину во вращение. Затем из дымовых газов удаляются зола и оксиды серы, производится охлаждение и конденсация. Оставшийся углекислый газ под давлением 70 атмосфер переводится в жидкое состояние и помещается под землю.

Метод «pre-combustion»

Уголь сжигается в «обычном» режиме – в котле в смеси с воздухом. После этого удаляется зола и SO2 – оксид серы. Далее происходит удаление СО2 с помощью специального жидкого абсорбента, после чего он утилизируется путем захоронения.

Читайте также:  Стадии производства цветных металлов

Пятерка самых мощных теплоэлектростанций мира

Первенство принадлежит китайской ТЭС Tuoketuo мощностью 6600 МВт (5 эн/бл. х 1200 МВт), занимающей площадь 2,5 кв. км. За ней следует ее «соотечественница» — Тайчжунская ТЭС мощностью 5824 МВт. Тройку лидеров замыкает крупнейшая в России Сургутская ГРЭС-2 – 5597,1 МВт. На четвертом месте польская Белхатувская ТЭС – 5354 МВт, и пятая – Futtsu CCGT Power Plant (Япония) – газовая ТЭС мощностью 5040 МВт.

Российская энергетика действует в условиях затянувшейся «газовой паузы», завершение которой ожидается из года в год.

– Сегодня в российской энергетике сложилась парадоксальная ситуация: утверждена стратегия развития угольной отрасли, при этом подразумевается, что основным стимулом для угольного роста будет экспорт. Как сложилась эта тенденция? И насколько существенное место занимают потребности внутреннего рынка угля в перспективных планах российских энергокомпаний?

– Российские ТЭС традиционно являлись крупнейшими потребителями угля на внутреннем рынке. Но в 2010 году произошло знаковое событие – объем экспорта энергетических углей сравнялся с объемом поставки на отечественные электростанции, а в 2011 году – заметно превзошел его. В 2011 году объем экспорта российских энергетических углей составил 108,3 миллиона тонн, увеличившись по сравнению с 2010 годом на 12,4 миллиона тонн (13 процентов). Экспорт стал крупнейшим сектором потребления российских энергетических углей, а доля поставки на отечественные ТЭС снизилась с 39,8 до 31,4 процента.

Сегодня 90 процентов суммарного ежегодного объема потребления угольного топлива на ТЭС России составляют низкокачественные угли, высококачественные марки идут на экспорт. Несмотря на то что объемы обогащения энергетических углей в России в последние годы увеличиваются, обогащенные угли на российские станции как не поставлялись, так и не поставляются.

Конкурирует экспорт с внутренними потребителями и на рынке полувагонов. Приоритетом для угольных компаний является удовлетворение экспортного спроса, и лишь оставшийся вагонный парк используется для поставок внутренним потребителям.

На внутреннем рынке возник дефицит качественных углей марок СС и Т. Участились случаи, когда электростанции не могут приобрести нужный уголь в необходимом количестве либо поставщики предлагают его по ценам, не удовлетворяющим ценовым ограничениям на электроэнергию. В итоге, началось использование на ТЭС непроектных марок углей и даже отходов углеобогащения и угледобычи, что повышает аварийность работы оборудования.

Например, на Черепетской ГРЭС проведена апробация сжигания смеси отходов и угля, а также импортных экибастузских углей, на Кемеровских ТЭС – апробация сжигания марок Г/Д вместо Т/СС, на Южно-Кузбасской ГРЭС и Западно-Сибирской ТЭС – апробация сжигания промпродукта (отходов обогащения коксующихся углей).

Основные угли, потребляемые на ТЭС России, – кузнецкие, канско-ачинские и импортные экибастузские. Их совокупная доля в суммарном объеме поставок составляет около 60 процентов. При этом объемы поставок кузнецких углей снижаются, канско-ачинских и экибастузских – растут. В 2011 году импортный экибастузский уголь вышел на первое место по объемам поставки на ТЭС России, опередив крупнейшие российские угольные бассейны.

– Итак, качественный энергетический уголь России идет на экспорт, в то время как отечественные станции вынуждены довольствоваться тем, что не востребовано за рубежом. Связано ли это с более благоприятной ценовой конъюнктурой на внешнем рынке? Или есть и другие причины?

– Действующие угольные электростанции (за редким исключением) построены в расчете на «проектный» уголь конкретных месторождений, а высококачественный уголь нужен современным угольным станциям на чистых угольных технологиях, которых в нашей электроэнергетике нет. Чтобы создать спрос на высококачественный энергетический уголь, нужно модернизировать угольную энергетику страны.

Слабые стимулы по сдерживанию цен на оптовом рынке, его несовершенство и неэффективность провоцируют пассивность генераторов. Им невыгодно оптимизировать топливообеспечение, поскольку они уверены, что все затраты на уголь будут включены в цену на электроэнергию.

– Насколько велика доля угольной генерации в энергобалансе РФ?

– На электростанциях России ежегодно производится более 1 триллиона кВт-ч электроэнергии, в том числе 68 процентов – на тепловых электростанциях, большинство из которых работает на природном газе. Производство электроэнергии на угле в России составляет около 200 миллиардов кВт-ч (примерно одна пятая в структуре производства).

Структура производства электроэнергии по видам генерации в разных регионах России неоднородна. Если в европейской части, включая Урал, тепловая энергетика ориентирована в основном на газ и доля угля незначительна (менее 10 процентов), то в Сибири и на Дальнем Востоке каждый второй киловатт-час производится на угле.

Читайте также:  Подключение двух радиаторов отопления последовательно

Прирост энергопотребления в России за последние десять лет составил 20 процентов, и в основном он был обеспечен газовой генерацией. Уголь в то же время постепенно проигрывал на внутреннем рынке межтопливную конкуренцию газу.

– Утвержденная пять лет назад Генеральная схема размещения объектов электроэнергетики подразумевала интенсивный рост доли угля в генерации. Скорректированный вариант документа предусматривает более скромные показатели. Значит ли это, что выравнивание энергобаланса в пользу угля отходит на второй план? Как обстоят дела с модернизационными проектами, «заточенными» именно под добычу угля для российского потребителя?

– В первоначальных стратегических документах развития отрасли –«Энергетической стратегии России на период до 2020 года» (2003 год) и «Генеральной схеме размещения объектов электроэнергетики на период до 2020 года» (2008 год) – была дана целевая установка на опережающее развитие угольной генерации. Но в «Энергетической стратегии России на период до 2030 года» (2009 год), «Генеральной схеме размещения объектов электроэнергетики на период до 2020 года с перспективой до 2030 года» (2010 год) и «Долгосрочной программе развития угольной промышленности на период до 2030 года» (2012 год) вектор «опережающего развития угольной генерации» изменился на «незначительный темп роста».

Показательно, насколько целевая цифра потребления угля на ТЭС России в 2030 году, предусмотренная в последнем документе, ниже аналогичной цифры «Энергостратегии 2030»: 102 и 158 миллионов тонн, соответственно!

Прогноз объемов потребления угля в электроэнергетике России, разработанный в «Долгосрочной программе развития угольной промышленности до 2030 года», основан на данных «Генсхемы 2030» и учитывает фактические планы генерирующих компаний по вводу новых и модернизации действующих угольных мощностей, объем которых суммарно составит 26,1 ГВт до 2030 года.

Все они будут основаны на «чистых» угольных технологиях – суперсверхкритических параметрах пара (ССКП), циркулирующем кипящем слое (ЦКС), газификации угля и так далее, так как рост платы за выбросы загрязняющих веществ и возможное введение платы за выбросы СО2 сделают применение традиционных технологий еще более неконкурентоспособным.

В планах на 2012‑2020 годы – реализация пилотных проектов современных технологий сжигания угля на ТЭС, необходимых для последующего промышленного освоения. Например, заканчивается строительство энергоблока ЦКС 330 МВт на Новочеркасской ГРЭС. Проекты ССКП находятся на стадии НИОКР.

Россия отстает от европейских стран, Китая, США в области внедрения «чистых» угольных технологий, но вектор государственной политики направлен на поддержку развития внутреннего рынка угля. Не зря на январском совещании по развитию угольной промышленности в Кемерове органы исполнительной власти субъектов РФ услышали рекомендацию предусматривать максимально возможное использование угля для снабжения ТЭС при подготовке стратегий развития. Генерирующим и угольным компаниям рекомендовано скоординировать свои программы развития с министерствами и ведомствами, чтобы учесть модернизацию угольных ТЭС для использования обогащенного угля в качестве основного топлива.

– Что мешает выполнению этой задачи?

– Общественность, экспертное сообщество опасаются поддерживать развитие угольной генерации из экологических и экономических соображений.

Сейчас угольный киловатт-час дороже газового, поскольку цена угля ниже цены газа в условном топливе примерно в полтора раза, а для достижения конкурентоспособности угля это ценовое соотношение должно быть минимум два-три, поскольку суммарные затраты угольных ТЭС значительно выше. Так, в европейской части России себестоимость производства электроэнергии угольной генерацией составляет примерно 1,6 рубля за киловатт-час, а газовой генерацией – примерно 1,1.

Введение же механизма net-back, обеспечивающего равную доходность поставок газа на внешний и внутренний рынки и, соответственно, повышающего конкурентоспособность угля, постоянно откладывается, в настоящее время – на перспективу после 2021 года.

Далее, для успешного развития угольной генерации необходимо обеспечить гарантированные поставки проектного угольного топлива на ТЭС России, а также улучшить координацию грузоперевозок, конкуренцию операторов и снизить вагонную составляющую стоимости железнодорожных перевозок угля на ТЭС, которая резко выросла после реформы ОАО «РЖД» и приватизации вагонного парка.

Еще одним барьером на пути развития угольной генерации является низкий уровень утилизации золошлаковых отходов. Для того чтобы развернуть общественное мнение в сторону угольной генерации, необходимо убедить общество в том, что твердотопливная энергетика на новых технологиях не будет продуцировать отходы, а способна их утилизировать с получением энергии и продуктов углехимии с высокой добавленной стоимостью.

Читайте также:  Полка держатель для дсп

Необходимо разработать и утвердить на государственном уровне эффективную стратегию развития угольной генерации России на базе современных «чистых» угольных технологий и энерготехнологических комплексов в рамках Государственной программы развития электроэнергетики России с учетом возможного наращивания потенциала совместного взаимодействия со странами СНГ и Прибалтики в сфере ТЭКа.

Увеличение потребления низкокачественных углей и отходов угольного производства должно быть обращено в преимущество угольной генерации. Твердотопливная энергетика на основе экологически «чистых» технологий может стать «фабрикой» по утилизации некондиционного сырья, промышленных и бытовых отходов.

Необходимо перейти к комбинированному безотходному производству энергии и высокоценных продуктов углехимии: полигенерационный цикл в рамках энерготехнологических комплексов производства электрической и тепловой энергии и продуктов углехимии с высокой добавленной стоимостью (коксовая продукция, углеродные сорбенты, брикетированное топливо, СЖТ, метанол, удобрения, полиметаллоконцентраты, строительные материалы, дефицитные попутные газы (азот, жидкий аргон, кислород) и др.).

– Как работает стратегия поддержки угольных инноваций на практике?

– Сегодня инновационное развитие угольной энергетики активно поддерживается правительством России через три основных инструмента. Во‑первых, это технологические платформы, в том числе «Экологически чистая тепловая энергетика высокой эффективности» (координатор – ВТИ) и «Малая распределенная энергетика» (координатор – ЗАО «АПБЭ»). Во-вторых, программы инновационного развития генерирующих компаний, включающие проекты внедрения «чистых» угольных технологий (координаторы – «Интер РАО ЕЭС», «Газпром энергохолдинг», «РАО ЭС Востока»). И наконец, инновационные территориальные кластеры, в первую очередь – создающийся в главном угледобывающем регионе России кузбасский кластер «Комплексная переработка угля и техногенных отходов».

Стратегия по развитию кузбасского кластера включает проекты по созданию энергогенерирующих, энерготехнологических комплексов с глубокой переработкой угля на базе Менчерепского месторождения; энерготехнологического комплекса «Караканский» с глубокой переработкой угля; пятидесяти комплексов по переработке отходов углеобогащения на основе водоугольного топлива; десяти энерготехнологических комплексов малой распределенной энергетики; строительство пяти заводов по комплексной переработке техногенных отходов. Кроме того, в рамках инновационного кластера на базе технологической платформы «Малая распределенная энергетика» намечена организация Координационного центра по развитию инновационных технологий использования угля на объектах малой генерации (координаторы – ЗАО «АПБЭ» и Институт теплофизики СО РАН).

Электрические сети, Газпром, Генерация, ГРЭС , ЕЭС , Мощность, Топливо, ТЭС , Электроэнергия , Энергия , Кабельная арматура, Электростанция, Электроэнергетика, СРО

Некоторые действующие энергетические установки, использующие уголь, и социальноэкологическая характеристика мест их расположения

ГРЭС/ТЭЦ, использующие уголь

Доля источников теплоснабжения, работающих на угле, % *

Численность населения, тыс. чел. **

Уровень загрязнения атмосферного воздуха в 2006/07гг. по данным Росгидромета ****

Центральный федеральный округ

Не определен из-за отсутствия достаточного количества данных

Контроль не ведется

Контроль не ведется

Не указан, но контроль ведется

Контроль не ведется

Северо-Западный федеральный округ

Дубровская ТЭЦ 8

Контроль не ведется

Контроль не ведется

Контроль не ведется

Южный федеральный округ

Не указан, в 2000 г. город признан территорией экологического неблагополучия

Приволжский федеральный округ

Контроль не ведется

Уральский федеральный округ

Контроль не ведется

г. Каменск Уральский

Территория чрезвычайной экологической ситуации

г. Верхний Тагил

Контроль не ведется

Контроль не ведется

Сибирский федеральный округ

Контроль не ведется

Барнаульская ТЭЦ 3

Контроль не ведется

Красноярская ТЭЦ 1

Контроль не ведется

Березовская ГРЭС 1

Контроль не ведется

Сосновоборская ТЭЦ (переименована в Красноярскую ТЭЦ-4)

Контроль не ведется

Контроль не ведется

Кемеровская ГРЭС Кемеровская ТЭЦ

ТЭЦ Кузнецкая ТЭЦ

Контроль не ведется

п. Шерловая гора

Контроль не ведется

Агинский Бурятский АО

Контроль не ведется

Дальневосточный федеральный округ

Республика Саха (Якутия)

Чульманская ТЭЦ (в составе Нерюнгринской ГРЭС)

Контроль не ведется

Контроль не ведется

Контроль не ведется

Контроль не ведется

г. Южно Сахалинск

Контроль не ведется

Еврейская автономная обл.

Эгвекинотская ГРЭС Эгвекинотская ТЭЦ

Контроль не ведется

*по форме Госстатотчетности Т4СТ на конец 2006 г. по всем формам собственности

** Регионы России. Основные социально-экономические показатели городов — 2008. Стат.сб. / Росстат. – М., 2008. – 375с. (http://www.gks.ru/bgd/regl/B08_14t/Main.htm), а также по данным wikipedia.org

*** Доклад о развитии человеческого потенциала в Российской Федерации за 2008 г. — М., 2009.

****Ежегодник выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух городов и районов Российской Федерации за 2007 г. НИИ охраны атмосферного воздуха, СПб, 2008. — 204с.;

Ежегодник состояния загрязнения атмосферы в городах на территории России за 2006 г. Главная геофизическая обсерватория им. А.И. Воейкова Росгидромета. Спб., 2008. — 208с.

Ссылка на основную публикацию
Электромонтаж магазин на парковой
Электромонтаж работает по адресу 7-я Парковая улица, 21А в Москве. Основной вид деятельности — это «Электротехническая продукция». График работы: пн–сб...
Экран под ванну мдф 170
Выбирая ванну 170 см шириной — Вы найдете множество вариантов экранов из МДФ под нее, а также других элементов сантехники,...
Экструдер для полиэтиленовых труб
Компания «Европолимер-Рециклинг» предлагает купить оборудование для производства полипропиленовой, полиэтиленовой трубы разных типов – профильной, круглой и т. д. Мы спроектируем,...
Электромонтер по обслуживанию подстанций обязанности
Инструкция для должности "Электромонтер по обслуживанию подстанции V группа квалификации", представленная на сайте www.borovik.com, соответствует требованиям документа - "СПРАВОЧНИК квалификационных...
Adblock detector