ТЕХНОЛОГИИ
Среди источников загрязнения биосферы электроэнергетика занимает первое место. Она является также главным источником загрязнения естественных водоемов за счет тепловых отходов. До 60 % количества теплоты, выделяемой при сжигании на КЭС органического топлива, через охлаждающую воду (при отсутствии градирен) попадают в реки, пруды и озера. Еще большее количество теплоты получают естественные водоемы от АЭС, что приводит к засорению их вредными водорослями и обмелению. Электростанции, работающие на твердом топливе, не только загрязняют воздушный бассейн, но и вызывают необходимость создания золо- и шлакоотвалов, занимающих большие площади и нарушающих экологическое равновесие.
Эти и другие факторы должны в полной мере учитываться при решении вопросов централизации энергоснабжения, концентрации и размещения энергетических мощностей. Концентрация мощности на КЭС в некоторой степени уменьшает количество вредных выбросов на единицу установленной мощности в связи с повышением экономичности использования топлива, усовершенствованием топочных устройств, золоуловителей и повышением их КПД. Кроме того, применение дымовых труб с максимально возможной высотой позволяет снизить концентрацию выбросов над поверхностью земли за счет их рассеяния на большие площади. Вместе с тем нормированные предельно допустимые концентрации (ПДК) золы и газовых выбросов ограничивают по экологическим причинам возможные мощности отдельных КЭС в зависимости от вида сжигаемого топлива. По мере совершенствования способов улавливания выбросов, дальнейшего увеличения высоты дымовых труб, а также возможного облагораживания топлива перед поступлением на КЭС их установленная мощность будет возрастать.
В действующих КЭС основные мероприятия по защите среды обитания должны быть направлены: на повышение экономичности использования топлива и КПД газоочистных и улавливающих устройств; промышленное использование золы и шлаков; частичный переход на теплофикационный режим; применение оборотного водоснабжения и др. Для вновь сооружаемых КЭС эти мероприятия в полной мере должны предусматриваться в проектах.
Так как расход топлива на теплоснабжение городов превосходит его расход на выработку электрической энергии, особое внимание должно быть уделено максимальному сокращению вредных выбросов от теплоисточников. Замена мелких индивидуальных и
групповых котельных крупными районными позволяет резко сократить вредные выбросы в окружающую среду за счет повышения экономичности использования топлива, применения газоочистных устройств с высоким КПД, увеличения высоты дымовых труб и степени рассеяния выбросов. Расширение строительства в городах ТЭЦ на органическом топливе приводит к его экономии по сравнению с раздельной схемой энергоснабжения, в то же время с увеличением ТЭЦ и начальных параметров пара возрастает объем топлива, сжигаемого в городах, и вредных выбросов. Для уменьшения вредного влияния электростанций на окружающую среду требуется широкое внедрение «чистых» в экологическом отношении электростанций (солнечных, ветровых, геотермальных, приливных).
Одним из направлений ресурсосберегающих технологий является использование побочных, или вторичных, энергоресурсов. Под побочными (вторичными) энергетическими ресурсами (ПЭР) понимаются ресурсы, полученные в качестве побочного продукта или отхода основного производства. Для уменьшения затрат необходимо стремиться к максимальному сокращению выхода побочных энергоресурсов за счет лучшего использования первичного топлива в технологическом агрегате и рациональных режимов его работы. Для этого разрабатываются методы совершенствования организации технологических процессов и режимов работы агрегатов, улучшения теплоизоляции, применения рекуперации, регенерации, промежуточных подогревов и т. п. Если эти мероприятия не обеспечивают полного использования энергетических ресурсов в пределах технологического агрегата, то образуются ПЭР. Не менее важной является эффективная очистка уходящих газов для получения дополнительной продукции. Экономия топлива, извлечение серы и других элементов из уходящих газов обеспечивают заметный экологический эффект, так как при использовании ПЭР не требуется дополнительная добыча сырья, топлива и их применение для производства того же объема конечной продукции.
Побочные энергетические ресурсы могут использоваться или непосредственно для удовлетворения потребности в теплоте, топливе, или в утилизационных установках для производства теплоты, электроэнергии, холода, механической работы. Возможны следующие основные направления использования побочных энергоресурсов:
топливное — непосредственное использование горючих ПЭР в качестве топлива;
тепловое — применение теплоты, получаемой непосредственно в виде ПЭР и вырабатываемой за счет ПЭР в утилизационных установках; выработка холода за счет ПЭР в абсорбционных холодильных установках, пара в котлах-утилизаторах; использование
утилизированной теплоты отработавших газов газовых турбин компрессорных станций магистральных газопроводов для получения пресной воды и др.;
силовое — использование потребителями механической или электрической энергии, вырабатываемой в утилизационных установках за счет ПЭР;
комбинированное — употребление теплоты и электроэнергии, одновременно вырабатываемых за счет ПЭР в утилизационных установках (утилизационных ТЭЦ) по теплофикационному циклу.
При раздельном централизованном энергоснабжении (электроснабжение из энергосистемы и теплоснабжение от котельной предприятия) и использовании побочных энергетических ресурсов для производства теплоты получается экономия топлива в котельной, а при их использовании для производства электроэнергии — экономия топлива в энергосистеме. При энергоснабжении предприятия от ТЭЦ возможны случаи, когда использование побочных энергоресурсов для производства теплоты приводит в первый период к сокращению отпуска теплоты из отборов турбин ТЭЦ и, следовательно, уменьшению выработки электроэнергии по теплофикационному режиму. Это уменьшение компенсируется дополнительной выработкой электроэнергии в энергосистеме по конденсационному циклу с большим расходом топлива, поэтому достигаемая в этом случае экономия топлива от использования побочных (вторичных) энергоресурсов будет соответственно ниже, чем при раздельной схеме. С ростом тепловой нагрузки района теплоснабжения перерасход топлива, связанный с использованием побочных энергоресурсов, может снижаться. Таким образом, тепловая экономичность использования побочных энергоресурсов при комбинированной схеме энергоснабжения предприятия ниже, чем при раздельной, и зависит от темпов роста тепловой нагрузки рассматриваемого района. Экономия топлива будет тем ниже, чем ниже параметры заменяемого теплового потребления и чем выше начальные параметры пара на ТЭЦ. При повышении параметров заменяемого отбора пара экономия топлива будет возрастать в большей мере, чем при раздельной схеме. Эффективность использования низкопотенциальной теплоты значительно выше при раздельной схеме.
где Эу — количество электроэнергии, отпущенное утилизационной установкой, тыс. кВт • ч; ∆ЭЭ с — изменение потерь электроэнергии в электрических сетях, тыс. кВт • ч; rс — средний относи- |
При использовании побочных энергоресурсов для производства электроэнергии в конденсационных утилизационных паротурбинных установках экономия условного топлива в энергосистеме составит, т:
тельный прирост расхода условного топлива в энергосистеме, соответствующий ее разгрузке при использовании утилизационной установки, т/(МВт • ч).
Применение пара утилизационных установок для комбинированного производства теплоты и электрической энергии приводит к меньшей экономии топлива, чем при использовании пара только для электроснабжения, если получаемый при этом отборный пар вызывает снижение величин отборов пара теплофикационных турбин. При одинаковом объеме утилизированных побочных энергоресурсов в течение года их использование для производства теплоты дает большую экономию топлива, чем для производства электроэнергии. Это связано с тем, что выработка электроэнергии утилизационными установками обычно обеспечивает разгрузку более экономичных агрегатов энергосистемы, чем сами утилизационные установки. Если годовая потребность в теплоте данного предприятия и нагрузка прилегающего к нему коммунально-бытовой зоны ниже, чем возможная отдача, то сравнительная экономичность может изменяться при использовании побочных энергоресурсов.
Комбинированное применение побочных энергоресурсов возможно только зимой, в период большой тепловой нагрузки. В летний период пар утилизационных установок может использоваться лишь для производства электроэнергии. Суточный и годовой режим работы утилизационной установки определяется технологическим процессом и может не совпадать с режимом тепло-потребления. При пиковом характере графика выхода побочных энергоресурсов может оказаться целесообразным использование специальных аккумуляторов теплоты или неполное использование побочных энергоресурсов (если это не вызывает загрязнения окружающей среды).
Снижение годового числа часов использования установленной мощности утилизационной установки ведет к уменьшению экономии топлива, увеличению удельных капитальных затрат и годовых эксплуатационных расходов, приходящихся на единицу отпущенной теплоты.
Ограничений в использовании побочных энергоресурсов для производства электроэнергии практически нет. Однако может потребоваться дублирование части мощности утилизационных установок мощностями электростанций энергосистемы из-за неравномерности режима производства электроэнергии побочных энергоресурсов, определяемой технологическим режимом их выхода от основного производства.
Экономичность и рациональное направление использования побочных энергоресурсов зависит от большого числа динамичных по времени параметров, связанных с характеристиками технологических процессов, схемой энергоснабжения промышленного
узла, технико-экономическими показателями утилизационных установок, замещаемого топлива, замещаемых установок и т.п. Выбор оптимального направления и степени использования побочных энергоресурсов производится на основе технико-экономических расчетов.
Контрольные вопросы
1. Какие факторы следует учитывать при решении вопроса о размеще
нии энергетических источников?
2. Какие мероприятия снижают вредное влияние электростанций на
окружающую среду?
3. В каких случаях образуются ПЭР?
4. Что дает с экономической точки зрения использование ПЭР?
Дата добавления: 2015-08-01; просмотров: 1205;