Новини по темі

06 Вересня 2024 p. 12:20
Теплоелектростанції є "найбрудніші" підприємства України - Міндовкілля  

04 Вересня 2024 p. 09:55
Теплоелектростанції є "найбрудніші" підприємства України - Міндовкілля  

23 Серпня 2024 p. 15:55
Учасників тендерів Київтеплоенерго викрили на змові  

Теплові електричні станції (ТЕС) на органічному паливі багато десятиліть залишаються основним промисловим джерелом електроенергії, що забезпечує позитивну динаміку зростання світової економіки. За даними Міжнародного енергетичного агентства (МЕА), в 2013 році всі ТЕС світу забезпечили виробництво 15,53 млрд. кВт-год електричної енергії, що склало дві третини його світового споживання.

Основними джерелами первинної енергії для ТЕС є викопні види органічного палива: вугілля, природний газ та нафта. Головне з них - вугілля - забезпечує 40,3% сучасного світового виробництва електроенергії. На частку природного газу припадає 19,7% світового виробництва електроенергії, нафти - 6,6%. За прогнозами МЕА, світова потреба в електроенергії до 2030 року більш ніж в два рази перевищить сучасний рівень і досягне 30,11 млрд кВт-год. При збереженні існуючих тенденцій помірного розвитку атомної енергетики, передбаченого в прогнозі МЕА, частка ТЕС у загальному виробництві електроенергії дещо перевищить сучасний рівень.

У разі здійснення прогнозу МАГАТЕ 2006 року, передбачає «ренесанс» атомної енергетики із збільшенням її частки у світовому виробництві електричної енергії до 2030 року до 25% проти 11,7%, прогнозованих МЕА, ТЕС забезпечать більше половини потреби людства у електричній енергії.

Основним типом палива для ТЕС залишиться вугілля. Розвіданих запасів викопної органіки достатньо для стійкої роботи теплової енергетики протягом багатьох десятиліть. За сучасними даними, забезпеченість потреби світу в нафті і природному газі, виходячи з доведених видобутих ресурсів, оцінюється в 50-70 років, вугілля - більш ніж у 200 років. В останні 20-30 років ці терміни коригуються у бік збільшення зважаючи випереджальні темпи геологорозвідки і вдосконалення технологій вилучення розвіданих запасів.

Читайте також: Україна готується до «енергетичних» ударів

Найбільш важливою проблемою перспективного розвитку теплової енергетики світу залишається, як і раніше, подальше технологічне вдосконалення ТЕС з метою підвищення економічності, надійності й екологічної чистоти виробництва електричної і теплової енергії. Підвищення ефективності ТЕС - природний процес, диктується необхідністю компенсації постійно зростаючих витрат паливного циклу. Розвідка, освоєння та експлуатація нових родовищ нафти, газу і вугілля, як і доробка існуючих, обходиться все дорожче, а підтримання прийнятних цін на електричну енергію вимагає адекватного випереджаючого підвищення ККД ТЕС.

Робота ТЕС супроводжується викидами парникових газів, основними з яких є водяна пара та вуглекислий газ, що утворюються при горінні органічних палив. Викид водяної пари ТЕС не призводить до помітного зростання його концентрації в атмосфері, оскільки він занадто малий у порівнянні з природним випаровуванням води. Крім того, значна частина викидів ТЕС конденсується і видаляється з опадами. Антропогенний викид вуглекислого газу, на відміну від пари, що накопичується в атмосфері, сприяючи розвитку парникового ефекту. Щорічний викид СО2 усіма ТЕС світу наближається до 10 млрд т, що становить близько 30% всіх антропогенних викидів парникових газів в атмосферу планети.

Теплова енергетика на природному газі

Перспективні технології ТЕС на природному газі, орієнтовані на застосування у великій енергетиці, найбільш інтенсивно розвиваються за трьома основними напрямками:

- високотемпературні газотурбінні установки (ГТУ);

- комбіновані або парогазові установки (ПГУ), які поєднують газотурбінний і паротурбинный цикли;

-  високотемпературні паливні елементи;

- гібридні установки на основі поєднання ПГУ з високотемпературними паливними елементами.

Магістральним напрямом впровадження високоефективних енергетичних ГТУ є їх використання в складі потужних парогазових енергоблоків - найбільш затребуваного сьогодні і в середньостроковій перспективі обладнання ТЕС і ТЕЦ на природному газі.

Діючі парогазові установки (ПГУ) забезпечують отримання експлуатаційного електричного ККД на рівні 48-52%. Перспективи подальшого вдосконалення бінарних парогазових установок (ПГУ) визначаються підвищенням ефективності передачі теплоти від вихлопних газів ГТУ в паротурбінний цикл і зменшенням втрат при конденсації пари. Традиційне вирішення цих завдань пов'язане з підвищенням кількості контурів (рівнів тиску) паротурбінного циклу.

У трехконтурной установці ТЕС Йокогама (Японія) досягнуто ККД на рівні 55%. Встановлення більш ефективних газових турбін дозволить підвищити ККД ПГУ з двох - і трехконтурной схемами до 60%, застосування водяного охолодження та інші схемні рішення - до 61,5-62% і більше.

Більш віддалені перспективи підвищення ККД ТЕС на природному газі пов'язані із створенням гібридних установок, інтенсивно розробляються в даний час. Гібридні енергетичні установки становлять собою поєднання високотемпературних електрохімічних джерел струму (паливних елементів) з парогазової установкою. Джерелами тепла для ПГУ служать високотемпературні паливні елементи (ПЕ), що працюють при температурі 850°С і 650°С.

Читайте також: Борговий "зашморг" душить теплоенергетику

В області малої енергетики найбільший інтерес представляють когенераційні технології на базі газових двигунів внутрішнього згоряння та електрохімічних джерел струму (паливних елементів). До теперішнього часу в США, Японії, країнах Євросоюзу поширилися установчі партії когенераційних низькотемпературних і середньотемпературних паливних елементів. Ці установки більш тихі, ефективніші і екологічніші, ніж газові двигуни внутрішнього згоряння. Перспективи масштабного застосування когенераційних ТЕ пов'язані з зменшенням їх питомої вартості.

Перспективні технології вугільної енергетики

До числа напрямів екологічно чистого використання твердих палив, що інтенсивно розробляються, передбачуваних до промислового впровадження в найближчій і довготривалої перспективи, відносяться:

- двигуни ТЕС з суперкритическими параметрами пари (СКД);

- парогазові ТЕС з внутрицикловою газифікацією вугілля;

- гібридні парогазові ТЕС.

Роботи зі створення енергоблоків на суперкритичні параметри пари (СКД) були розпочаті в США і СРСР ще в середині минулого століття. Застосування цих заходів на практиці стримується міцнісними характеристиками застосовуваних матеріалів, а також зростанням вартості установки. Існує технікоекономічний оптимум температур і тисків пара, що визначається властивостями матеріалів енергетичної установки і цінами на паливо.

У Данії та Японії побудовані і успішно експлуатуються енергоблоки на кам'яному вугіллі потужністю 380-1050 МВт і перегрівом до 580-610°С. ККД кращих японських блоків знаходиться на рівні 45-46%, на 2-3% перевищує їх ККД датських блоків, які працюють на холодній циркуляційній воді з глибоким вакуумом.

У Німеччині побудовані буровугільні енергоблоки потужністю 800-1000 МВт з параметрами пари до 27 МПа і ККД до 45%. У США після тривалої перерви відновлено роботи, спрямовані на впровадження суперкритичних параметрів пари. Вони сконцентровані здебільшого на розробці і випробуваннях необхідних матеріалів, які можуть забезпечити експлуатацію обладнання при температурах пара до 870°С і тиску до 35 МПа. У країнах Євросоюзу за участю великої групи енергетичних та машинобудівних компаній розробляється вдосконалений пиловугільний енергоблок СКД з параметрами свіжого пара 37,5 МПа.