Глава 1 Общая характеристика энергетики

С34 Нетрадиционные возобновляемые источники энергии Учебное издание.— М.: ИП РадиоСофт, 2008.— 228 с: ил. ISBN 978-5-93037-183-3

Рассмотрены современное состояние и перспективы использования в России и за рубежом энергии солнца, ветра, геотермальных вод, малых рек, океанов, морей, вторичных энергоресурсов и других возобновляемых источников энергиии. Приведены примеры их внедрения в народное хозяйство.

Для студентов энерго- и теплотехнических специальностей, а также для инженерно-технических работников, занимающихся решением проблем использования НВИЭ.

ГЯРМ 078 ч a-itnn iQii ® Ю- Д' Сибикин> М. Ю. Сибикин, 2008

Введение................................................................................................. 6

11редисловие.......................................................................................... 8

1.1. Термины и определения................................................................ 10

1.2. Традиционные и нетрадиционные источники............................... 20

1.3. Энергетическое хозяйство промышленно развитых

стран................................................................................................ 24

1.4. Ресурсная обеспеченность мировой энергетики

и перспективы ее развития............................................................ 27

1.5. Современное состояние энергетики России................................. 31

1.6. Стратегия развития отечественной энергетики

до 2020 г.......................................................................................... 39

1.7. Место нетрадиционных источников в удовлетворении
энергетических потребностей человека........................................ 40

Глава 2 Экологические проблемы энергетики

2.1. Антропогенная деятельность и ее влияние на экологию............ 43

2.2. Основные направления экологической политики

при развитии ТЭК........................................................................... 47

2.3. Виды вредностей и их воздействие на человека.......................... 50

2.4. Предельно допустимые концентрации вредных

веществ в воздухе рабочей зоны................................................... 52

2.5. Охрана атмосферного воздуха от загрязнений промышленными предприятиями 56

2.6. Инвентаризация выбросов в атмосферу загрязняющих веществ тепловых электростанций и котельных 59

2.7. Организация контроля выбросов в атмосферу

на тепловых электростанциях и в котельных............................... 65

2.8. Определение количества выбросов............................................... 69

3.1. Физические основы процессов преобразования

солнечной энергии.......................................................................... 81

их действия................................................................................... 91

3.3. Солнечные тепловые электростанции (СТЭС).................. 99

3.4. Солнечные фотоэлектрические станции (СФЭС)............. 102

3.5. Типы солнечных батарей......................................................... 111

3.6. Зарядка и подзарядка аккумуляторов.................................. 112

3.7. Расчет параметров солнечной батареи............................... 116

4.1. Ветроэнергетические установки............................................ 118

4.2. Запасы энергии ветра и возможности ее использования............ 122

4.3. Сведения о ветровом кадастре России................................. 125

4.4. Расчет идеального и реального ветряка.............................. 126

4.5. Ветроэлектростанции............................................................... 132

5.1. Источники геотермального тепла. Способы и методы его использования в мире 136

5.2. Использование геотермального тепла в Российской Федерации 138

5.3. Конструктивные особенности ГеоЭС России

и перспективы их развития..................................................... 141

Глава 6 Использование энергии океанов и морей

6.1. Приливообразующие силы Луны и Солнца.......................... 146

6.2. Энергетические ресурсы океанов............................................. 149

6.3. Приливные электростанции....................................................... 150

6.4. Состояние использования энергии океанов в мире.... 153

6.5. Специфика энергетического расчета ПЭС............................. 157

6.6. Непосредственное использование в графике нагрузки энергоотдачи приливов 158

6.7. Использование ПЭС в комплексе с ГЭС (ГАЭС).................. 159

Использование вторичных энергетических ресурсов

7.1. Система определений, понятий и классификация

вторичных энергетических ресурсов................................... 163

7.2. Определение выхода и использования ВЭР....................... 168

7.3. Определение экономии топлива от использования

ВЭР................................................................................................. 172

7.4. Технологии использования ВЭР при эксплуатации

и их учет при проектировании.............................................. 176

7.5. Опыт экономии тепловой энергии за счет исполь
зования ВЭР................................................................................. 179

Глава 8 Использование производственных и сельскохозяйственных отходов, энергии малых рек и тепловых насосов

8.1. Рациональное использование биомассы............................ 187

8.2. Энергетическое использование твердых бытовых

отходов......................................................................................... 195

8.3. Малая гидроэнергетика........................................................... 205

8.4. Использование тепловых насосов........................................ 208

■ Перспективы использования новых видов топлива

На тепловых электростанциях в электроэнергию преобразуется теплота, выделяющаяся при сжигании топлива.

Первые ТЭС появились в конце XIX в. (в 1882 г. — в Нью-Йорке, 1883 г. — в Петербурге, 1884 г. — в Берлине) и получили преимущественное распространение. В середине 70-х годов XX в. ТЭС — основной вид электрических станций. Доля вырабатываемой ими электроэнергии составляла: в России и США 80%; в мире около 76%.

Сейчас около 50% всей электроэнергии мира производится на тепловых электростанциях. Большинство городов России снаб-

жаются именно ТЭС. Часто в городах используются ТЭЦ -

теплоэлектроцентрали, производящие не только электроэнергию по и тепло в виде горячей воды. Такая система является довольно таки непрактичной, так как в отличие от электрокабеля надежность теплотрасс чрезвычайно низка на больших расстояниях Эффективность централизованного теплоснабжения при передаче также сильно понижается (КПД достигает 60...70%). Подсчитано, что при протяженности теплотрасс более 20 км (типичная ситуация для большинства городов) установка электрического бойлера в отдельно стоящем доме становится экономически выгодна. На размещение тепловых электростанций оказывает основное влияние топливный и потребительский факторы Наиболее мощные ТЭС расположены в местах добычи топлива Тепловые электростанции, использующие местные виды органических топлив (торф, сланцы, низкокалорийные и многозольные угли мазут, газ), ориентируются на потребителя и одновременно находятся у источников топливных ресурсов.

Основным оборудованием ТЭС (рис. 1.1, а) являются котел турбина, генератор. В котле при сжигании топлива выделяется тепловая энергия, которая преобразуется в энергию водяного пара. В турбине водяной пар превращается в механическую энергию вращения. Генератор превращает энергию вращения в электрическую. Тепловая энергия для нужд потребления может быть взята в виде пара из турбины либо котла.

Тепловые электростанции имеют как свои преимущества так и недостатки. Положительным по сравнению с другими типами электростанций является относительно свободное размещение связанное с широким распространением и разнообразием топливных ресурсов; способность вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний. К отрицательным относятся следующие факторы: ТЭС обладает низким коэффициентом полезного действия если последовательно оценить различные этапы преобразования энергии, то увидим, что не более 32% энергии топлива превращается в электрическую. Топливные ресурсы нашей планеты ограничены, поэтому нужны электростанции, которые не будут использовать органическое топливо. Кроме того, ТЭС оказывает крайне неблагоприятное воздействие на окружающую среду Тепловые электростанции всего мира, в том числе и России выбрасывает в атмосферу ежегодно 200...250 млн т золы и около 60 млн т сернистого ангидрида, они поглощают огромное количество кислорода.

Рис. 1.1. Принципиальные технологические схемы электростанций:

a -- ТЭС; б — ГЭС; в — АЭС (1 — реактор; 2, 4 — теплообменники; 3 — турбина; 5 — насос)

По количеству вырабатываемой энергии на втором месте находятся гидравлические электростанции (ГЭС). Они производят наиболее дешевую электроэнергию, но имеют довольно большую себестоимость постройки. Именно ГЭС позволили советскому правительству в первые десятилетия советской власти совершить большой прорыв в промышленности.

ГЭС можно разделить на две основные группы: ГЭС на крупных равнинных реках и ГЭС на горных реках. В нашей стране большая часть ГЭС сооружалась на равнинных реках. Равнинные

водохранилища обычно велики по площади и изменяют природные условия на значительных территориях. Ухудшается санитарное состояние водоемов: нечистоты, которые раньше выносились реками, накапливаются в водохранилищах, приходится применять специальные меры для промывки русел рек и водохранилищ. Сооружение ГЭС на равнинных реках менее рентабельно, чем на горных, но иногда это необходимо, например, для создания нормального судоходства и орошения. Во всех странах мира стараются отказаться от использования ГЭС на равнинных реках, переходя на быстрые горные реки или АЭС.

Гидравлические электростанции используют для выработки электроэнергии гидроэнергетические ресурсы, т. е. силу падающей воды. Существует три основных вида ГЭС:

Технологическая схема их работы довольна проста (рис. 1.1,6). Естественные водные ресурсы реки преобразуются в гидроэнергетические ресурсы с помощью строительства гидротехнических сооружений. Гидроэнергетические ресурсы используются в турбине и превращаются в механическую энергию, механическая энергия используется в генераторе и превращается в электрическую энергию.

Природа сама создает условия для получения напора, под которым может быть использована вода морей. В результате приливов и отливов уровень морей меняется на северных морях -— Охотском, Беринговом, волна достигает 13 м. Между поверхностями бассейна и моря образуется разница уровней и таким образом создается напор. Так как приливная волна периодически изменяется, то в соответствии с ней меняется напор и мощность станций. Пока еще использование приливной энергии ведется в скромных масштабах. Главным недостатком таких станций является вынужденный режим. Приливные станции (ПЭС) дают свою мощность не тогда, когда этого требует потребитель, а в зависимости от приливов и отливов воды. Велика также стоимость сооружений таких станций.

Их действие основано на цикличном перемещении одного и того же объема воды между двумя бассейнами: верхним и нижним. В ночные часы, когда потребность в электроэнергии мала, вода перекачивается из нижнего водохранилища в верхний бассейн, потребляя при этом излишки энергии, производимой элект-

ростанциями ночью. Днем, когда резко возрастает потребление электричества, вода сбрасывается из верхнего бассейна вниз через турбины, вырабатывая при этом энергию. Это выгодно, так как остановки ТЭС в ночное время невозможны. Таким образом, ГАЭС позволяет решать проблемы пиковых нагрузок. В России, особенно в европейской части, остро стоит проблема создания маневренных электростанций, в том числе ГАЭС.

Кроме перечисленных достоинств и недостатков, гидравлические электростанции имеют следующие: ГЭС являются весьма эффективными источниками энергии, поскольку используют возобновимые ресурсы, они просты в управлении и имеют высокий КПД — более 80%. В результате производимая энергия на ГЭС самая дешевая. Огромное достоинство ГЭС — возможность практически мгновенного автоматического запуска и отключение любого требуемого количества агрегатов. Но строительство ГЭС требует длительных сроков и больших удельных капиталовложений, это связано с потерей земель на равнинах, наносит ущерб рыбному хозяйству. Доля участия ГЭС в выработке электроэнергии значительно меньше их доли в установленной мощности, это объясняется тем, что их полная мощность реализуется лишь в короткий период времени, причем только в многоводные годы. Поэтому, несмотря на обеспеченность многих стран мира гидроэнергетическими ресурсами, они не могут служить основными источниками производства электроэнергии.

На рис. 1.1,в приведена принципиальная технологическая схема атомной теплоэлектроцентрали (АТЭЦ), не потребляющей органического топлива и не загрязняющей атмосферу.

Первая в мире АЭС — Обнинская была пущена в 1954 г. в России. Персонал 9 российских АЭС составляет 40,6 тыс человек или 4% от общего числа работающих в энергетике. В 2007 г. в России выработано на АЭС 11,8% или 119,6 млрд кВт-ч электроэнергии. Только на АЭС рост производства электроэнергии сохраняется стабильно высоким.

Планировалось, что удельный вес АЭС в производстве электроэнергии достигнет в СССР в 1990 г. 20%, фактически было достигнуто только 12,3%. Чернобыльская катастрофа вызвала сокращение программы атомного строительства, с 1986 г. в эксплуатацию были введены только 4 энергоблока.

АЭС, являющиеся наиболее современным видом электростанций, имеют ряд существенных преимуществ перед другими

видами электростанций: при нормальных условиях функционирования они абсолютно не загрязняют окружающую среду, не требуют привязки к источнику сырья и соответственно могут быть размещены практически везде, новые энергоблоки имеют мощность приблизительно равную мощности средней ГЭС, однако коэффициент использования установленной мощности на АЭС (80%) значительно превышает этот показатель у ГЭС или ТЭС.

Значительных недостатков при нормальных условиях функционирования АЭС не имеют, но нельзя не заметить, что при возможных форс-мажорных обстоятельствах: землетрясениях, ураганах и т. п. — здесь старые модели энергоблоков представляют потенциальную опасность радиационного заражения территорий из-за неконтролируемого перегрева реактора. Повседневная работа АЭС сопровождается рядом трудностей:

1. Существуют проблемы с захоронением радиоактивных отходов. Для вывоза со станций сооружаются контейнеры с мощной защитой и системой охлаждения. Захоронение производится в земле, на больших глубинах в теологически стабильных пластах.

2. Катастрофические последствия аварий на некоторых устаревших АЭС — следствие несовершенной системы защиты.

3. Тепловое загрязнение используемых АЭС водоемов.

Функционирование АЭС, как объектов повышенной опасности, требует участия государственных органов власти и управления в формировании направлений их развития и выделения необходимых средств.

Для централизованного теплоснабжения крупных объектов в России часто используют водогрейные котлы типа КВ-ТС и КВ-ТК для слоевого сжигания твердого топлива (рис. 1.2), типа КВ-ГМ для сжигания газа и мазута и др.

1.2. ТРАДИЦИОННЫЕ И НЕТРАДИЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

Система топливно-энергетического комплекса (ТЭК) — это совокупность процессов добычи и преобразования первичных энергоресурсов, связанных с удовлетворением потребности в некоторых конечных продуктах.

К первичным энергоресурсам принято относить традиционные: нефть, газ, уголь, атомную и гидроэнергию, а также нетрадиционные возобновляемые энергоресурсы (НВЭС).

Перспективы добычи первичных энергоресурсов определяются:

— рыночными потребностями в конечной продукции ТЭК: [электроэнергия, тепловая энергия, моторное топливо, углеводородное и неуглеводородное сырье для химии, ценные компоненты (сера, гелий, ванадий, никель и другие рассеянные компоненты), топливо непосредственного использования];

— технологической взаимосвязью первичных энергоресурсов при производстве конечных продуктов ТЭК;

— предпочтительностью (экономической, экологической, соци
альной) использования того или иного первичного энер
горесурса при производстве каждого конечного продукта
ТЭК.

Углеводородное сырье (нефть, углеводородный конденсат, природный и нефтяной газ, уголь) является и будет служить в дальнейшем основным источником энергоресурсов в мире (табл. 1.2).

Согласно «Основным положениям энергетической стратегии РОССИИ» аналогичные тенденции будут в энергетическом балансе «.трапы до 2020 г. (табл. 1.3).

Нес возрастающие нагрузки на окружающую среду традиционной энергетикой, промышленностью, транспортом, антропо-

генной деятельностью человечества привели к острой необходимости в интеграции энергетической, экологической и социально-экономической политики.

Особый интерес представляет прогноз развития добычи природного газа (рис. 1.5) и международной торговли им, крупнейшим экспортером которого в мире является Россия (табл. 1.8).

Мировая добыча природного газа, согласно прогнозу МЭА, в 2010 г. возрастет по сравнению с 1995 г. в 1,5 раза и к 2020 г. — в 1,9 раза. Среднегодовой прирост добычи газа в 1995-2020 гг. составит 2,6%.

Для обеспечения сбыта добываемого природного газа, согласно данным, опубликованным на 17-м конгрессе МИРЭС,

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭНЕРГЕТИКИ ____________________________________ §*

к 1250 тыс км магистральных газопроводов, существовавших в мире в 1995 г., к 2010 г. понадобится построить 350 тыс км и за 2011-2015 гг. — еще 190 тыс км.

В 2010 г. примерно 38% всего используемого в мире газа будет израсходовано на производство электроэнергии, в 2020 г. — 43%.

По мнению МЭА, основная часть прироста потребности европейских стран-членов ОЭСР в природном газе будет покрываться за счет его импорта из России и Алжира. Газ Каспийского региона по своим экономическим показателям будет уступать российскому и алжирскому.

Мировая потребность в угле, согласно прогнозу МЭА (рис. 1.6), в 2010 г. достигнет 4050 и в 2020 г. — 4786 млн т у. т. Доля электростанций в мировом потреблении угля в 2010 г. составит 63%, в 2020 г. — 85%о (в странах ОЭСР, Китае и Индии — 100%.).

Рис. 1.6. Мировая потребность в угле по регионам: а — 2000 г.; б —- 2020 г.

На конгрессе МИРЭС и в прогнозах МЭА и Евросоюза признано, что темпы роста производства электроэнергии будут в перспективе опережающими по отношению к добыче органических топлив. Общее мировое производство электроэнергии в 2020 г. в 2 раза превысит ее выработку в 2000 г. Среднегодовой прирост выработки электроэнергии в мире за 2000-2020 гг. оценивается в 3%.

1.5. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЭНЕРГЕТИКИ РОССИИ

Российская Федерация, являясь одной из ведущих энергетических держав мира, обладает большими запасами ТЭР как уже открытых, так и потенциальных. В мировых разведанных за-

пасах доля России составляет: нефти — 13%, природного газа___

Располагая самой протяженной береговой линией, Россия владеет огромными площадями континентального шельфа (3,9 млн км²), высокоэффективными в отношении обнаружения запасов нефти и газа, и здесь уже имеются крупные открытия. На шельф приходится свыше 100 млрд т потенциальных ресурсов углеводородов, причем объем углеводородных ресурсов шельфовой зоны, так же, как и материковой части России, еще недостаточно исследован. Следует отметить, что нефтяной потенциал недр России, по оценке экспертов, реализован лишь на 1/3, а в газовой — на 1/5 часть.

Российская электроэнергетика — это 600 тепловых, 100 гидравлических, 9 атомных электростанций. Их общая электрическая установленная мощность в 2005 г. составляла 216 млн кВт, в том числе 22,7 млн кВт (около 11%) — АЭС; 45,3 млн кВт (20%) — ГЭС; 148 млн кВт (около 69%) — ТЭС, из которых 8,9 млн кВт — дизельные, работающие на собственную нагрузку.

В энергосистемах Российской Федерации эксплуатируется более 600 тыс км воздушных и кабельных линий электропередачи напряжением 35 кВ и выше и 2 млн км напряжением 0,4...20 кВ, свыше 17 тыс подстанций напряжением 35 кВ с общей трансформаторной мощностью почти 575 млн кВА и более полумиллиона трансформаторных пунктов 6...35/0,4 кВ общей мощностью 102 млн кВА.

Сети Российского акционерного общества энергетики и электрификации «Единая энергетическая система России» включают 39 тыс км линий электропередачи напряжением 330 кВ и выше и 119 подстанций 330 кВ и выше с общей трансформаторной мощностью 125 млн кВ А.

На ТЭС России находится в эксплуатации 250 энергоблоков общей установленной мощностью 71,3 млн кВт или 52% от установленной мощности всех ТЭС, работающих на органическом топливе. Сведения о крупнейших ТЭС приведены в табл. 1.9.

Успехи отечественной науки и техники позволили создать ТЭС, отвечающие мировому техническому уровню. Единичные мощности и параметры пара российских теплоэнергетических блоков и теплоэнергетических установок стандартизированы. В отрасли были организованы: типовое проектирование, индустриальное энергостроительство и монтаж, разработка, выпуск и обеспечение энергопредприятий и производственных служб

необходимой нормативно-методической документацией, систематическое обучение персонала ТЭС. Все это позволило обеспечить высокоэффективную эксплуатацию и уверенное внедрение энергоблочного оборудования.

КРУПНЕЙШИЕ ТЕПЛОВЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ РОССИИ МОЩНОСТЬЮ БОЛЕЕ 2000 МВт

К настоящему времени создана научно-техническая база для значительного повышения экономичности и надежности энергоблоков с ростом КПД угольных блоков на 4,4...6,7%, т.е. до 42...44%о при быстрой окупаемости затрат на эти цели. Повышение экономичности основывается на успехах в совершенствовании паровых турбин с достижением увеличения их относительного КПД на 3...5%, улучшении схемы турбоустановки и ее оборудования, дающем эффект в 1...3%, совершенствовании котельных установок с повышением их КПД на 3...5% и вспомогательного оборудования на 2,5...3%.

Дальнейший рост давления свежего пара энергоблоков с 24...25 до 30...32 МПа и температуры его перегрева с 540 до 580...620 °С может позволить снизить удельный расход топлива

на 4...6%, а применение второго промежуточного перегрева пара— еще примерно на 1%. Задача повышения температуры перегрева пара до 600...610 °С вполне решаема, так как длительно используемая на ТЭС сталь ЭИ-756 вполне подходит для этой цели. Кроме того, появились новые отечественные стали марок Ди-82ш (10Х9МФБ) и Ди-59, рассчитанные соответственно на работу при температуре до 590...600 °С и при 650 °С (с кратковременным увеличением до 700 °С). Ресурс стали Ди-82ш в 2 раза превышает ресурс стали 15Х1МФ, а стоимость ее выше всего лишь на 20%.

Для энергоблока со сверхкритическими параметрами пара будет использован прямоточный однокорпусный, газоплотный с уравновешенной тягой Т-образный котел паропроизводи-тельностью 1360 т/ч свежего пара, 1172 т/ч пара промежуточного перегрева, с температурой уходящих газов 135 °С при сжигании кузнецких углей. Коэффициент полезного действия котла 93...95%.

На десяти атомных электростанциях России в промышленной эксплуатации находятся 32 энергоблока общей установленной мощностью 23232 МВт.

Россия сохраняет за собой лидерство в области комбинированного производства электрической и тепловой энергии, централизованной системы теплоснабжения. Конструктивно системы теплоснабжения состоят из трех основных элементов: источника теплоты, трубопроводов транспорта теплоносителя и потребителей теплоты.

По характеру тепловых нагрузок различают сезонных и постоянных потребителей.

К сезонным относят системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, тепловые нагрузки которых изменяются в соответствии с температурой наружного воздуха. К постоянным потребителям относят производственные, а также системы горячего водоснабжения (ЛВС) жилых и общественных зданий. Сезонные потребители имеют постоянную нагрузку в течение суток, и переменную по времени года; постоянные потребители, в частности, ГВС, характеризуются переменностью суточной нагрузки.

Для выбора мощности источника теплоты необходимы сведения о тепловых нагрузках потребителей. Отопительно-вентиля-ционные нагрузки определяются по укрупненным показателям — по количеству жителей (1.1) или по заданному объему обслуживаемых зданий (1.2):

где q₀ — удельный расход теплоты на единицу отапливаемой жилой площади, Вт/м²; F — жилая площадь, м²; q_уд — удельная отопительная характеристика, Вт/(м³К); V — объем зданий, м³; t_B, t_H — внутренняя и наружная температура воздуха, К.

Нагрузки производственных предприятий принимают по соответствующим нормам расхода теплоты на единицу продукции

По источнику производства тепловой энергии различают централизованные и децентрализованные системы теплоснаб- жения. Централизованный теплоисточник обслуживает несколь- ко потребителей и располагается в отдалении от них, a при децентрализованном источник находится вблизи потребителя.

Отбор тепловой энергии для нужд теплоснабжения произво- дится почти от 500 теплоэлектроцентралей, из которых пример» половину составляют промышленные ТЭЦ, около 190 тыс ко- тельных установок, из которых только 906 установок имеют производительность более 100 Гкал/ч, и от 620 тыс автономных теплогенераторов.

Основная доля в суммарном потреблении тепловой энергии приходится на производственные нужды — 51%; в суммарном потреблении городов и поселков городского типа это составляет более 60%.

Основным источником централизованного теплоснабжения являются ТЭЦ, доля отпуска тепловой энергии от которых сост< вила 43%.

В наибольшей степени системами централизованного тепло- снабжения охвачена промышленность городов (75%).

Установленная электрическая мощность всех ТЭЦ стран в 2006 г. составила около 72 млн кВт, в том числе мощность ТЭЦ Минпромэнерго РФ — 64,8 млн кВт. Отпуск тепловой энергии составил соответственно 3750 и 3250 млн ГДж.

На рис. 1.7 изображена принципиальная схема ТЭЦ с отбо- ром пара для нагрева питательной воды собственных паровых котлов и теплофикационной воды. Пар из котла поступает в тур- бину, при расширении в которой совершает работу, преобразуе- мую в электрическую энергию, и конденсируется в конденсаторе. Теплота отработавшего пара отводится охлаждающей водой в окружающую среду и теряется. Часть пара из промежуточных ступеней турбины отбирается для целей нагрева питатель» воды котлов, а часть из ступеней низкого давления для нагрева теплофикационной воды.

Рис. 1.7. Принципиальная схема ТЭЦ: 1 — котел; 2— турбина; 3 — конденсатор; 4, 5— подогреватели питательной воды котла; 6 — подогреватели сетевой воды; 7 — деаэратор; 8 — насосы; 9 — пиковый котел

На рис. 1.8 показано распределение тепловых потоков между полезной выработкой теплоты и тепловыми потерями при совместной выработке электрической энергии на ТЭЦ и раздельной выработке электрической энергии на конденсационной электростанции (КЭС) и тепловой энергии в районной котельной.

Рис. 1.8. Распределение тепловых потоков: а — в КЭС; б — в ТЭЦ

На рис. 1.9 приведена принципиальная схема районной котельной с водогрейными котлами. Обратная вода из теплосети поступает в котел и после нагрева направляется в подающий

теплопровод сети. В теплый период отопительного сезона для поддержания необходимой температуры в подающем теплопроводе часть воды перепускается клапаном 3 по Рис. 1.9. Схема водогрейной перемычке помимо котла. Для котельной:

обеспечения нормативной 1 — котел; 2 — насос рецирку

температуры воды перепуска - ляции; 3 — клапан;

на входе в котел часть нагретой 4 — сетевой насос

воды рециркуляционным насосом 2 подмешивается во входной патрубок котла.

Централизованное теплоснабжение прочно вошло в жизнь населения нашей страны и им пользуется свыше 115 млн человек (в том числе 92% городского и 20% сельского населения).

Общая протяженность теплотрасс составляет около 200 тыс км. На цели коммунально-бытового сектора расходуется около 25% всех потребляемых в России первичных энергоресурсов. В то же время существующая система центрального отопления физически и морально устарела, она сложнее западной, в ней заложены и используются технические решения зачастую полувековой давности, не соответствующие современным требованиям. Отсюда — ее низкая эффективность, низкая конкурентоспособность.

В связи с резким ростом цен на энергоресурсы энергетика и все теплоэнергетические хозяйства городов и промышленных предприятий будут испытывать все возрастающие трудности в обеспечении топливом. Поэтому одной из основных повседневных задач является выявление и разработка мероприятий по энергосбережению.

Экономия тепловой энергии и соответственно топлива достигается несколькими путями:

· утилизацией тепловых отходов производства для покрытия потребностей этого же предприятия и других близлежащих потребителей (промышленных и коммунальных);

· внедрением новых технологий, нового оборудования и т. п.;

· техническим перевооружением, модернизацией, реконструкцией действующих производств в направлении повышения эффективности использования энергоресурсов.

В настоящее время основная ориентация — максимальное развитие теплоэнергетического хозяйства с использованием в качестве топлива природного газа. При благоприятной социологической обстановке — развитие атомных энергоисточников.

Основой стратегии является теплофикация на базе ТЭЦ малой и средней мощности в сочетании с централизованным теплоснабжением от экономичных автоматизированных котельных.

На ТЭЦ вводятся в действие различные модификации ГТУ и ПГУ (рис. 1.10). Это сочетается с совершенствованием работы действующего парка энергоустановок, в том числе: путем повышения уровня использования установленной мощности ТЭС, теплофикационных возможностей КЭС и АЭС, увеличения загрузки ТЭЦ в летний период, сокращения потерь теплоты на малоэкономичных ТЭС и др.; проведением эффективной модернизации, реконструкции и технического перевооружения действующих теплоисточников; внедрением совместной работы нескольких теплоисточников на общие тепловые сети; сокращением тепловых потерь в тепловых сетях; проведением теплосберегающих мероприятий в промышленных, жилых и общественных зданиях.

Экономический ресурс возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в мире в настоящее время оценивают в 20 млрд т у. т. в год, что в 2 раза превышает объем годовой добычи всех видов ископаемого топлива. Это обстоятельство указывает путь развития энергетики ближайшего будущего.

К нетрадиционным и ВИЭ относят: энергию Солнца, ветра, тепла Земли, энергию морей и океана, биомассу, новые виды жидкого и газообразного топлива, представленные синтетической нефтью на основе угля, органической составляющей горючих сланцев и битуминозных пород (дополнительные углеводородные ресурсы), а также некоторые виды топливных спиртов и водород.

Указанные энергоносители в процессе технологических превращений различной глубины и сложности позволяют получать

продукцию, свойства которой сопоставимы с продукцией, получаемой за счет природного газа, угля, нефти и продуктов их переработки и тем самым могут обеспечить экономию традиционного энергетического сырья.

Главное преимущество этих энергоресурсов состоит в том, что большинство из них являются местным видом топлива, а районы наибольшей концентрации их сырьевой базы, как правило, испытывают определенные трудности в формировании своего ТЭБ. Хозяйственное освоение их будет не только способствовать оптимизации структуры ТЭБ этих районов, но и снижению напряженности транспортных грузопотоков.

Многие из нетрадиционных источников энергии являются сложными энергоресурсами, компоненты которых позволяют получать и нетопливную продукцию, широко применяемую в химии, строительной индустрии, сельском хозяйстве, металлургии и т. д. Например, термальные воды, горючие сланцы и битуминозные породы содержат в промышленных концентрациях литий, ванадий, никель, рубидий, серу и другие элементы, принципиальная возможность извлечения которых доказана. Минеральная составляющая горючих сланцев и битуминозных пород является исходным сырьем при производстве изделий для дорожной и строительной индустрии. Рациональная утилизация различных видов отходов (биомасса) позволит получать высококачественные удобрения. Ресурсы этих видов энергии велики.

Основное преимущество ВИЭ — неисчерпаемость и экологическая чистота. Их использование не изменяет энергетический баланс планеты. Эти качества и послужили причиной бурного развития возобновляемой энергетики за рубежом и весьма оптимистических прогнозов их развития в ближайшем десятилетии. Возобновляемые источники энергии играют значительную роль в решении трех глобальных пробл

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: