Специфика технологии тепловой энергетики

ЭКОЛОГИЧЕСКО ПРОЕКТИРОВАН!! ОБЪЕКТОВ БАЗОВО ЭНЕРГЕТИК

т

Доля тепловых паротурбинных или тепловых электростанций (ТЭ в выработке электроэнергии в России составляет примерно 70%. Д! привода электрогенератора используется паровая турбина. Теплов электростанции, отпускающие потребителям только энергию, наз ваются государственными районными электрическими станция / (ГРЭС). Тепловые электростанции, отпускающие потребителям п мимо электроэнергии и тепловую, получаемую от отработавшего* турбинах пара, называются теплоэлектроцентралями (ТЭЦ).

Источником энергии для работы тепловых электростанций (ТЭ. являются газ, уголь, мазут; реже — торф, сланцы. Удельный рас,, условного топлива равен примерно 340 г/кВт. -ч. Специфика технол гии производства заключается в том, что техническое водопотребл ние — обеспечение турбоагрегатов водой, необходимой для охлажд< ния отработавшего пара, на конденсационных электростанциях с* ставляет 25—30 м³/сек в расчете на турбину мощностью 1 ГВт. В свя¹ с этим вблизи ТЭС должен быть крупный источник водозабора (вод хранилище, река, озеро, море). С целью экономии воды большей ч стью применяют оборотное водоснабжение с созданием охлажда щих прудов или градирен (на конденсационных электростанциях Прямоточное водоснабжение с однократным пропусканием охлажд" ющей воды через турбины применяется гораздо реже.

В отличие от других производств (например, черной и цветно металлургии), дымовые выбросы современных ТЭЦ осуществляют" через небольшое количество очень высоких труб, высотой 180-350 м Поэтому загрязнители рассеиваются в обширном пространстве ниж ней тропосферы. При этом превышение концентрации веществ обычн не превышает ПДК или составляет не более первых десятков про центов. Лишь в исключительных случаях при неблагоприятных метео рологических условиях выбросы превышают ПДК в два-три раза.

Котельная

е¹

_ J

Машинный зал

Рис. 19. Схема простейшей паротурбинной конденсационной электро­станции (по М. П. Ратановой, 1999)

Рассмотрим схему паротурбинной конденсационной электростан­ции, работающей на угле (рис. 19). Из угольного бункера (1) топливо поступает в шахту (2), где размалывается мельницей в пыль. Далее размолотое топливо вместе с воздухом поступает в топочную камеру (3), где сгорает. Выделяющееся тепло нагревает воду и пар в котле (4). Газы из топки и газоходов котла отсасываются дымососом и через дымовую трубу (5) выбрасываются в атмосферу. Из котла перегретый пар поступает в турбину (6), приводя рабочий вал во вращение, кото­рый в свою очередь вращает вал генератора (7). Электроэнергия от генератора поступает на сборные шины и от них отводится потреби­телям. Отработавший пар поступает в конденсатор получения (8), в котором поддерживается давление ниже атмосферного для получения наибольшей разности давления, что позволяет обеспечить максималь­ное использование энергии пара.

Для интенсивного охлаждения и быстрой конденсации отработав­шего пара через трубы конденсатора пропускают холодную воду, по­даваемую насосом (9) из естественного водоема или башни-охлади­теля (градирни). Конденсат откачивается из конденсатора насосом (10) в питательный бак (11). Из питательного бака вода подается насосом (12) в котел (4). Таким образом, техническая вода, конденсат и пар обращаются по замкнутому циклу.

КПД полезного действия ТЭС составляет примерно 30—34%, т.е. толь­ко около Уз потенциальной энергии топлива превращается в товарный продукт — электроэнергию; остальное ее количество рассеивается в ок­ружающую природную среду в виде горячих газов и теплой воды.

Описанную технологическую схему дополним функциональной схемой ТЭС, мощностью 2,4 млн кВт, работающей на каменном угле (рис. 20). Она позволяет судить о степени и направлении влияния ТЭС

14-7945

Парогенератор (котел с топкой)

\ Вода ЗхЮ⁵ т/ч

\ 4 у Шлак

10⁵ т/ч И

Шлак I \ 34,5 т/ч у 1

Зола у 94 т/ч

Теплая вода

Электрогенератор (турбина с кон­денсатором)

f

\

Литосфера

JJL

Гидросфера

Рис. 20. Функциональная схема современной тепловой электростанции и ее связи с природной средой (по JI. К. Казакову)

на природную среду. При удельном потреблении топлива 1060 т/ потребление кислорода и воды составляет 1820 т/ч и 300 000 т/ч. Вл яние ТЭС проявляется в выбросах веществ в атмосферу (загрязнен и далее их поступлении в почву, поверхностные и грунтовые вод'' осаждении в слое растительного покрова); в значительном изъят¹ вод и земельных площадей.

Наибольшая землеемкость и водопотребление характерны для ТЭ. работающих на твердом топливе (бурый уголь, сланцы); заметно мен ше — у ТЭС, использующих в качестве топлива мазут и газ. Повыше ная землеемкость угольных ТЭС связана с большими площадями, тр бующимися под топливохранилища и золо- и шлакоотвалы. С налич; ем системы гидрозолоудаления связано и повышенное водопотребленй на этих ТЭС. В целом, вне зависимости от топлива, большое водоп требление (испарение при охлаждении) и водоотведение приводят тепловому загрязнению водоемов. Площади, занимаемые современ' ными тепловыми электростанциями и их сопутствующими сооруж ниями, составляют 3—3,5 км². Удельная площадь водоемов-охладите лей составляет 6—9 м²/кВт мощности.

Воздействие теплоэнергетики на природную среду характеризует ся тремя типами выбросов: щелочными от ТЭС, работающими Hi

ТЭС на твердом, мало- и среднесернистом топ­ливе, с КПД золоулав­ливания 94—96%

ТЭС на мазуте, газе, высокосернистом угле с высокоэффективны­ми золоуловителями (97-99%)

Доминирующие виды выбрасываемых загрязняющих веществ

Зола, окислы серы, меньше окислы азота

ландшафты

I

- 7Х

Тип воздействия на окр^жпощую среду Рис. 21. Типизация воздействия дымовых выбросов различных ТЭС на природную среду

Био- и геохимическое

Карбонатно-кремние- вый, сульфатно-каль­циевый (магниевый, кремниевый)

твердом топливе с малоэффектным золоулавливанием; кислыми от ТЭС на жидком и газообразном топливах; нейтральным от ТЭС, ко­торые используют малосернистое твердое топливо с высоким КПД золоулавливания. Типизация представлена на рис. 21. Сравнение удельных выбросов в атмосферу различными типами электростанций показывает, что наиболее сильное загрязнение со­здается в том случае, когда ТЭС или ТЭЦ работает на угле (табл. 6). При проектировании и экспертировании крупных ТЭС важен точ­ный расчет выбросов загрязняющих веществ. Компоненты дымовых выбросов ТЭС в зависимости от влияния на них технологии производ­ства можно подразделить на две группы: загрязняющие вещества, ко­личество которых в продуктах сгорания может быть с достаточной

Окислы серы, азота

Показатели

Природный га"

Мазут

Потребление топлива и выбросы в атмосферу основных загрязняющих' веществ с ТЭС мощностью 1000 мВт, тыс. т/год* Виды топлива

Каменный уголь

(КПД золоуловителя 96%)

Потребление топлива, млн м^:

Выбросы:_____

SO.,_________

Золы_______

60,0 0,7 22,0 9,3

7,0 0,5 12,1 1,6

80,018,0 21,0

Nox Сх Нх

ных дождей, поскольку во влажной атмосфере происходит цепь хи­мических реакций, в результате которых образуется серная и азотная кислоты.

Существенны выбросы продуктов недожога при использовании углей, особенно полициклических ароматических углеводородов (ПАУ). Их содержание определяется типом сжигаемого топлива, а также ко­личеством и режимом выбросов дымовых газов и метеорологически­ми условиями. Велико и загрязнение бенз(а)пиреном — веществом первого класса вредности.

Выбросы вредных веществ от сжигания мазута меньше, чем при сжигании угля (см. табл. 6). Однако при сжигании мазута выделяются окислы различных элементов: V₂0₅, Ni0₃, Mn0₂, А1₂0₅, Fe₂0₃, Si0₂, MgO. Высок также выход бенз(а)пирена. Наиболее экологически чистым видом топлива является природный газ. При его сжигании существенно сокращается выброс сернистых соединений и твердых частиц.

Таким образом, специфика функционирования ТЭС и ее влияния на природную среду обусловлена выбором топлива, технологией охлаждения пара, землеемкостъю и размером зоны шлако- и золоотвалов и местными климатическими условиями.

Дата добавления: 2014-11-29