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  

Хоча частка ТЕС у світовому виробництві електроенергії і знизилася в порівнянні з серединою 1970-х років, коли вона становила 70-75%, а в США й Радянському Союзі - близько 80%, все ж цей тип електростанцій продовжує відігравати домінуючу роль у виробництві електроенергії.

Повсюдне використання на ТЕС кам'яного вугілля для вироблення великих обсягів електроенергії пояснюється дешевизною і доступністю його видобутку, хоча цей тип палива ніколи не був оптимальним для електростанцій. Так, теплотворна здатність вугілля нижча, ніж у нафти або природного газу, його важче транспортувати, і, крім того, його спалювання викликає цілий ряд небажаних екологічних наслідків, зокрема, випадання кислотних дощів.

З часу побудови перших ТЕС (у Нью-Йорку в 1897 р. і Санкт-Петербурзі в 1898 р.) ефективність спалювання кам'яного вугілля в топках котлів ТЕС безперервно підвищувалася. Так, якщо до 1900 р. вдавалося перетворити в електрику лише 5% тепла, яке вивільнюється при спалюванні вугілля в топках котлів, то до 1967 р. цей показник досяг 40%. Іншими словами, за 70 років питоме споживання вугілля на одиницю вироблюваної електроенергії скоротилася у вісім разів. Відповідно знижувалася і вартості 1 кВт встановленої потужності ТЕС: з 350 USD 1920 р. (у цінах 1967 р.) до 130 USD в 1967 р. При цьому ціна електроенергії, яка відпускається за той же період також знизилася з 0,25 до 0,02 USD за 1 кВт.

Однак, починаючи з середини 1960-х років, коли пиловугільні ТЕС (що отримали таку назву через те, що у них вугілля перед подачею в топку котла розмелюється в спеціальних кульових млинах до пилоподібного стану) досягли межі своєї досконалості, який визначається законами термодинаміки та властивостями матеріалів, з яких виготовляють котли і турбіни. При цьому одночасно істотно зросли капітальні витрати на будівництво ТЕС у зв'язку з жорсткістю вимог до захисту навколишнього середовища від шкідливих викидів, вартість виробництва електроенергії на вугільних ТЕС значно зросла, а їх привабливість знизилася.

Читайте також: Опалювальний сезон «втопить» теплоенергетиків

Головною причиною значного підвищення вартості виробництва електроенергії на вугільних ТЕС, побудованих в основному в 1960-1970-х роках, авторитетні фахівці-теплоенергетики обґрунтовано визнають використання в котлах цих станцій вкрай неефективної технології факельного (пиловугільного) спалювання кам'яного вугілля.

Суть цієї технології полягає в тому, що кам'яне вугілля, попередньо подріблене в кульовому млині до частинок розміром близько 200 мікрон, разом з гарячим повітрям безперервно подається в зону горіння топки котла, де відбувається факельне спалювання цих частинок вугілля шляхом нагнітання тиску повітря при дуже високій (близько 2000С) температурі горіння. Виділяється при цьому тепло нагріває робоче тіло (воду і водяну пару), а утворюється в топці котла шлак виводиться у вигляді рідкої розпеченої маси.

Істотним недоліком смолоскипового спалювання кам'яного вугілля в топках котлів пиловугільних ТЕС є те, що електростанції, обладнані такими котлами, можуть працювати на високозольному кам'яному вугіллі тільки при використанні дорогих природного газу та мазуту для розпалювання і підсвічування пиловугільного факела. При використанні смолоскипового спалювання таких вугілля істотно погіршуються еколого-економічні показники ТЕС внаслідок підвищення механічного недожигания вугілля, збільшення викидів в атмосферу екологічно шкідливих оксидів сірки і азоту, а також прискорення корозії екранних поверхонь нагріву парогенераторів.

У ряді технологічно розвинених країн світу відмовилися від неефективної технології смолоскипового спалювання мелкоразмолотой вугільного пилу в звичайних котлах ТЕС. Замість цієї технології в західних країнах протягом останніх 15 років була розроблена принципово нова екологічно чиста технологія спалювання твердих палив в циркулюючому киплячому шарі (ЦКШ) при атмосферному тиску.

Наразі ця технологія успішно застосовується в принципово нових конструкціях котлоагрегатів потужністю 200-460 МВт з ЦКШ, у тому числі з сверхкритическими параметрами. Використання цієї технології, яка забезпечує високу економічність, надійність, екологічну чистоту і маневреність сучасних ТЕС, є найбільш перспективним методом реконструкції і будівництва нових енергоблоків ТЕС.

Читайте також: Українська теплоенергетика набирає вагу

Відмінною особливістю нової екологічно чистої технології спалювання вугілля в топках котлоагрегатів з ЦКШ є те, що при її застосуванні для забезпечення стійкого процесу спалювання вугілля з високими коефіцієнтами тепловіддачі і рівномірним розподілом температур у киплячому шарі потрібно:

1. Порівняно невисока (близько 820... 900°С) температура киплячого шару, що має місце при спалюванні великих (близько 0,2...0,25 см) частинок вугілля, які через роз'єднаності перешкоджають швидкому утворенню в киплячому шарі окислів азоту.

2. Багаторазова циркуляція (приблизно 150 разів) інертної маси (у вигляді суміші золи, вапняку і порівняно невеликої кількості підведеного свіжого палива), нагрітій до 850...870°С (тобто до набагато меншої температури, ніж в звичайному казані при факельному спалюванні палива), що дозволяє не тільки досягти хорошої сіркоочистки продуктів згоряння вугілля, але й істотно інтенсифікує процес його спалювання.

Слід зазначити, що котлоагрегат з ЦКШ, набагато складніший пиловугільного котла. Він працює в більш важких умовах, обумовлених ерозією поверхонь нагріву запиленим потоком, має підвищений витрата електроенергії на привід високонапірних вентиляторів для подачі повітря в зону горіння і створення киплячого шару. За оцінками експертів, використання котлоагрегатів з ЦКШ в енергоблоках потужністю 150... 200 МВт забезпечує собівартість електроенергії, капітальні витрати, витрати на паливо, на обслуговування та ремонт, які суттєво перевищують аналогічні витрати для пиловугільних котлів з сіроочисткою.

Основний недолік технології ЦКШ: підвищена витрата електроенергії на власні потреби, оскільки для забезпечення циркуляції необхідно значне споживання повітря. Але навіть при цьому ККД котлоагрегату з ЦКШ складає 90-91%.

Область застосування котлоагрегатів з ЦКШ: спалювання низькосортних твердих палив при паропродуктивності до 250 т/год для нових ТЕС, так і для ТЕС, що проходять модернізацію.

У США, Німеччині, Франції, Швеції, Іспанії, Канаді, Китаї та ряді інших країн в даний час експлуатується понад 200 котлоагрегатів з ЦКШ, в тому числі запущений в роботу енергоблок потужністю 250 МВт. У Росії розробляються котлоагрегати з ЦКШ паропродуктивністю 160, 500 і 1000 т/год для спалювання кам'яного і бурого вугілля різних родовищ.