Виды топлива на тэс: Виды топлива на тэс

Виды топлива на тэс

На
ТЭС сжигают три вида топлива: газообразное,
жидкое и твердое. Газообразное топливо
существует в нескольких формах: природный
газ; попутный газ, получаемый из недр
земли при добыче нефти; доменный и
коксовый газы, получаемые при
металлургическом производстве. Природный
газ в основном состоит из метана, который
при правильной организации процесса
горения сжигается полностью, превращаясь
в воду и двуокись углерода. Главное
преимущество природного газа состоит
в его относительной экологической
безопасности: при его сжигании, не
возникает вредных выбросов, если не
считать образования ядовитых оксидов
азота, с которыми можно бороться
соответствующей организацией процесса
горения. Поэтому его используют для
котельных и ТЭЦ крупных городов.
Дополнительное преимущество — легкость
транспортировки по газопроводам с
помощью газовых компрессоров,
устанавливаемых на газоперекачивающих
станциях.

Из
многочисленных жидких топлив на ТЭС
используют мазут и дизельное топливо.
Мазут — это в основном смесь тяжелых
углеводородов, остаточный продукт
перегонки нефти, остающийся после
отделения бензина, керосина и других
легких фракций. Мазут сжигают в топках
энергетических котлов газомазутных
энергоблоков в периоды недостатка газа
(например, при сильных длительных холодах
и временной нехватке природного газа,
заготовленного в подземных хранилищах).
Часто его используют для «подсветки»
— добавки к сжигаемому твердому топливу
при некоторых режимах работы для
обеспечения устойчивого горения. Сжигать
мазут постоянно сегодня нерентабельно
из-за большой его стоимости по сравнению
с газом и с твердыми топливами.

Твердые
топлива отличаются большим разнообразием,
вызванным различной геологической
историей их месторождений. Если выполнить
анализ определенной навески твердого
топлива (так называемой рабочей массы),
то, прежде всего, можно обнаружить, что
она содержит определенное количество
влаги (воды) и золы (минеральных негорючих
веществ). И влага, и зольность серьезно
ухудшают потребительские и технические
качества 28

твердых
топлив. Прежде всего, это балласт, который
необходимо перевозить, перерабатывать
вместе с горючими элементами топлива,
а затем выбрасывать в горячем состоянии
либо в дымовую трубу (водяные пары), либо
в золовые отвалы.

Вариант
25

По
типу теплосиловых установок, используемых
на ТЭС для преобразования тепловой
энергии в механическую энергию вращения
роторов турбоагрегатов, различают
паротурбинные, газотурбинные и парогазовые
электростанции.

Основой
паротурбинных электростанций являются
паротурбинные установки (ПТУ), которые
для преобразования тепловой энергии в
механическую используют самую сложную,
самую мощную и чрезвычайно совершенную
энергетическую машину — паровую турбину.
ПТУ — основной элемент ТЭС, ТЭЦ и АЭС.
Газотурбинные тепловые электростанции
(ГТЭС) оснащаются газотурбинными
установками (ГТУ), работающими на
газообразном или, в крайнем случае,
жидком (дизельном) топливе. Поскольку
температура газов за ГТУ достаточно
высока, то их можно использовать для
отпуска тепловой энергии внешнему
потребителю. Такие электростанции
называют ГТУ-ТЭЦ. Парогазовые тепловые
электростанции комплектуются парогазовыми
установками (ПГУ), представляющими
комбинацию ГТУ и ПТУ, что позволяет
обеспечить высокую экономичность.
ПГУ-ТЭС могут выполняться конденсационными
(ПГУ-КЭС) и с отпуском тепловой энергии
(ПГУ-ТЭЦ).

По
технологической схеме паропроводов
ТЭС делятся на блочные ТЭС и на ТЭС с
поперечными связями. Блочные ТЭС состоят
из отдельных, как правило, однотипных
энергетических установок — энергоблоков.
В энергоблоке каждый котел подает пар
только для своей турбины, из которой он
возвращается после конденсации только
в свой котел. По блочной схеме строят
все мощные ГРЭС и ТЭЦ, которые имеют так
называемый промежуточный перегрев
пара. Работа котлов и турбин на ТЭС с
поперечными связями обеспечивается
по-другому: все котлы ТЭС подают пар в
один общий паропровод (коллектор) и от
него питаются все паровые турбины ТЭС.
По такой схеме строятся КЭС без
промежуточного перегрева и почти все
ТЭЦ на докритические начальные параметры
пара.

По
уровню начального давления различают
ТЭС докритического давления и
сверхкритического давления (СКД).
Критическое давление — это 22,1 МПа. ТЭС
на сверхкритические параметры по
техническим причинам выполняются с
промежуточным перегревом и по блочной
схеме. Часто ТЭС или ТЭЦ строят в несколько
этапов — очередями, параметры которых
улучшаются с вводом каждой новой очереди.
29

Вариант
26

На каком топливе работают ТЭЦ?

Видов — много, главных — два

Тепловые электростанции в России используют разные источники энергии. Самыми распространёнными видами топлива являются уголь и природный газ.

Доля угольных ТЭЦ в российской энергетике составляет около 25%, а газовых станций — больше 70%.

В России есть ТЭЦ, работающие и на мазуте, и на торфе. Однако сжигать на теплоэлектростанциях торф имеет смысл только рядом с его крупными месторождениями. А мазут на общем фоне выглядит дорогим и неэкологичным топливом. Поэтому их применение в стране ограничено.

Сибирские бассейны

Углём люди отапливали свои дома с незапамятных времён. Это топливо легкодоступно: порой оно спрятано всего под 2–3 метрами земли. Его просто хранить, известно много технологий превращения угля в тепло.

Для Сибири этот вид топлива актуален особенно. На ее территории находятся сразу три крупных угольных бассейна с десятками разрезов: Кузнецкий, Канско-Ачинский и Иркутский. Это обеспечивает короткое транспортное плечо и своевременное поступление угля на сибирские ТЭЦ.

Угольный склад Красноярской ТЭЦ-2
Скачать

Уголь с первых двух бассейнов и получают тепловые электростанции Сибирской генерирующей компании. Из Кузбасса поступает главным образом каменный уголь, а из Канско-Ачинского бассейна — бурый.

И каменный, и бурый уголь (лигнит) — продукты разложения органики. Десятки миллионов лет назад они были растениями. А в полезные ископаемые превратились под воздействием высокой температуры и давления пород земной коры.

У бурых углей на это ушло сравнительно меньше времени, чем у каменных. Среди учёных-геологов принято относить любой ископаемый уголь моложе мелового периода (145–65 миллионов лет назад) к бурым, а старше — к каменным.

Бурые и каменные

В теплоэнергетике существует такое понятие, как проектное топливо. Это топливо, для работы на котором рассчитана конкретная ТЭЦ. Выбор проектного топлива, как правило, обусловлен целым комплексом различных факторов: экономических, географических, технических и т. п. Таким образом, здесь важно не просто какого цвета уголь, а его марка.

Сравнение основных характеристик бурого и каменного угля, который используется на станциях Сибирской генерирующей компании
Скачать

Каменные и бурые угли сильно отличаются по важным характеристикам. Это и температура сгорания, и зольность, и содержание серы и азота. Оборудование теплоэлектростанций строится под определенный вид угля, для того чтобы использовать топливо максимально эффективно и также максимально, насколько возможно, очищать выбросы.

Андрей Власов

Директор Красноярской ТЭЦ-3 СГК

«Все красноярские ТЭЦ работают на буром угле Бородинского разреза. Средняя зольность невысокая — 6%, содержание серы тоже невысоко — от 0,3 до 0,5%. Класс опасности отходов, образующихся при сжигании, — пятый, самый безопасный»

Сибирские препятствия для газа

В 1970-х годах в европейской части России большое распространение получили ТЭЦ, работающие на газе из Западной Сибири. В то время и построили сеть региональных и магистральных газопроводов.

Этот процесс во многом объясняет специфика советской плановой экономики. Города в европейской части страны нуждались в источниках энергии. И для этого посчитали целесообразнее поставлять природный газ из Сибири по газопроводам. А сам уголь оставить для сибирских же городов, расположенных рядом с местами добычи полезного ископаемого.

Газовое топливо имеет свои преимущества в сравнении с углём. Его проще использовать, например, не надо подготавливать в особых мельницах как уголь. Сами газовые станции — более компактные. Да и при сжигании топлива здесь не образуется золы и шлаков, которые ещё потом надо утилизировать.

Подмосковная ТЭЦ-22 работает и на природном газе, и на угле. Фото Анны Самариной
Скачать

Но есть и не менее важные недостатки. Во-первых, природный газ взрывоопасен, поэтому нуждается в особых условиях хранения. Во-вторых, газу, чтобы попадать с месторождений к энергетикам, нужна система протяжённых магистралей. Её строительство, с учётом сибирских расстояний, выглядит затратным и совсем не быстрым делом.

Эти обстоятельства затрудняют гипотетический переход сибирских теплоэлектростанций с угля на газ и делают сомнительными его перспективы.

Роман Огнёв

Заместитель начальника производственно-технического отдела Новосибирской ТЭЦ-5 СГК

«Чтобы перевести четыре угольные ТЭЦ на иной вид топлива, необходимо построить сотни километров газопровода и четырнадцать газовых распределительных станций. Примерно половина из них будет использоваться в качестве резерва. 


Грубо говоря, свет, воду и тепло жители будут получать не ежедневно, а по расписанию. Представьте, что стирать и мыться вы можете только по средам, а смотреть телевизор и заряжать телефон — каждый второй понедельник месяца. Вряд ли это кому-то понравится» 

Виды топлива [KEPCO]

Топливо для теплоэнергетики

KEPCO использует ископаемое топливо, СПГ (сжиженный природный газ), уголь и сырую нефть для выработки тепловой энергии.

СПГ

[Характеристики]

• ・СПГ представляет собой сжатый природный газ, охлажденный до температуры –160°C и сконденсированный, уменьшающий его объем до 1/600.
• ・Поскольку СПГ хранится при очень низкой температуре, для его хранения требуются специальные резервуары для хранения и специализированные танкеры.
• ・Один танкер СПГ из Катара (грузоподъемностью около 90 000 тонн) может обслуживать потребности в электроэнергии около 2,1 миллиона домохозяйств в месяц.*
• ・СПГ, относительно чистый углеводород, образует меньше выбросов CO ₂ и оксидов азота при сгорании, чем другие углеводороды.
  *При ежемесячном потреблении электроэнергии в размере 300 кВтч/домохозяйство

Электростанции, использующие СПГ в качестве основного топлива

Уголь

[Характеристики]

• ・ Уголь классифицируется по применению либо как топливный уголь, либо как коксующийся уголь; уголь, используемый для производства электроэнергии, классифицируется как топливный уголь.
• ・Поскольку теплотворная способность на единицу веса относительно низкая, для эффективного сжигания необходимы большие котлы. Поскольку уголь находится в твердой форме, для его транспортировки требуются конвейеры, что увеличивает стоимость оборудования.
• ・Одно судно для перевозки угля (грузоподъемностью около 85 000 тонн) может обслуживать потребности в электроэнергии около 1,05 миллиона домохозяйств в месяц.*
• ・Поскольку он имеет высокое содержание азота и серы, при сгорании он оказывает большее воздействие на окружающую среду, чем другие виды ископаемого топлива.
  *При ежемесячном потреблении электроэнергии в размере 300 кВтч/домохозяйство

Электростанции, использующие уголь в качестве основного топлива

Сырая нефть

[Характеристики]

• ・Сырая нефть транспортируется из нефтедобывающих регионов на внутренние нефтебазы сыроварами (вместимостью около 100 000 кл). Оттуда сырая нефть доставляется на электростанции прибрежным нефтевозом (вместимостью около 5000 килолитров).
• ・Нефть легче транспортировать и хранить, чем СПГ и уголь. Кроме того, появляется больше гибкости при закупке сырой нефти. С другой стороны, стоимость сырой нефти выше, чем стоимость СПГ и угля.
• ・Один прибрежный танкер для перевозки сырой нефти (вместимостью около 5 000 килолитров) может обслуживать электроэнергией около 73 000 домохозяйств в месяц.*
• ・В целях соблюдения экологических норм, применимых к электростанциям, KEPCO использует в основном сырую нефть со сверхнизким содержанием серы (с содержанием серы не более 0,1%), чтобы обеспечить меньшие выбросы оксида серы. Мазут также используется в качестве вспомогательного средства для горения.
  *При ежемесячном потреблении электроэнергии в размере 300 кВтч/домохозяйство

Электростанции, использующие сырую нефть в качестве основного топлива

Каждый из видов топлива, используемых для выработки тепловой энергии, имеет свои преимущества и недостатки. KEPCO использует эти виды топлива в комбинации, чтобы получить максимальную выгоду от каждого вида топлива.

Характеристики различных ископаемых видов топлива

Стоимость

На приведенной ниже диаграмме показано, что уголь является самым дешевым топливом, за ним следуют СПГ и сырая нефть. Как видно из диаграммы ниже, уголь является самым дешевым топливом, за ним следуют СПГ и сырая нефть. В KEPCO, чтобы обеспечить максимально доступную электроэнергию, мы отдаем приоритет в работе электростанциям, использующим самое дешевое топливо, и постоянно отслеживаем тенденции мировых цен на энергоносители, чтобы гарантировать, что мы можем закупать топливо как можно более экономично.

Гибкость закупок

В качестве топлива с высокой степенью хранения и более короткими контрактными сроками сырая нефть может считаться очень гибким топливом, которое может приспосабливаться к увеличению и уменьшению требуемого количества. Сырую нефть легко хранить, и многие контракты на поставку сырой нефти заключаются на короткий срок, что обеспечивает высокую гибкость. СПГ, с другой стороны, несколько хлопотно хранить и имеет меньшую гибкость, поскольку контракты на СПГ, как правило, заключаются на более длительный срок. Принимая во внимание эти характеристики, KEPCO закупает топливо, которое позволяет ей надлежащим образом реагировать на спрос и предложение электроэнергии.