Коэффициент антропогенного давления и доля (%) сохранившихся тер­риторий

Страны	Коэффициент антропогенного давления	Доля ненарушенных территорий
Нидерланды ФРГ
Япония
США Индия	3,4 1,0
Китай	1,1
Россия* Бразилия Канада	0,7 0,5 0,4
Австралия	0,2
Мир

*Оценка доли ненарушенных территорий для России явно завышена, но она взята из официальных докладов Министерства природных ресурсов.

Доля ненарушенных территорий значительно уменьшается, а коэффициент антропогенного давления (таблица) значительно возрастает, если в расчет принять, что непомерно мощные ГЭС, ТЭЦ, ТЭС вместе со своими электриче­скими сетями наносят колоссальный ущерб своими электромагнитными по­лями (ЭМП) всему человечеству.

По данным Всемирной Организации Здравоохранения среди социально значимых традиционных недугов постоянно лидируют онкологические, сердеч­нососудистые и ревматические заболевания. Кривая заболеваемости неумоли­мо идет вверх. Связано это в немалой степени с усилением действия на людей техногенных факторов - ЭМП. Исследования в этой области показывают, что че­ловек, особенно в городских условиях, подвергается неблагоприятному воздей­ствию со стороны разного рода физических факторов как естественного (геопато­генные зоны), так и искусственного происхождения (технопатогенные зоны).

По оценкам ученых электромагнитный фон земли за 120 лет увеличился более чем в 100 млн (!) раз. Мы не заметили, как изменяется среда нашего обитания. Не имея вкуса, цвета, запаха, электромагнитные поля значительно влияют на все живое.

Электромагнитные поля могут быть рассмотрены с двух позиций: биологической вредности и социальной полезности. Биологическая вредность – это уровень электромагнитного фона, который определяется как безвредный или приемлемый для различных групп населения. Понятие полезности несет социальный смысл, т. к. при этом должна быть оценена экономическая выгода с учетом возможности нанесения вреда человеку. Животные и люди способны ощущать колебания интенсивности геомагнитного поля Земли и естественного радиофона. Если ограничить величину ЭМП естественным радиофоном Земли, то придется отказаться от радиолокации, компьютеров, ЛЭП, сотовой связи и др.

В связи с этим возникает вопрос: насколько высок и насколько оправдан риск при пользовании этими благами. На стадиях детства и репродукции жизни человека должно осуществляться жесткое нормирование индивидуального электромагнитного риска жизни. На стадиях социальной активности индивидуальный техногенный риск выбирается им добровольно – в этом есть элемент свободы человека.

Наиболее чувствительны к воздействию ЭМП нервная, иммунная и эндокринная системы (гигагерцовый диапазон).

Влияние энергетики на биосферу (все живое):

к настоящему времени леса на Земле уничтожены уже на 38 % площади. Половина из них – за последние 150 лет. В развитых странах умеренных широт (США, Западная Европа) остались практически только вторичные леса. В целом в мире глобальное сокращение лесов в 18 раз опережает их восстановление.

Выбросы от электростанций составляют 1\3 всех выбросов парниковых газов в атмосферу. При сгорании органического топлива в атмосферу с дымовыми выбросами поступают радиоактивные элементы и продукты их распада. Выброс угольной ТЭЦ в 5-40 раз больше, чем АЭС равной мощности, даже если принять коэффициент очистки выбросов золы ТЭЦ равным 0,975.

"Ни один живой вид не может существовать в среде, состоящей из своих отбросов" (Вернадский В. И.). Человечество производит отбросы органического происхождения в две тысячи раз интенсивнее, чем вся остальная биосфера. "Человек может иметь будущее лишь в том случае, если примет на себя ответственность не только за развитие общества, но и биосферы в целом".

Типы тепловых электростанций

Тепловой электрической станцией называется комплекс оборудования и устройств, преобразующих энергию топлива в электрическую и (в общем случае) тепловую энергию.

Тепловые электростанции характеризуются большим разнообразием и их можно классифицировать по различным признакам.

Классификация тепловых электростанций

1. По назначению и виду отпускаемой энергии электростанции разде­ляются на районные и промышленные.

Районные электростанции — это самостоятельные электростанции общего пользования, которые обслуживают все виды потребителей рай­она (промышленные предприятия, транспорт, население и т.д.). Районные конденсационные электростанции, вырабатывающие в основном электро­энергию, часто сохраняют за собой историческое название – ГРЭС (государственные районные электростанции). Районные электростан­ции, вырабатывающие электрическую и тепловую энергию (в виде пара или горячей воды), называются теплоэлектроцентралями (ТЭЦ). Как правило, ГРЭС и районные ТЭЦ имеют мощность более 1 млн кВт.

Промышленные электростанции – это электростанции, обслуживаю­щие тепловой и электрической энергией конкретные производственные предприятия или их комплекс, например завод по производству химиче­ской продукции. Промышленные электростанции входят в состав тех промышленных предприятий, которые они обслуживают. Их мощность определяется потребностями промышленных предприятий в тепловой и электрической энергии и, как правило, она существенно меньше, чем районных ТЭС. Часто промышленные электростанции работают на общую электрическую сеть, но не подчиняются диспетчеру энергосистемы. Ниже рассматриваются только районные электростанции.

2. По виду используемого топлива тепловые электростанции разделя­ются на электростанции, работающие на органическом топливе и ядер­ном горю­чем.

За конденсационными электростанциями, работающими на органиче­ском топливе, во времена, когда еще не было атомных электростанций (АЭС), исторически сложилось название тепловых (ТЭС – тепловая электрическая станция). Именно в таком смысле ниже будет употреб­ляться этот термин, хотя и ТЭЦ, и АЭС, и газотурбинные электростанции (ГТЭС), и парогазовые электростанции (ПГЭС) также являются тепло­выми электростанциями, работающими на принципе преобразования теп­ловой энергии в электрическую.

В качестве органического топлива для ТЭС используют газообразное, жидкое и твердое топливо. Большинство ТЭС России, особенно в европей­ской части, в качестве основного топлива потребляют природный газ, а в качестве резервного топлива — мазут, используя последний ввиду его высокой стоимости только в крайних случаях; такие ТЭС называют газома­зутными. Во многих регионах, в основном в азиатской части России, основным топливом является энергетический уголь – низкокалорийный уголь или отходы добычи высококалорийного каменного угля (антрацито­вый штыб – АШ). Поскольку перед сжиганием такие угли размалываются в специальных мельницах до пылевидного состояния, то такие ТЭС назы­вают пылеугольными.

3. По типу теплосиловых установок, используемых на ТЭС для преоб­разования тепловой энергии в механическую энергию вращения роторов турбоагрегатов, различают паротурбинные, газотурбинные и парогазовые электростанции.

Основой паротурбинных электростанций являются паротурбинные установки (ПТУ), которые для преобразования тепловой энергии в меха­ническую используют самую сложную, самую мощную и чрезвычайно совершенную энергетическую машину – паровую турбину. ПТУ – основной элемент ТЭС, ТЭЦ и АЭС.

Газотурбинные тепловые электростанции (ГТЭС) оснащаются газо­турбинными установками (ГТУ), работающими на газообразном или, в крайнем случае, жидком (дизельном) топливе. Поскольку температура газов за ГТУ достаточно высока, то их можно использовать для отпуска тепловой энергии внешнему потребителю. Такие электростанции назы­вают ГТУ-ТЭЦ. В настоящее время в России функционирует одна ГТЭС (ГРЭС-3 им. Классона, г. Электрогорск Московской обл.) мощностью 600 МВт и одна ГТУ-ТЭЦ (в г. Электросталь Московской обл.).

Парогазовые тепловые электростанции комплектуются парогазовыми установками (ПГУ), представляющими комбинацию ГТУ и ПТУ, что позво­ляет обеспечить высокую экономичность. ПГУ-ТЭС могут выполняться кон­денсационными (ПГУ-КЭС) и с отпуском тепловой энергии (ПГУ-ТЭЦ). В настоящее время в России работает четыре новых ПГУ-ТЭЦ (Северо-Западная ТЭЦ Санкт-Петербурга, Калининградская, ТЭЦ-27 ОАО «Мосэнерго» и Сочинская), построена также теплофикационная ПГУ на Тюменской ТЭЦ. В 2007 г. введена в эксплуатацию Ивановская ПГУ-КЭС.

Блочные ТЭС состоят из отдельных, как правило, однотипных энерге­тических установок – энергоблоков. В энергоблоке каждый котел подает пар только для своей турбины, из которой он возвращается после конден­сации только в свой котел. По блочной схеме строят все мощные ГРЭС и ТЭЦ, которые имеют так называемый промежуточный перегрев пара. Работа котлов и турбин на ТЭС с поперечными связями обеспечивается по-другому: все котлы ТЭС подают пар в один общий паропровод (кол­лектор) и от него питаются все паровые турбины ТЭС. По такой схеме строятся КЭС без промежуточного перегрева и почти все ТЭЦ на докритические начальные параметры пара.

5. По уровню начального давления различают ТЭС докритического давления, сверхкритического давления (СКД) и суперсверхкритических параметров (ССКП).

Критическое давление – это 22,1 МПа (225,6 ат). В российской тепло­энергетике начальные параметры стандартизованы: ТЭС и ТЭЦ строятся на докритическое давление 8,8 и 12,8 МПа (90 и 130 ат), и на СКД – 23,5 МПа (240 ат). ТЭС на сверхкритические параметры по техническим причинам выполняются с промежуточным перегревом и по блочной схеме. К суперсверхкритическим параметрам условно относят давление более 24 МПа (вплоть до 35 МПа) и температуру более 560 °С (вплоть до 620 °С), использование которых требует новых материалов и новых кон­струкций оборудования. Часто ТЭС или ТЭЦ на разный уровень парамет­ров строят в несколько этапов – очередями, параметры которых повыша­ются с вводом каждой новой очереди.

Общее представление о тепловой электростанции

Уже отмечалось, что ТЭС – это огромное промышленное предпри­ятие по производству электроэнергии. Основным «сырьем» для работы ТЭС является органическое топливо, содержащее запас химической энер­гии, измеряемый теплотой сгорания. Теплота сгорания (ккал/кг) – количество тепловой энергии, которое выделяется при полном сгорании единицы рабочей массы (1 кг) жидкого или твердого топлива. Наибольшей "калорийностью" обладают мазут и антрацит, наименьшей – торф.

Антраци́т (от лат. anthracites, из др.-греч. «уголь; карбункул») – самый древний из ископаемых углей.

Характеризуется большой плотностью и блеском. Содержит 95% углерода. Применяется как твердое высококалорийное топливо (теплотворность 6800—8350 ккал/кг).

Антрацит – это самый древний ископаемый уголь. По своим характеристикам и свойствам антрацит более всего похож на каменный уголь. Их разница, правда, заключается в том, что в составе антрацита больше углерода (более 90%). То есть, это значит, что антрацит более горючее вещество, чем используемый нами обычно уголь. По цвету он бывает как бархатным, так и железно-черным и обязательно со стальным блеском. Если говорить о горении антрацита, то он горит только при сильной тяге воздуха. Причем горит либо почти без пламени или иногда даже и вовсе без него. Стоит также заметить, что горит антрацит не только без пламени, но без запаха и без дыма. Но при этом он не спекается. По своей характеристике антрацит тверже каменного и бурого угля. Хотя так же, как и они, он является продуктом медленного гниения растений и получается из того, что они образуют после разложения. Иногда можно встретить залежи антрацита совсем рядом с залежами каменного угля.

Ценность антрацита заключается, прежде всего, в природе его происхождения. Обычно уголь представляет собой закаменевшие растительные остатки, а у антрацита эти остатки максимально преобразованы, поэтому их практически невозможно обнаружить и идентифицировать. В общей структуре ископаемых углей его доля незначительна и составляет приблизительно до 3% от общего объема.

Разведанные мировые запасы антрацита – 28,2 млрд т, в том числе в России – 6,7 млрд т. Основные угленосные бассейны: Пенсильванский (США), Альберта (Канада), Витбанк (ЮАР); на Украине — восточная часть Донецкого бассейна. В России — Кузнецкий, Тунгусский, Таймырский бассейны, Горловский бассейн.

На рис. 2 показана диаграмма превращения теплоты топлива на ТЭС с тремя газомазутными энергоблоками электрической мощностью по 800 МВт, осредненная за годовой период. Отношение количества энер­гии, отпущенной ТЭС потребителям за некоторый промежуток времени, к затраченной за это время теплоте, содержащейся в сожженном топливе, называется коэффициентом полезного действия нетто ТЭС по выработке электроэнергии. Для ТЭС, баланс теплоты которой приведен на рис. 2, он составляет 38,4 %.

Топливо подается в котел и для его сжигания туда же подается окис­литель – воздух, содержащий кислород. Воздух берется из атмосферы. В зависимости от состава и теплоты сгорания для полного сжигания 1 кг топлива требуется 10-15 кг воздуха и, таким образом, воздух – это тоже природное «сырье» для производства электроэнергии, для доставки которого в зону горения необходимо иметь мощные вентиляторы. В резуль­тате химической реакции горения, при которой углерод С топлива превра­щается в оксиды СО₂ и СО, водород Н₂ – в пары воды Н₂О, сера S – в оксиды SO₂ и SO₃ и т.д., образуются продукты сгорания топлива – смесь различных газов высокой температуры. Именно тепловая энергия продуктов сгорания топлива является источником электроэнергии, выра­батываемой ТЭС.

Далее внутри котла осуществляется передача тепла от дымовых газов к воде, движущейся внутри труб. К сожалению, не всю тепловую энер­гию, высвободившуюся в результате сгорания топлива, по техническим и экономическим причинам удается передать воде. Охлажденные до тем­пературы 130-160 °С продукты сгорания топлива (дымовые газы) через дымовую трубу покидают ТЭС. Часть теплоты, уносимой дымовыми газами, в зависимости от вида используемого топлива, режима работы и качества эксплуатации, составляет 5-15 %.

Часть тепловой энергии, оставшаяся внутри котла и переданная воде, обеспечивает образование пара высоких начальных параметров. Этот пар направляется в паровую турбину. На выходе из турбины с помощью аппарата, который называется конденсатором, поддерживается глубо­кий вакуум: давление за паровой турбиной составляет 3-8 кПа (напом­ним, что атмосферное давление находится на уровне 100 кПа). Поэтому пар, поступив в турбину с высоким давлением, движется к конденсатору, где давление мало, и расширяется. Именно расширение пара и обеспечи­вает превращение его потенциальной энергии в механическую работу. Паровая турбина устроена так, что энергия расширения пара преобразу­ется в ней во вращение ее ротора. Ротор турбины связан с ротором элек­трогенератора, в обмотках статора которого генерируется электрическая энергия, представляющая собой конечный полезный продукт (товар) функционирования ТЭС.

Для работы конденсатора, который не только обеспечивает низкое дав­ление за турбиной, но и заставляет пар конденсироваться (превращаться в воду), требуется большое количество холодной воды. Это – третий вид «сырья», поставляемый на ТЭС, и для функционирования ТЭС он не менее важен, чем топливо. Поэтому ТЭС строят либо вблизи имеющихся природ­ных источников воды (река, море), либо строят искусственные накопители (пруд-охладитель, воздушные башенные охладители и др.).

Основная потеря тепла на ТЭС возникает из-за передачи теплоты кон­денсации охлаждающей воде, которая затем отдает ее окружающей среде. С теплом охлаждающей воды теряется более 50 % тепла, посту­пающего на ТЭС с топливом. Кроме того, в результате происходит тепло­вое загрязнение окружающей среды.

Часть тепловой энергии топлива потребляется внутри ТЭС либо в виде теплоты (например, на разогрев мазута, поступающего на ТЭЦ в густом состоянии в железнодорожных цистернах), либо в виде электро­энергии (например, на привод электродвигателей насосов и вентиляторов различного назначения). Эту энергию называют собственными нуждами.

Технологический процесс преобразования химической энергии топлива в электроэнергию на ТЭС

Рассмотрим типичную конденсационную ТЭС, работающую на органи­ческом топливе, пока практически не интересуясь процессами, происходя­щими в ее оборудовании.

Любая конденсационная паротурбинная электростанция включает в себя четыре обязательных элемента:

• энергетический котел, или просто котел, в который подводится питательная вода под большим давлением, топливо и атмосферный воз­дух для горения. В топке котла идет процесс горения — химическая энер­гия топлива превращается в тепловую и лучистую энергию. Питатель­ная вода протекает по трубной системе, расположенной внутри котла. Сгорающее топливо является мощным источником теплоты, которая передается питательной воде. Последняя нагревается до температуры кипения и испаряется. Получаемый пар в этом же котле перегревается сверх температуры кипения. Этот пар с температурой 540 °С и давлением 13—24 МПа по одному или нескольким трубопроводам подается в паро­вую турбину;

• турбоагрегат, состоящий из паровой турбины, электрогенератора и возбудителя. Паровая турбина, в которой пар расширяется до очень низкого давления (примерно в 20 раз меньше атмосферного), преобразует потенциальную энергию сжатого и нагретого до высокой температуры пара в кинетическую энергию вращения ротора турбины. Турбина приво­дит электрогенератор, преобразующий кинетическую энергию вращения ротора генератора в электрический ток. Электрогенератор состоит из ста­тора, в электрических обмотках которого генерируется ток, и ротора, представляющего собой вращающийся электромагнит, питание которого осуществляется от возбудителя;

• конденсатор служит для конденсации пара, поступающего из тур­бины, и создания глубокого разрежения. Это позволяет очень сущест­венно сократить затрату энергии на последующее сжатие образовав­шейся воды и одновременно увеличить работоспособность пара, т.е. получить большую мощность от пара, выработанного котлом;

• питательный насос для подачи питательной воды в котел и созда­ния высокого давления перед турбиной.

Таким образом, в паротурбинной установке (ПТУ) над рабочим телом совершается непрерывный цикл преобразования химической энергии сжигаемого топлива в электри­ческую энергию.

Кроме перечисленных элементов, реальная ПТУ дополнительно содержит большое число насосов, теплообменников и других аппаратов, необходимых для повышения ее эффективности.

Рассмотрим технологический процесс производства электроэнергии на ТЭС, работающей на газе (рис. 3).

Основными элементами рассматриваемой электростанции являются котельная установка, производящая пар высоких параметров; турбинная или паротурбинная установка, преобразующая теплоту пара в механиче­скую энергию вращения ротора турбоагрегата, и электрические устрой­ства (электрогенератор, трансформатор и др.), обеспечивающие выра­ботку электроэнергии.

Основным элементом котельной установки является котел. Газ для работы котла подается от газораспределительной станции, подключенной к магистральному газопроводу (на рисунке не показан), к газораспреде­лительному пункту (ГРП) 1. Здесь его давление снижается до нескольких атмосфер и он подается к горелкам 2, расположенным в поде котла (такие горелки называются подовыми).

Собственно котел представляет собой (вариант) П-образную конст­рукцию с газоходами прямоугольного сечения. Левая ее часть называется топкой. Внутренняя часть топки свободна, и в ней происходит горение топлива, в данном случае газа. Для этого к горелкам специальным дутье­вым вентилятором 28 непрерывно подается горячий воздух, нагреваемый в воздухоподогревателе 25. На рис. 3 показан так называемый вращаю­щийся воздухоподогреватель, теплоаккумулирующая набивка которого на первой половине оборота обогревается уходящими дымовыми газами, а на второй половине оборота она нагревает поступающий из атмосферы воздух. Для подавления образования оксидов азота используется рецирку­ляция: часть дымовых газов, уходящих из котла, специальным вентилято­ром рециркуляции 29 подается к основному воздуху и смешивается с ним. Горячий воздух смешивается с газом и через горелки котла пода­ется в его топку — камеру, в которой происходит горение топлива. При горении образуется факел, представляющий собой мощный источник лучистой энергии. Таким образом, при горении топлива его химическая энергия превращается в тепловую и лучистую энергию факела.

Стены топки облицованы экранами 19 — трубами, к которым пода­ется питательная вода из экономайзера 24. На схеме изображен так назы­ваемый прямоточный котел, в экранах которого питательная вода, про­ходя трубную систему котла только 1 раз, нагревается и испаряется, превращаясь в сухой насыщенный пар. Широкое распространение полу­чили барабанные котлы, в экранах которых осуществляется многократ­ная циркуляция питательной воды, а отделение пара от котловой воды происходит в барабане.

Пространство за топкой котла достаточно густо заполнено трубами, внутри которых движется пар или вода. Снаружи эти трубы омываются горячими дымовыми газами, постепенно остывающими при движении к дымовой трубе 26.

Сухой насыщенный пар поступает в основной пароперегреватель, состоящий из потолочного 20, ширмового 21 и конвективного 22 элемен­тов. В основном пароперегревателе повышается его температура и, следовательно, потенциальная энергия. Пар покидает котел и поступает по паропроводу к паровой турбине.

Мощная турбина обычно состоит из нескольких как бы отдельных турбин – цилиндров.

К первому цилиндру – цилиндру высокого давления – пар подводится непосредственно из котла, поэтому он имеет высокие параметры (240 ат/540 ⁰С). На выходе из этого цилиндра пар имеет 35 ат/340 ⁰С. Если бы пар продолжал расширяться в турбине дальше от этих параметров до давления в конденсаторе, то он стал бы настолько влажным, что длительная работа турбины была бы невозможной из-за эрозионного износа деталей в последнем цилиндре. Поэтому из цилиндра высокого давления относительно холодный пар возвращается обратно в котел в так называемый промежуточный пароперегреватель 23. В нем пар попадает снова под воздействие горячих газов котла, его температура повышается до исходной (540 °С). Полученный пар направляется в цилиндр среднего давления (ЦСД) 16. После расширения в ЦСД до давления 0,2—0,3 МПа (2—3 ат) пар посту­пает в один или несколько одинаковых цилиндров низкого давления (ЦНД) 15.

Таким образом, расширяясь в турбине, пар вращает ее ротор, соеди­ненный с ротором электрического генератора 14, в статорных обмотках которого образуется электрический ток. Трансформатор повышает его напряжение для уменьшения потерь в линиях электропередачи, передает часть выработанной энергии на питание собственных нужд ТЭС, а остальную электроэнергию отпускает в энергосистему.

И котел, и турбина могут работать только при очень высоком каче­стве питательной воды и пара, допускающем лишь ничтожные примеси других веществ. Кроме того, расходы пара огромны (например, в энер­гоблоке 1200 МВт за 1 с испаряется, проходит через турбину и конден­сируется более 1 т воды). Поэтому нормальная работа энергоблока воз­можна только при создании замкнутого цикла циркуляции рабочего тела высокой чистоты.

Пар, покидающий ЦНД турбины, поступает в конденсатор 12 — теплообменник, по трубкам которого непрерывно протекает охлаж­дающая вода, подаваемая циркуляционным насосом 9 из реки, водо­хранилища или специального охладительного устройства (градирни). На рис. 2 показана так называемая система оборотного водоснабжения с градирней. Градирня — это железобетонная пустотелая вытяжная башня (рис. 4) высотой до 150 м и выходным диаметром 40—70 м, которая создает самотягу для воздуха, поступающего снизу через возду-хонаправляющие щиты.

Внутри градирни на высоте 10-20 м устанавли­вают оросительное (разбрызгивающее устройство). Воздух, движущийся вверх, заставляет часть капель (примерно 1,5-2 %) испаряться, за счет чего охлаждается вода, поступающая из конденсатора и нагретая в нем. Охлажденная вода собирается внизу в бассейне, перетекает в аванкамеру 10 (см. рис. 3), и оттуда циркуляционным насосом 9 она подается в кон­денсатор 12. Наряду с оборотной, используют прямоточное водоснабже­ние, при котором охлаждающая вода поступает в конденсатор из реки и сбрасывается в нее ниже по течению. Пар, поступающий из турбины в межтрубное пространство конденсатора, конденсируется и стекает вниз; образующийся конденсат конденсатным насосом 6 подается через группу регенеративных подогревателей низкого давления (ПНД) 3 в деаэратор 8. В ПНД температура конденсата повышается за счет теплоты конденса­ции пара, отбираемого из турбины. Это позволяет уменьшить расход топ­лива в котле и повысить экономичность электростанции. В деаэраторе 8 происходит деаэрация — удаление из конденсата растворенных в нем газов, нарушающих работу котла. Одновременно бак деаэратора пред­ставляет собой емкость для питательной воды котла.

Из деаэратора питательная вода питательным насосом 7, приводи­мым в действие электродвигателем или специальной паровой турбиной, подается в группу подогревателей высокого давления (ПВД).

Регенеративный подогрев конденсата в ПНД и ПВД — это основной и очень выгодный способ повышения КПД ТЭС. Пар, который расши­рился в турбине от входа до трубопровода отбора, выработал определен­ную мощность, а поступив в регенеративный подогреватель, передал свое тепло конденсации питательной воде (а не охлаждающей!), повы­сив ее температуру и тем самым сэкономив топливо в котле. Темпера­тура питательной воды котла за ПВД, т.е. перед поступлением в котел, составляет в зависимости от начальных параметров 240—280 °С. Таким образом замыкается технологический пароводяной цикл преобразования химической энергии топлива в механическую энергию вращения ротора турбоагрегата.

Газообразные продукты сгорания топлива, отдав свою основную теп­лоту питательной воде, поступают на трубы экономайзера 24 и в воздухо­подогреватель 25, в которых они охлаждаются до температуры 140—160 °С и направляются с помощью дымососа 27 к дымовой трубе 26. Дымовая труба создает разрежение в топке и газоходах котла; кроме того, она рассеивает вредные продукты сгорания в верхних слоях атмосферы, не допус­кая их высокой концентрации в нижних слоях.

Если на ТЭС используется твердое топливо, то она снабжается топли-воподачей и пылеприготовительной установкой. Прибывающий на ТЭС в специальных вагонах уголь разгружается, дробится до размера кусков 20—25 мм и ленточным транспортером подается в бункер, вмещающий запас угля на несколько часов работы. Из бункера уголь поступает в спе­циальные мельницы, в которых он размалывается до пылевидного состояния. В мельницу непрерывно специальным дутьевым вентилято­ром подается воздух, нагретый в воздухоподогревателе. Горячий воздух смешивается с угольной пылью и через горелки котла подается в его топку в зону горения.

Пылеугольная ТЭС снабжается специальными электрофильтрами, в которых происходит улавливание сухой летучей зоны. Шлак, образую­щийся при горении топлива и не унесенный потоком газов, удаляется из донной части топки и транспортируется на золоотвалы.

Перспективы строительства ТЭС

1. В отличие от ГЭС тепловые электростанции можно размещать отно­сительно свободно с учетом используемого топлива. Газомазутные ТЭС могут быть построены в любом месте, так как транспорт газа и мазута относительно де­шев (по сравнению с углем). Пылеугольные ТЭС желательно размещать вблизи источников добычи угля. К настоящему времени «угольная» теплоэнергетика сложилась и имеет выраженный региональный характер.

2. Удельная стоимость установленной мощности (стоимость 1 кВт уста­новленной мощности) и срок строительства ТЭС значительно меньше, чем АЭС и ГЭС.

3. Производство электроэнергии на ТЭС в отличие от ГЭС не зависит от се­зона и определяется только доставкой топлива.

4. Площади отчуждения хозяйственных земель для ТЭС существенно меньше, чем для АЭС, и, конечно, не идут ни в какое сравнение с ГЭС, влияние которых на экологию может иметь далеко не региональный характер. Приме­рами могут служить каскады ГЭС на р. Волге и Днепре.

5. На ТЭС можно сжигать практически любое топливо, в том числе самые низкосортные угли, забалластированные золой, водой, породой.

6. В отличие от АЭС нет никаких проблем с утилизацией ТЭС по заверше­нии срока службы. Как правило, инфраструктура ТЭС сущест­венно «переживает» основное оборудование (котлы и турбины), установ­ленное на ней, а здания, маш­зал, системы водоснабжения и топливоснаб­жения и т.д., которые составляют ос­новную часть фондов, еще долго служат. Большинство ТЭС, построенных более 80 лет по плану ГОЭЛРО, до сих пор работают и будут работать дальше после ус­тановки на них новых, более совершенных турбин и котлов.

Наряду с этими достоинствами, ТЭС имеет и ряд недостатков.

1. ТЭС — самые экологически «грязные» источники электроэнергии, осо­бенно те, которые работают на высокозольном сернистом топливе. Правда, ска­зать, что АЭС, не имеющие постоянных выбросов в атмо­сферу, но создающие по­стоянную угрозу радиоактивного загрязнения и имеющие проблемы хранения и переработки отработавшего ядерного топлива, а также утилизации самой АЭС после окончания срока службы, или ГЭС, затопляющие огромные площади хозяй­ственных земель и изме­няющие региональный климат, являются экологически более «чистыми» можно лишь со значительной долей условности.

2. Традиционные ТЭС имеют сравнительно низкую экономичность (луч­шую, чем у АЭС, но значительно худшую, чем у ПГУ).

3. В отличие от ГЭС, ТЭС с трудом участвуют в покрытии перемен­ной части суточного графика электрической нагрузки.

4. ТЭС существенно зависят от поставки топлива, часто привозного.

Несмотря на все эти недостатки, ТЭС являются основными производи­те­лями электроэнергии в большинстве стран мира и останутся таковыми, по край­ней мере на ближайшие 50 лет.

Перспективы строительства мощных конденсационных ТЭС тесно связаны с видом используемого органического топлива. Несмотря на большие преимуще­ства жидкого топлива (нефти, мазута) как энергоноси­теля (высокая калорийность, легкость транспортировки), его использова­ние на ТЭС будет все более и более сокращаться не только в связи с огра­ниченностью запасов, но и в связи с его большой ценностью как сырья для нефтехимической промышленности. Для Рос­сии немалое значение имеет и экспортная ценность жидкого топлива (нефти). По­этому жидкое топливо (мазут) на ТЭС будет использоваться либо как резервное топ­ливо на газомазутных ТЭС, либо как вспомогательное топливо на пылеуголь­ных ТЭС, обеспечивающее устойчивое горение угольной пыли в котле при неко­торых режимах.

Использование природного газа на конденсационных паротурбинных ТЭС нерационально: для этого следует использовать парогазовые уста­новки утилиза­ционного типа, основой которых являются высокотемпера­турные ГТУ.

Таким образом, далекая перспектива использования классических паротур­бинных ТЭС и в России, и за рубежом прежде всего связана с использованием уг­лей, особенно низкосортных. Это, конечно, не озна­чает прекращения эксплуата­ции газомазутных ТЭС, которые будут посте­пенно заменяться ПГУ.

Дата добавления: 2014-01-03