Viitorul centralelor pe cărbune. Centrale termice Tes lucreaza

Rezumat despre disciplina „Introducere în regie”

Realizat de studentul Mihailov D.A.

Universitatea Tehnică de Stat din Novosibirsk

Novosibirsk, 2008

Introducere

Centrala electrică este o centrală electrică folosită pentru a transforma energia naturală în energie electrică. Tipul de centrală este determinat în primul rând de tipul de energie naturală. Cele mai răspândite sunt centralele termice (TPP), care utilizează energia termică degajată în timpul arderii combustibililor fosili (cărbune, petrol, gaz etc.). Centralele termice generează aproximativ 76% din energia electrică produsă pe planeta noastră. Acest lucru se datorează prezenței combustibililor fosili în aproape toate regiunile planetei noastre; posibilitatea transportului combustibilului fosili de la locul de producție la o centrală electrică situată în apropierea consumatorilor de energie; progres tehnic la centrale termice, asigurarea construirii de centrale termice cu capacitate mare; posibilitatea de utilizare a căldurii reziduale a fluidului de lucru și alimentarea consumatorilor, pe lângă energie electrică, și energie termică (cu abur sau apă caldă) etc. Centralele termice concepute numai pentru producerea de energie electrică se numesc centrale electrice în condensare (IES). Centralele electrice destinate producerii combinate de energie electrica si furnizarii de abur, precum si apa calda la un consumator de caldura, au turbine cu abur cu extragere intermediara a aburului sau cu contrapresiune. În astfel de instalații, căldura aburului de evacuare este utilizată parțial sau chiar complet pentru furnizarea de căldură, drept urmare pierderea de căldură cu apa de răcire este redusă. Cu toate acestea, fracția de energie aburului transformată în energie electrică, cu aceiași parametri inițiali, la centralele cu turbine de cogenerare este mai mică decât la centralele cu turbine în condensare. Centralele termice, în care aburul uzat, împreună cu generarea de energie electrică, este utilizat pentru furnizarea de căldură, se numesc centrale termice și electrice combinate (CHP).

Principii de bază ale funcționării TPP

Figura 1 prezintă o diagramă termică tipică a unei unități de condensare pe combustibili fosili.

Fig. 1 Schema termică schematică a TPP

1 - cazan de abur; 2 - turbină; 3 - generator electric; 4 - condensator; 5 - pompa de condens; 6 - încălzitoare de joasă presiune; 7 - dezaerator; 8 - pompa de alimentare; 9 - încălzitoare de înaltă presiune; 10 - pompa de scurgere.

Acest circuit se numește circuit de reîncălzire cu abur. După cum se știe din cursul termodinamicii, eficiența termică a unui astfel de circuit cu aceiași parametri inițiali și finali și alegerea corectă a parametrilor de reîncălzire este mai mare decât într-un circuit fără reîncălzire.

Să luăm în considerare principiile funcționării TPP. Combustibilul și oxidantul, care este de obicei aer încălzit, intră continuu în cuptorul cazanului (1). Cărbunele, turba, gazul, șisturile petroliere sau păcura sunt folosite drept combustibil. Majoritatea TPP-urilor din țara noastră folosesc praf de cărbune drept combustibil. Datorită căldurii generate ca urmare a arderii combustibilului, apa din cazanul de abur se încălzește, se evaporă, iar aburul saturat rezultat intră în turbina cu abur prin conducta de abur (2). Scopul căruia este transformarea energiei termice a aburului în energie mecanică.

Toate părțile mobile ale turbinei sunt conectate rigid la arbore și se rotesc odată cu acesta. Într-o turbină, energia cinetică a jeturilor de abur este transferată rotorului după cum urmează. Aburul de înaltă presiune și temperatură înaltă, care are o energie internă mare, din cazan intră în duzele (canalele) turbinei. Un jet de abur cu viteză mare, adesea mai mare decât cel sonic, curge continuu din duze și intră în paletele rotorului turbinei, montate pe un disc legat rigid de arbore. În acest caz, energia mecanică a fluxului de abur este transformată în energia mecanică a rotorului turbinei sau, mai precis, în energia mecanică a rotorului turbinei generatorului, deoarece arborii turbinei și generatorul electric (3) sunt interconectate. Într-un generator electric, energia mecanică este transformată în energie electrică.

După turbina cu abur, aburul de apă, având deja presiune și temperatură scăzută, intră în condensator (4). Aici, aburul este transformat în apă prin intermediul apei de răcire pompată prin tuburi situate în interiorul condensatorului, care este furnizată de o pompă de condens (5) prin încălzitoarele regenerative (6) către un dezaerator (7).

Dezaeratorul servește la îndepărtarea gazelor dizolvate în el din apă; în același timp în ea, ca și în încălzitoarele cu regenerare, apa de alimentare este încălzită cu aburul prelevat din extracția turbinei. Dezaerarea se efectuează pentru a aduce conținutul de oxigen și dioxid de carbon din acesta la valori admisibile și, prin urmare, pentru a reduce rata de coroziune în tracturile de apă și abur.

Apa dezaerată este furnizată centralei de cazan de către pompa de alimentare (8) prin încălzitoarele (9). Condensul aburului de încălzire format în încălzitoarele (9) este ocolit în cascadă în dezaerator, iar condensul aburului de încălzire al încălzitoarelor (6) este alimentat de pompa de scurgere (10) la conducta prin care condensul curge din condensator (4).

Cea mai dificilă din punct de vedere tehnic este organizarea exploatării TPP-urilor pe cărbune. În același timp, ponderea unor astfel de centrale electrice în sectorul energetic intern este mare (~ 30%) și se preconizează creșterea acesteia.

Diagrama fluxului procesului a unei astfel de centrale electrice pe cărbune este prezentată în Fig. 2.

Fig. 2 Schema tehnologică a unui TPP de cărbune pulverizat

1 - vagoane de cale ferată; 2 - dispozitive de descărcare; 3 - depozit; 4 - transportoare cu bandă; 5 - instalatie de concasare; 6 - buncăr de cărbune brut; 7 - mori de cărbune pulverizat; 8 - separator; 9 - ciclon; 10 - buncăr de praf de cărbune; 11 - alimentatoare; 12 - ventilator moara; 13 - camera de ardere a cazanului; 14 - ventilator; 15 - colectoare de cenusa; 16 - aspiratoare de fum; 17 - coș de fum; 18 - încălzitoare de joasă presiune; 19 - încălzitoare de înaltă presiune; 20 - dezaerator; 21 - pompe de alimentare; 22 - turbină; 23 - condensator turbină; 24 - pompa de condens; 25 - pompe de circulatie; 26 - primirea bine; 27 - puţ de descărcare; 28 - chimie; 29 - încălzitoare de rețea; 30 - conductă; 31 - conducta de evacuare a condensului; 32 - aparate electrice de comutare; 33 - pompe de dragă.

Combustibilul din vagoanele de cale ferată (1) merge la dispozitivele de descărcare (2), de unde este trimis la depozit (3) cu ajutorul transportoarelor cu bandă (4), din depozit combustibilul este alimentat la instalația de concasare (5). Este posibilă alimentarea cu combustibil la instalația de concasare și direct de la dispozitivele de descărcare. Din instalația de concasare, combustibilul intră în buncărele de cărbune brut (6), iar de acolo, prin alimentatoare, în morile de cărbune pulverizat (7). Praful de cărbune este transportat pneumatic printr-un separator (8) și un ciclon (9) către recipientul de praf de cărbune (10) și de acolo prin alimentatoare (11) către arzătoare. Aerul din ciclon este aspirat de ventilatorul morii (12) și furnizat către camera de ardere a cazanului (13).

Gazele formate în timpul arderii în camera de ardere, după părăsirea acesteia, trec secvenţial prin conductele de gaz ale centralei cazanului, unde în supraîncălzitor (primar şi secundar, dacă se realizează un ciclu cu supraîncălzire intermediară a aburului) şi economizorul de apă. degajă căldură fluidului de lucru, iar în încălzitorul de aer - furnizat cazanului de abur la aer. Apoi, în colectoarele de cenușă (15), gazele sunt curățate de cenușa zburătoare și prin coșul de fum (17) prin extractoare de fum (16) sunt eliberate în atmosferă.

Zgura și cenușa care cad sub camera de ardere, încălzitorul de aer și colectoarele de cenușă sunt spălate cu apă și sunt alimentate prin canale către pompele de dragare (33), care le pompează la haldele de cenușă.

Aerul necesar arderii este furnizat încălzitoarelor de aer ale cazanului de abur printr-un ventilator (14). Aerul este preluat de obicei din partea superioară a cazanelor și (cu cazane de abur de mare capacitate) din exteriorul cazanului.

Aburul supraîncălzit de la cazanul de abur (13) este alimentat la turbina (22).

Condensul de la condensatorul turbinei (23) este furnizat de pompele de condens (24) prin încălzitoarele cu regenerare de joasă presiune (18) către dezaeratorul (20), iar de acolo prin pompele de alimentare (21) prin încălzitoarele de înaltă presiune (19) către cazan. economizor.

Pierderile de abur și condens sunt completate în această schemă cu apă demineralizată chimic, care este alimentată în conducta de condens în aval de condensatorul turbinei.

Apa de răcire este furnizată condensatorului din puțul de alimentare cu apă (26) prin pompe de circulație (25). Apa încălzită este evacuată în puțul de deșeuri (27) a aceleiași surse la o anumită distanță de punctul de admisie, suficientă pentru ca apa încălzită să nu fie amestecată cu apa extrasă. Dispozitivele pentru tratarea chimică a apei de completare sunt amplasate în atelierul de chimie (28).

Schemele pot include o mică instalație de încălzire în rețea pentru încălzirea centralei electrice și a satului adiacent. Aburul este furnizat la încălzitoarele de rețea (29) ale acestei unități de la extracțiile turbinei, condensul este evacuat prin conducta (31). Apa de la rețea este furnizată și îndepărtată din încălzitor prin conducte (30).

Energia electrică generată este deviată de la generatorul electric către consumatorii externi prin transformatoare electrice superioare.

Pentru a furniza energie electrică motoarelor electrice, dispozitivelor de iluminat și dispozitivelor centralei electrice, există un tablou electric pentru nevoile proprii (32).

Concluzie

Rezumatul prezintă principiile de bază ale funcționării TPP. Schema termică a unei centrale electrice este luată în considerare pe exemplul de funcționare a unei centrale electrice în condensare, precum și o diagramă tehnologică pe exemplul unei centrale electrice pe cărbune. Sunt prezentate principiile tehnologice ale producerii de energie electrică și căldură.

Climate Analytics continuă să insiste că energia cărbunelui din Europa trebuie eliminată până în 2030 - altfel UE nu va îndeplini obiectivele Acordului de la Paris privind clima. Dar ce stații ar trebui să închideți mai întâi? Sunt propuse două abordări - ecologică și economică. „Oxygen.LIFE” a aruncat o privire mai atentă la cele mai mari centrale termice pe cărbune din Rusia, pe care nimeni nu le va închide.

Încheiat în zece ani

Climate Analytics continuă să insiste asupra faptului că, pentru a atinge obiectivele Acordului de la Paris privind clima, țările UE vor trebui să închidă aproape toate centralele electrice pe cărbune care funcționează. Sectorul energetic din Europa are nevoie de o decarbonizare totală, deoarece o parte semnificativă din totalul emisiilor de gaze cu efect de seră (GES) din UE este generată din energia cărbunelui. Prin urmare, eliminarea treptată a cărbunelui în această industrie este una dintre cele mai rentabile metode de reducere a emisiilor de GES, iar astfel de acțiuni vor oferi, de asemenea, beneficii semnificative în ceea ce privește calitatea aerului, sănătatea publică și securitatea energetică.

Acum, în UE există peste 300 de centrale electrice cu 738 de unități electrice pe cărbune care funcționează la ele. Desigur, ele nu sunt distribuite uniform geografic. Dar, în general, cărbunele și lignitul (cărbune brun) asigură un sfert din toată generarea de energie electrică în UE. Cei mai dependenti ai UE de cărbune sunt Polonia, Germania, Bulgaria, Cehia și România. Germania și Polonia reprezintă 51% din capacitatea instalată de cărbune în UE și 54% din emisiile de GES din energia pe bază de cărbune în întreaga Europă unită. În același timp, nu există centrale termice pe cărbune în șapte țări UE.

„Utilizarea continuă a cărbunelui pentru generarea de energie este incompatibilă cu implementarea obiectivului de reducere drastică a emisiilor de GES. Prin urmare, UE trebuie să dezvolte o strategie de eliminare treptată a cărbunelui mai rapid decât este în prezent”, rezumă Climate Analytics. În caz contrar, emisiile totale ale UE până în 2050 vor crește cu 85%. Simulările Climate Analytics au indicat că 25% din centralele electrice pe cărbune care funcționează în prezent ar trebui să fie închise până în 2020. În alți cinci ani, este necesar să se închidă 72% din centralele termice și să scape complet de energia cărbunelui până în 2030.

Întrebarea principală este cum se face? Potrivit Climate Analytics, „întrebarea critică este ce criterii ar trebui utilizate pentru a determina când să închidă anumite TPP-uri? Din punct de vedere al atmosferei pământului, criteriile sunt irelevante, deoarece emisiile de GES vor scădea în ritmul potrivit. Dar din punctul de vedere al politicienilor, al proprietarilor de afaceri și al altor părți interesate, dezvoltarea unor astfel de criterii este un moment crucial în luarea deciziilor.”

Climate Analytics oferă două strategii posibile pentru eliminarea utilizării cărbunelui pentru generarea de energie. Primul este să închidem mai întâi acele TPP-uri care sunt lideri în ceea ce privește emisiile de GES. A doua strategie este închiderea fabricilor cu cea mai mică valoare comercială. Pentru fiecare dintre strategii a fost elaborată o infografică interesantă, care arată cum se va schimba fața UE de-a lungul anilor după închiderea centralelor pe cărbune. În primul caz, Polonia, Cehia, Bulgaria și Danemarca vor fi atacate. În al doilea - tot Polonia și Danemarca.

Nu există unitate

Climate Analytics a trasat, de asemenea, anii de închidere pentru toate cele 300 de stații, în conformitate cu două strategii. Este ușor de observat că acești ani diferă semnificativ de perioadele de funcționare a acestor stații în modul obișnuit (așa-numitul BAU - businnes as usual). De exemplu, cea mai mare stație din Europa Belchatow din Polonia (cu o capacitate de peste 4,9 GW) poate funcționa cel puțin până în 2055; în timp ce se propune închiderea acestuia deja până în 2027 - același termen în orice scenariu.

În general, tocmai cinci termocentrale poloneze pot fuma cu calm până în anii 2060, Climate Analytics își propune să închidă cu trei până la patru decenii înainte de termen. Polonia, al cărei sector energetic este dependent în proporție de 80% de cărbune, este puțin probabil să fie mulțumită de o astfel de dezvoltare a evenimentelor (reamintim, această țară chiar va contesta în instanță obligațiile climatice impuse acesteia de UE). Încă cinci posturi din Top 20 sunt în Marea Britanie; opt în Germania. Tot în top douăzeci pentru închidere - două termocentrale din Italia.

În același timp, British Fiddler's Ferry (cu o capacitate de 2 GW) ar trebui să fie închisă deja în 2017, iar restul termocentralelor britanice, după cum a declarat guvernul acestei țări, până în 2025. Adică doar în această țară procesul poate fi relativ nedureros.totul se poate întinde până în 2030, implementarea celor două strategii va diferi în funcție de specificul terenului (există regiuni de exploatare a cărbunelui) .În Cehia și Bulgaria se va produce cărbune. trebuie eliminate treptat până în 2020, în principal din cauza emisiilor substanțiale.

Sursele regenerabile de energie ar trebui să vină să înlocuiască cărbunele. Reducerea costului generației solare și eoliene este o tendință importantă care trebuie susținută și dezvoltată, potrivit Climate Analytics. Sursele regenerabile de energie pot transforma sectorul energetic, inclusiv prin crearea de noi locuri de muncă (nu doar în industrie în sine, ci și în producția de echipamente). Care, printre altele, va putea angaja personalul eliberat din sectorul energetic pe cărbune.

Cu toate acestea, Climate Analytics admite că nu există o unitate în Europa în ceea ce privește cărbunele. În timp ce unele țări au redus semnificativ producția și au anunțat o respingere completă a acestui tip de combustibil în următorii 10-15 ani (printre acestea, de exemplu, Marea Britanie, Finlanda și Franța), altele fie construiesc, fie plănuiesc să construiască noi cărbune. centrale electrice (Polonia și Grecia). „Se acordă o mare atenție problemelor de mediu în Europa, dar cu greu va fi posibil să se abandoneze rapid generarea de cărbune. În primul rând, este necesar să se pună în funcțiune capacități de înlocuire, deoarece căldura și lumina sunt necesare atât pentru populație, cât și pentru economie. Acest lucru este cu atât mai important cu cât au fost luate decizii anterioare de a închide o serie de centrale nucleare din Europa. Vor apărea probleme sociale, va fi necesară recalificarea unora dintre angajații stațiilor înșiși, un număr semnificativ de locuri de muncă din diverse industrii vor fi tăiate, ceea ce va crește, fără îndoială, tensiunea în societate. Închiderea centralelor pe cărbune va afecta și bugetele, întrucât nu va exista un grup semnificativ de contribuabili, iar indicatorii de funcționare ai acelor companii care anterior le-au furnizat bunuri și servicii vor scădea semnificativ. Dacă orice soluție este posibilă, atunci aceasta poate consta într-o respingere prelungită a generării de cărbune, continuând în același timp să lucreze la îmbunătățirea tehnologiilor pentru a reduce emisiile de la arderea cărbunelui, a îmbunătăți situația de mediu la centralele pe cărbune ", - spune despre aceasta ocazie Dmitri Baranov, expert lider al companiei de management de management Finam.

Top 20 de centrale electrice pe cărbune din Europa, care, potrivit Climate Analytics, vor trebui închise

Ce avem?

Ponderea producției termice în structura producției de energie electrică în Rusia este de peste 64%, în structura capacității instalate a centralelor UES - mai mult de 67%. Cu toate acestea, în TOP-10 cele mai mari centrale termice din țară, doar două stații funcționează pe cărbune - Reftinskaya și Ryazanskaya; în principal, energia termică din Rusia este gazul. „Rusia are una dintre cele mai bune structuri de echilibrare a combustibilului din lume. Folosim doar 15% din cărbune pentru producerea de energie. În medie, în întreaga lume, această cifră este de 30-35%. În China - 72%, în SUA și Germania - 40%. Sarcina de a reduce ponderea surselor non-carbon la 30% este urmărită activ și în Europa. În Rusia, acest program, de fapt, a fost deja implementat ", a spus șeful Ministerului Energiei al Federației Ruse. Alexandru Novak vorbind la sfârșitul lunii februarie la sesiunea panel „Economia verde ca vector al dezvoltării” la Forumul de investiții din Rusia 2017 de la Soci.

Ponderea energiei nucleare în volumul total al balanței energetice a țării este de 16-17%, generarea hidroelectrică - 18%, gazul reprezintă aproximativ 40%. Potrivit Institutului de Cercetare Energetică al Academiei Ruse de Științe, cărbunele în generarea de energie electrică a fost mult timp înlocuit activ de gaz și energie atomică și cel mai rapid în partea europeană a Rusiei. Cele mai mari centrale electrice pe cărbune sunt situate, totuși, în centru și în Urali. Dar dacă priviți imaginea din sectorul energetic în contextul regiunilor, și nu al stațiilor individuale, imaginea va fi diferită: cele mai multe regiuni „cărbune” sunt în Siberia și Orientul Îndepărtat. Structura balanțelor energetice teritoriale depinde de nivelul de gazeificare: este ridicat în partea europeană a Rusiei și scăzut în Siberia de Est și nu numai. Cărbunele ca combustibil este de obicei folosit în centralele urbane de cogenerare, unde se generează nu numai electricitate, ci și căldură. Prin urmare, generarea în orașele mari (cum ar fi Krasnoyarsk) se bazează în întregime pe cărbune. În general, ponderea centralelor termice în IES din Siberia reprezintă în prezent 60% din generarea de energie electrică - aceasta este aproximativ 25 GW de capacități „cărbune”.

În ceea ce privește sursele de energie regenerabilă, acum ponderea acestor surse în bilanțul energetic al Federației Ruse reprezintă un simbolic de 0,2%. „Plănuim să ajungem la 3% - până la 6 mii MW datorită diferitelor mecanisme de sprijin”, a făcut o prognoză Novak. Rosseti dă previziuni mai optimiste: capacitatea instalată a surselor de energie regenerabilă în Rusia până în 2030 ar putea crește cu 10 GW. Cu toate acestea, nu se preconizează o restructurare globală a balanței energetice din țara noastră. „Conform prognozelor, până în 2050 vor fi aproximativ 10 miliarde de oameni în lume. Deja în prezent, aproximativ 2 miliarde nu au acces la surse de energie. Imaginați-vă care va fi nevoia de energie a omenirii în 33 de ani și cum ar trebui să se dezvolte sursele regenerabile de energie pentru a satisface toată cererea, „- așa demonstrează Alexander Novak viabilitatea energiei tradiționale.

„Cu siguranță nu se vorbește despre „renuntarea la cărbune” în Rusia, mai ales că, conform Strategiei Energetice până în 2035, este planificată creșterea ponderii cărbunelui în balanța energetică a țării”, amintește. Dmitri Baranov de la Marea Britanie Finam Management. - Alături de petrol și gaze, cărbunele este unul dintre cele mai importante minerale de pe planetă, iar Rusia, ca una dintre cele mai mari țări din lume în ceea ce privește rezervele și producția, este pur și simplu obligată să acorde atenția cuvenită dezvoltării această industrie. În 2014, la o reuniune a guvernului rus, Novak a prezentat un program pentru dezvoltarea industriei cărbunelui în Rusia până în 2030. Se concentrează pe crearea de noi centre de exploatare a cărbunelui, în primul rând în Siberia și Orientul Îndepărtat, îmbunătățirea potențialului științific și tehnic în industrie, precum și implementarea de proiecte în chimia cărbunelui.”

Cele mai mari TPP-uri pe cărbune din Rusia

Reftinskaya GRES (Enel Rusia)

Este cea mai mare centrală termică pe cărbune din Rusia (și a doua în top 10 centrale termice din țară). Situat în regiunea Sverdlovsk, la 100 km nord-est de Ekaterinburg și la 18 km de Asbest.
Capacitate electrică instalată - 3800 MW.
Capacitate termică instalată - 350 Gcal/h.
Oferă alimentare cu energie în regiunile industriale din regiunile Sverdlovsk, Tyumen, Perm și Chelyabinsk.
Construcția centralei a început în 1963, prima unitate de putere a fost lansată în 1970, iar ultima în 1980.

Ryazanskaya GRES (OGK-2)

A cincea în top 10 cele mai mari centrale termice din Rusia. Lucrări la cărbune (prima treaptă) și gaze naturale (a doua treaptă). Situat în Novomichurinsk (regiunea Ryazan), la 80 km sud de Ryazan.
Capacitate electrică instalată (împreună cu GRES-24) - 3.130 MW.
Putere termica instalata - 180 Gcal/ora.
Construcția a început în 1968. Prima unitate de putere a fost pusă în funcțiune în 1973, ultima la 31 decembrie 1981.

Novocherkasskaya GRES (OGK-2)

Situat în microdistrictul Donskoy din Novocherkassk (regiunea Rostov), ​​la 53 km sud-est de Rostov-pe-Don. Alimentat cu gaz și cărbune. Singura centrală termică din Rusia care utilizează deșeuri locale de la extracția cărbunelui și de la prepararea cărbunelui - mina de antracit.
Capacitate electrică instalată - 2.229 MW.
Putere termică instalată - 75 Gcal/oră.
Construcția a început în 1956. Prima unitate de putere a fost pusă în funcțiune în 1965, ultima - a opta - în 1972.

Kashirskaya GRES ("InterRAO")

Situat în Kashira (regiunea Moscova).
Alimentat cu cărbune și gaz natural.
Capacitate electrică instalată - 1.910 MW.
Capacitate termică instalată - 458 Gcal/h.
Dat in functiune in 1922 dupa planul GOELRO. În anii 1960 a fost realizată o modernizare de amploare la gară.
Unitățile electrice cu cărbune pulverizat nr. 1 și nr. 2 sunt planificate să fie dezafectate în 2019. Până în 2020, aceeași soartă așteaptă încă patru unități de putere care funcționează cu combustibil gazos. Doar cea mai modernă unitate nr. 3 cu o capacitate de 300 MW va rămâne în funcțiune.

Primorskaya GRES (RAO ES din Est)

Situat în Luchegorsk (teritoriul Primorsky).
Cea mai puternică centrală termică din Orientul Îndepărtat. Lucrări la cărbune de la mina de cărbune Luchegorsk. Oferă cea mai mare parte a consumului de energie al Primorye.
Capacitate electrică instalată - 1467 MW.
Putere termică instalată - 237 Gcal/oră.
Prima unitate de putere a stației a fost pusă în funcțiune în 1974, ultima în 1990. GRES este situat practic „la bordul” unei mine de cărbune - nicăieri în Rusia nu a fost construită o centrală electrică atât de aproape de o sursă de combustibil.

Troitskaya GRES (OGK-2)

Situat în Troitsk (regiunea Chelyabinsk). Situat favorabil în triunghiul industrial Ekaterinburg - Chelyabinsk - Magnitogorsk.
Capacitate electrică instalată - 1.400 MW.
Putere termică instalată - 515 Gcal/oră.
Prima etapă a stației a fost lansată în 1960. Echipamentul etapei a doua (pentru 1200 MW) a fost scos din funcțiune în perioada 1992-2016.
În 2016, a fost pusă în funcțiune o unitate electrică unică cu cărbune pulverizat nr. 10 cu o capacitate de 660 MW.

Gusinoozerskaya GRES ("InterRAO")

Situat în Gusinoozersk (Republica Buriația), furnizează energie electrică consumatorilor din Buriația și regiunile învecinate. Combustibilul principal pentru stație este cărbunele brun din mina în aer liber Okino-Klyuchevsky și zăcământul Gusinoozyorsky.
Capacitate electrică instalată - 1160 MW.
Capacitate termică instalată - 224,5 Gcal/h.
Patru unități de putere din prima etapă au fost puse în funcțiune între 1976 și 1979. Punerea în funcțiune a celei de-a doua etape a început în 1988 cu lansarea unității de putere nr. 5.

În 1879, când Thomas Alva Edison a inventat lampa incandescentă, a început epoca electrificării. Producția de cantități mari de energie electrică necesita combustibil ieftin și ușor disponibil. Cărbunele a îndeplinit aceste cerințe, iar primele centrale electrice (construite la sfârșitul secolului al XIX-lea chiar de Edison) funcționau pe cărbune.

Pe măsură ce în țară se construiau din ce în ce mai multe stații, dependența de cărbune a crescut. De la Primul Război Mondial, aproximativ jumătate din producția anuală de electricitate a SUA a provenit din centralele pe cărbune. În 1986, capacitatea totală instalată a unor astfel de centrale electrice era de 289.000 MW, iar acestea consumau 75% din cantitatea totală (900 milioane tone) de cărbune extrasă în țară. Având în vedere incertitudinile existente cu privire la perspectivele de dezvoltare a energiei nucleare și de creștere a producției de petrol și gaze naturale, se poate presupune că până la sfârșitul secolului, centralele termice pe cărbune vor produce până la 70% din toată energia electrică. generate in tara.

Cu toate acestea, în ciuda faptului că cărbunele a fost și va fi de multă vreme principala sursă de energie electrică timp de mulți ani (în Statele Unite, acesta reprezintă aproximativ 80% din rezervele tuturor tipurilor de combustibili naturali), nu a fost niciodată cea optimă. combustibil pentru centrale electrice. Conținutul de energie specifică pe unitatea de greutate (adică puterea calorică) al cărbunelui este mai mic decât cel al petrolului sau al gazelor naturale. Este mai dificil de transportat și, în plus, arderea cărbunelui provoacă o serie de consecințe nedorite asupra mediului, în special ploaia acide. De la sfârșitul anilor 60, atractivitatea centralelor pe cărbune a scăzut brusc din cauza înăspririi cerințelor privind poluarea mediului cu emisii gazoase și solide sub formă de cenușă și zgură. Costurile rezolvării acestor probleme de mediu, împreună cu costul tot mai mare al construirii unor instalații complexe precum centralele termice, au făcut ca perspectivele de dezvoltare ale acestora să fie mai puțin favorabile din punct de vedere pur economic.

Cu toate acestea, dacă baza tehnologică a centralelor termice pe cărbune este schimbată, atractivitatea anterioară a acestora poate fi reînviată. Unele dintre aceste modificări sunt de natură evolutivă și vizează în primul rând creșterea capacității instalațiilor existente. În același timp, sunt dezvoltate procese complet noi de ardere a cărbunelui fără deșeuri, adică cu daune minime aduse mediului. Introducerea de noi procese tehnologice are ca scop asigurarea faptului că viitoarele centrale termice pe cărbune pot fi controlate eficient pentru gradul de poluare a mediului, au flexibilitate în ceea ce privește posibilitatea utilizării diferitelor tipuri de cărbune și nu necesită timpi mari de construcție.

Pentru a aprecia semnificația progreselor în tehnologia de ardere a cărbunelui, luați în considerare pe scurt funcționarea unei centrale termice convenționale pe cărbune. Cărbunele este ars în cuptorul unui cazan cu abur, care este o cameră imensă cu țevi în interior, în care apa se transformă în abur. Înainte de a fi introdus în cuptor, cărbunele este zdrobit în praf, datorită căruia se obține aproape aceeași completitudine a arderii ca la arderea gazelor inflamabile. Un cazan mare de abur consumă în medie 500 de tone de cărbune pulverizat pe oră și generează 2,9 milioane kg de abur, ceea ce este suficient pentru a genera 1 milion kWh de energie electrică. În același timp, centrala emite aproximativ 100.000 m3 de gaze în atmosferă.
Aburul generat trece printr-un supraîncălzitor, unde temperatura și presiunea acestuia sunt crescute, apoi intră într-o turbină de înaltă presiune. Energia mecanică a turbinei este convertită de un generator electric în energie electrică. Pentru a obține o eficiență mai mare de conversie a energiei, aburul de la turbină este de obicei returnat la cazan pentru reîncălzire și apoi antrenează una sau două turbine de joasă presiune înainte de a fi condensat prin răcire; condensul este returnat în ciclul cazanului.

Echipamentele centralei termice includ mecanisme de alimentare cu combustibil, cazane, turbine, generatoare, precum și sisteme complexe de răcire, curățarea gazelor arse și îndepărtarea cenușii. Toate aceste sisteme primare și secundare sunt proiectate să funcționeze în mod fiabil timp de 40 de ani sau mai mult la sarcini care pot varia de la 20% din capacitatea instalată a instalației până la maxim. Costul de capital al echipamentelor pentru o centrală termică tipică de 1.000 MW este de obicei peste 1 miliard USD.

Eficiența cu care căldura degajată prin arderea cărbunelui poate fi transformată în energie electrică era de numai 5% înainte de 1900, dar până în 1967 ajunsese la 40%. Cu alte cuvinte, pe o perioadă de aproximativ 70 de ani, consumul specific de cărbune pe unitatea de energie electrică generată a scăzut de opt ori. În consecință, costul de 1 kW de capacitate instalată a centralelor termice a scăzut și el: dacă în 1920 era de 350 de dolari (la prețurile din 1967), atunci în 1967 a scăzut la 130 de dolari. Și prețul energiei electrice furnizate a scăzut în aceeași perioadă. de la 25 de cenți la 2 cenți per kWh.

Cu toate acestea, începând cu anii 1960, ritmul progresului a început să scadă. Această tendință, aparent, se explică prin faptul că centralele termice tradiționale au atins limita perfecțiunii lor, determinată de legile termodinamicii și de proprietățile materialelor din care sunt fabricate cazanele și turbinele. De la începutul anilor 1970, acești factori tehnici au fost exacerbați de noi motive economice și organizaționale. În special, cheltuielile de capital au crescut brusc, ritmul de creștere a cererii de energie electrică a încetinit, cerințele pentru protecția mediului împotriva emisiilor nocive au devenit mai stricte și termenele pentru implementarea proiectelor de construcție a centralelor electrice au fost prelungite. Drept urmare, costul de producere a energiei electrice din cărbune, care a avut o tendință descendentă pe termen lung, a crescut brusc. Într-adevăr, 1 kW de energie electrică generată de noi centrale termice costă acum mai mult decât în ​​1920 (la prețuri comparabile).

În ultimii 20 de ani, costul centralelor electrice pe cărbune a fost cel mai influențat de cerințe mai stricte pentru eliminarea gazelor,
deseuri lichide si solide. Sistemele de curățare a gazelor și de manipulare a cenușii din centralele termice moderne reprezintă acum 40% din costurile de capital și 35% din costurile de exploatare. Din punct de vedere tehnic și economic, cel mai semnificativ element al unui sistem de control al emisiilor este o instalație de desulfurare a gazelor de ardere, denumită adesea sistem de colectare a prafului umed (scrubber). Un colector de praf umed (scrubber) captează oxizii de sulf, care sunt principalii poluanți formați în timpul arderii cărbunelui.

Ideea colectării umede a prafului este simplă, dar în practică se dovedește a fi dificilă și costisitoare. O substanță alcalină, de obicei var sau calcar, este amestecată cu apă și soluția este pulverizată în fluxul de gaze arse. Oxizii de sulf conținuți în gazele de ardere sunt absorbiți de particulele alcaline și precipită din soluție sub formă de sulfit inert sau sulfat de calciu (gips). Gipsul poate fi îndepărtat cu ușurință sau, dacă este suficient de curat, comercializat ca material de construcție. În sistemele de epurare mai complexe și mai scumpe, nămolul de gips poate fi transformat în acid sulfuric sau sulf elementar, care sunt produse chimice mai valoroase. Din 1978, instalarea epuratoarelor este obligatorie la toate centralele termice pe cărbune pulverizat aflate în construcție. Drept urmare, industria energetică din SUA are acum mai multe unități de curățare decât restul lumii.
Costul unui sistem de curățare la instalațiile noi este de obicei de 150-200 USD per 1 kW de capacitate instalată. Instalarea scruberelor la instalațiile existente, proiectate inițial fără curățare umedă cu gaz, este cu 10-40% mai scumpă decât la instalațiile noi. Costurile de funcționare ale scruberelor sunt destul de mari, indiferent dacă sunt instalate în instalații vechi sau noi. Scruberele generează o cantitate imensă de nămol de gips, care trebuie păstrat în iazuri de sedimentare sau aruncat, ceea ce creează o nouă problemă de mediu. De exemplu, o centrală termică de 1000 MW care funcționează pe cărbune care conține 3% sulf produce atât de mult nămol pe an încât poate acoperi o suprafață de 1 km2 cu un strat de aproximativ 1 m grosime.
În plus, sistemele de curățare cu gaz umed consumă multă apă (la o centrală de 1000 MW, consumul de apă este de aproximativ 3800 l / min), iar echipamentele și conductele lor sunt adesea predispuse la înfundare și coroziune. Acești factori cresc costurile de operare și reduc fiabilitatea generală a sistemului. În sfârșit, în sistemele de epurare, de la 3 la 8% din energia generată de stație este consumată pentru antrenarea pompelor și a aspiratoarelor de fum și pentru încălzirea gazelor de ardere după curățarea gazelor, ceea ce este necesar pentru prevenirea condensului și coroziunii în coșuri.
Adoptarea pe scară largă a scruberelor în industria energetică americană nu a fost simplă sau ieftină. Primele instalații de scruber au fost semnificativ mai puțin fiabile decât restul echipamentelor stației, prin urmare componentele sistemelor de scruber au fost proiectate cu o marjă mare de siguranță și fiabilitate. Unele dintre dificultățile asociate cu instalarea și funcționarea scruberelor pot fi atribuite faptului că aplicarea industrială a tehnologiei scruberelor a fost începută prematur. Abia acum, după 25 de ani de experiență, fiabilitatea sistemelor de epurare a atins un nivel acceptabil.
Costul centralelor pe cărbune a crescut, nu numai din cauza prezenței obligatorii a sistemelor de control al emisiilor, ci și pentru că costul construcției în sine a crescut vertiginos. Chiar și ținând cont de inflație, costul unitar al capacității instalate a centralelor termice pe cărbune este acum de trei ori mai mare decât în ​​1970. În ultimii 15 ani, „economiile de scară”, adică beneficiile din construcție. a centralelor mari, au fost compensate de o creștere semnificativă a costului construcției... Această creștere a prețului reflectă parțial costul ridicat al finanțării proiectelor de construcții de capital pe termen lung.

Impactul întârzierii implementării proiectului poate fi văzut în exemplul companiilor energetice japoneze. Firmele japoneze sunt de obicei mai agile decât omologii lor americani în a face față problemelor organizatorice, tehnice și financiare care întârzie adesea punerea în funcțiune a proiectelor mari de construcții. În Japonia, o centrală electrică poate fi construită și pusă în funcțiune în 30-40 de luni, în timp ce în Statele Unite, o centrală de aceeași capacitate durează de obicei 50-60 de luni. Cu un timp atât de lung de implementare a proiectelor, costul unei noi centrale în construcție (și, prin urmare, costul capitalului înghețat) este comparabil cu capitalul fix al multor companii energetice din SUA.

Prin urmare, companiile energetice caută modalități de a reduce costul construirii de noi centrale de generare a energiei, în special prin utilizarea unităților modulare de capacitate mai mică, care pot fi transportate și instalate rapid într-o fabrică existentă pentru a satisface cererea în creștere. Aceste plante pot fi aduse online într-un interval de timp mai scurt și, prin urmare, se pot plăti mai repede, chiar dacă rentabilitatea investiției rămâne constantă. Instalarea de module noi numai atunci când este necesară o creștere a capacității sistemului poate duce la economii nete de până la 200 USD per kW, deși economiile de scară se pierd cu unitățile mai mici.
Ca o alternativă la construirea de noi instalații de generare a energiei, utilitățile au practicat, de asemenea, modernizarea centralelor electrice vechi existente pentru a le îmbunătăți performanța și a prelungi durata de viață a acestora. Această strategie necesită, în mod natural, mai puține cheltuieli de capital decât construirea de noi stații. Această tendință este justificată și pentru că centralele electrice construite în urmă cu aproximativ 30 de ani nu sunt încă învechite din punct de vedere moral. În unele cazuri, funcționează chiar și cu o eficiență mai mare, deoarece nu sunt echipate cu scrubere. Vechile centrale electrice câștigă o pondere tot mai mare în sectorul energetic al țării. În 1970, doar 20 de instalații de producere a energiei electrice din Statele Unite aveau peste 30 de ani. Până la sfârșitul secolului, 30 de ani va fi vârsta medie a centralelor termice pe cărbune.

Utilitățile caută, de asemenea, modalități de a reduce costurile de exploatare a centralei. Pentru a preveni pierderile de energie, este necesar să se avertizeze în timp util cu privire la deteriorarea performanței celor mai importante zone ale instalației. Prin urmare, monitorizarea continuă a stării componentelor și sistemelor devine o parte importantă a serviciului operațional. O astfel de monitorizare continuă a proceselor naturale de uzură, coroziune și eroziune permite operatorilor de instalații să ia măsuri în timp util și să prevină defecțiunile de urgență a centralelor electrice. Semnificația unor astfel de măsuri poate fi corect evaluată dacă luăm în considerare, de exemplu, că oprirea forțată a unei centrale pe cărbune de 1000 MW ar putea aduce companiei energetice pierderi de 1 milion de dolari pe zi, în principal pentru că energia neraportată trebuie compensată pentru prin furnizarea de energie electrică din surse mai scumpe.

Creșterea costurilor unitare de transport și procesare a cărbunelui și de îndepărtare a cenușii a făcut din calitatea cărbunelui (determinată de umiditate, sulf și alte minerale) un factor important în determinarea performanței și economiei centralelor termice. Deși cărbunele de calitate scăzută poate costa mai puțin decât cărbunele de calitate superioară, consumul său pentru producerea aceleiași cantități de energie electrică este mult mai mare. Costul transportului mai multor cărbune de calitate scăzută poate compensa beneficiul prețului său mai mic. În plus, cărbunele de calitate scăzută generează de obicei mai multe deșeuri decât cărbunele de calitate superioară și, prin urmare, necesită costuri mari de îndepărtare a cenușii. În cele din urmă, compoziția cărbunilor de calitate scăzută este supusă unor fluctuații mari, ceea ce face dificilă „ajustarea” sistemului de combustibil al stației pentru a funcționa cu eficiența maximă posibilă; in acest caz, sistemul trebuie ajustat astfel incat sa poata functiona la cel mai prost grad asteptat.
În centralele electrice existente, calitatea cărbunelui poate fi îmbunătățită sau cel puțin stabilizată prin îndepărtarea unor impurități, precum mineralele care conțin sulf, înainte de ardere. În stațiile de epurare, cărbunele „murdar” zdrobit este separat de impurități în multe moduri, profitând de diferențele de greutate specifică sau de alte caracteristici fizice ale cărbunelui și impurităților.

În ciuda acestor eforturi de îmbunătățire a performanței centralelor electrice pe cărbune existente, o capacitate suplimentară de 150.000 MW va trebui să fie operațională în Statele Unite până la sfârșitul secolului, dacă cererea de energie electrică crește la ritmul așteptat de 2,3% pe an. . Pentru a menține cărbunele competitiv pe piața energetică în continuă expansiune, utilitățile vor trebui să adopte noi metode inovatoare de ardere a cărbunelui, care sunt mai eficiente decât cele tradiționale în trei aspecte cheie: mai puțină poluare, mai puțin timp pentru a construi centrale electrice și performanță și performanță mai bune. ... ...

ARDEREA CĂRBUNELOR ÎN STRAT LICHID reduce nevoia de instalații auxiliare de tratare a emisiilor de la centrala electrică. Un pat fluidizat dintr-un amestec de cărbune și calcar este creat în cuptorul cazanului printr-un flux de aer, în care particulele solide sunt amestecate și sunt în suspensie, adică se comportă în același mod ca într-un lichid care fierbe. Amestecarea turbulentă asigură arderea completă a cărbunelui; în acest caz, particulele de calcar reacţionează cu oxizii de sulf şi captează aproximativ 90% din aceşti oxizi. Deoarece încălzirea grosieră a cazanului este direct în contact cu patul fluidizat de combustibil, generarea de abur este mai eficientă decât în ​​cazanele de abur convenționale pe cărbune. În plus, temperatura cărbunelui care arde în patul fluidizat este mai scăzută, ceea ce împiedică topirea zgurii cazanului și reduce formarea de oxizi de azot.

GAZIFICAREA CĂRBUNELOR poate fi realizată prin încălzirea unui amestec de cărbune și apă într-o atmosferă de oxigen. Produsul procesului este un gaz format în principal din monoxid de carbon și hidrogen. Odată ce gazul a fost răcit, de-sudat și eliberat de sulf, acesta poate fi folosit ca combustibil pentru turbinele cu gaz și apoi pentru a produce abur pentru o turbină cu abur (ciclu combinat). Centrala cu ciclu combinat emite mai puțini poluanți în atmosferă decât o centrală termică convențională pe cărbune.

În prezent, se dezvoltă mai mult de o duzină de metode de ardere a cărbunelui cu eficiență sporită și mai puține daune mediului. Cele mai promițătoare dintre ele sunt arderea în pat fluidizat și gazeificarea cărbunelui. Arderea conform primei metode se realizează în cuptorul unui cazan cu abur, care este aranjat astfel încât cărbunele zdrobit amestecat cu particule de calcar să fie menținut deasupra grătarului cuptorului într-o stare suspendată ("pseudo-lichefiată"). printr-un puternic flux de aer ascendent. Particulele în suspensie se comportă în esență la fel ca într-un lichid în fierbere, adică sunt în mișcare turbulentă, ceea ce asigură o eficiență ridicată a procesului de ardere. Conductele de apă ale unui astfel de cazan sunt în contact direct cu „patul fluidizat” de ardere a combustibilului, drept urmare o mare parte a căldurii este transferată prin conductivitate termică, care este mult mai eficientă decât transferul de căldură radiativ și convectiv într-un cazan de abur convențional.

Un cazan cu focar, în care cărbunele este ard într-un pat fluidizat, are o suprafață mai mare a conductei de transfer de căldură decât un cazan convențional care funcționează pe cărbune pulverizat, ceea ce permite reducerea temperaturii în cuptor și, prin urmare, reducerea formării de oxizi de azot. . (Dacă temperatura într-un cazan convențional poate fi mai mare de 1650 ° C, atunci într-un cazan cu ardere în pat fluidizat este în intervalul 780-870 ° C.) În plus, calcarul amestecat cu cărbunele leagă 90 sau mai mult la sută a sulfului eliberat din cărbune în timpul arderii, deoarece temperatura de funcționare mai scăzută favorizează reacția dintre sulf și calcar pentru a forma sulfit sau sulfat de calciu. Astfel, substanțele nocive pentru mediu, formate în timpul arderii cărbunelui, sunt neutralizate la locul de formare, adică în cuptor.
În plus, un cazan cu pat fluidizat este mai puțin sensibil la fluctuațiile calității cărbunelui în ceea ce privește proiectarea și principiul său de funcționare. În cuptorul unui cazan de cărbune pulverizat convențional, se formează o cantitate imensă de zgură topită, care adesea înfundă suprafețele de transfer de căldură și, prin urmare, reduce eficiența și fiabilitatea cazanului. Într-un cazan cu pat fluidizat, cărbunele este ars la o temperatură sub punctul de topire al zgurii și, prin urmare, problema înfundarii suprafețelor de încălzire cu zgură nici măcar nu se pune. Astfel de cazane pot funcționa pe cărbune de calitate inferioară, ceea ce în unele cazuri poate reduce semnificativ costurile de operare.
Metoda de ardere în pat fluidizat este ușor de implementat în cazanele modulare cu putere redusă de abur. Potrivit unor estimări, investiția într-o centrală termică cu cazane compacte care funcționează pe principiul unui pat fluidizat poate fi cu 10-20% mai mică decât investiția într-o centrală termică tradițională de aceeași capacitate. Economiile sunt realizate prin reducerea timpului de construcție. În plus, capacitatea unei astfel de stații poate fi crescută cu ușurință cu o creștere a sarcinii electrice, ceea ce este important pentru acele cazuri în care creșterea sa în viitor nu este cunoscută dinainte. Problema de planificare este, de asemenea, simplificată, deoarece astfel de unități compacte pot fi asamblate rapid de îndată ce apare necesitatea creșterii producției de energie.
Cazanele cu pat fluidizat pot fi, de asemenea, încorporate în centralele electrice existente atunci când capacitatea de generare trebuie crescută rapid. De exemplu, compania energetică Northern States Power a convertit unul dintre cazanele pe cărbune pulverizat de la stație în buc. Minnesota într-un cazan cu pat fluidizat. Modificarea a fost efectuată pentru a crește puterea centralei cu 40%, a reduce cerințele pentru calitatea combustibilului (cazanul poate funcționa chiar și pe deșeuri locale), a curăța mai amănunțit a emisiilor și a prelungi durata de viață a centralei. stație până la 40 de ani.
În ultimii 15 ani, tehnologia utilizată în centralele termice echipate exclusiv cu cazane cu pat fluidizat s-a extins de la mici centrale pilot și pilot la mari centrale „demonstrative”. O astfel de centrală cu o capacitate totală de 160 MW este construită în comun de Tennessee Valley Authority, Duke Power și Commonwealth of Kentucky; Asociația Colorado-Ute Electric, Inc. a pus în funcțiune o unitate generatoare de energie de 110 MW cu cazane cu pat fluidizat. Dacă aceste două proiecte vor avea succes, și cel al Northern States Power, un joint venture din sectorul privat cu un capital combinat de aproximativ 400 de milioane de dolari, riscul economic asociat cu utilizarea cazanelor cu pat fluidizat în industria energetică va fi redus semnificativ.
O altă metodă, care, totuși, exista deja într-o formă mai simplă la mijlocul secolului al XIX-lea, este gazeificarea cărbunelui pentru a produce gaz „pur ardere”. Un astfel de gaz este potrivit pentru iluminat și încălzire și a fost utilizat pe scară largă în Statele Unite până în al Doilea Război Mondial, când a fost înlocuit cu gaz natural.
Inițial, gazeificarea cărbunelui a atras atenția companiilor energetice, care sperau să folosească această metodă pentru a obține combustibil care arde fără deșeuri și astfel să elimine spălarea. Acum a devenit evident că gazificarea cărbunelui are un avantaj și mai important: produsele de ardere fierbinți ai gazului generatorului pot fi utilizate direct pentru a antrena turbinele cu gaz. La rândul său, căldura reziduală a produselor de ardere după turbina cu gaz poate fi utilizată pentru a obține abur pentru antrenarea unei turbine cu abur. Această utilizare combinată a turbinelor cu gaz și abur, numită ciclu combinat, este acum una dintre cele mai eficiente moduri de a genera energie electrică.
Gazul obținut prin gazeificarea cărbunelui și eliberat de sulf și particule este un combustibil excelent pentru turbinele cu gaz și, ca și gazul natural, arde aproape fără deșeuri. Eficiența ridicată a ciclului combinat compensează pierderile inevitabile asociate cu conversia cărbunelui în gaz. În plus, instalația cu ciclu combinat consumă mult mai puțină apă, deoarece două treimi din capacitate este dezvoltată de o turbină cu gaz, care nu are nevoie de apă, spre deosebire de o turbină cu abur.
Viabilitatea centralelor electrice cu ciclu combinat de gazeificare a cărbunelui a fost dovedită de uzina de apă rece Edison din California de Sud. Această stație cu o capacitate de circa 100 MW a fost dată în funcțiune în mai 1984. Poate funcționa pe diferite tipuri de cărbune. Emisiile din stație nu diferă cu nimic de cele ale stației de gaz natural vecine din punct de vedere al purității. Oxizii de sulf din gazele de ardere sunt menținute cu mult sub țintă printr-un sistem auxiliar de recuperare a sulfului care elimină aproape tot sulful din combustibilul de alimentare și produce sulf pur în scopuri industriale. Formarea oxizilor de azot este împiedicată prin adăugarea de apă în gaz înainte de ardere, ceea ce scade temperatura de ardere a gazului. Mai mult, cărbunele rămas nears în gazeificator este topit și transformat într-un material vitros inert care, după răcire, îndeplinește cerințele de deșeuri solide din California.
Pe lângă randamentul mai mare și poluarea mai mică a mediului, centralele cu ciclu combinat au un alt avantaj: pot fi construite în mai multe etape, astfel încât capacitatea instalată să fie mărită în blocuri. Această flexibilitate în construcții reduce riscul de supra- sau subinvestiții asociat cu incertitudinea creșterii cererii de energie electrică. De exemplu, prima etapă a capacității instalate poate funcționa pe turbine cu gaz și poate folosi petrol sau gaze naturale în loc de cărbune ca combustibil, dacă prețurile curente la aceste produse sunt mici. Apoi, pe măsură ce cererea de energie electrică crește, sunt puse în funcțiune suplimentar un cazan de căldură reziduală și o turbină cu abur, ceea ce va crește nu numai capacitatea, ci și eficiența stației. Ulterior, când cererea de energie electrică va crește din nou, se va putea construi o unitate de gazeificare a cărbunelui la stație.
Rolul centralelor termice pe cărbune este un subiect cheie atunci când vine vorba de conservarea resurselor naturale, protecția mediului și modalitățile de dezvoltare a economiei. Aceste aspecte ale problemei în cauză nu sunt neapărat conflictuale. Experiența utilizării noilor procese tehnologice de ardere a cărbunelui arată că acestea pot rezolva cu succes și simultan problemele atât de protecție a mediului, cât și de a reduce costul energiei electrice. Acest principiu a fost luat în considerare într-un raport comun SUA-Canadian privind ploile acide, publicat anul trecut. Ghidat de propunerile cuprinse în raport, Congresul SUA ia în considerare în prezent stabilirea unei inițiative naționale generale care să demonstreze și să utilizeze procese „curate” de ardere a cărbunelui. Inițiativa, care va combina capitalul privat cu investițiile federale, își propune să comercializeze noi procese de ardere a cărbunelui în anii 1990, inclusiv cazane cu pat fluidizat și generatoare de gaz. Cu toate acestea, chiar și cu utilizarea pe scară largă a noilor procese de ardere a cărbunelui în viitorul apropiat, cererea în creștere de energie electrică nu poate fi satisfăcută fără un întreg set de măsuri coordonate pentru conservarea energiei electrice, reglarea consumului acesteia și creșterea productivității centralelor termice existente care funcționează pe principii tradiționale. Problemele economice și de mediu care sunt în mod constant pe ordinea de zi sunt susceptibile să conducă la dezvoltări tehnologice complet noi, care sunt fundamental diferite de cele descrise aici. În viitor, centralele termice pe cărbune se pot transforma în întreprinderi complexe de prelucrare a resurselor naturale. Astfel de întreprinderi vor procesa combustibili locali și alte resurse naturale și vor produce energie electrică, căldură și diverse produse, ținând cont de nevoile economiei locale. Pe lângă cazanele cu pat fluidizat și instalațiile de gazeificare a cărbunelui, astfel de centrale vor fi echipate cu diagnosticare tehnică electronică și sisteme de control automate și, în plus, va fi utilă utilizarea majorității subproduselor de ardere a cărbunelui.

Astfel, oportunitățile de îmbunătățire a factorilor economici și de mediu ai producției de energie electrică pe bază de cărbune sunt foarte largi. Folosirea la timp a acestor oportunități depinde, totuși, de capacitatea guvernului de a implementa politici echilibrate de energie și mediu care creează stimulentele necesare pentru industria electrică. Este necesar să se ia măsuri pentru a se asigura că noile procese de ardere a cărbunelui sunt dezvoltate și implementate rațional, în cooperare cu companiile energetice, și nu așa cum a fost cu introducerea curățării gazelor de epurare. Toate acestea pot fi realizate dacă costurile și riscurile sunt minimizate prin proiectarea bine gândită, testarea și îmbunătățirea instalațiilor pilot mici, urmate de industrializarea pe scară largă a sistemelor dezvoltate.

Centralele termice oferă oamenilor aproape toată energia de care au nevoie pe planetă. Oamenii au învățat să primească electricitate în alte moduri, dar încă nu acceptă alternative. Nu este profitabil pentru ei să folosească combustibil, nu îl refuză.

Care este secretul centralelor termice?

Centrale termice nu întâmplător rămân de neînlocuit. Turbina lor generează energie în cel mai simplu mod, folosind arderea. Datorită acestui fapt, este posibil să se minimizeze costurile de construcție, care sunt considerate pe deplin justificate. Există astfel de obiecte în toate țările lumii, așa că nu trebuie să fii surprins de distribuția lor.

Principiul de funcționare a centralelor termice construit pe arderea unor cantități uriașe de combustibil. Ca urmare, apare electricitatea, care este mai întâi acumulată și apoi distribuită în anumite regiuni. Schemele centralelor termice rămân aproape constante.

Ce fel de combustibil folosește stația?

Fiecare stație folosește un combustibil separat. Este livrat special pentru ca fluxul dvs. de lucru să nu fie perturbat. Acest moment rămâne unul dintre cele problematice, pe măsură ce apar costurile de transport. Ce tipuri de echipamente foloseste?

• Cărbune;
• șisturi bituminoase;
• Turbă;
• Păcură;
• Gaz natural.

Circuitele termice ale centralelor termice se bazează pe un anumit tip de combustibil. Mai mult decat atat, la acestea se fac modificari minore, asigurand eficienta maxima. Dacă nu se fac, consumul principal va fi excesiv, prin urmare, curentul electric rezultat nu se va justifica.

Tipuri de centrale termice

Tipurile de centrale termice sunt o problemă importantă. Răspunsul vă va spune cum apare energia necesară. Astăzi, treptat se fac schimbări serioase, unde sursa principală vor fi tipurile alternative, dar până acum utilizarea lor rămâne inadecvată.

1. Condensare (IES);
2. Centrală combinată de căldură și energie (CHP);
3. Centralele regionale de stat (GRES).

Centrala TPP va necesita o descriere detaliată. Părerile sunt diferite, așa că doar luarea în considerare va explica de ce se realizează construcția la această scară.

Condensare (IES)

Tipurile de centrale termice încep cu cele în condensare. Asemenea centrale de cogenerare sunt utilizate exclusiv pentru generarea de energie electrică. Cel mai adesea, se acumulează fără să se răspândească imediat. Metoda de condensare oferă eficiență maximă, prin urmare astfel de principii sunt considerate optime. Astăzi, în toate țările, se disting facilități separate la scară largă, oferind regiuni vaste.

Instalațiile nucleare par să înlocuiască treptat combustibilul tradițional. Numai înlocuirea rămâne un proces costisitor și consumator de timp, deoarece operarea cu combustibili fosili diferă de alte metode. Mai mult, oprirea oricărei stații este imposibilă, deoarece în astfel de situații, regiuni întregi rămân fără energie electrică valoroasă.

Centrală combinată de energie termică și electrică (CHP)

Centralele CHP sunt utilizate în mai multe scopuri simultan. Ele sunt folosite în primul rând pentru a genera energie electrică valoroasă, dar arderea combustibilului rămâne, de asemenea, utilă pentru generarea de căldură. Ca urmare, centralele de cogenerare continuă să fie aplicate în practică.

O caracteristică importantă este că aceste tipuri de centrale termice sunt superioare altora cu o capacitate relativ mică. Acestea oferă zone separate, astfel încât nu este nevoie de provizii în vrac. Practica arată cât de profitabilă este o astfel de soluție datorită așezării liniilor electrice suplimentare. Principiul de funcționare al unei centrale termice moderne este inutil doar din cauza mediului.

Centrale electrice districtuale de stat

Informații generale despre centralele termice moderne nu marcați centrala raionului de stat. Treptat, ele rămân pe plan secund, pierzându-și relevanța. Deși centralele raionale de stat rămân utile în ceea ce privește producția de energie.

Diverse tipuri de centrale termice oferă suport pentru regiuni vaste, dar capacitatea lor este încă insuficientă. În epoca sovietică au fost realizate proiecte de anvergură, care acum sunt închise. Motivul a fost utilizarea necorespunzătoare a combustibilului. Deși înlocuirea lor rămâne problematică, deoarece avantajele și dezavantajele centralelor termice moderne sunt remarcate în primul rând pentru cantități mari de energie.

Ce centrale electrice sunt termice? Principiul lor se bazează pe arderea combustibilului. Ele rămân indispensabile, deși calculele sunt efectuate în mod activ pe o înlocuire echivalentă. Centralele termice continuă să-și demonstreze avantajele și dezavantajele în practică. Din această cauză, munca lor rămâne necesară.

Ce este o centrală electrică pe cărbune? Aceasta este o astfel de întreprindere pentru producția de energie electrică, unde cărbunele (cărbune, maro) este primul în lanțul de conversie a energiei.

Să ne amintim lanțul de conversie a energiei la centralele care funcționează într-un ciclu.

Primul din lanț este combustibilul, în cazul nostru cărbunele. Posedă energie chimică, care, atunci când este arsă într-un cazan, este transformată în energie termică din abur. Energia termică poate fi numită și potențial. Mai mult, energia potențială a aburului de la duze este convertită în energie cinetică. Vom numi viteza energiei cinetice. Această energie cinetică la ieșirea duzelor turbinei împinge paletele rotorului și rotește arborele turbinei. Aici se obține energia mecanică de rotație. Arborele turbinei noastre este cuplat rigid la arborele generatorului electric. Deja într-un generator electric, energia mecanică de rotație este transformată în energie electrică - electricitate.

Centrala pe cărbune are atât avantaje, cât și dezavantaje în comparație, de exemplu, cu una pe gaz (nu vom lua în considerare CCGT-urile moderne ca de obicei).

Avantajele centralelor pe cărbune:

- cost redus de combustibil;

- independență comparativă față de aprovizionarea cu combustibil (există un mare depozit de cărbune);

- si asta e.

Dezavantajele centralelor pe cărbune:

- manevrabilitate redusa - datorita restrictiilor suplimentare la iesirea de zgura din, daca este cu indepartarea zgurii lichide;

- emisii mari comparativ cu gazele;

- randament scazut pentru furnizarea energiei electrice - aceasta adauga pierderi in cazan si o crestere a necesarului electric propriu datorita sistemului de pulverizare a carbunelui;

- mai mult decat la benzinarii, costurile se datoreaza faptului ca se adauga uzura abraziva si un numar mai mare de instalatii auxiliare.

Din această mică comparație, se poate observa că centralele pe cărbune sunt în pierdere în fața celor pe gaz. Cu toate acestea, lumea nu refuză să le construiască. Acest lucru se datorează în primul rând din punct de vedere economic.

Luați țara noastră, de exemplu. Avem câteva locuri pe hartă în care cărbunele este extras în cantități mari. Cel mai faimos este Kuzbass (bazinul cărbunelui Kuznetsk), cunoscut și sub numele de regiunea Kemerovo. Există destul de multe centrale electrice, cele mai mari - și, pe lângă ele, sunt și câteva mai mici. Toate funcționează pe cărbune, cu excepția câtorva unități de putere, unde gazul poate fi folosit ca combustibil de rezervă. În regiunea Kemerovo, un număr atât de mare de centrale electrice pe cărbune se datorează, desigur, faptului că cărbunele este extras „în apropiere”. Nu există practic nicio componentă de transport în prețul cărbunelui pentru centralele electrice. În plus, unii proprietari de centrale termice sunt și proprietari de întreprinderi cu cărbune. Pare clar de ce nu se construiesc benzinării acolo.

În plus, rezervele dovedite de cărbune sunt incomparabil mai mari decât rezervele dovedite de gaze naturale. Acest lucru se aplică deja pentru securitatea energetică a țării.

Țările dezvoltate au făcut un pas mai departe. Așa-numitul gaz sintetic, un analog artificial al gazului natural, este fabricat din cărbune. Unii s-au adaptat deja la acest gaz, care poate funcționa ca parte a unei unități CCGT. Și aici există deja factori de eficiență complet diferiți (mai mari) și emisii nocive (mai mici), în comparație cu stațiile de cărbune și chiar cu benzinăriile vechi.

Așa că putem concluziona că cărbunele, ca combustibil pentru producerea de energie electrică, umanitatea îl va folosi întotdeauna.