Топливная электростанция: Получение энергии на электростанциях, работающих от невозобновляемых источников

Содержание

Чем отличается ТЭЦ от ГРЭС?

Первая вырабатывает и тепловую, и электрическую энергию, а вторая – только электроэнергию. В обоих случаях речь идет о тепловых электростанциях, различия между которыми существенны, но не принципиальны – в ЕЭС России есть ТЭЦ, работающие в конденсационном режиме, и ГРЭС, «разжалованные» в теплоцентрали.

Любая электростанция представляет собой комплекс из оборудования, с помощью которого организуется преобразование энергии определенного источника (как правило, природного) в электрическую и тепловую энергию. В гидроэнергетике таким источником выступает вода, в атомной – уран, а на тепловых электростанциях (ТЭС) применимо большое разнообразие элементов (от газа, угля и нефтепродуктов до биотоплива, торфа и геотермальных скважин). В России порядка 70% электрогенерации обеспечивают именно ТЭС. 

В качестве расхожих обозначений ТЭС используется две аббревиатуры – ГРЭС и ТЭЦ.  Для обывателей они зачастую малопонятны, причем первую еще и путают с ГЭС, при том что это вообще разные виды генерации. Гидроэлектростанция работает за счет водяного потока, а ее плотины для этого перегораживают реки (но есть исключения), а ГРЭС – за счет пара, хотя и такая станция может располагать собственным водохранилищем. Однако ТЭС, которым также, как и ГЭС, жизненно необходима вода, способны эффективно функционировать и вдали от рек и водоемов – в таком случае на них обычно строят градирни, один из самых монументальных и заметных (после дымовых труб) технических элементов в тепловой энергетике. Особенно в зимнее время.

Градирни - один из самых монументальных и заметных) технических элементов в тепловой энергетике.
Скачать

Главное – электричество

Обозначение «ГРЭС»  – пережиток советского индустриального мегапроекта, на начальном этапе которого, в рамках плана ГОЭЛРО, решалась задача ликвидации дефицита, прежде всего, электрической энергии. Расшифровывается оно просто – «государственная районная электрическая станция». Районами в СССР называли территориальные объединения (промышленности с населением), в которых можно было организовать единое энергоснабжение. И в узловых географических точках, обычно вблизи крупных месторождений сырья, которое можно было использовать в качестве топлива, и ставили ГРЭС. Впрочем, газ на такие станции можно подавать и по трубопроводам, а уголь, мазут и другие виды топлива завозить по железной дороге. А на Березовскую ГРЭС компании «Юнипро» в красноярском Шарыпово уголь вообще приходит по 14-километровому конвейеру.

В современном понимании ГРЭС – это конденсационная электростанция (КЭС), по сравнению с ТЭЦ, очень мощная. Ведь главная задача такой станции – выработка электроэнергии, причем в базовом режиме (то есть равномерно в течение дня, месяца или года).

Поэтому ГРЭС, как правило, расположены вдали от крупных городов – благодаря линиям электропередач такие объекты генерации работают на всю энергосистему. И даже на экспорт – как, например, Гусиноозерская ГРЭС в Бурятии, с момента своего запуска в 1976 году обеспечивающая львиную долю поставок в Монголию. И выполняющая для этой страны роль «горячего резерва». 

Интересно, что далеко не все станции, имеющие в своем названии аббревиатуру «ГРЭС», являются конденсационными; некоторые из них давно работают как теплоэлектроцентрали. Например, Кемеровская ГРЭС «Сибирской генерирующей компании» (СГК). «Изначально, в 1930-е годы, она вырабатывала только электроэнергию. Тем более что энергодефицит тогда был большой. Но когда вокруг станции вырос город Кемерово, на первый план вышел другой вопрос – как отапливать жилые кварталы? Тогда станцию перепрофилировали в классическую теплоэлектроцентраль, оставив лишь историческое название – ГРЭС. Для того, чтобы работник с гордостью мог сказать: «Я работаю на ГРЭС!». Потребление угля на электричество и тепло на станции идет сегодня в пропорции 50 на 50», - объясняет «Кислород.ЛАЙФ» начальник управления эксплуатации ТЭС Кузбасского филиала СГК Алексей Кутырев. 

В то же время на других ГРЭС, входящих в СГК – например, на Томь-Усинской (1345,4 МВт) и Беловской (1260 МВт) в Кузбассе, а также на Назаровской (1308 МВт) в Красноярском крае – 97% сжигаемого угля идет на генерацию электричества. И всего 3% – на выработку тепла. И такая же картина, за редким исключением – практически на любой другой ГРЭС.

Алексей Кутырев   

начальник управления эксплуатации ТЭС Кузбасского филиала

«Для ТЭЦ электроэнергия, в отличие от ГРЭС – продукт побочный, такие станции в СССР и в России работают, прежде всего, для подогрева теплоносителя – и вырабатывают тепло, которое потом идет в жилые дома или на промышленные предприятия в виде пара. А сколько получается в итоге электроэнергия – не так уж и важно. Важно – выдать нужные гигакалории, чтобы потребителям, в основном – населению, было комфортно»      

Крупнейшей в России ГРЭС и третьей в мире тепловой станцией является Сургутская ГРЭС-2(входит в «Юнипро») – ее мощность 5657,1 МВт (мощнее в нашей стране – только две ГЭС, Саяно-Шушенская и Красноярская). При довольно приличном КИУМ более 64,5% эта станция выработала в 2017 году почти 32 млрд кВт*часов электрической энергии. Эта ГРЭС работает на попутном нефтяном и природном газе. Крупнейшей же по мощности ГРЭС в стране, работающей на твердом топливе (угле), является Рефтинская - она расположена в 100 км от Екатеринбурга. 3,8 ГВт электрической мощности позволяют вырабатывать объемы, покрывающие 40% потребности всей Свердловской области. В качестве основного топлива на станции используется экибастузский каменный уголь. 

Кемеровская ГРЭС давно перепрофилирована в классическую теплоэлектроцентраль, ей оставлено лишь историческое название – ГРЭС.
Скачать

В приоритете – тепло

Теплоэнергоцентрали (ТЭЦ) – это еще один тип ТЭС, но это не конденсационная, а теплофикационная станция.  ТЭЦ, главным образом, производят тепло – в виде технологи

Портал об энергетике в России и в мире

Крупнейшая в мире ТЭС Tuoketuo

Монстры мира энергетики

Крупнейшей ТЭС в мире является китайская Tuoketuo установленной мощностью 6600 МВт. Станция состоит из пяти энергоблоков, каждый из которых включает в себя два блока мощностью 600 МВт. Помимо основного оборудования на станции установлены два блока суммарной мощностью 600 МВт для собственных нужд. Ежегодно станция производит 33,3 млрд кВт⋅ч электрической энергии.

Кстати
Китай является мировым лидером по числу ТЭС, работающих на угле. Он потребляет около половины мирового объёма энергетического угля, а доля угольной генерации в стране превышает 70%. В десятку крупнейших ТЭС мира входят пять станций из Поднебесной.

Второе место принадлежит Тайчжунской ТЭС на острове Тайвань с установленной мощностью 5824 МВт. Кстати, данная станция считается самым крупным загрязнителем атмосферы на Земле. На ней установлены десять энергоблоков по 550 МВт каждый, которые используют в качестве топлива уголь, привезённый из Австралии, и четыре дополнительных блока по 70 МВт на природном газе. Среднегодовая выработка Тайчжунской ТЭС составляет 42 млрд кВт⋅ч.


Тайчжунская ТЭС славится красотой своих труб

Замыкает тройку лидеров Сургутская ГРЭС-2 – крупнейшая тепловая электростанция в России с установленной электрическая мощностью 5597,1 МВт. Годовое производство электричества станцией превышает 39 млрд кВт⋅ч.

Выше Эйфелевой башни

Самая высокая дымовая труба, принадлежащая ТЭС, находится в Казахстане. Высота трубы Экибастузской ГРЭС-2 составляет 419,7 м. Следом за ней расположилась четвёртая дымовая труба американской электростанции Homer City, расположенная в штате Пенсильвания. Высота «американки» – 371 м. Всего на один метр уступает ей дымовая труба Берёзовской ГРЭС – 370 м, которая также является самой высокой трубой на территории России.


Чистый воздух - превыше всего

Жемчужина Нью-Йорка

Первая в истории центральная электростанция (the Pearl Street) была запущена в эксплуатацию в Нью-Йорке 4 сентября 1882 года. Она была построена при поддержке Edison Illuminating Company, которую возглавлял знаменитый изобретатель Томас Эдисон. На станции были установлены несколько генераторов Эдисона общей мощностью свыше 500 кВт. Pearl Street снабжала электроэнергией небольшой район площадью около 2,5 квадратных километра.


Динамо-машина станции Pearl Street

В первый год своей работы станция обеспечила электричеством чуть более 80 клиентов (400 лампочек). В 1890 году станцию уничтожил пожар. До наших дней от Pearl Street сохранилась только одна динамо-машина, которая находится сейчас в музее в штате Мичиган.

Сургутское чудо

Цифра
70% -доля тепловой генерации в России от общего объёма производства электроэнергии. Общая установленная мощность всех энергоблоков – 154,7 ГВт.

В Советском Союзе все теплоэлектростанции было принято обозначать единым термином – ГРЭС (государственная районная электростанция). Этот термин сохранился и после 1991 года, несмотря на проведённую приватизацию объектов ТЭК. Крупнейшей российской ГРЭС является Сургутская ГРЭС-2, о которой уже говорилось выше. Установленная электрическая мощность станции составляет 5597,1 МВт, установленная тепловая мощность – 840 Гкал/ч. ГРЭС работает на попутном нефтяном и природном газах.


Сургутская ГРЭС-2 в ясную погоду

Электричество для блокадного Ленинграда

В январе 1942 года из всей энергетической системы блокадного Ленинграда в рабочем состоянии оставалась только одна ТЭС, которая выдавала всего 3000 кВт. Для того чтобы увеличить мощность станции, её сотрудники собирали остатки топлива и угля на закрытых из-за блокады предприятиях города. Кроме того, был разрешён снос деревянных строений в центре города. За две недели на дрова было разобрано более 200 зданий. Частично пострадал даже деревянный саркофаг, построенный для сохранения Медного всадника.


Одна из разрушенных бомбежками электростанций в блокадном Ленинграде

Прощание с котельными

В 1962 году в СССР была введена в строй самая длинная теплотрасса в мире Среднеуральская ГРЭС – Свердловск (Екатеринбург). Протяжённость теплоцентрали составляет около 30 км. До пуска этой магистрали Свердловск обеспечивали теплом 860 угольных котельных, которые обрушивали на головы жителей города 120 тонн золы в месяц. Зимой загрязнённость воздуха превышала нормы в 5–8 раз. Пуск теплотрассы позволил закрыть все котельные и улучшил экологическую обстановку в городе.

Действующий экспонат

Идея использовать торф в качестве топлива для теплоэлектростанций принадлежит русскому инженеру Роберту Классону. Первая станция «на торфе» по проекту Классона была построена в подмосковном Ногинске в 1914 году. Эта станция является одной из старейших действующих ТЭС в мире. Её установленная электрическая мощность составляет 548 MВт, установленная тепловая мощность – 277 Гкал/ч.


Когда-то все начиналось с торфа...

Климат может и потерпеть

В 2014 году Европейская комиссия присвоила Белхатувской ТЭС (Польша) статус предприятия ТЭК, оказывающего наибольшее воздействие на изменение климата в Европе. Эта станция является крупнейшей электростанцией в Евросоюзе на ископаемом топливе с установленной мощностью 5354 МВт. Белхатувская ТЭС – самым крупный источник выбросов СО2 в атмосферный воздух на территории ЕС (37,2 млн тонн в год).


А выглядит вполне себе современно...

Фото: eneca.by, power-technology.com, dahaiyiyasam.com, ethw.org, eeseaec.org

Автор: Софья Малинина

начало большого пути / Блог компании Toshiba / Хабр

Ранее мы рассказывали про то, каким экологичным видом транспорта являются электробусы. Однако не упомянули один важный момент: c ростом числа электротранспорта городам потребуется больше электричества, которое зачастую получают экологически небезопасными способами. К счастью, сегодня мир научился получать энергию при помощи ветра, солнца и даже водорода. Новый материал мы решили посвятить последнему из источников и рассказать об особенностях водородной энергетики.

На первый взгляд, водород — идеальное топливо. Во-первых, он является самым распространенным элементом во Вселенной, во-вторых, при его сгорании высвобождается большое количество энергии и образуется вода без выделения каких-либо вредных газов. Преимущества водородной энергетики человечество осознало уже давно, однако применять ее в больших промышленных масштабах пока не спешит.

Водородные топливные элементы


Первый водородный топливный элемент был сконструирован английским ученым Уильямом Гроувом в 30-х годах XIX века. Гроув пытался осадить медь из водного раствора сульфата меди на железную поверхность и заметил, что под действием электрического тока вода распадается на водород и кислород. После этого открытия Гроув и работавший параллельно с ним Кристиан Шенбейн продемонстрировали возможность производства энергии в водородно-кислородном топливном элементе с использованием кислотного электролита.

Позже, в 1959 году, Фрэнсис Т. Бэкон из Кембриджа добавил в водородный топливный элемент ионообменную мембрану для облегчения транспорта гидроксид-ионов. Изобретением Бэкона сразу заинтересовалось правительство США и NASA, обновленный топливный элемент стал использоваться на космических аппаратах «Аполлон» в качестве главного источника энергии во время их полетов.


Водородный топливный элемент из сервисного модуля «Аполлонов», вырабатывающий электричество, тепло и воду для астронавтов. Источник: James Humphreys / Wikimedia Commons

Сейчас топливный элемент на водороде напоминает традиционный гальванический элемент с одной лишь разницей: вещество для реакции не хранится в элементе, а постоянно поставляется извне. Просачиваясь через пористый анод, водород теряет электроны, которые уходят в электрическую цепь, а сквозь мембрану проходят катионы водорода. Далее на катоде кислород ловит протон и внешний электрон, в результате чего образуется вода.


Принцип работы водородного топливного элемента. Источник: Geek.com

С одной топливной ячейки снимается напряжение порядка 0,7 В, поэтому ячейки объединяют в массивные топливные элементы с приемлемым выходным напряжением и током. Теоретическое напряжение с водородного элемента может достигать 1,23 В, но часть энергии уходит в тепло.

С точки зрения «зеленой» энергетики у водородных топливных элементов крайне высокий КПД — 60%. Для сравнения: КПД лучших двигателей внутреннего сгорания составляет 35-40%. Для солнечных электростанций коэффициент составляет всего 15-20%, но сильно зависит от погодных условий. КПД лучших крыльчатых ветряных электростанций доходит до 40%, что сравнимо с парогенераторами, но ветряки также требуют подходящих погодных условий и дорогого обслуживания.

Как мы видим, по этому параметру водородная энергетика является наиболее привлекательным источником энергии, но все же существует ряд проблем, мешающих ее массовому применению. Самая главная из них — процесс добычи водорода.

Проблемы добычи


Водородная энергетика экологична, но не автономна. Для работы топливному элементу нужен водород, который не встречается на Земле в чистом виде. Водород нужно получать, но все существующие сейчас способы либо очень затратны, либо малоэффективны.

Самым эффективным с точки зрения объёма полученного водорода на единицу затраченной энергии считается метод паровой конверсии природного газа. Метан соединяют с водяным паром при давлении 2 МПа (около 19 атмосфер, т. е. давление на глубине около 190 м) и температуре около 800 градусов, в результате чего получается конвертированный газ с содержанием водорода 55-75%. Для паровой конверсии необходимы огромные установки, которые могут быть применимы лишь на производстве.


Трубчатая печь для паровой конверсии метана — не самый эргономичный способ добычи водорода. Источник: ЦТК-Евро

Более удобный и простой метод — электролиз воды. При прохождении электрического тока через обрабатываемую воду происходит серия электрохимических реакций, в результате которых образуется водород. Существенный недостаток этого способа — большие энергозатраты, необходимые для проведения реакции. То есть получается несколько странная ситуация: для получения водородной энергии нужна… энергия. Во избежание возникновения при электролизе ненужных затрат и сохранения ценных ресурсов некоторые компании стремятся разработать системы полного цикла «электричество — водород— электричество», в которых получение энергии становится возможным без внешней подпитки. Примером такой системы является разработка Toshiba h3One.   

Мобильная электростанция Toshiba h3One


Мы разработали мобильную мини-электростанцию h3One, преобразующую воду в водород, а водород в энергию. Для поддержания электролиза в ней используются солнечные батареи, а излишки энергии накапливаются в аккумуляторах и обеспечивают работу системы в отсутствие солнечного света. Полученный водород либо напрямую подается на топливные ячейки, либо отправляется на хранение во встроенный бак. За час электролизер h3One генерирует до 2 м3 водорода, а на выходе обеспечивает мощность до 55 кВт. Для производства 1 м3 водорода станции требуется до 2,5 м3 воды.

Пока станция h3One не способна обеспечить электричеством крупное предприятие или целый город, но для функционирования небольших районов или организаций ее энергии будет вполне достаточно. Благодаря своей мобильности она может использоваться также как и временное решение в условиях стихийных бедствий или экстренного отключения электричества. К тому же, в отличие от дизельного генератора, которому для нормального функционирования необходимо топливо, водородной электростанции достаточно лишь воды.   

Сейчас Toshiba h3One используется лишь в нескольких городах в Японии — к примеру, она снабжает электричеством и горячей водой железнодорожную станцию в городе Кавасаки.


Монтаж системы h3One в городе Кавасаки

Водородное будущее


Сейчас водородные топливные элементы обеспечивают энергией и портативные пауэр-банки, и городские автобусы с автомобилями, и железнодорожный транспорт (более подробно об использовании водорода в автоиндустрии мы расскажем в нашем следующем посте). Водородные топливные элементы неожиданно оказались отличным решением для квадрокоптеров — при аналогичной с аккумулятором массе запас водорода обеспечивает до пяти раз большее время полета. При этом мороз никак не влияет на эффективность. Экспериментальные дроны на топливных элементах производства российской компании AT Energy применялись для съемок на Олимпиаде в Сочи.

Стало известно, что на грядущих Олимпийских играх в Токио водород будет использоваться в автомобилях, при производстве электричества и тепла, а также станет главным источником энергии для олимпийской деревни. Для этого по заказу Toshiba Energy Systems & Solutions Corp. в японском городе Намиэ строится одна из крупнейших в мире станций по производству водорода. Станция будет потреблять до 10 МВт энергии, полученной из «зеленых» источников, генерируя электролизом до 900 тонн водорода в год.

Водородная энергетика — это наш «запас на будущее», когда от ископаемого топлива придется окончательно отказаться, а возобновляемые источники энергии не смогут покрывать нужды человечества. Согласно прогнозу Markets&Markets объем мирового производства водорода, который сейчас составляет $115 млрд, к 2022 году вырастет до $154 млрд. Но в ближайшем будущем массовое внедрение технологии вряд ли произойдет, необходимо еще решить ряд проблем, связанных с производством и эксплуатацией специальных энергоустановок, снизить их стоимость. Когда технологические барьеры будут преодолены, водородная энергетика выйдет на новый уровень и, возможно, будет так же распространена, как сегодня традиционная или гидроэнергетика.

состав, значение в хозяйстве, проблемы развития. ТЭК и окружающая среда.

Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) — это совокупность отраслей, связанных с производством и распределением энергии в различных её видах и формах.

В состав ТЭК входят отрасли по добычи и переработке различных видов топлива (топливная промышленность), электроэнергетика и предприятия по транспортировке и распределению электроэнергии.

Значение топливно-энергетического комплекса в хозяйстве нашей страны очень велико и не только потому, что он снабжает топливом и энергией все отрасли хозяйства, без энергии не возможен ни один вид хозяйственной деятельности человека, но и потому что этот комплекс является главным поставщиком валюты (40% — такова доля топливно-энергетических ресурсов в экспорте России).

Важным показателем, характеризующим работу ТЭК, является топливно-энергетический баланс (ТЭБ).

Топливно-энергетический баланс — соотношение добычи различных видов топлива, выработанной из них энергии и использование их в хозяйстве. Энергия, получаемая при сжигании разного топлива, неодинакова, поэтому для сравнения разных видов топлива его переводят в так называемое условное топливо, теплота сгорания 1 кг. которого равна 7 тыс. ккал. При пересчете в условное топливо применяются так называемые тепловые коэффициенты, на которые умножается количество пересчитываемого вида топлива. Так, если 1 т. каменного угля приравнять к 1 т. условного топлива, коэффициент угля равен 1, нефти — 1,5, а торфа — 0,5.

Соотношение разных видов топлива в ТЭБ страны изменяется. Так, если до середины 60-х годов главную роль играл уголь, то в 70-е годы доля угля сократилась, а нефти возросла (были открыты месторождения Западной Сибири). Сейчас доля нефти сокращается и возрастает доля газа (т.к. нефть выгоднее использовать как химическое сырьё).

Развитие ТЭК связанно с целым рядом проблем:

Запасы энергетических ресурсов сосредоточенны в восточных районах страны, а основные районы потребления в западных. Для решения этой проблемы планировалось в западной части страны развитие атомной энергетики, но после аварии на Чернобыльской АЭС, реализация этой программы замедлилась. Возникли и экономические трудности с ускоренной добычей топлива на востоке и передачей его на запад.
Добыча топлива становится всё более дорогой и поэтому необходимо всё шире внедрять энергосберегающие технологии.
Увеличение предприятий ТЭК оказывает отрицательное воздействие на окружающую среду, поэтому при строительстве требуется тщательная экспертиза проектов, а выбор места для них должен учитывать требованиям охраны окружающей среды.
Топливная промышленность: состав, размещение главных районов добычи топлива, проблемы развития.

Топливная промышленность — часть топливно-энергетического комплекса. Она включает отрасли по добыче и переработке различных видов топлива. Ведущие отрасли топливной промышленности — нефтяная, газовая и угольная.

Нефтяная промышленность. В сыром виде нефть почти не используют, но при переработке получают высококачественное топливо (бензин, керосин, солярку, мазут) и разнообразные соединения, служащие сырьём для химической промышленности. По запасам нефти Россия занимает II место в мире.

Основная база страны — Западная Сибирь (70% добычи нефти). Крупнейшие месторождения — Самотлор, Сургут, Мегион. Вторая по величине база — Волго-Уральская. Разрабатывается уже почти 50 лет, поэтому запасы сильно истощены. Из крупнейших месторождений следует назвать — Ромашкинское, Туймазинское, Ишимбаевское.

В перспективе возможна разработка новых месторождений на шельфе Каспийского, а так же Баренцево, Карского и Охотского морей.

Часть нефти перерабатывается, однако большинство нефтеперерабатывающих заводов находится в европейской части России. Сюда нефть передаётся по нефтепроводам, часть нефти по нефтепроводу «Дружба» передаётся в Европу.

Газовая промышленность. Газ самый дешёвый вид топлива и ценное химическое сырьё. По запасам газа Россия занимает I место в мире.

В нашей стране разведано 700 месторождений. Основная база добычи газа — Западная Сибирь, а крупнейшие месторождения — Уренгойское и Ямбургское. Вторая по величине база по добыче газа это —Оренбургско–Астраханская. Газ этого района имеет очень сложный состав, для его переработки построены крупные газоперерабатывающие комплексы. Природный газ добывается так же в Тимано-Печорском бассейне (менее1% от всей добычи), открыто месторождение на шельфе Балтийского моря. В перспективе возможно создание ещё одной базы — Иркутская область, Якутия, Сахалин.

Для транспортировки газа создана единая газопроводная система. 1/3 добываемого газа экспортируется в Беларусь, Украину, страны Балтии, Западную Европу и Турцию.

Угольная промышленность. Запасы угля в России очень велики, но добыча намного дороже по сравнению с другими видами топлива.

Поэтому после открытия крупнейших месторождений нефти и газа доля угля в топливном балансе сократилась. Уголь используется как топливо в промышленности и на электростанциях, а коксующийся уголь – как сырьё для чёрной металлургии и химической промышленности. Главными критериями оценки того или иного месторождения угля, являются — себестоимость добычи, способ добычи, качество самого угля, глубина и толщина пластов.

Основные районы добычи сосредоточенны в Сибири (64%). Важнейшие угольные бассейны – Кузнецкий, Канско-Ачинский и Печорский.

Проблемы. Угольная промышленность находится в глубоком кризисе. Устарело и изношенно оборудование, уровень жизни населения угледобывающих районов крайне низок, экологическая ситуация очень неблагоприятна.

Разработка новых месторождений нефти и газа на шельфах морей, требует серьёзной экологической экспертизы, поскольку эти части морей очень богаты рыбой и морепродуктами.

Другое направление развития нефтяной и газовой промышленности это строительство газо- и нефтепроводов и новых нефтеперерабатывающих заводов вблизи потребителя, но это небезопасно и, прежде всего с точки зрения экологии.

Таким образом, важнейшим направлением российской топливной промышленности является внедрение нового оборудования и современных безопасных технологий.

Электроэнергетика: состав, типы электростанций, факторы и районы их размещения. Электроэнергетика и окружающая среда.

Электроэнергетика — отрасль ТЭК, главная функция которой является выработка электроэнергии. От неё в значительной мере зависит развитие остальных отраслей хозяйства, производство электроэнергии – важнейший показатель по которому судят об уровне развития страны.

Электроэнергия производится на электростанциях разного типа, которые отличаются технико-экономическими показателями и факторами размещения.

Тепловые электростанции (ТЭС). 75% энергии, производится в России именно на таких станциях. Работают на разных видах топлива, строятся как в районах добычи сырья, так и у потребителя. Наибольшее распространение в стране получили ГРЭС — государственные районные электростанции, обслуживающие огромные территории. Другой вид ТЭС — теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), на которых помимо энергии вырабатывается тепло (горячая вода и пар). ТЭЦ строятся в крупных городах, поскольку передача тепла возможна только на небольшие расстояния.

Гидроэлектростанции (ГЭС). Занимают 2 место в России по производству электроэнергии. Наша страна обладает большим гидроэнергетическим потенциалом, большая часть которого сосредоточенна в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке. У ГЭС много достоинств: низкая себестоимость, высокая мощность, использование возобновимого вида энергетических ресурсов.

На крупнейших реках: Волге, Енисее, Ангаре — построены каскады ГЭС.

Атомные электростанции (АЭС). Очень эффективны, так как 1 кг. ядерного топлива заменяет 3000 кг. угля. Построены в районах, где потребляется много электроэнергии, а других энергоресурсов не хватает. В России работает 9 крупных АЭС: Курская, Смоленская, Кольская, Тверская, Нововоронежская, Ленинградская, Балаковская, Белоярская, Ростовская.

Станции разных типов объединены линиями электропередач (ЛЭП) в Единую энергосистему страны, позволяющую рационально использовать их мощности, снабжать потребителей.

Станции всех типов оказывают значительное воздействие на окружающую среду. ТЭС загрязняют воздух, шлаки станций, работающих на угле, занимают огромные площади. Водохранилища равнинных ГЭС заливают плодородные пойменные земли, приводят к заболачиванию земель. АЭС меньше всего воздействуют на природу при условии правильного строительства и эксплуатации. Важными проблемами, возникающими в ходе работы АЭС, являются обеспечение радиационной безопасности, а также хранение и утилизация радиоактивных отходов.

Будущее за использованием нетрадиционных источников энергии — ветровой, энергии приливов, Солнца и внутренней энергии Земли. В нашей стране действует всего две приливные станции (в Охотском море и на Кольском полуострове) и одна геотермальная на Камчатке.

Плюсы и минусы тепловых электростанций (тэс)


Характеристики электростанций

Все электрические станции объединены и образуют Единую энергетическую группу, которую создали с целью более эффективного использования их мощностей, чтобы непрерывно снабжать потребителей электроэнергией. Основным элементом в устройстве считается электрогенератор, который выполняет определенные функции:

  1. Гарантирует непрерывную работу одновременно с другими энергосистемами и обеспечивает энергией собственные автономные нагрузки.
  2. Обеспечивает быстрое реагирование на наличие или отсутствие нагрузки, которая соответствует его номинальному значению. Производит запуск электродвигателя, обеспечивающего функционирование всей станции.
  3. Совместно со специальным оборудованием выполняет защитные функции.

Каждый генератор отличается формами, размерами и источником энергии, который вращает вал. Кроме него, в станцию входят: турбины, котлы, трансформаторы, распределительное оборудование, технические средства коммутации, автоматика, релейная защита. Сейчас большое внимание уделяется выпуску более компактных установок.

Они вырабатывают электроэнергию, которая питает не только различные объекты, но и целые поселения, находящиеся на удаленном расстоянии от электрических линий. В основном они используются на полярных станциях и предприятиях, добывающих полезные ископаемые.

Основные виды

Классификация электростанций в первую очередь проводится по типу энергоносителей. К ним относятся уголь, природный газ, вода рек, ядерное топливо, дизельное горючее, бензин и т. д. Список основных станций:

  1. ТЭС — расшифровка аббревиатуры: тепловая электрическая станция. Для ее работы используется природное топливо, а она может быть конденсационной (КЭС) или теплофикационной (ТЭЦ).
  2. ГЭС — гидравлическая электростанция, которая работает за счет воды рек, падающей с высоты. Существует ее разновидность — ГАЭС (гидроаккумулирующая).
  3. АЭС — атомные станции, энергоносителем которых является ядерное топливо.
  4. ДЭС — стационарные или передвижные электростанции, работающие на дизельном топливе. Обычно это станции малой мощности, которые используются в строительстве и частном секторе, где нет линий электропередач.

Существуют еще солнечные, ветровые, приливные и геотермальные источники электропитания, которые слабо применяются в нашей стране. У них есть ряд недостатков природного характера, и они представляют собой альтернативные виды выработки электроэнергии.

Тепловые и гидравлические

Тепловые электростанции России создают около 70% от всей электроэнергии. Для их функционирования используется мазут, уголь, газ, а в некоторых регионах — торф и сланцы. На теплоэлектроцентралях кроме электрической производится тепловая энергия.

Одним из основных элементов станции является турбина, которая вращается за счет вырабатываемого пара. Преимуществом ТЭС считается то, что ее оборудование можно разместить практически везде, где есть природные энергоносители. Кроме того, на их работу практически не влияют природные факторы.

Но при этом применяемое топливо не возобновляется, то есть его ресурсы могут закончиться, а само оборудование засоряет окружающую среду. В России тепловые станции не оборудованы эффективными системами для очистки от вредных и токсичных веществ.

Газовое оборудование считается более экологичным, но идущие к нему трубы также наносят вред природе. Станции, которые находятся в центральном регионе страны работают на природном газе и мазуте, а в восточных районах — на угле. Поэтому их размещение осуществляется ближе к месторождениям природного топлива.

По своей значимости гидравлические станции расположились на втором месте после ТЭС. Их основное отличие — это использование энергии воды, которая относится к возобновляемым ресурсам. Если смотреть по карте России, то можно заметить, что самые мощные ГЭС находятся в Сибири на Енисее и Ангаре. Список крупных электростанций:

  1. Саяно-Шушенская — обладает мощностью 6,4 тыс. мВт.
  2. Красноярская — 6 тыс. мВт.
  3. Братская — 4,5 тыс. мВт.
  4. Усть-Илимская — 3,84 тыс. мВт.

Схема принципа действия установок довольно проста. Падающая вода приводит в движение турбины, которые вращают генераторы, и начинает вырабатываться электроэнергия. Стоимость электричества, производимого ГЭС, считается самой дешевой, и она в 5—6 раз меньше, чем на ТЭС. Кроме того, чтобы управлять гидравлической станцией, требуется меньшее количество сотрудников.

Большую разницу составляет время запуска установки. Если для ГЭС этот параметр составляет 3—5 минут, то у ТЭС он будет длиться несколько часов. С другой стороны, гидравлическая установка функционирует на полную мощность только при большом подъеме уровня воды.

Сейчас большое внимание уделяется строительству гидроаккумулирующих станций, которые отличаются от традиционных установок возможностью перемещения одинакового количества воды между нижним и верхним бассейнами. В ночное время, когда есть излишки электроэнергии, вода подается снизу вверх, а в дневное — наоборот.

Атомные и дизельные

По количеству выпускаемой энергии атомные электростанции располагаются на третьем месте. Их доля в энергетике России составляет всего 10%. В Соединенных Штатах это значение равно 20%, а самый высокий показатель во Франции — более 75%.

После катастрофы на АЭС в Чернобыле была сокращена программа по строительству и развитию ядерных электростанций. Наиболее известные объекты в России:

  • Ленинградский;
  • Курский;
  • Смоленский;
  • Белоярский и др.

Сейчас наиболее популярны атомные теплоэлектроцентрали, назначение которых — производство электрической энергии и тепла. Станция такого типа функционирует в поселке Билибино на Чукотке. Кроме того, одним из последних направлений считается создание АСТ — атомных станций теплоснабжения, в которых происходит превращение ядерного энергоносителя в тепловую энергию.

Такое оборудование успешно работает в Нижнем Новгороде и Воронеже. При правильной эксплуатации АЭС является самой экологичной установкой, а именно:

  • несущественные выбросы в атмосферу;
  • кислород практически не поглощается;
  • не создается парниковый эффект.

Если рассматривать принцип работы атомной электростанции, то следует учитывать катастрофические последствия после аварий. Отработанный энергоноситель также требует специального захоронения в ядерных могильниках.

Мобильные дизельные электростанции стали неотъемлемой частью для снабжения электроэнергией отдаленных районов и объектов строительства. Помимо этого, их зачастую используют как аварийные или резервные источники.

Основным элементом оборудования считается генератор, который вращается от двигателя внутреннего сгорания. Стационарные установки могут обладать мощностью до 5 тыс. кВт, а передвижные — не более 1 тыс. кВт.

Одним из их достоинств считаются компактные размеры, поэтому их можно размещать в небольших помещениях. К минусам можно отнести зависимость от наличия топлива, способов его доставки и хранения.

Преимущества и недостатки

Любая электрическая станция обладает как определенными достоинствами, так и некоторыми недостатками. Причины такой ситуации могут зависеть от технологических процессов, человеческого фактора и природных явлений.

Таблица. Плюсы и минусы ТЭС, ГЭС, АЭС.

Вид электростанции Достоинства Недостатки
Тепловая 1. Небольшая цена на энергоноситель. 2. Малые капитальные вложения. 3. Не имеют конкретной привязки к какому-нибудь району. 4. Низкая себестоимость электроэнергии. 5. Все оборудование занимает небольшую площадь. 1. Сильное загрязнение окружающей среды. 2. Большие эксплуатационные расходы.
Гидравлическая 1. Отсутствует необходимость добычи и доставки энергоносителя. 2. Не загрязняет близлежащие районы. 3. Управление водяными потоками. 4. Высокая надежность функционирования. 5. Легкое техническое обслуживание и небольшая себестоимость электроэнергии. 6. Возможность дополнительно использовать природные ресурсы. 1. Подтопление плодородных земель. 2. Большая занимаемая площадь.
Атомная 1. Малое количество вредных выбросов. 2. Небольшой объем энергоносителя. 3. Высокая мощность на выходе. 4. Низкие издержки для получения электроэнергии. 1. Вероятность опасного облучения. 2. Выходная мощность не регулируется. 3. Катастрофические последствия при аварии. 4. Высокие капитальные вложения.

Нетрадиционные электростанции (солнечные, геотермальные, приливные, ветровые и др.) в России используются в небольшом количестве.

  • Несмотря на недостатки, которые в основном связаны с непостоянством природных явлений, высокой стоимостью и малой выходной мощностью, за альтернативными установками — интересное и перспективное будущее.

Источник: https://nauka.club/geografiya/vidy-elektrostantsyi.html

Тэс — это что такое? тэс и тэц

Электрической станцией называется комплекс оборудования, предназначенного для преобразования энергии какого-либо природного источника в электричество или тепло. Разновидностей подобных объектов существует несколько. К примеру, часто для получения электричества и тепла используются ТЭС.

Определение

ТЭС — это электростанция, применяющая в качестве источника энергии какое-либо органическое топливо. В качестве последнего может использоваться, к примеру, нефть, газ, уголь.

На настоящий момент тепловые комплексы являются самым распространенным видом электростанций в мире. Объясняется популярность ТЭС прежде всего доступностью органического топлива.

Нефть, газ и уголь имеются во многих уголках планеты.

ТЭС — это (расшифровка самой аббревиатуры выглядит как «тепловая электростанция»), помимо всего прочего, комплекс с довольно-таки высоким КПД. В зависимости от вида используемых турбин этот показатель на станциях подобного типа может быть равен 30 — 70%.

Какие существуют разновидности ТЭС

Классифицироваться станции этого типа могут по двум основным признакам:

  • назначению;
  • типу установок.

В первом случае различают ГРЭС и ТЭЦ. ГРЭС — это станция, работающая за счет вращения турбины под мощным напором струи пара. Расшифровка аббревиатуры ГРЭС — государственная районная электростанция — в настоящий момент утратила актуальность. Поэтому часто такие комплексы называют также КЭС. Данная аббревиатура расшифровывается как «конденсационная электростанция».

ТЭЦ — это также довольно-таки распространенный вид ТЭС. В отличие от ГРЭС, такие станции оснащаются не конденсационными, а теплофикационными турбинами. Расшифровывается ТЭЦ как «теплоэнергоцентраль».

Помимо конденсационных и теплофикационных установок (паротурбинных), на ТЭС могут использоваться следующие типы оборудования:

  • газотурбинные установки;
  • парогазовые.

Тэс и тэц: различия

Часто люди путают эти два понятия. ТЭЦ, по сути, как мы выяснили, является одной из разновидностей ТЭС. Отличается такая станция от других типов ТЭС прежде всего тем, что часть вырабатываемой ею тепловой энергии идет на бойлеры, установленные в помещениях для их обогрева или же для получения горячей воды.

Также люди часто путают названия ГЭС и ГРЭС. Связано это прежде всего со сходством аббревиатур. Однако ГЭС принципиально отличается от ГРЭС. Оба этих вида станций возводятся на реках. Однако на ГЭС, в отличие от ГРЭС, в качестве источника энергии используется не пар, а непосредственно сам водяной поток.

Какие предъявляются требования к ТЭС

ТЭС — это тепловая электрическая станция, на которой выработка электроэнергии и ее потребление производятся одномоментно. Поэтому такой комплекс должен полностью соответствовать ряду экономических и технологических требований. Это обеспечит бесперебойное и надежное обеспечение потребителей электроэнергией. Так:

  • помещения ТЭС должны иметь хорошее освещение, вентиляцию и аэрацию;
  • должна быть обеспечена защита воздуха внутри станции и вокруг нее от загрязнения твердыми частицами, азотом, оксидом серы и т. д.;
  • источники водоснабжения следует тщательно защищать от попадания в них сточных вод;
  • системы водоподготовки на станциях следует обустраивать безотходные.

Принцип работы ТЭС

ТЭС — это электростанция, на которой могут использоваться турбины разного типа. Далее рассмотрим принцип работы ТЭС на примере одного из самых распространенных ее типов — ТЭЦ. Осуществляется выработка энергии на таких станциях в несколько этапов:

  1. Топливо и окислитель поступают в котел. В качестве первого в России обычно используется угольная пыль. Иногда топливом ТЭЦ могут служить также торф, мазут, уголь, горючие сланцы, газ. Окислителем в данном случае выступает подогретый воздух.

  2. Образовавшийся в результате сжигания топлива в котле пар поступает в турбину. Назначением последней является преобразование энергии пара в механическую.

  3. Вращающиеся валы турбины передают энергию на валы генератора, преобразующего ее в электрическую.

  4. Охлажденный и потерявший часть энергии в турбине пар поступает в конденсатор. Здесь он превращается в воду, которая подается через подогреватели в деаэратор.

  5. Деаэрированная вода подогревается и подается в котел.

Преимущества ТЭС

ТЭС — это, таким образом, станция, основным типом оборудования на которой являются турбины и генераторы. К плюсам таких комплексов относят в первую очередь:

  • дешевизну возведения в сравнении с большинством других видов электростанций;
  • дешевизну используемого топлива;
  • невысокую стоимость выработки электроэнергии.

Также большим плюсом таких станций считается то, что построены они могут быть в любом нужном месте, вне зависимости от наличия топлива. Уголь, мазут и т. д. могут транспортироваться на станцию автомобильным или железнодорожным транспортом.

Еще одним преимуществом ТЭС является то, что они занимают очень малую площадь в сравнении с другими типами станций.

Недостатки ТЭС

Разумеется, есть у таких станций не только преимущества. Имеется у них и ряд недостатков. ТЭС — это комплексы, к сожалению, очень сильно загрязняющие окружающую среду.

Станции этого типа могут выбрасывать в воздух просто огромное количество копоти и дыма. Также к минусам ТЭС относят высокие в сравнении с ГЭС эксплуатационные расходы.

К тому же все виды используемого на таких станциях топлива относятся к невосполнимым природным ресурсам.

Какие еще виды ТЭС существуют

Помимо паротурбинных ТЭЦ и КЭС (ГРЭС), на территории России работают станции:

  1. Газотурбинные (ГТЭС). В данном случае турбины вращаются не от пара, а на природном газу. Также в качестве топлива на таких станциях могут использоваться мазут или солярка. КПД таких станций, к сожалению, не слишком высок (27 — 29%). Поэтому используют их в основном только как резервные источники электроэнергии или же предназначенные для подачи напряжения в сеть небольших населенных пунктов.

  2. Парогазотурбинные (ПГЭС). КПД таких комбинированных станций составляет примерно 41 — 44%. Передают энергию на генератор в системах этого типа одновременно турбины и газовые, и паровые. Как и ТЭЦ, ПГЭС могут использоваться не только для собственно выработки электроэнергии, но и для отопления зданий или же обеспечения потребителей горячей водой.

Примеры станций

Итак, достаточно производительным и в какой-то мере даже универсальным объектом может считаться любая ТЭС, электростанция. Примеры таких комплексов представляем в списке ниже.

  1. Белгородская ТЭЦ. Мощность этой станции составляет 60 МВт. Турбины ее работают на природном газе.

  2. Мичуринская ТЭЦ (60 МВт). Этот объект также расположен в Белгородской области и работает на природном газе.

  3. Череповецкая ГРЭС. Комплекс находится в Волгоградской области и может работать как на газу, так и на угле. Мощность этой станции равна целых 1051 МВт.

  4. Липецкая ТЭЦ -2 (515 МВТ). Работает на природном газе.

  5. ТЭЦ-26 «Мосэнерго» (1800 МВт).

  6. Черепетская ГРЭС (1735 Мвт). Источником топлива для турбин этого комплекса служит уголь.

Вместо заключения

Таким образом, мы выяснили, что представляют собой тепловые электростанции и какие существуют разновидности подобных объектов. Впервые комплекс этого типа был построен очень давно — в 1882 году в Нью-Йорке. Через год такая система заработала в России — в Санкт-Петербурге.

Сегодня ТЭС — это разновидность электростанций, на долю которых приходится порядка 75% всей вырабатываемой в мире электроэнергии. И по всей видимости, несмотря на ряд минусов, станции этого типа еще долго будут обеспечивать население электроэнергией и теплом.

Ведь достоинств у таких комплексов на порядок больше, чем недостатков.

Источник: https://www.syl.ru/article/315522/tes—eto-chto-takoe-tes-i-tets-razlichiya

Типы электростанций: их преимущества и недостатки, разновидности, классификация

Электростанцией называется комплекс зданий, сооружений и оборудования, предназначенный для выработки электрической энергии. То есть, электростанции преобразуют различные виды энергий в электрическую. Наиболее распространенными типами электростанций являются:

— гидроэлектростанции;— тепловые;

— атомные.

Гидроэлектростанция (ГЭС) — это электростанция, преобразующая энергию движущейся воды в электрическую энергию. Устанавливаются ГЭС на реках. При помощи плотины создается перепад высот воды (до и после плотины). Возникающий напор воды приводит в движение лопасти турбины. Турбина приводит в действие генераторы, которые вырабатывают электроэнергию.

В зависимости от мощности вырабатываемой электроэнергии, гидроэлектростанции подразделяются на: малые (до 5 МВт), средние (5-25 МВт) и мощные (свыше 25 МВт).

По максимально используемому напору они делятся на: низконапорные (максимальный напор — от 3 до 25 м), средненапорные (25-60 м) и высоконапорные (свыше 60 м).

Также ГЭС классифицируют по принципу использования природных ресурсов: плотинные, приплотинные, деривационные и гидроаккумулирующие.

Преимуществами гидроэлектростанций являются: выработка дешевой электроэнергии, использование возобновляемой энергии, простота управления, быстрый выход на рабочий режим.

Кроме того, ГЭС не загрязняют атмосферу. Недостатки: привязанность к водоемам, возможное затопление пахотных земель, пагубное влияние на экосистему рек.

ГЭС можно строить только на равнинных реках (из-за сейсмической опасности гор).

Тепловая электростанция (ТЭС) вырабатывает электроэнергию за счет преобразования тепловой энергии, полученной в результате горения топлива. Топливом на ТЭС является: природный газ, уголь, мазут, торф или горячие сланцы.

В результате горения топлива в топках паровых котлов, происходит преобразование питательной воды в перегретый пар. Этот пар с определенной температурой и давлением по паропроводу подается в турбогенератор, где и происходит получение электрической энергии.

Тепловые электростанции подразделяются на:

  • — газотурбинные;
  • — котлотурбинные;
  • — комбинированного цикла;
  • — на базе парогазовых установок;— на основе поршневых двигателей.
  • Котлотурбинные ТЭС, в свою очередь делятся на конденсационные (КЭС или ГРЭС) и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ).

Преимущества теплоэлектростанций 

  1. — малые финансовые затраты;
  2. — высокая скорость строительства;
  3. — возможность стабильной работы вне зависимости от сезона.

Недостатки ТЭС

  • — работа на невозобновляемых ресурсах;
  • — медленный выход на рабочий режим;
  • — получение отходов.

Атомная электростанция (АЭС) — станция, в которой получение электроэнергии (или тепловой энергии) происходит за счет работы ядерного реактора. За 2015 год все АЭС мира выработали почти 11% электроэнергии.

Ядерный реактор при работе передает энергию теплоносителю первого контура. Этот теплоноситель поступает в парогенератор, где нагревает воду второго контура. В парогенераторе происходит преобразование воды в пар, который поступает в турбину и приводит в движение электрогенераторы.

Пар после турбины поступает в конденсатор, где охлаждается водой из водохранилища. В качестве теплоносителя первого контура используется, в основном, вода. Однако, для этой цели можно использовать еще свинец, натрий и другие жидкометаллические теплоносители.

Количество контуров АЭС может быть разным.

АЭС классифицируются по типу используемого реактора. В атомных электростанциях используются два вида реакторов: на тепловых и на быстрых нейтронах. Реакторы первого типа подразделяются на: кипящие, водоводяные, тяжеловодные, газоохлаждаемые, графито-водные.

  1. В зависимости от вида получаемой энергии, атомные электростанции бывают двух типов:
  2. Станции, предназначенные для выработки электроэнергии.
  3. Станции, предназначенные для получения электрической и тепловой энергии (АТЭЦ).
  4. Преимущества атомных электростанций:
  5. — независимость от источников топлива;
  6. — экологическая чистота;
  7. Главный недостаток станций этого типа — тяжелые последствия в случае аварийных ситуаций.
  8. Кроме перечисленных электростанций еще бывают: дизельные, солнечные, приливные, ветровые, геотермальные.

Источник: https://pue8.ru/sistemy-elektrosnabzheniya/922-tipy-elektrostantsij-ikh-preimushchestva-i-nedostatki-raznovidnosti-klassifikatsiya.html

Преимущества и недостатки тепловых электростанций

Для помещений, которые необходимо отапливать и в то же время подавать стабильное электричество часто используют специальное оборудование. Одним их оптимальных для таких случаев устройств являются маломощные тепловые электростанции.

Но почему именно они нашли столь широкое применение в таких сооружениях как бассейны и спортивные комплексы, школы и клиники? Чтобы ответить на этот вопрос стоит более детально изучить из конструктивные особенности и принцип действия.

Устройство маломощных тепловых энегростанций

Мини-ТЭС представляет собой несколько блоков и электронных приборов, объединенных в единое целое. Их совместная работа позволяет преобразовывать тепловую энергию в электрическую путем сжигания топлива.

В зависимости от модели это может быть:

В состав блоков входят:

  • Двигатель;
  • Генератор;
  • Теплообменники;
  • Радиатор;
  • Распределительный щит;
  • Выхлопная система;
  • Автоматика.

Работа двигателя приводит к вращению вала генератора, который отвечает за преобразование кинетической энергии в электричество. Но так как при этом выделяется тепло, то оно по теплообменникам может быть отведено в систему отопления или подогрева воды. Его излишки удаляются системой принудительного охлаждения. А отработанные газы выводятся через выхлопную трубу.

Если выразить работу тепловых электростанций двумя словами, но она основывается на технологии когенерации, а у некоторых моделей и тригенерации.

В первом случае оборудование обеспечивает объект электричеством и теплом, а во втором – еще и холодом. Управление такой системой осуществляется с распределительного щита при помощи системы автоматики.

Обычно этот блок располагается в отдельном помещении.

Виды и их особенности применения

Существуют различные модификации таких установок:

  • Паровые турбины;
  • Газотурбинные;
  • Газопоршневые генераторы.

Мини-тепловые электростанции могут иметь конденсационные или противодавленческие паровые турбины. Первые применяются на объектах, где электростанции используются для выработки электричества. Хотя при необходимости они могут обеспечивать и отбор пара.

Смотрим видео, принцип работы оборудования:

Противодавленческие турбины позволяют использовать пар на отопительные нужды. Но они в отличие от конденсационных более сложные и дорогие.

Газотурбинные установки представлены линейкой от 1 до 300 МВт, но наиболее эффективными считаются имеющие мощность от 5 МВт. Выделяемое ими тепло поступает к потребителю с водой или паром.

Газопоршневые ТЭС считаются самыми распространенными. Их использование экономически выгодно, так как затраты на их строительство и эксплуатацию наиболее низкие. Однако мощность таких агрегатов ограничивается 80 МВт.

Достоинства и недостатки ТЭС

У мини-тепловых электростанций очень много положительных качеств, поэтому их использование растет с каждым годом. Сегодня они способны обеспечивать такие преимущества как:

  • Стабильное и качественное энергоснабжение, причем с постоянным уровнем напряжения и тепла;
  • Возможность использования одной установки для производства электричества и отопления, что позволяет решить две самые важнейшие задачи в эксплуатации объекта;
  • Относительно невысокая стоимость вырабатываемой энергии, что позволяет сэкономить значительную сумму по сравнению с использованием обычной электросети;
  • Высокие экологические качества, благодаря производству тепла и электричества, а при необходимости и холода для кондиционирования помещений;
  • Быстрая окупаемость, поскольку в составе одной мини-ТЭС может использоваться до 12 генераторов, причем мощность одного достигает 9 кВт;
  • Экономия на ремонте теплосетей, так как установка располагается в непосредственной близости к объекту;
  • Небольшие размеры дают возможность размещения оборудования не только на прилегающей к объекту территории, но и непосредственно на его площадях;
  • Оперативные сроки строительства и ввода в эксплуатацию не превышающие 3 месяцев при возможности использования оборудования до 25 лет;
  • Простая и удобная эксплуатация;
  • Высокая надежность.

Кроме того, использование такого оборудования позволяет значительно снизить финансовую зависимость потребителя от постоянного роста цен на электроэнергию и тепло. Согласно производимым подсчетам экономия составляет 100%.

Критерии выбора оборудования

Строительство таких установок сегодня является идеальным решением для самых различных объектов. Объясняется это высокой экономической эффективностью их эксплуатации, а также сравнительно дешевой энергией.

Тепловые энергостанции выбирают в следующих случаях:

  1. Если затраты на производство и передачу энергии другим способом будут неоправданно высокими;
  2. Когда централизованные системы электро- и теплоснабжения не способны обеспечить необходимые мощности;
  3. Если получаемое электричество имеет низкое качество или его недостаточно.

Есть и еще один аспект – это более экологичная работа мини-ТЭС по сравнению с агрегатами, осуществляющими выработка отдельно тепловой или электроэнергии.

На что еще стоит обратить внимание, так это вид используемого топлива. Существуют электростанции, работающие на:

  • Газе;
  • Дизеле;
  • Древесине или угле.

Выбор одного из них зависит от более доступного для конкретного объекта. Но следует учитывать, что дизельное топливо считается одним из самых дорогих и экологически грязных, поэтому его применяют только в случае, когда недоступно другое.

Чаще всего выбирают природный газ, так как он относится к самым доступным и недорогим видам топлива.

Обзор различных марок мини-ТЭС

Не всегда есть возможность строительства здания под оборудование. В этом случае можно использовать модульную мини-ТЭС. Они выпускаются в специальных контейнерах, которые могут легко и оперативно перемещаться на необходимый объект.

Среди них стоит отметить модель Omega 100. Она относится к контейнерным ГПУ и предназначена для широкого круга потребителей. Линейка этих мини-ТЭС включает в себя установки мощностью от 400 до 4300 кВА с напряжением в 0,4; 6,3; 10 кВ.

Из газопоршневых тепловых электростанций этой марки могут создаваться каскады, содержащие до 10 модулей, при этом номинальная мощность достигает 43 тысяч кВА. Отличительной чертой этих установок является использование газовых двигателей компании MWM.

Установка Омега совместима с системой ALFA. Поэтому в дополнение к ней допускается использование модулей Альфа как пиковых тепловых источников. Это позволяет создавать полноценные мини-ТЭС.

Находит широкое применение и газопоршневая установка серии ATGL. Она может использоваться в качестве основного или резервного источника энергии. В линейку ATGL входят агрегаты мощностью от 100 кВт. При этом их ресурс не превышает 200 тысяч часов, а капитальный ремонт рекомендуется проводить после 60 000 часов эксплуатации.

Среди газотурбинных установок стоит отметить продукцию под маркой Turbomach. Такие установки состоят из газовой турбины и узлов, обеспечивающих ее функционирование. Мощность таких мини-ТЭС может достигать 300 МВт.

Заключение

Все больше задумываясь над экологической обстановкой человек старается выбирать оборудование, которое если и влияет на окружающую среду, то хотя бы, не причиняя ей при этом вреда.

Среди установок, вырабатывающих электроэнергию и тепло, такими являются мини-ТЭС. Они являются одними из самых экологически чистых и к тому же позволяют значительно снизить стоимость электричества.

Поэтому их использование в последнее время становится наиболее популярным.

Источник: http://GeneratorVolt.ru/alternativnye-istochniki/priemushhestva-i-nedostatki-teplovykh-ehlektrostancijj.html

Недостатки ТЭС

Давайте поговорим о недостатках, присущих ТЭС. Не будем говорить о недостатках какого-либо конкретного оборудования, поговорим о ТЭС в общем.

Экономичность ТЭС

Так уж сложилось, что тепловые электростанции получают электроэнергию путем преобразования теплоты. Теплота получается при сгорании топлива.

Но, к сожалению, теплота у нас на электростанциях не может быть использована полностью из-за особенности рабочего цикла, по которому работает ТЭС.

Используется лишь та часть, которая имеет высокий потенциал, т.е. часть, которая имеет высокую температуру.

Последним местом, где теплота отдает свою энергию на электростанции — это последние ступени турбины, будь то паровая турбина или газовая. Затем, низкопотенциальная теплота просто удаляется в атмосферу через градирни, сбросной канал или дымовую трубу от газовой турбины.

Использование низкопотенциального тепла очень затруднительно, но все же возможно. Низкопотенциальное тепло можно использовать в цикле теплового насоса. Такое решение применила у себя одна из ТЭС в Китае.

Также, кроме того, что часть тепла вообще не используется, а выбрасывается, на электростанции существуют еще и потери высокопотенциального тепла. Эти потери происходят по всей цепочки преобразования энергии. Существуют потери в котле, турбине, генераторе.

Экология на ТЭС

ТЭС являются одним из главных промышленных источников загрязнения окружающей среды на планете.

На ТЭС есть два главных источника загрязнения: дымовые газы и тепловое загрязнение.

С дымовыми газами более-менее все понятно.

Топливо, сгорая в топках котла образует массу вредных веществ, которые попадают в атмосферу через дымовую трубу, через шлак, который транспортируется на золоотвалы.

В дымовых газах присутствуют следующие вредные вещества: оксид азота, двуокись азота, оксид серы, твердые частицы в виде золы и другие. Наиболее вредное вещество из перечисленных — оксид азота.

Стоит отметить, что на современных ТЭС дымовые газы проходят перед тем как попасть в атмосферу большую очистку. Газы очищаются в скрубберах, циклонах, электрофильтрах и других устройствах. До 99 % вредных веществ улавливается.

Но даже 1 %, который остался очень сильно влияет на окружающую среду. Особенно сильно производит загрязнение окружающей среды угольная электростанция.

Какое ещё топливо используется на станциях, вы можете узнать почитав статья — топливо ТЭС.

Кроме дымовых газов ТЭС производит и тепловое загрязнение. Суть его в том, что тепло, которое не использовалось в цикле ТЭС, удаляется через градирню или пруд-охладитель в атмосферу. В результате в этом месте меняется климат. Допустим зимой, рядом с прудом-охлдителем, практически всегда стоит очень сильный туман, т.к. там очень сильно повышенная влажность воздуха.

Назад, в Тепловые электростанции.

Источник: http://tesiaes.ru/?p=4668

Преимущества и недостатки геотермальной энергии

4 января 2019

Сила геотермальных вод Земли — альтернативный источник энергии. Такой метод получения энергии задействуется в регионах, где геотермальные источники выходят на поверхность или располагаются в местах легкой досягаемости.

Перед возведением станции на месте источников периметр оценивают с точки зрения инженерной и экономической целесообразности, а главное — безопасности. Турбины геотермальных станций приводит в движение пар, который выпускают гейзеры и вулканы.

Отсюда следует, что геотермальные источники обычно располагаются в неустойчивых сейсмических зонах, а значит, безопасность — вопрос первостепенной важности.

Перспективы и преимущества геотермальной энергии

Схема строительства будущей ГеоТЭС, преобразующей энергию геотермальных вод Земли в электричество, зависит от источника, на котором станция будет возведена.

Иногда инженерная задумка сводится к простому бурению скважины, а иногда требуется дополнительное оборудование и технологии для очищения пара от вредных выхлопов или твердых частиц.

Принцип добычи электричества из источников прост: пар поднимается вверх по скважине, приводя турбины в движение, а после возвращается обратно в обсадную.

Геотермальные станции активно используются в промышленных масштабах, сельскохозяйственной деятельности, ЖКХ. С их помощью обогреваются и поливаются оранжереи, теплицы, различные аква-установки.

Подземные источники служат для полива полей или поддержания необходимого уровня влажности для выращивания сельскохозяйственных культур. ГеоТЭС успешно задействуются в ЖКХ, заменяя собой традиционные электростанции. Крупнейшая ГеоТЭС построена в Кении.

Она подает достаточно электричества, чтобы содержать город.

Геотермальные источники энергии: плюсы и минусы

Главный минус геотермальной энергетики кроется в самом происхождении энергии: станции строятся в сейсмически активных зонах. Проблема в том, что спрогнозировать пробуждение вулкана, землетрясение или движение почв — задача непростая. Возведение станции в таких местах — это всегда риски.

А с учетом того, что строительство ГеоТЭС — дело затратное, возникает вопрос о целесообразности использования силы геотермальных вод Земли. Чтобы обойти риски, для возведения ГеоТЭС выбираются «спокойные» регионы, где последняя сейсмическая активность была замечена лишь в далеком прошлом. Разведка потенциальных месторождений ведется в более чем семидесяти странах.

Например, в России это Ставропольский край, Камчатка, Сахалин. В Украине — Закарпатье, Одесская область, Херсон.

Преимущества:

  • Внушительные запасы геотермальной энергии. Один из главных плюсов геотермальной энергии заключается в том, что при грамотной эксплуатации этот источник можно назвать возобновляемым.
  • Экономия на топливе. ГеоТЭС не нуждается в дополнительных поставках топлива для своего функционирования.
  • Экологичность. Геотермальные источники и станции, их эксплуатирующие, не выбрасывают вредные вещества. А те вредные вещества, которые могут возникать во время добычи энергии, собираются и перерабатываются (например, нефть или природный газ).
  • Самообеспечение. Дополнительное топливо из сторонних источников требуется только для первого запуска станции. В дальнейшем ГеоТЭС может обеспечивать электричеством сама себя. Его вырабатывается достаточно и для поставок, и для самообеспечения.
  • Экономичность эксплуатации. Станция не требует больших трат на свою эксплуатацию — только на плановое техническое обслуживание, ремонт и профилактику.
  • Дополнительная польза. Если электростанция стоит на берегу моря, ее можно задействовать для опреснения воды. Вода дистиллируется за счет нагревания и охлаждения пара в ходе работы ГеоТЭС. В дальнейшем эту воду можно использовать для питься или искусственного орошения земель.
  • Эстетический вид. ГеоТЭС не портят пейзаж, не нуждаются в большом землеотводе, а современные проекты даже добавляют виду эстетической завершенности.

Недостатки:

  • Сложности при утверждении проекта. Проблемы возникают на всех этапах проектирования: поиска подходящего места, тестирования, получения разрешения от властей и местного населения.
  • Остановка работы в любой момент. Сложно предугадать извержение вулкана или землетрясение. Работа станции может остановиться даже из-за естественных изменений в земной коре. Неудачный выбор места для возведения ГеоТЭС тоже не способствует долгой стабильной работе. Еще одна причина остановки — превышение нормы закачки воды в породу.
  • Если не использовать фильтры для выбросов из источника, в окружающую среду могут попасть вредные вещества.

Источник: https://altenergiya.ru/termal/preimushhestva-i-nedostatki-geotermalnoj-energii.html

ТЭС. Плюсы и минусы | Блог Антона Машнина

Проблема энергетики становится одной из самых актуальных на планете Земля. В самом деле, далеко ходить не будем.

Возьмем простой пример среднестатистической семьи с телевизором, компьютером и другими бытовыми радостями. Семья живет и функционирует, каждый чем-то занят. А тут в один момент нет электроэнергии.

Сразу становится неуютно в доме, заняться практически нечем. Особенно вечером. Испытано и не раз на опыте многих семей.

Поэтому правительства многих стран озадачены вопросом, как обеспечить своих жителей электроэнергией и потратить на это поменьше денег из бюджета. К тому же не нарваться на протесты экологов и не допустить второго Чернобыля.

Одним из вариантов является ТЭС — тепловая электростанция. Что это за радость такая и с чем ее едят? Даже если судить из самого названия, то становится понятным, что такая станция специализируется на выработке электроэнергии путем переработки тепловой энергии. Довольно сложная сентенция, но на практике все гораздо проще.

Итак, ТЭС, плюсы и минусы. Начнем с плюсов, чтобы быть объективными.

  1. Топливо, которое идет в ход на ТЭС, относительно дешевое. Особенно если сравнить с атомными электростанциями и ядерным топливом. Это несомненный плюс в пользу таких электростанций.

  2. Исходя из первого пункта, следует вывод, что ТЭС потребует от своих создателей гораздо меньше денег, чем другие виды электростанций. Это опять же играет в пользу этого дела.

  3. Саму станцию не придется привязывать к определенным месторождениям или чему-то еще. Топливо можно доставить на станцию с любой точки мира. Конечно же, это гениально.

  4. Предыдущий пункт можно смело отнести в пику к гидроэлектростанциям. А этот еще больше, потому что ТЭС более скромны в размерах. Это тоже очень важно в стране, где каждый кусочек земли ценный, как золото.

  5. Последний пункт касается стоимости топлива. Если сравнивать ТЭС с дизельным своим аналогом, то именно в первом случае окончательный продукт, электроэнергия, окажется дешевле. Да, в таком случае лучше всегда обращать внимание на перспективу.

Скажем так, что эти плюсы довольно убедительны для любого человека, который озадачился вопросом электростанций. Их может оказаться достаточно, чтобы принять решение. Но для этого стоит знать и минусы этого предприятия, чтобы потом не кусать локти.

Как не странно, но недостатков можно найти только два:

  1. Все же топливо при сгорании выделяет дым и гарь, что загрязняет атмосферу. Из-за этого можно иметь проблемы с экологами.

  2. Хоть в чем-то Гидроэлектростанция уела ТЭС. На содержание первой тратится меньше денег.

Да, плюсы и минусы можно найти в каждом начинании и предприятии. Будет оно касаться обеспечения электроэнергией страны, или простым бизнес-планом какой-то фирмы, стоит всю информацию воспринимать в сравнении.

Помните теорию относительности? Если сравнить ТЭС и АЭС, то многие бы выбрали именно первый вариант. Второй хоть и приносит миллионы киловатт электроэнергии, все же слишком опасен. В памяти людей еще свежи воспоминания последствий аварии на ЧАЭС.

Что касается РФ, то тут на долю тепловых электростанций приходится примерно 2/3 всей электроэнергии, потребляемой страной. Внушительные цифры, не правда ли? Для еще большего понимания ситуации стоит сказать, что общее количество примерно 915 млрд кВт ч.

Конечно же, не стоит делать окончательный выбор в пользу какого-то отдельного вида электростанций. Самое оптимальное, это комбинированное использование. Нельзя, чтобы в погоне за лучшими источниками электроэнергии страдали люди, оставаясь без нее.

Да будет свет!

Источник: http://blog-mashnin.ru/?p=102229

Преимущества и недостатки тепловых электростанций

Тепловые электрические станции представляют собой специальные устройства для выработки соответствующей энергии. Она вырабатывается благодаря преобразованию тепловой энергию в электрическую.

Теплоту удается получать при сгорании определенного вида топлива, к примеру, разнообразных видов ископаемых, газа и т.д. Природные ресурсы перерабатываются на таких станциях, что дает возможность обеспечивать разнообразные объекты электричеством.

Преимущества и недостатки тепловых электростанций бывают самыми разными.

Особенности современных тепловых электростанций

Они используются фактически повсеместно, потому что без электричества сейчас невозможно обойтись. Любой современный человек пользуется разнообразными электрическими приборами. Их надо питать, для чего и необходимы такие станции.

Они могут обладать сравнительно невысокими показателями мощности. Они могут использоваться для школ, бассейнов, спортивных комплексов, больниц и множества подобных объектов.

Способны они оказаться полезными также для формирования подходящих условий в строительных вагончиках, времянках и в остальных областях хозяйства.

Мини станции такого формата обладают значительным количеством преимуществ, но также не лишены они и некоторых недостатков. В состав обычно входит несколько приборов, которые функционируют в полностью автоматическом режиме.

Работать современные станции данного типа способны на разнообразных видах топлива, что позволяет под конкретные возможности подобрать оптимальный вариант. Наличие такой станции на объекте дает возможность получить независимость, что сейчас достаточно важно.

Можно будет не зависеть от того, какие цены на тепло, электричество будут выставляться поставщиками данных услуг.

Современное оборудование обладает почти безграничными возможностями, потому как можно обеспечить почти любое помещение на должном качественном уровне. Можно неплохо сэкономить в отличие от использования централизованных сетей.

В большинстве случаев первоначально сделанные затраты окупаются достаточно быстрым. Можно подбирать оптимальное количество топлива под конкретные условия. Всегда можно постараться найти самый привлекательный по стоимости вариант.

Преимущества ТЭС

  1. Сейчас можно возвести мини станцию такого формата практически на любом объекте. На строительство тратится сравнительно небольшое количество денежных средств и времени, что немаловажно.
  2. Относительно невысокие ценовые показатели для теплового ресурса, который используется в функционировании станции, если проводить аналогии с другими подобными объектами.
  3. Территориально можно расположить станцию практически везде.
  4. Стоимость топлива, которое вырабатывается такими станциями, обычно ниже.
  5. Энергия, которая вырабатывается в данном случае, будет стабильной. Она не зависит от колебаний мощности в различные сезоны.
  6. Эксплуатационный процесс и обслуживание не являются сложными.
  7. Когда завершится эксплуатационный срок станции, ее можно будет довольно просто утилизировать.

    Системы, которые используются в таких станциях, отличаются длительностью эксплуатации. Практически все компоненты смогут прослужить достаточно долго. В случае необходимости несложно произвести замену отдельных элементов.

  8. Во время работы выделяется пар и вода.

    Можно задействовать их для решения других проблем технологического характера.

  • Одновременно может вырабатываться электрическая энергия, а также подаваться тепло на разнообразные объекты.

Недостатки ТЭС

  1. Использование для обеспечения работы ресурсов, которые не возобновляются. По этой причине постепенно количество природных ресурсов сокращается.
  2. В атмосферу выбрасываются некоторые газы, а также другие вредные вещества.
  3. Для эксплуатации станций обычно используется уголь.

    Из-за этого активизируется работа в шахтах, что приводит к нарушениям природного рельефа.

  4. Работа может в некоторых ситуациях повлечь за собой довольно значительные расходы на обслуживание, если проводить аналогии с другими разновидностями подобных станций.
  5. Относительно невысокая экономичность.
  6. Загрязнение атмосферы, потому что из станций во время работы выбрасывается копоть и дым, разнообразные химические соединения в значительном количестве. Активная деятельность таких станций в перспективе может спровоцировать возникновение парникового эффекта и прочих подобных проблем.

    Параллельно также происходит и загрязнение окружающей среды электромагнитного характера.

Обладают такие станции и плюсами, и недостатками. Но количество преимуществ все же несколько выше. Поэтому они активно используются на разнообразных объектах.

При правильной и грамотной эксплуатации они способны приносить немалую пользу.

Источник: https://on-power.com.ua/poleznoe/elektrostansii_kateg/preimuschestva-i-nedostatki-teplovyh-elektrostantsij

Многотопливные электростанции

Wärtsilä Online Область Wärtsilä Global Глобальная контактная информация
  • Аргентина
  • Австралия
  • Азербайджан
  • Бангладеш
  • Бразилия
  • Болгария
  • Канада
  • Чили
  • Китай
  • Колумбия
  • Кипр
  • Дания
  • Доминиканская Республика
  • Эквадор
  • Эстония / Прибалтика
  • Финляндия
  • Франция
  • Германия
  • Греция
  • Венгрия
  • Индия
  • Индонезия
  • Италия
  • Япония
  • Кения / Восточная Африка
  • Корея
  • Малайзия
  • Мексика
  • Марокко
  • Нидерланды
  • Норвегия
  • Пакистан

Электростанция на ископаемом топливе

Электростанция на ископаемом топливе сжигает ископаемое топливо, такое как уголь, природный газ или нефть (нефть), для производства электроэнергии.

Электростанции, работающие на ископаемом топливе, спроектированы в больших масштабах для непрерывной работы. Во многих странах такие станции вырабатывают большую часть потребляемой электроэнергии.

Электростанция, работающая на ископаемом топливе, всегда имеет какое-то вращающееся оборудование для преобразования тепловой энергии сгорания в механическую энергию, которая затем приводит в действие электрический генератор. Это может быть паровая турбина, газовая турбина или в небольших изолированных установках поршневой двигатель внутреннего сгорания.

Побочные продукты работы электростанции необходимо учитывать при проектировании и эксплуатации.Отработанное тепло из-за конечной эффективности энергетического цикла должно сбрасываться в атмосферу, часто с использованием градирни, речной или озерной воды в качестве охлаждающей среды. Дымовой газ от сжигания ископаемого топлива выбрасывается в воздух; он содержит диоксид углерода и водяной пар, а также другие вещества, такие как азот, оксиды азота, оксиды серы и (в случае угольных электростанций) летучую золу и ртуть. Твердые отходы золы из угольных котлов также должны быть удалены, хотя часть угольной золы может быть переработана в строительные материалы.

Основные концепции

На электростанции, работающей на ископаемом топливе, химическая энергия, запасенная в ископаемом топливе (таком как уголь, мазут, природный газ или горючий сланец), и кислород воздуха последовательно преобразуются в тепловую энергию, механическую энергию и наконец, электрическая энергия для непрерывного использования и распределения в широком географическом районе. Каждая электростанция, работающая на ископаемом топливе, представляет собой очень сложную систему, разработанную по индивидуальному заказу. Текущие затраты на строительство по состоянию на 2004 год составляют 1300 долларов США за киловатт или 650 миллионов долларов США за блок мощностью 500 МВт.На одной площадке можно построить несколько энергоблоков для более эффективного использования земли, природных ресурсов и рабочей силы. Большинство тепловых электростанций в мире используют ископаемое топливо, превосходя по численности ядерные, геотермальные, биомассовые или солнечные тепловые электростанции.

Преобразование химической энергии в тепло

Полное сгорание ископаемого топлива с использованием воздуха в качестве источника кислорода резюмируется в следующей химической реакции при условии, что азот остается инертным:

ext {C} _x ext {H} _y , +, слева (x + frac {y} {4} ight) ext {O} _2, +, 3.76 слева (x + frac {y} {4} ight) ext {N} _2 стрелка; extrm {Heat}; +, x, ext {CO} _2, +, left (frac {y} {2} ight) ext {H} _2 ext {O}, +, 3.76left (x + frac {y} {4} ight) ext {N} _2.

Простое словесное уравнение для этой химической реакции:

extrm {Fuel} + extrm {Air} стрелка; extrm {тепло} + extrm {углекислый газ} + extrm {вода} + extrm {азот}.

Однако, в зависимости от температуры и параметров пламени во время горения, часть азота может окисляться с образованием различных оксидов азота.Другими, непреднамеренными продуктами сгорания являются диоксид серы, образующийся из примесей серы (преимущественно в угле).

Преобразование тепла в механическую энергию

Второй закон термодинамики гласит, что любой цикл с обратной связью может преобразовывать только некоторую часть тепла, производимого во время сгорания, в механическую работу. Остальная часть тепла, называемая отходящим теплом, должна отводиться в более прохладную среду во время возвратной части цикла. Доля тепла, выделяемого в более холодную среду, должна быть равна или больше отношения абсолютных температур системы охлаждения (окружающей среды) и источника тепла (топки).Повышение температуры печи повышает эффективность, но также увеличивает давление пара, усложняет конструкцию и удорожает ее. Хотя отработанное тепло не может быть преобразовано в механическую энергию без еще более холодной системы охлаждения, оно все еще часто используется на когенерационных установках для обогрева зданий, производства горячей воды или для нагрева материалов в промышленных масштабах, например, на некоторых нефтеперерабатывающих заводах, в цементе. заводы и заводы химического синтеза.

Транспортировка и доставка топлива

Уголь доставляется автомобильным, железнодорожным транспортом, баржей или угольным судном.Некоторые заводы строят даже возле угольных шахт, и уголь доставляют по конвейерам. Большой угольный поезд, называемый «единичным поездом», может иметь длину два километра (более мили) и вмещать 100 вагонов по 100 тонн угля в каждом при общей загрузке 10 000 тонн. Для большой электростанции при полной нагрузке требуется как минимум одна доставка угля такого размера каждый день. У растений может быть от трех до пяти поездов в день, особенно в «пик сезона», в летние месяцы, когда потребление энергии велико. Большая тепловая электростанция, такая как та, что находится в Нантикоке, Онтарио, хранит несколько миллионов тонн угля для зимнего использования, когда озера замерзают.

В современных разгрузчиках используются роторные самосвалы, которые исключают проблемы с замерзанием угля в донных самосвалах. Разгрузчик включает в себя рычаг позиционера поезда, который тянет за собой весь состав для размещения каждого вагона над бункером для угля. Самосвал прижимает отдельную машину к платформе, которая переворачивает машину вверх дном, чтобы выгружать уголь. Поворотные муфты позволяют выполнять всю операцию, пока кабины соединены вместе. Разгрузка составного поезда занимает около трех часов.

В более коротких поездах могут использоваться железнодорожные вагоны с «воздушной разгрузкой», которая зависит от давления воздуха от двигателя и «горячего башмака» на каждом вагоне.Этот «горячий башмак», когда он входит в контакт с «горячим рельсом» у разгрузочной эстакады, запускает электрический заряд через устройство для сброса воздуха и заставляет двери в днище вагона открываться, сбрасывая уголь через отверстие в эстакада. Разгрузка одного из этих поездов занимает от часа до полутора часов. Старые разгрузочные машины могут по-прежнему использовать железнодорожные вагоны с нижней разгрузкой с ручным управлением и «шейкер», прикрепленный для разгрузки угля. Прилегающие к шахте генерирующие станции могут получать уголь по конвейерной ленте или массивным дизель-электрическим приводом.

Угольщик (грузовое судно, перевозящее уголь) может вмещать 40 000 тонн угля, и его разгрузка занимает несколько дней. Некоторые угольщики имеют собственное конвейерное оборудование для разгрузки собственных бункеров; другие зависят от оборудования на заводе. Colliers - это большие мореходные суда с автономным приводом. Для перевозки угля в более спокойных водах, таких как реки и озера, часто используются плоскодонные суда, называемые баржами. Баржи, как правило, не имеют двигателя, и их необходимо передвигать буксирами или буксирами.

Для пусконаладочных или вспомогательных целей установка может также использовать мазут.Мазут может доставляться на заводы по трубопроводу, танкерам, цистернам или грузовикам. Нефть хранится в вертикальных цилиндрических стальных резервуарах емкостью до 90 000 баррелей (14 000 м³, или около 5 миллионов галлонов США). Более тяжелый нет. 5 «бункер» и нет. 6 топливо обычно нагревается паром перед перекачкой в ​​холодный климат.

Установки, работающие на природном газе, обычно строятся рядом с газотранспортными магистралями или к ним проложены специальные газопроводы.

Обработка топлива

Уголь готовится к использованию путем измельчения необработанного угля на меньшие куски, чем для его подготовки для турбины.

Установки, предназначенные для лигнита (бурого угля), все чаще используются в таких разных местах, как Германия, Виктория и Северная Дакота. Бурый уголь - более молодая форма угля, чем каменный уголь. Он имеет более низкую плотность энергии, чем черный уголь, и требует гораздо большей печи для эквивалентной тепловой мощности. Такие угли могут содержать до 70% воды и золы, что обеспечивает более низкие температуры печи и требует более мощных вытяжных вентиляторов. Системы сжигания также отличаются от каменного угля и обычно забирают горячий газ с уровня выхода топки и смешивают его с поступающим углем в мельницах вентиляторного типа, которые нагнетают пылевидный уголь и смесь горячего газа в котел.

Установки, которые используют газовые турбины для нагрева воды для преобразования в пар, используют котлы, известные как HRSGs, парогенераторы-утилизаторы. Отработанное (отходящее) тепло газовых турбин используется для производства перегретого пара, который затем используется в обычном цикле генерации водяного пара, как описано в разделе «Газотурбинные парогазовые установки» ниже.

Команда турбогенератора

Турбогенератор состоит из серии паровых турбин, соединенных между собой, и генератора на общем валу.На одном конце расположена турбина высокого давления, за которой следуют турбина среднего давления, две турбины низкого давления и генератор. По мере того, как пар проходит через систему и теряет давление и тепловую энергию, он расширяется в объеме, что требует увеличения диаметра и более длинных лопастей на каждой последующей стадии для извлечения оставшейся энергии. Полная масса вращения может составлять более 200 тонн, а длина convert | 100 | ft | m | sigfig = 1 . Он настолько тяжелый, что его нужно продолжать медленно вращать даже в выключенном состоянии (при 3 об / мин), чтобы вал не прогибался даже немного и не выходил из равновесия.Это настолько важно, что это одна из пяти функций аварийного отключения аккумуляторных батарей на месте. Другие функции - аварийное освещение, связь, сигнализация станции и смазка турбогенератора.

Перегретый пар из котла подается через convert | 14 | - | 16 | in | mm | adj = на трубопроводе диаметром к турбине высокого давления, где он падает до convert | 600 | psi | MPa | abbr = on | sigfig = 1 и в преобразовать | 600 | F | C | sigfig = 2 в температуру через стадию.Он выходит через convert | 24 | - | 26 | in | mm | adj = на линии холодного подогрева диаметром и проходит обратно в котел, где пар повторно нагревается в специальных подвесных трубах для подогрева обратно в convert | 1000 | F | C | sigfig = 2 . Горячий пар для повторного нагрева направляется в турбину промежуточного давления, где его температура и давление падает, и он выходит непосредственно в турбины низкого давления с длинными лопастями и, наконец, выходит в конденсатор.

Генератор, convert | 30 | ft | m | sigfig = 1 в длину и convert | 12 | ft | m в диаметре, содержит неподвижный статор и вращающийся ротор, каждый из которых содержит несколько миль тяжелого медного проводника - нет постоянные магниты здесь.В процессе работы он вырабатывает до 21 000 ампер при 24 000 вольт переменного тока (504 МВт) при вращении со скоростью 3 000 или 3 600 об / мин, синхронизированных с электросетью. Ротор вращается в герметичной камере, охлаждаемой газообразным водородом, выбранной потому, что он имеет самый высокий известный коэффициент теплопередачи среди всех газов и из-за его низкой вязкости, которая снижает потери на ветер. Эта система требует особого обращения во время запуска, когда воздух в камере сначала замещается диоксидом углерода, а затем заполняется водородом. Это гарантирует, что не будет создана взрывоопасная водородно-кислородная среда.

Частота электросети составляет 60 Гц в Северной Америке и 50 Гц в Европе, Океании, Азии (заметными исключениями являются Корея и некоторые части Японии) и некоторых частях Африки.

Электроэнергия поступает на распределительную площадку, где трансформаторы повышают напряжение до 115, 230, 500 или 765 кВ переменного тока по мере необходимости для передачи к месту назначения.

Команды конденсации

Конденсатор конденсирует пар из выхлопных газов турбины в жидкость, чтобы его можно было перекачивать.Если конденсатор можно сделать более холодным, давление выхлопного пара снижается, а эффективность цикла увеличивается. Конденсатор обычно представляет собой кожухотрубный теплообменник, обычно называемый поверхностным конденсатором. Охлаждающая вода циркулирует по трубам в кожухе конденсатора, а отработанный пар низкого давления конденсируется, протекая по трубам, как показано на схеме рядом. Трубка предназначена для снижения давления выхлопных газов, предотвращения переохлаждения конденсата и обеспечения надлежащей вытяжки воздуха.Обычно охлаждающая вода вызывает конденсацию пара при температуре около преобразований | 35 | C | F , что создает абсолютное давление в конденсаторе около преобразований | 5 | - | 7 | кПа | дюймов ртутного столба | abbr = on | lk = на , т. е. вакуум около преобразовать | 95 | кПа | inHg | abbr = на относительно атмосферного давления. Конденсатор, по сути, создает низкое давление, необходимое для протягивания пара и повышения эффективности турбин. Ограничивающим фактором является температура охлаждающей воды, которая, в свою очередь, ограничена преобладающими средними климатическими условиями в месте расположения электростанции (возможно, зимой можно снизить температуру за пределы турбины, что приведет к чрезмерной конденсации в турбина).

Из нижней части конденсатора мощные конденсатные насосы рециркулируют сконденсированный пар (воду) обратно в пароводяной цикл.

. ]

Трубки конденсатора изготовлены из латуни или нержавеющей стали для защиты от коррозии с обеих сторон. Тем не менее, во время работы они могут загрязняться изнутри бактериями или водорослями в охлаждающей воде или минеральными отложениями, которые препятствуют теплопередаче и снижают термодинамическую эффективность. Многие установки включают в себя автоматическую систему очистки, которая перемещает шарики из губчатой ​​резины по трубкам, чтобы очистить их без необходимости отключения системы.

Охлаждающая вода, используемая для конденсации пара в конденсаторе, возвращается к своему источнику без каких-либо изменений, кроме нагрева. Если вода возвращается в местный водоем (а не в циркуляционную градирню), она смягчается холодной «сырой» водой для предотвращения теплового шока при сбросе в этот водоем.

Другой формой конденсационной системы является конденсатор с воздушным охлаждением. Процесс похож на радиатор и вентилятор. Отработанное тепло из секции низкого давления паровой турбины проходит через трубы конденсации, трубы обычно имеют ребра, а окружающий воздух проталкивается через ребра с помощью большого вентилятора.Пар конденсируется в воду для повторного использования в пароводяном цикле. Конденсаторы с воздушным охлаждением обычно работают при более высокой температуре, чем версии с водяным охлаждением. При экономии воды эффективность цикла снижается (что приводит к увеличению количества углекислого газа на МВт электроэнергии).

Диаграмма

Упрощенная угольная электростанция

Газовый тракт и очистка

: «см.« Выбросы дымовых газов от сжигания ископаемого топлива и десульфуризации дымовых газов »для получения более подробной информации»

В качестве дымовых газов Газ выходит из котла и проходит через вращающуюся плоскую корзину из металлической сетки, которая забирает тепло и возвращает его поступающему свежему воздуху при вращении корзины. Это называется подогревателем воздуха.Выходящий из котла газ содержит летучую золу, которая представляет собой крошечные сферические частицы золы. Дымовой газ содержит азот вместе с продуктами сгорания двуокиси углерода, двуокиси серы и окислов азота. Летучая зола удаляется рукавными тканевыми фильтрами или электрофильтрами. После удаления летучая зола иногда может быть использована в производстве бетона. Однако эта очистка дымовых газов происходит только на установках, оснащенных соответствующей технологией. Тем не менее, большинство угольных электростанций в мире не имеют таких мощностей. Факт | дата = февраль 2007 г. Законодательство в Европе оказалось эффективным для снижения загрязнения дымовыми газами. Япония использует технологию очистки дымовых газов уже более 30 лет, а США - более 25 лет. В настоящее время Китай начинает бороться с загрязнением, вызываемым угольными электростанциями. В тех случаях, когда это требуется по закону, загрязняющие вещества, содержащие серу и оксид азота, удаляются скрубберами дымовых газов, которые используют измельченный известняк или другую щелочную влажную суспензию для удаления этих загрязнителей с выхода дымовой газ.Газ, движущийся вверх по дымовой трубе, к этому времени может упасть примерно до convert | 50 | C | F | sigfig = 2 . Типичная дымовая труба может иметь высоту convert | 150 | - | 180 | m | ft | sigfig = 1 для рассеивания оставшихся компонентов дымового газа в атмосфере. Самая высокая дымовая труба в мире имеет высоту convert | 419,7 | m | ft | sigfig = 4 на электростанции ГРЭС-2 в Экибастуше, Казахстан.

В США и ряде других стран моделирование атмосферной дисперсии [ цитировать книгу
автор = Бейчок, Милтон Р.
title = Основы рассеивания дымовых газов
издание = 4-е издание
издатель = опубликовано автором
год = 2005
id = ISBN 0-9644588-0-2
[ http://www.air-dispersion.com www .air-discion.com ]
] необходимы исследования для определения высоты дымовой трубы, необходимой для соблюдения местных норм по загрязнению воздуха. В Соединенных Штатах также требуется, чтобы высота дымовой трубы соответствовала так называемой высоте трубы "Надлежащей инженерной практики (GEP)".[ «Руководство по определению высоты штабеля согласно надлежащей инженерной практике (Документ технической поддержки для правил высоты штабеля), пересмотренный», 1985 г., публикация EPA № EPA – 450 / 4–80–023R, Агентство по охране окружающей среды США (NTIS No. PB 85–225241) ] [ Lawson, Jr., RE and WH Snyder, 1983. «Определение высоты стека для надлежащей инженерной практики: демонстрационное исследование для электростанции», 1983, публикация EPA № EPA-600/3 –83–024. Агентство по охране окружающей среды США (NTIS No.PB 83–207407) ] В случае существующих дымовых труб, которые превышают высоту дымовых труб GEP, любые исследования по моделированию распространения загрязнения воздуха для таких дымовых труб должны использовать высоту дымовых труб GEP, а не фактическую высоту дымовых труб.

сверхкритические паровые установки

Выше критической точки для воды преобразовать | 705 | F | C и преобразовать | 3212 | psi | МПа | abbr = на , фазовый переход из воды в пар отсутствует, но только постепенное уменьшение плотности. Кипения не происходит, и невозможно удалить примеси с помощью сепарации пара.В этом случае требуется новый тип конструкции для установок, желающих воспользоваться преимуществами повышенной термодинамической эффективности, доступной при более высоких температурах. Эти установки, также называемые «прямоточными» установками, поскольку котловая вода не циркулирует несколько раз, требуют дополнительных этапов очистки воды, чтобы гарантировать, что любые примеси, собранные во время цикла, будут удалены. Это принимает форму ионообменных устройств высокого давления, называемых полировщиками конденсата, между паровым конденсатором и нагревателями питательной воды.Субкритические электростанции, работающие на ископаемом топливе, могут достичь КПД 36–40%. Сверхкритические конструкции имеют КПД в диапазоне от низкого до среднего 40%, с новыми «сверхкритическими» конструкциями, использующими давление преобразование | 4400 | psi | МПа | abbr = на и двухступенчатый повторный нагрев, достигающий эффективности около 48%.

Старые атомные электростанции должны работать при температурах и давлениях ниже, чем у угольных электростанций. Это ограничивает их термодинамическую эффективность порядка 30–32%. Усовершенствованные конструкции, такие как усовершенствованный реактор с газовым охлаждением и реактор со сверхкритической водой, работают при температурах и давлениях, аналогичных нынешним угольным установкам, обеспечивая сопоставимую эффективность.

Газотурбинные парогазовые установки

В одном из типов электростанций, работающих на ископаемом топливе, используется газовая турбина в сочетании с парогенератором-утилизатором (HRSG). Ее называют электростанцией с комбинированным циклом, потому что она сочетает в себе цикл Брайтона газовой турбины с циклом Ренкина ПГРТ. Тепловой КПД этих станций достиг рекордной тепловой мощности 5690 БТЕ / кВтч, или чуть менее 60%, на предприятии в Баглан-Бэй, Уэльс. [ [ http: // www.ge-energy.com/prod_serv/products/gas_turbines_cc/en/h_system/index.htm Турбина GE Power серии H ] ]

Турбины работают на природном газе или мазуте. Хотя строительство таких электростанций более эффективно и быстрее (установка мощностью 1000 МВт может быть завершена всего за 18 месяцев с момента начала строительства), на экономику таких станций сильно влияет нестабильная стоимость природного газа. Установки с комбинированным циклом спроектированы во множестве конфигураций, состоящих из ряда газовых турбин, за которыми следует паровая турбина.Например, установка комбинированного цикла 3-1 имеет три газовые турбины, связанные с одной паровой турбиной. Конфигурации варьируются от (1-1), (2-1), (3-1), (4-1), (5-1) до (6-1)

Газотурбинные установки простого цикла, без паровой цикл, иногда устанавливаются как аварийные или пиковые; их тепловой КПД намного ниже. Высокие эксплуатационные расходы в час компенсируются низкими капитальными затратами и намерением эксплуатировать такие агрегаты всего несколько сотен часов в год.

Воздействие на окружающую среду

Ожидается, что к 2030 году мировые потребности в электроэнергии вырастут на 60%. Citation
title = World Outlook 2004
publisher = IEA
date = 2004-10-26
url = http://www.iea.org/textbase/nppdf/free/2004/weo2004.pdf
accessdate = 2006-06 -13
стр. = Стр. 31
location = Paris
isbn = 92-64-1081-73
] При общем количестве действующих угольных электростанций во всем мире, превышающих 50 000 и растущих, [ cite news
title = Выбросы углекислого газа электростанциями, оцененные по всему миру =
страниц =
publisher = Science News
date = 2007-11-15
url = http: // www.sciencedaily.com/releases/2007/11/071114163448.htm
accessdate = 2008-01-29
] По оценкам Международного энергетического агентства (МЭА), к 2030 году на ископаемое топливо будет приходиться 85% рынка энергии.

Мировые организации , и международные агентства, такие как МЭА, обеспокоены воздействием на окружающую среду сжигания ископаемого топлива и угля в частности. Сжигание угля вносит наибольший вклад в кислотные дожди, глобальное потепление и загрязнение воздуха из-за химического состава угля и трудностей удаления примесей из этого твердого топлива до его сжигания.Кислотные дожди возникают из-за выбросов в атмосферу оксидов азота и диоксида серы. Сами по себе они могут быть только умеренно кислыми, но когда они вступают в реакцию с атмосферой, они создают кислотные соединения (такие как сернистая кислота, азотная кислота и серная кислота), которые выпадают в виде дождя, отсюда и термин кислотный дождь. В Европе и США более строгие законы о выбросах и упадок в тяжелой промышленности снизили опасность для окружающей среды, связанную с этой проблемой, что привело к снижению выбросов после их пика в 1960-х годах.

Двуокись углерода

Согласно отчету Всемирного фонда дикой природы (WWF) за 2005 год, угольные электростанции занимают первое место в Списке электростанций с наименьшей углеродной эффективностью с точки зрения уровня производимого углекислого газа на единица вырабатываемой электроэнергии. На производство электроэнергии приходится 41% антропогенных выбросов углекислого газа в США. [ [ http://www.epa.gov/climatechange/emissions/co2_human.html Источники и приемники двуокиси углерода, связанные с человеком, ] Данные за 2005 год ] Исследования показали, что повышенная концентрация двуокиси углерода в атмосфере коррелирует с повышением средней глобальной температуры, также известным как изменение климата.[ Цитата
авторы = Пакала С. и Соколов Р.
title = Стабилизационные клинья: решение проблемы климата на следующие 50 лет с помощью современных технологий
publisher = AAAS
date = 2004-08-13
accessdate = 2008 -07-28
страниц = 968–972
journal = Science
volume = 305
issue = 5686
doi = 10.1126 / science.1100103
] Международная группа экспертов по изменению климата (IPCC) заявляет, что во избежание последствий изменения климата , Страны Приложения 1 (развитые) должны сократить выбросы парниковых газов (ПГ) на 25-40% к 2020 году.Ожидается, что к 2020 году технология улавливания углерода и хранения выбросов от угольных электростанций не будет доступна в экономически жизнеспособном коммерческом масштабе. Факт | дата = июль 2008 г.

Твердые частицы

Другая проблема, связанная с углем горение - это выброс твердых частиц, которые серьезно влияют на здоровье населения. Электростанции удаляют твердые частицы из дымовых газов с помощью рукавного фильтра или электрофильтра. Несколько более новых заводов, сжигающих уголь, используют другой процесс, комбинированный цикл интегрированной газификации, в котором синтез-газ получается из реакции между углем и водой.Синтез-газ обрабатывается для удаления большей части загрязняющих веществ, а затем используется первоначально для питания газовых турбин. Затем горячие выхлопные газы газовых турбин используются для выработки пара для питания паровой турбины. Уровни загрязнения таких электростанций значительно ниже, чем у «классических» угольных электростанций. [ Цитата
авторы = Комитет по выгодам НИОКР Министерства энергетики в области энергоэффективности и ископаемой энергии, US NRC
title = Энергетические исследования в Министерстве энергетики: стоило ли оно того? Исследования по энергоэффективности и ископаемым источникам энергии с 1978 по 2000 год
место =
издатель = National Academies Press
год = 2001
объем =
издание =
страница = 174
url =
doi =
id =
isbn = 0-3090-7448- 7
]

Ртуть

Следы ртути присутствуют в угле и других ископаемых видах топлива. cite web | url = http: //www.fossil.energy.gov/programs/powersystems/pollutioncontrols/overview_mercurycontrols.html
title = Контроль выбросов ртути R&D
publisher = Министерство энергетики США
date = 18.01.2006
accessdate = 2008-01-27
] Когда это топливо горит, выделяется токсичная ртуть. Затем он накапливается в пищевых цепях и особенно опасен для водных экосистем. Мировые выбросы ртути как из естественных, так и из антропогенных источников оценивались в 1995 году в 5 500 тонн.Энергетические электростанции США, работающие на угле, в 1999 г. выбросили около 48 тонн ртути, что является крупнейшим источником антропогенного загрязнения ртутью в США. В 1995-96 гг. На это приходилось 32,6% всей ртути, выброшенной в атмосферу. деятельность человека в США. Кроме того, 13,1% выбросов было произведено угольными промышленными и коммерческими котлами смешанного назначения и 0,3% - бытовыми котлами, работающими на угле, в результате чего общее загрязнение ртутью в США из-за сжигания угля составило 46% от выбросов в США. источники искусственной ртути.[ цитировать в Интернете | url = http: //www.epa.gov/ttn/oarpg/t3/reports/volume2.pdf
title = Исследование ртути: отчет для Конгресса (EPA-452 / R-97-004)
publisher = Агентство по охране окружающей среды США
том = 2
месяц = ​​декабрь | год = 1997 год
формат = PDF
accessdate = 2008-07-31 | формат = PDF
] Напротив, угольные электростанции Китая выбросили в 1999 году около 200 ± 90 тонн ртути, что составляло около 38% от китайского антропогенные выбросы ртути (45% приходится на выплавку цветных металлов).[ цитировать журнал
journal = Atmos. Environ.
год = 2005 год
том = 39
выпуск = 40
страниц = 7789–7806
title = Антропогенные выбросы ртути в Китае
автор = Streets D. G., Hao J., Wu Y. "et al."
doi = 10.1016 / j.atmosenv.2005.08.029
]

Радиоактивные микроэлементы

Как и большинство руд в земной коре, уголь также содержит низкие уровни урана, тория и других природных радиоактивных изотопов, выброс которых попадание в окружающую среду приводит к радиоактивному загрязнению.Хотя эти вещества присутствуют в виде очень мелких следов примесей, сгорает достаточно угля, чтобы высвободить значительные количества этих веществ. Электростанция, работающая на угле, мощностью 1000 МВт может выделять до 5,2 тонны в год урана (содержащего конвертированных | 74 фунтов | кг урана-235) и 12,8 тонны в год тория. Радиоактивный выброс от этой угольной электростанции в 100 раз больше, чем от сопоставимой атомной электростанции с такой же электрической мощностью; С учетом производственной мощности мощность излучения угольной электростанции выше более чем в 3 раза.[ [ http://www.ornl.gov/info/ornlreview/rev26-34/text/colmain.html Сжигание угля: ядерный ресурс или опасность? , ] Алекса Габбарда, ORNL Review, лето / осень 1993, т. 26, №№ 3 и 4. ]

Чистый уголь

«Чистый уголь» - это название, приписываемое углю, химически очищенному от минералов и примесей, иногда газифицируемому, сжигаемому, а образующиеся дымовые газы обрабатываются паром с с целью удаления диоксида серы и повторного сжигания, чтобы сделать диоксид углерода из дымового газа экономически регенерируемым.В угольной промышленности термин «чистый уголь» используется для описания технологий, разработанных для повышения как эффективности, так и экологической приемлемости добычи, подготовки и использования угля [ [ http://www.australiancoal.com.au/cleanoview.htm] AustralianCoal.com.au ] - Обзор чистого угля ], без каких-либо конкретных количественных ограничений на какие-либо выбросы, особенно двуокиси углерода.

Альтернативы ископаемым видам топлива

Альтернативы электростанциям, работающим на ископаемом топливе, включают ядерную или солнечную энергию и другие возобновляемые источники энергии (см. Неуглеродная экономика).Природный газ является «более чистым» ископаемым топливом, чем уголь, поскольку при его сжигании не выделяется диоксид серы, твердые частицы или радиоактивные материалы.

ee также

* Котел
* Поэтапный отказ от угля
* Комбинированное производство тепла и электроэнергии
* Система градирни
* Воздействие угольной энергии на окружающую среду
* Дымовые трубы
* Геотермальная энергия
* Глобальное потепление
* Парниковый газ
* Электростанция
* Тепловая электростанция
* Водотрубный котел
* Турбина на парах ртути

Ссылки

Библиография

* «Пар: его производство и использование» (2005).41-е издание, компания Babcock & Wilcox, ISBN 0-9634570-0-4
* «Эксплуатация паровой установки» (2005). 8-е издание, Эверетт Б. Вудрафф, Герберт Б. Ламмерс, Томас Ф. Ламмерс (соавторы), McGraw-Hill Professional, ISBN 0-07-141846-6
* «Справочник по производству электроэнергии: выбор, применение, эксплуатация, техническое обслуживание» ( 2003 г.). Филип Киаме, McGraw-Hill Professional, ISBN 0-07-139604-7
* «Стандартный справочник по проектированию силовых установок» (1997). 2-е издание, Томас К. Эллиотт, Као Чен, Роберт Суонекамп (соавторы), McGraw-Hill Professional, ISBN 0-07-019435-1

Внешние ссылки

* [ http: // www.tva.gov/power/coalart.htm Схема электростанции ]
* [ http://www.marleyct.com/wet/ Большие промышленные градирни ]
* [ http: // www. coinalbum.org/page-us-historic-electricity-463.html Историческое производство электроэнергии с помощью ископаемого топлива ]
* [ http://www.sourcewatch.org/index.php?title=Existing_U.S. _Coal_Plants Статистика существующих угольных электростанций в США ]

Фонд Викимедиа.2010.

энергетическое топливо - это ... Что такое энергетическое топливо?

  • Атомная электростанция - Эта статья о производстве электроэнергии с помощью атомной энергетики. Для общей темы ядерной энергетики см. Ядерная энергия. Атомная электростанция. Ядерный реактор находится внутри цилиндрических защитных сооружений справа налево…… Wikipedia

  • Электростанция, работающая на ископаемом топливе - Электростанция, работающая на ископаемом топливе, сжигает ископаемое топливо, такое как уголь, природный газ или нефть (нефть), для производства электроэнергии.Электростанции, работающие на ископаемом топливе, спроектированы в больших масштабах для непрерывной работы. Во многих странах такие заводы обеспечивают большую часть…… Wikipedia

  • Атомная электростанция Фукусима-Дайити - Не путать с АЭС Фукусима-Дайни. См. Также: Ядерная катастрофа Фукусима-дайити АЭС Фукусима-дайити АЭС Фукусима-дайити в 2002 году… Википедия

  • Атомная электростанция Пакш - Инфобокс АЭС Изображение = Pic des = Страна = Венгрия Местоположение = Владелец Пакша = Мадьяр Villamos Művek Zrt.оператор = Paksi Atomermű Zrt. Построен = 1967 г., 1987 г. Начало = 28 декабря 1982 г. Конец = r тип = ВВЭР 440 / V213 r активен = 4 r активен mw = 1866…… Википедия

  • Атомная электростанция Кашивадзаки-Карива - Инфобокс Атомная электростанция Picture = Kashiwazaki Kariwa cropped.jpg Pic des = Вид с воздуха. Контролируемая зона, где отработанное тепло сбрасывается в океан, видна довольно четко. Между растением и…… Wikipedia

  • находится буферная зона зеленых насаждений.
  • Vermont Yankee Nuclear Power Plant - Infobox Статус АЭС = O Утилита = Entergy Местоположение = Vernon, VT Поставщик = General Electric Тип = BWR 4 Мощность = 620 генерация = 4703 за год = 2007 среднегодовая генерация = 4436 Начало = 28 февраля , 1973 Истекает = 21 марта 2012 г. Архитектор = Эбаско…… Википедия

  • Атомная электростанция Монжу - Атомная электростанция Монжу… Википедия

  • Атомная электростанция Кршко - Атомная электростанция Кршко… Википедия

  • Атомная электростанция Гундремминген - Инфобокс АЭС Изображение = Атомная электростанция Гундремминген.jpg Изображение = Блок A (слева), Блоки B и C (справа), градирни Страна = Германия EIGENTÜMER = 75% RWE 25% E.ON Utility = Kernkraftwerk Gundremmingen GmbH Год постройки = 1962 Начало = 12 апреля… Wikipedia

  • Электростанция, следующая за нагрузкой - Электростанция, следующая за нагрузкой, - это электростанция, которая регулирует свою выходную мощность, поскольку спрос на электроэнергию колеблется в течение дня. Станции, следующие за нагрузкой, по эффективности, скорости запуска и…… Wikipedia

  • находятся между электростанциями базовой и пиковой нагрузки.
  • Атомная электростанция Изар - Атомная электростанция Изар… Википедия

  • fossil_fuel_power_plant

    Электростанция на ископаемом топливе - это центр преобразования энергии, который сжигает ископаемое топливо для производства электроэнергии, спроектированный в больших масштабах для непрерывной работы.

    Рекомендуемые дополнительные знания

    Основные понятия

    На электростанции, работающей на ископаемом топливе, химическая энергия, запасенная в ископаемом топливе, таком как уголь, мазут, природный газ или горючий сланец, последовательно преобразуется в тепловую энергию, механическую энергию и, наконец, в электрическую энергию для непрерывного использования и распределения по широкому географическому региону. площадь.Почти все крупные электростанции, работающие на ископаемом топливе, представляют собой пароэлектрические электростанции, за исключением газовых турбин и генераторов для коммунальных предприятий, которые могут работать на природном газе или дизельном топливе.

    Полное сгорание ископаемого топлива описывается следующей химической реакцией:

    а простое словесное уравнение для этой химической реакции:

    Все ископаемые виды топлива при сжигании выделяют диоксид углерода. Другими продуктами неполного сгорания являются диоксид серы (преимущественно в угле) и оксиды азота; поскольку ни одна электростанция, работающая на ископаемом топливе, не способна полностью сжечь топливо, как при полном сгорании, такие продукты всегда производятся в определенном количестве.Уголь доставляется автомобильным, железнодорожным транспортом, баржей или угольным судном. Большой угольный поезд, называемый «единичным поездом», может иметь длину два километра (более мили) и вмещать 100 вагонов по 100 тонн угля в каждом при общей загрузке 10 000 тонн. Для большой электростанции при полной нагрузке требуется как минимум одна доставка угля такого размера каждый день. У растений может быть от трех до пяти поездов в день, особенно в «пик сезона», в летние месяцы, когда потребление энергии велико. Большая тепловая электростанция, такая как та, что находится в Нантикоке, Онтарио, хранит несколько миллионов тонн угля для зимнего использования, когда озера замерзают.

    В современных разгрузчиках используются роторные самосвалы, которые исключают проблемы с замерзанием угля в донных самосвалах. Разгрузчик включает в себя рычаг позиционера поезда, который тянет за собой весь состав для размещения каждого вагона над бункером для угля. Самосвал прижимает отдельную машину к платформе, которая переворачивает машину вверх дном, чтобы выгружать уголь. Поворотные муфты позволяют выполнять всю операцию, пока кабины соединены вместе. Разгрузка составного поезда занимает около трех часов.

    В более коротких поездах могут использоваться железнодорожные вагоны с «воздушной разгрузкой», которая зависит от давления воздуха от двигателя и «горячего башмака» на каждом вагоне.Этот «горячий башмак», когда он входит в контакт с «горячим рельсом» у разгрузочной эстакады, запускает электрический заряд через устройство для сброса воздуха и заставляет двери в днище вагона открываться, сбрасывая уголь через отверстие в эстакада. Разгрузка одного из этих поездов занимает от часа до полутора часов. Старые разгрузочные машины могут по-прежнему использовать железнодорожные вагоны с нижней разгрузкой с ручным управлением и «шейкер», прикрепленный для разгрузки угля. Прилегающие к шахте генерирующие станции могут получать уголь по конвейерной ленте или массивным дизель-электрическим приводом.

    Угольщик (грузовое судно, перевозящее уголь) может вмещать 40 000 тонн угля, и его разгрузка занимает несколько дней. Некоторые угольщики имеют собственное конвейерное оборудование для разгрузки собственных бункеров; другие зависят от оборудования на заводе. Colliers - это большие мореходные суда с автономным приводом. Для перевозки угля в более спокойных водах, таких как реки и озера, часто используются плоскодонные суда, называемые баржами. Баржи, как правило, не имеют двигателя, и их необходимо передвигать буксирами или буксирами.

    Для пусконаладочных или вспомогательных целей установка может также использовать мазут.Мазут может доставляться на заводы по трубопроводу, танкерам, цистернам или грузовикам. Нефть хранится в вертикальных цилиндрических стальных резервуарах емкостью до 90 000 баррелей (14 000 м³, или около 5 миллионов галлонов США). Более тяжелый нет. 5 «бункер» и нет. 6 топливо обычно нагревается паром перед перекачкой в ​​холодный климат.

    Установки, работающие на природном газе, обычно строятся рядом с газотранспортными магистралями или к ним простираются выделенные газопроводы.

    | Переработка топлива | Уголь готовится к использованию путем измельчения необработанного угля на куски размером менее 2 дюймов (50 мм).Затем уголь транспортируется со склада в силосы для хранения внутри завода с помощью прорезиненных конвейерных лент со скоростью до 4000 тонн / час.

    На установках, сжигающих пылевидный уголь, силосы питают угольные измельчители (угольные мельницы), которые принимают более крупные 2-дюймовые куски, измельчают их до консистенции лицевого порошка, классифицируют и смешивают с первичным воздухом для горения, который транспортирует уголь в печь и предварительно нагревает уголь, чтобы удалить излишки влаги. На заводе мощностью 500 МВт будет шесть таких измельчителей, пять из которых могут подавать уголь в печь со скоростью 250 тонн в час при полной нагрузке.

    На установках, которые не сжигают пылевидный уголь, более крупные 2-дюймовые куски могут быть напрямую загружены в бункеры, которые затем питают циклонные горелки - камеру сгорания особого типа, которая может эффективно сжигать большие куски топлива.

    Подогрев и деаэрация питательной воды

    Питательная вода, используемая в паровом котле, является средством передачи тепловой энергии от горящего топлива механической энергии вращающейся паровой турбины. Общая питательная вода состоит из рециркулируемой конденсатной воды и очищенной подпиточной воды .Поскольку металлические материалы, с которыми он контактирует, подвержены коррозии при высоких температурах и давлениях, подпиточная вода перед использованием подвергается высокой степени очистки. Система умягчителей воды и ионообменных деминерализаторов производит воду настолько чистой, что по совпадению она становится электрическим изолятором с проводимостью в диапазоне 0,3–1,0 микросименс на сантиметр. Подпиточная вода на установке мощностью 500 МВт составляет около 20 галлонов США в минуту (1,25 л / с), чтобы компенсировать небольшие потери из-за утечек пара в системе.

    Цикл питательной воды начинается с откачки конденсата из конденсатора после прохождения через паровые турбины. Расход конденсата при полной нагрузке на установке мощностью 500 МВт составляет около 6000 галлонов США в минуту (0,38 м³ / с). Вода проходит через серию из шести или семи промежуточных нагревателей питательной воды, нагреваясь в каждой точке паром, отводимым из соответствующего канала на турбинах, и нагревается на каждой ступени. Обычно конденсат плюс подпиточная вода затем протекает через деаэратор [1] [2] , который удаляет растворенный воздух из воды, дополнительно очищая и снижая ее коррозионную активность.После этого в воду можно дозировать гидразин, химическое вещество, которое удаляет оставшийся кислород в воде до уровня ниже 5 частей на миллиард (ppb). В него также добавляются агенты, регулирующие pH, такие как аммиак или морфолин, чтобы поддерживать низкую остаточную кислотность и, следовательно, не вызывать коррозию.

    Работа котла

    Котел представляет собой прямоугольную печь со стороной около 50 футов (15 м) и высотой 130 футов (40 м). Его стенки состоят из сетки стальных труб высокого давления диаметром около 2,3 дюйма (60 мм).

    Пылевидный уголь вдувается в топку воздухом из топливных форсунок по четырем углам и быстро сгорает, образуя большой огненный шар в центре. Тепловое излучение огненного шара нагревает воду, которая циркулирует по трубам котла по периметру котла. Скорость циркуляции воды в бойлере в три-четыре раза выше производительности и обычно обеспечивается насосами. Когда вода в котле циркулирует, она поглощает тепло и превращается в пар при температуре 700 ° F (370 ° C) и давлении 3200 фунтов на кв. Дюйм (22.1 МПа). Он отделен от воды внутри барабана наверху печи. Насыщенный пар вводится в подвесные трубы для перегрева, которые находятся в самой горячей части дымовых газов на выходе из печи. Здесь пар перегревается до 1000 ° F (540 ° C), чтобы подготовить его для турбины.

    Установки, предназначенные для лигнита (бурого угля), все чаще используются в таких разных местах, как Германия, Виктория и Северная Дакота. Бурый уголь - более молодая форма угля, чем каменный уголь. Он имеет более низкую плотность энергии, чем черный уголь, и требует гораздо большей печи для эквивалентной тепловой мощности.Такие угли могут содержать до 70% воды и золы, что обеспечивает более низкие температуры печи и требует более мощных вытяжных вентиляторов. Системы сжигания также отличаются от каменного угля и обычно отбирают горячий газ с уровня выхода из топки и смешивают его с поступающим углем в мельницах вентиляторного типа, которые выводят пылевидный уголь и смесь горячего газа в котел.

    Установки, которые используют газовые турбины для нагрева воды для преобразования в пар, используют котлы, известные как HRSGs, парогенераторы-утилизаторы. Отработанное (отходящее) тепло газовых турбин используется для производства перегретого пара, который затем используется в обычном цикле производства водяного пара.

    Генератор паровой турбины

    Турбогенератор состоит из серии паровых турбин, соединенных между собой, и генератора на общем валу. На одном конце расположена турбина высокого давления, за которой следуют турбина среднего давления, две турбины низкого давления и генератор. По мере того, как пар проходит через систему и теряет энергию давления и температуры, он расширяется в объеме, что требует увеличения диаметра и более длинных лопастей на каждой последующей стадии для извлечения оставшейся энергии.Вся вращающаяся масса может составлять более 200 тонн и 100 футов (30 м) в длину. Он настолько тяжелый, что его нужно продолжать медленно вращать даже в выключенном состоянии (при 3 об / мин), чтобы вал не прогибался даже немного и не выходил из равновесия. Это настолько важно, что это одна из пяти функций аварийного отключения аккумуляторных батарей на месте. Другие функции - аварийное освещение, связь, сигнализация станции и смазка турбогенератора.

    Перегретый пар из котла подается по трубопроводу диаметром 14–16 дюймов (350–400 мм) в турбину высокого давления, где его давление падает до 600 фунтов на квадратный дюйм (4 МПа) и до 600 ° F (315 ° C) через Уровень.Он выходит через линии холодного повторного нагрева диаметром 24–26 дюймов (600–650 мм) и возвращается в котел, где пар повторно нагревается в специальных подвесных трубках для повторного нагрева до 1 000 ° F (540 ° C). Горячий пар для повторного нагрева направляется в турбину промежуточного давления, где его температура и давление падает, и он выходит непосредственно в турбины низкого давления с длинными лопастями и, наконец, выходит в конденсатор.

    Генератор, длиной 30 футов (9 м) и диаметром 12 футов (3,7 м), содержит неподвижный статор и вращающийся ротор, каждый из которых содержит несколько миль тяжелого медного проводника - здесь нет постоянных магнитов.Во время работы он вырабатывает до 21 000 ампер при 24 000 вольт переменного тока (504 МВт) при вращении со скоростью 3 000 или 3 600 об / мин, синхронизированных с электросетью. Ротор вращается в герметичной камере, охлаждаемой газообразным водородом, выбранной потому, что он имеет самый высокий известный коэффициент теплопередачи среди всех газов и из-за его низкой вязкости, которая снижает потери на ветер. Эта система требует особого обращения во время запуска, когда воздух в камере сначала замещается диоксидом углерода, а затем заполняется водородом. Это гарантирует, что легковоспламеняющийся водород не смешивается с кислородом воздуха.

    Частота электросети составляет 60 Гц в Северной Америке и 50 Гц в Европе, Океании, Азии (заметными исключениями являются Корея и некоторые части Японии) и некоторых частях Африки.

    Электроэнергия поступает на распределительную площадку, где трансформаторы повышают напряжение до 115, 230, 500 или 765 кВ переменного тока по мере необходимости для передачи к месту назначения.

    Конденсационный пар

    Конденсатор конденсирует пар из выхлопа турбины в жидкость, чтобы его можно было перекачивать.Если конденсатор можно сделать более холодным, давление выхлопного пара снижается, а эффективность цикла увеличивается. Конденсатор обычно представляет собой кожухотрубный теплообменник, обычно называемый поверхностным конденсатором. Охлаждающая вода циркулирует по трубам в кожухе конденсатора, а отработанный пар низкого давления конденсируется, протекая по трубам, как показано на схеме рядом. Трубка предназначена для снижения давления выхлопных газов, предотвращения переохлаждения конденсата и обеспечения надлежащей вытяжки воздуха.Обычно охлаждающая вода вызывает конденсацию пара при температуре около 32–38 ° C (90–100 ° F), что создает абсолютное давление в конденсаторе около 5–7 кПа (1,5–2,0 дюйма ртутного столба). вакуум около 95 кПа (28 дюймов ртутного столба) относительно атмосферного давления. Конденсатор, по сути, создает низкое давление, необходимое для протягивания пара и повышения эффективности турбин. Ограничивающим фактором является температура охлаждающей воды, которая, в свою очередь, ограничена преобладающими средними климатическими условиями в месте расположения электростанции (возможно, зимой можно снизить температуру за пределы турбины, что приведет к чрезмерной конденсации в турбина).

    Из нижней части конденсатора мощные конденсатные насосы рециркулируют сконденсированный пар (воду) обратно в пароводяной цикл.

    Тепло, поглощаемое циркулирующей охлаждающей водой в трубках конденсатора, также необходимо отводить, чтобы поддерживать способность воды охлаждаться во время циркуляции. Это достигается путем откачки теплой воды из конденсатора через градирни с естественной, принудительной или принудительной тягой (как показано на рисунке справа), которые снижают температуру воды за счет испарения примерно на 11–17 ° C ( 20–30 ° F) - выброс отработанного тепла в атмосферу.Скорость циркуляции охлаждающей воды в блоке мощностью 500 МВт составляет около 14,2 м³ / с (225 000 галлонов США / мин) при полной нагрузке. [3]

    Трубки конденсатора изготовлены из латуни или нержавеющей стали для защиты от коррозии с обеих сторон. Тем не менее, во время работы они могут загрязняться изнутри бактериями или водорослями в охлаждающей воде или минеральными отложениями, которые препятствуют теплопередаче и снижают термодинамическую эффективность. Многие установки включают в себя автоматическую систему очистки, которая перемещает шарики из губчатой ​​резины по трубкам, чтобы очистить их без необходимости отключения системы.

    Охлаждающая вода, используемая для конденсации пара в конденсаторе, возвращается к своему источнику без каких-либо изменений, кроме нагрева. Если вода возвращается в местный водоем (а не в циркуляционную градирню), она смягчается холодной «сырой» водой для предотвращения теплового шока при сбросе в этот водоем.

    Другой формой конденсационной системы является конденсатор с воздушным охлаждением. Процесс похож на радиатор и вентилятор. Отработанное тепло из секции низкого давления паровой турбины проходит через трубы конденсации, трубы обычно имеют ребра, а окружающий воздух проталкивается через ребра с помощью большого вентилятора.Пар конденсируется в воду для повторного использования в пароводяном цикле. Конденсаторы с воздушным охлаждением обычно работают при более высокой температуре, чем версии с водяным охлаждением. При экономии воды эффективность цикла снижается (что приводит к увеличению количества углекислого газа на МВт электроэнергии).

    Схема

    Газовый тракт дымовой трубы и очистка

    см. Выбросы дымовых газов от сжигания ископаемого топлива и десульфуризации дымовых газов для более подробной информации

    Когда дымовой газ выходит из котла, он проходит через вращающуюся плоскую корзину из металлической сетки, которая забирает тепло и возвращает его поступающему свежему воздуху при вращении корзины. Это называется подогревателем воздуха.Выходящий из котла газ содержит летучую золу, которая представляет собой крошечные сферические частицы золы. Дымовой газ содержит азот вместе с продуктами сгорания двуокиси углерода, двуокиси серы и окислов азота. Летучая зола удаляется рукавными тканевыми фильтрами или электрофильтрами. После удаления летучая зола иногда может быть использована в производстве бетона. Однако эта очистка дымовых газов происходит только на установках, оснащенных соответствующей технологией. Тем не менее, большинство угольных электростанций в мире не имеют таких мощностей. [ необходима ссылка ] Законодательство в Европе было эффективным для сокращения загрязнения дымовыми газами. Япония использует технологию очистки дымовых газов уже более 30 лет, а США - более 25 лет. Китай сейчас начинает бороться с загрязнением, вызываемым угольными электростанциями. Если это требуется по закону, загрязняющие вещества, содержащие серу и оксид азота, удаляются скрубберами дымовых газов, в которых используется измельченный известняк или другой щелочной влажный шлам для удаления этих загрязняющих веществ из отходящего дымового газа.К этому времени температура газа, поднимающегося по дымовой трубе, может упасть примерно до 50 ° C (120 ° F). Типичная дымовая труба может иметь высоту 150–180 м (500–600 футов) для рассеивания оставшихся компонентов дымового газа в атмосфере. Самая высокая дымовая труба в мире составляет 420 м (1375 футов) на электростанции ГРЭС-2 в Экибастуше, Казахстан.

    В Соединенных Штатах и ​​ряде других стран моделирование атмосферной дисперсии [4] требуется для определения высоты дымовой трубы, необходимой для соблюдения местных норм по загрязнению воздуха.Соединенные Штаты также ограничивают максимальную высоту дымовой трубы до так называемой высоты дымовой трубы "надлежащей инженерной практики (GEP)". [5] [6] В случае существующих дымовых труб, которые превышают высоту дымовых труб GEP, при любых исследованиях моделирования рассеивания загрязнения воздуха для таких дымовых труб должна использоваться высота дымовых труб GEP, а не фактическая высота дымовых труб.

    Установки сверхкритического пара

    Выше критической точки для воды 705 ° F (374 ° C) и 3212 фунтов на квадратный дюйм (22.1 МПа) фазового перехода от воды к водяному пару нет, а есть лишь постепенное уменьшение плотности. Кипения не происходит, и невозможно удалить примеси с помощью сепарации пара. В этом случае требуется новый тип конструкции для установок, желающих воспользоваться преимуществами повышенной термодинамической эффективности, доступной при более высоких температурах. Эти установки, также называемые прямоточными установками , поскольку котловая вода не циркулирует многократно, требуют дополнительных этапов очистки воды, чтобы гарантировать удаление любых примесей, уловленных во время цикла.Это принимает форму ионообменных устройств высокого давления, называемых полировщиками конденсата, между паровым конденсатором и нагревателями питательной воды. Субкритические электростанции, работающие на ископаемом топливе, могут достичь КПД 36–38%. Сверхкритические конструкции имеют КПД в диапазоне от низких до средних 40%, а новые «сверхкритические» конструкции используют давление 4400 фунтов на кв. Дюйм (30 МПа) и двухступенчатый повторный нагрев, достигающий эффективности около 48%.

    Атомные электростанции должны работать намного ниже температуры и давления, чем угольные станции.Это ограничивает их термодинамический КПД до 34–37%. Одна из предлагаемых конструкций станции, реактор с водой сверхкритического давления, работает при температурах и давлениях, аналогичных нынешним угольным станциям, обеспечивая сопоставимую эффективность.

    Газотурбинные парогазовые установки

    В одном из типов электростанций, работающих на ископаемом топливе, используется газовая турбина в сочетании с парогенератором-утилизатором (HRSG), и она называется электростанцией с «комбинированным циклом», поскольку она сочетает в себе цикл Брайтона газовой турбины с циклом Ренкина. HRSG.Тепловой КПД этих станций достиг рекордной тепловой мощности 5690 БТЕ / кВтч, или чуть менее 60%, на предприятии в Баглан-Бей, Уэльс. [7]

    Турбины работают на природном газе или мазуте. Хотя строительство таких электростанций более эффективно и быстрее (установка мощностью 1000 МВт может быть завершена всего за 18 месяцев с момента начала строительства), на экономику таких станций сильно влияет нестабильная стоимость природного газа. Установки с комбинированным циклом спроектированы во множестве конфигураций, состоящих из ряда газовых турбин, за которыми следует паровая турбина.Например, установка комбинированного цикла 3-1 имеет три газовые турбины, связанные с одной паровой турбиной. Конфигурации варьируются от (1-1), (2-1), (3-1), (4-1), (5-1) до (6-1).

    Газотурбинные установки простого цикла, без парового цикла, иногда устанавливаются как аварийные или пиковые; их тепловой КПД намного ниже. Высокие эксплуатационные расходы в час компенсируются низкими капитальными затратами и намерением эксплуатировать такие агрегаты всего несколько сотен часов в год.

    Воздействие на окружающую среду

    Энергия на ископаемом топливе способствует кислотным дождям, глобальному потеплению и загрязнению воздуха (на производство электроэнергии приходится 41 процент антропогенных выбросов углекислого газа в США). [8] Кислотный дождь вызывается выбросом в атмосферу оксидов азота и диоксида серы. Сами по себе они могут быть только умеренно кислыми, но когда они вступают в реакцию с атмосферой, образуются кислотные соединения, такие как серная кислота, азотная кислота и серная кислота, которые выпадают в виде дождя, отсюда и термин кислотный дождь. В Европе и США более строгие законы о выбросах снизили опасность для окружающей среды, связанную с этой проблемой.

    Другая опасность, связанная с сжиганием угля, - выброс твердых частиц, опасных для здоровья населения.Установки природного газа практически не выделяют твердых частиц. Электростанции удаляют твердые частицы из дымовых газов с помощью рукавного фильтра или электрофильтра. Несколько более новых заводов, сжигающих уголь, используют другой процесс, комбинированный цикл интегрированной газификации, в котором синтез-газ получается из реакции между углем и водой. Он очищается от большинства загрязняющих веществ и затем используется сначала для питания газовых турбин, а затем остаточное тепло используется для паровой турбины. Уровни загрязнения таких электростанций значительно ниже, чем у «классических» угольных электростанций.Однако все электростанции, работающие на ископаемом топливе, выделяют углекислый газ. Исследования показали, что повышенная концентрация углекислого газа в атмосфере положительно коррелирует с повышением средней глобальной температуры, также известным как изменение климата.

    Уголь также содержит низкие уровни урана, тория и других естественных радиоактивных изотопов, выброс которых в окружающую среду приводит к радиоактивному загрязнению. Хотя эти вещества присутствуют в виде очень мелких следов примесей, сгорает достаточно угля, чтобы высвободить значительные количества этих веществ.Электростанция, работающая на угле, мощностью 1000 МВт может выделять до 5,2 тонны в год урана (содержащего 74 фунта урана-235) и 12,8 тонны в год тория. Радиоактивный выброс от этой угольной электростанции в 100 раз больше, чем от сопоставимой атомной электростанции с такой же электрической мощностью; С учетом производственной мощности мощность излучения угольной электростанции выше более чем в 3 раза. [9]

    Следы ртути присутствуют в угле и других ископаемых видах топлива. [10] Когда эти виды топлива горят, выделяется токсичная ртуть, которая накапливается в пищевых цепях и особенно опасна для водных экосистем.По данным Министерства энергетики США, мировые выбросы ртути как из природных, так и из антропогенных источников составили 5 500 тонн в 1995 г., 90 596 [10] 90 597 из которых угольные электростанции в США выбрасывают приблизительно 48 тонн ежегодно. [10] Рабочая группа по окружающей среде (финансируемая из частных источников организация по защите окружающей среды) утверждает, что угольные электростанции являются крупнейшими источниками выбросов ртути в США. [11]

    Альтернативы электростанциям, работающим на ископаемом топливе, включают солнечную энергию и другие возобновляемые источники энергии (см. Безуглеродная экономика).

    Чистый уголь

    Чистый уголь - это название, приписываемое углю, химически очищенному от минералов и примесей, иногда газифицируемому, сжигаемому и образующимся в результате дымовым газам, обрабатываемым паром с целью удаления диоксида серы и дожигаемому для получения диоксида углерода дымовой газ экономически рекуперирован. В угольной промышленности термин «чистый уголь» используется для описания технологий, разработанных для повышения как эффективности, так и экологической приемлемости добычи, подготовки и использования угля [12] , без каких-либо конкретных количественных ограничений на какие-либо выбросы, особенно двуокиси углерода. AustralianCoal.com.au - Обзор чистого угля

    Библиография

    • Пар: его создание и использование (2005). 41-е издание, компания Babcock & Wilcox, ISBN 0-9634570-0-4
    • Работа паровой установки (2005). 8-е издание, Эверетт Б. Вудрафф, Герберт Б. Ламмерс, Томас Ф. Ламмерс (соавторы), McGraw-Hill Professional, ISBN 0-07-141846-6
    • Справочник по производству электроэнергии: выбор, применение, эксплуатация, обслуживание (2003).Филип Киаме, McGraw-Hill Professional, ISBN 0-07-139604-7
    • Стандартный справочник по энергетической технике (1997). 2-е издание, Томас Эллиотт, Као Чен, Роберт Свонекамп (соавторы), McGraw-Hill Professional, ISBN 0-07-019435-1
    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *