|
|
Главная страница -> Технология утилизации
Как приходит и уходит тепло. Вывоз мусора. Переработка мусора. Вывоз отходов.Угольные энергетические технологии Из доклада члена-корреспондента РАН С. Алексеенко и д.т.н. А. Бурдукова. По данным института энергетических стратегий, в настоящее время ТЭК дает около 30 % ВВП, 64 % валютных поступлений от экспорта, 58 % поступлений в налоговую систему страны. При этом прирост запасов по сравнению с добычей составляет: по нефти — 70 %, газу — 90 %; износ основных фондов в энергетике и газовой промышленности достигает 58 %, проектный ресурс оборудования электростанций сработан примерно на 40 %. В электроэнергетику в 2004-2005 гг. недоинвестировано примерно 40 %, т.е. почти 200 млрд руб. Реально доля газа в 2005 г. по сравнению с 2000 г. в потреблении теплоэнергетических ресурсов (ТЭР) возросла с 50 до 52,7 %, а доля угля упала с 18 до 16,7 %. Новая «угольная волна» реализуется пока только на словах. Следует отметить, что производство энергетического оборудования в стране с начала перестройки упало в 10-15 раз, и, если ситуация в ближайшее время не изменится, возможны очень большие трудности в обеспечении энергией, хотя и незначительно, но растущего производства. При этом постоянно растущая диспропорция в используемых ТЭР в пользу газа становится угрожающей с точки зрения энергобезопасности страны. Поскольку в мире и в России запасы угля намного превосходят другие углеводородные топлива и при современных темпах развития энергетики угля хватит на 300-500 лет, наиболее актуальна задача развития современных экологически чистых угольных технологий. В США, например, уголь занимает в энергетическом балансе страны почти 60 %. На ближайшую перспективу для обеспечения экономики России требуемым объемом электро- и теплоэнергии и в условиях ограничений по финансовым ресурсам целесообразно их сконцентрировать на модернизации и реконструкции электро- и теплоэнергетического оборудования путем внедрения некапиталоемких, с коротким сроком окупаемости, энергоэффективных, экологически чистых угольных технологий. Основным внутренним рынком угля является электроэнергетический сектор, который на протяжении последних 10 лет потреблял около половины общего расходуемого объема угля. Суммарная потребность для электростанций России в органическом топливе возрастет до 300-324 млн т у.т. в 2010 г. (280 млн т у.т. в 2000 г.) и до 328-374 млн т у.т. в 2020 г., при этом намечается увеличение потребности в угле до 170-212 млн т в 2010 г. и до 216-298 млн т в 2020 г. Сложившийся в России перекос цен на энергоресурсы в пользу дешевого газа явился тормозом направлениям научно-технического прогресса в энергетике, которые во всем мире признаны перспективными. При сложившихся в России ценах новые направления не оправдываются экономически и поэтому не реализуются. Как следствие, Россия существенно отстала от развитых стран в освоении эффективного энергооборудования на твердом топливе с высокими технико-экономическими и экологическими параметрами (котлы с вихревой топкой и циркулирующим кипящим слоем, внутрицикловая газификация угля, ультрадисперсный помол угля и др.). В «Энергетической стратегии России на период до 2020 года» важнейшей задачей ценовой политики называется «скорейшая ликвидация диспропорций между ценами разных энергоносителей, прежде всего, отражение в ценах газа его высоких потребительских свойств». В новом прогнозе динамики соотношения средних цен приобретения газа к углю, сделанном Минэнерго в 2001 г., ставится задача — к 2010 г. добиться только равенства цен на газ и уголь, а к 2020 г. выйти на соотношение цен газ/уголь на уровне 1,4. Такое медленное изменение соотношения цен, конечно, снижает заинтересованность в реализации программы замещения газа углем на тепловых электростанциях, предлагаемой РАО «ЕЭС России». Более перспективным направлением повышения доли угля в топливном балансе энергетики страны и Сибири является замещение им не газа, а мазута. Если превышения цены газа над ценой угля предполагается достичь в перспективе, то соотношение цен мазут/уголь уже в 2001 г. составляло 2,3 раза. В Сибири же в настоящее время мазут дороже угля в 5-6 раз, что стимулирует освоение новых технологий подготовки и сжигания твердого топлива, способствующих замещению мазута углем как в «большой», на тепловых электростанциях (ТЭС), так и в «малой» энергетике, на котельных. К тому же, замещение мазута углем приведет к сокращению выбросов окислов серы и улучшению экологической обстановки. Намечаемый перевод энергетики на угольное топливо связан со значительными затратами. По оценке Минэкономики РФ среднегодовые потребности в инвестициях за период до 2020 года составят около 1 млрд долл./год для угольной промышленности и около 10 млрд долл./год для электроэнергетики, что превышает современный их уровень, соответственно, в 3 и 8 раз. При крайне ограниченных возможностях централизации и концентрации финансовых ресурсов для целевого использования реализация столь дорогостоящей программы стратегического энергообеспечения является очень сложной проблемой без пересмотра существующих механизмов увеличения капитальных вложений в энергетику. В этих условиях несомненный приоритет в использовании ограниченных инвестиционных ресурсов получат малозатратные и с коротким инвестиционным циклом проекты. Как отмечалось, в ближайшие годы в условиях ограниченных ресурсов более эффективно их вкладывать в техническую реконструкцию и модернизацию, а не в новое строительство. При этом в зависимости от типа оборудования удельные капитальные вложения уменьшаются в 1,5-2,0 раза и более. Реконструкцию и модернизацию можно осуществлять менее капиталоемкими проектами, с коротким сроком окупаемости. ИТ СО РАН предлагает: новые энергоэффективные и экологически чистые технологии для реконструкции и модернизации теплоэнергетического оборудования, работающего на угле, разработанные в институте. Применение угля ультратонкого помола в «большой» энергетике при плазменном розжиге и подсветке — предложение, позволяющее повысить надежность и экономичность при розжиге и подсветке на угольных тепловых станциях. При поступлении разнородных по составу топлив, особенно с низким выходом летучих, наблюдаются случаи неустойчивого горения факела, что требует увеличения мощности системы плазменного розжига и ее стоимости в 1,5-2 раза. Экономически эффективным может быть комбинированное применение системы плазменного розжига и подсветки с ультратонким помолом угля. В настоящее время на котле БКЗ 210-140Ф Барнаульской ТЭЦ-2, на котором используются отощенные угли юга Кузнецкого бассейна с низким выходом летучих на горючую массу (10-15 %), но с высокой калорийностью (5324 ккал/кг), ведется подготовка первого промышленного внедрения системы ПРП, поставляемой ОЦ ПЭТ РАО «ЕЭС России», и ультратонкого помола угля с помощью специальных мельниц. Технико-экономическая оценка показывает, что при существующих в настоящее время ценовых характеристиках, как на топливо, так и на оборудование, срок возврата инвестиций проекта даже при его финансировании полностью за счет заемных средств составляет менее пяти лет. При принятых исходных данных за 10 лет эксплуатации удается обеспечить благоприятные значения показателей эффективности проекта: чистый дисконтированный доход — 1441 тыс. руб., индекс доходности — 1,81, внутренняя норма доходности — 28 %. Полученные результаты являются основанием для того, чтобы считать, что перевод котла БКЗ-210-140Ф на Барнаульской ТЭЦ-2 на систему ПРП с ультратонким помолом угля экономически привлекательным. Анализ риска показал, что рассматриваемый проект характеризуется низкой степенью неудачи и может быть рекомендован для финансирования. Применение угля ультратонкого помола в мазутных котельных — предложение по комплексу оборудования, позволяющего произвести замещение мазута в «малой энергетике». Альтернативным топливом мазуту на мазутных котельных может быть уголь при ультратонком помоле. Переход на уголь ультратонкого помола требует создания дополнительного оборудования, что технологически и организационно вполне осуществимо. Экономический эффект от перевода мазутных котельных на пылеугольное топливо будет обусловлен в первую очередь существенным снижением стоимости топливной составляющей в тарифах на тепло. Кроме того, от перевода котельных на пылеугольное топливо можно ожидать и экологический эффект за счет снижения выбросов оксидов серы, что, соответственно, приведет к снижению платы за выбросы. Расчеты по технико-экономическому обоснованию перевода мазутных котельных на сжигание угля ультратонкого помола, проведенные для ряда мазутных котельных, показали, что при соотношении цен мазут/уголь в интервале 2-3-х раз дополнительные затраты на переоборудование котельных могут с запасом окупиться годовой экономией на топливе. В настоящее время на Бийском котельном заводе ведутся подготовительные работы по крупномасштабному испытанию сжигания угля ультратонкого помола на промышленном газомазутном котле ДЕ-6,5. Поскольку в существующих угольных котельных со слоевым сжиганием обычно используется несортированный уголь, КПД таких котлов часто достигает 30-40 % из-за потерь от механического недожога. Поэтому использование факельного сжигания угля микропомола взамен устаревших технологий слоевого сжигания технологически и экономически вполне оправдано. В настоящее время успешно испытаны практически все энергетические угли в технологии механоактивированного пылеприготовления и факельного сжигания на укрупненном стенде тепловой мощностью до 1 МВт. Расход энергии на приготовление такого угля практически не превышает таковой в традиционных технологиях — ШБМ и других. В институте начинаются работы по созданию технологии прямого (без стадии газификации) использования углей микропомола в газотурбинных установках.
Из курса физики известно, что передача тепла происходит: - посредством излучения - передача теплоты через электромагнитные волны; - посредством конвекции - передача теплоты через движение газа; - через теплопроводность, т.е. передача теплоты от одного тела к другому при их контакте или от одной более нагретой части тела к другой, менее нагретой. С тепловыми излучениями мы сталкиваемся летом, загорая под лучами солнца или зимой у костра. Сидя у костра, мы чувствуем, что нагревается только та часть тела, которая обращена к огню. Это объясняется тем, что тепловое или световое излучение распространяются прямолинейно и, поставив преграду на их пути, можно защититься от их воздействия. Конвекция или движение воздуха в быту имеет другое название – сквозняк, ветер. Мы не говорим «конвекция», мы говорим: «Закройте дверь, дует ». Причина движения воздуха заложена в стремлении природы к равновесию. И если где-то тепло, а где-то холодно, то тёплый и холодный воздух начнут двигаться навстречу друг другу так, чтобы уравнять образовавшуюся разницу в температуре. Также часто человек сталкивается и с теплопроводностью. Мы точно знаем, что не надо дотрагиваться до раскаленной печки или утюга, и надеваем теплые вещи, когда выходим на мороз. Ярким примером использования знаний механизма передачи тепла является термос. Если вы попробуете надолго сохранить воду горячей в стеклянной колбе, то у вас ничего не выйдет. Замотав колбу в толстое полотенце или поставив её в ещё одну колбу так, чтобы боковые поверхности не соприкасались, вы сохраните воду горячей гораздо дольше. Внешняя колба затрудняет доступ холодного воздуха к внутренней колбе и уменьшает передачу тепла за счет конвекции. Если поверхность внутренней колбы сделать зеркальной, то зеркало будет отражать тепло, уходящее из колбы посредством излучения, и такие две колбы образуют термос, в котором горячая вода сохраняется очень долго. Какая же тут может быть аналогия между термосом и окном? Окно с одним стеклом будет лучше отдавать тепло комнаты, чем окно с двумя стеклами. Сделав внутреннее стекло, как в термосе, зеркальным», мы получим «окно-термос», которое не будет выпускать тепло из комнаты. Разница между термосом и окном состоит лишь в том, что окно, в отличии от термоса, должно оставаться прозрачным и пропускать свет, не пропуская при этом тепло. Решая эту задачу, ученые и инженеры разработали покрытия прозрачные и почти невидимые для человеческого глаза. Через стекло с таким «зеркалом» проходит в достаточном количестве свет, но не проходит тепло, и такое стекло называют «тепловым зеркалом», селективным, низкоэмисионным (английское название - Low E ) или энергосберегающим стеклом. Если принять за 100% тепло, уходящее через окно с одним стеклом, то через окно с двумя стеклами тепла уйдет в два раза меньше. Окно с энергосберегающим стеклом пропускает через себя тепла в 3-9 раза меньше, чем через окно с одним стеклом. В окне с обычными стеклами передача тепла происходит следующим образом: 70% тепла уходит посредством излучения и 30%-путём конвекции и теплопроводности. Численно выражение количества тепла, уходящего, или приходящего через окно, характеризуется величиной R, называемой «сопротивление теплопередаче», и измеряется в м С / Вт. Величина k=1/R, называемая коэффициентом теплопередачи, показывает, какое количество тепла проходит через один квадратный метр окна при разности температур между внутренней и внешней его поверхностью, равной одному градусу Цельсия. Например, R=0,5 м С/Вт. Это означает, что при разнице температур с двух сторон стеклопакета, равно й одному градусу, через один квадратный метр уходит 2 Вт тепла. Если разница температур достигает 10 С, то через стеклопакет уходит 20 Вт. Если площадь окна равна 2м , то через него уходит 40Вт. Чем больше R, тем меньше тепла проходит через окно. Практика показывает, что установка энергосберегающего стеклопакета в окно сокращает затраты на отопление и кондиционирование в три-пять раз в сравнении с обычным остеклением. Существует мнение, что, увеличивая расстояние между стеклами в раме, можно достичь высокого сопротивления теплопередаче окна. Действительно, увеличение ширины газового пространства между стеклами в окне или стеклопакете увеличивает величину R до определенной максимальной величины. Затем сопротивление стабилизируется, приближаясь к предельному значению, и начинает понижаться по мере того, как увеличивается ширина газового пространства. Когда внутренняя полость стеклопакета заполняется газом с более низкой удельной теплопроводностью, например, аргоном или криптоном, то естественная конвекция уменьшается, увеличивая общую величину R. Причиной ограничения роста величины теплопроводности с увеличением размера газового пространства является естественная конвекция, вызванная в стеклопакете разностью температур между «теплым» и «холодным» стеклом. Если бы естественная конвекция отсутствовала, то величина R стеклопакета продолжала бы увеличиваться по мере увеличения газового пространства. Однако, в связи с тем, что газовое пространство увеличивается. Повышается температура «теплого» стекла. Газ, граничащий с «теплым» стеклом, нагревается и поднимается вверх. Его место занимает, более холодный газ. В результате происходит непрерывное круговое движение газа. Такое движение газа естественная конвекция – способствует теплообмену между «теплым» и «холодным» стеклом. Вывоз мусора кровля. Вывоз мусора подход. Автоматизированный контроль и уч. Устройства мягкого пуска. Выступление заместителя министра топлива и энергетики российской федерации. Освещение. Энергетический аудит в промышленности. Главная страница -> Технология утилизации Экологически чистая мебель: |
