Predpisy o organizácii Ministerstva priemyslu a energetiky Ruskej federácie o schválení štandardov na vytváranie zásob paliva v tepelných elektrárňach a kotolňach. Tepelné elektrárne na drevo Regulačné schválenie
Zemný plyn ako palivo pre elektrárne je k dispozícii takmer vo všetkých priemyselných zónach ruských miest. V roku 2010 bola úroveň splyňovania v Rusku v priemere 62%. V mestách sa úroveň plynofikácie zvýšila o posledné roky o 6%, až o 67%. Vo vidieckych oblastiach sa úroveň splyňovania zvýšila o 8% a v súčasnosti je na úrovni 44%.
Výstavba tepelných elektrární na zemný plyn si vyžaduje relatívne malé investície - v porovnaní s elektrárňami na iné druhy palív, ako je uhlie, urán a vodík.
Elektrická účinnosť modernej plynovej elektrárne dosahuje 55-60%, zatiaľ čo uhoľnej elektrárne je iba 32-34%. Zároveň sú kapitálové náklady na 1 MW / h inštalovaného výkonu plynovej KVET iba 50% uhlia, 20% jadrovej a 15% veternej elektrárne.
Plyn je ekonomicky efektívnejší ako ostatné palivá a alternatívne zdroje energie.
Výstavba plynovej elektrárne trvá iba 14-18 mesiacov. Výstavba modernej uhoľnej elektrárne bude trvať 54-58 mesiacov. Výstavba jadrovej elektrárne (JE) bude trvať najmenej 56-60 mesiacov.
Plyn je cenovo najdostupnejšie a ekonomicky najvhodnejšie riešenie pre výrobcov a spotrebiteľov elektriny, ktorí počítajú svoje peniaze.
Alternatívne zdroje energie alebo plynové elektrárne - kto v blízkej budúcnosti vyhrá?
Je pravdepodobné, že jedného dňa alternatívne zdroje energie nahradia fosílne palivá, ale čoskoro sa tak nestane. Napríklad na to, aby veterná energia predstavovala 10% svetovej spotreby energie, je potrebných 1 milión až 1,5 milióna veterných turbín. Na jednoduché umiestnenie týchto veterných turbín je potrebná plocha 550 000 metrov štvorcových. km. To sa rovná oblasti autonómneho okruhu Chanty-Mansijsk alebo Francúzska, najväčšej európskej krajiny.
Problém nie je len v tejto oblasti: alternatívne zdroje nie sú z podnikateľského hľadiska najlepším riešením. Alternatívne zdroje energie sú stále ekonomicky neudržateľné. Ekonomicky najviac efektívny pohľad Palivom pre dnešok je plyn. Plyn vám umožní získať lacnejšiu elektrinu v porovnaní s alternatívnou energiou.
Plyn a ekológia
Plyn je výrazne čistejšie palivo ako ktorýkoľvek iný uhľovodíkový nosič energie. Pri spaľovaní plynu sa vypúšťa menej oxidu uhličitého v porovnaní s inými tradičnými zdrojmi, ako je uhlie. To má teda oveľa nižší negatívny vplyv na životné prostredie. Moderná plynová elektráreň prakticky nemá škodlivé emisie do atmosféry a v tomto zmysle sú jej emisie podobné ako pri bežných plynových sporákoch. Mylná predstava mnohých ľudí je mylný názor na údajne absolútne čisté alternatívne zdroje energie. Veterné, geotermálne a vodné elektrárne tiež spôsobujú vlastné škody na životnom prostredí a niekedy sú značné.
Pre zariadenia na kombinovanú výrobu tepla a elektriny prechod z uhlia na plyn prispieva k prudkému zníženiu objemu emisií oxidu uhličitého do atmosféry. Plyn má vyššiu výhrevnosť ako uhlie. Aby ste získali rovnaké množstvo energie, stačí spáliť viac uhlia. Plynové elektrárne sú z hľadiska účinnosti účinnejšie: pri rovnakom množstve tepla uvoľneného počas spaľovania plynová elektráreň vyrobí viac elektriny.
Výsledkom je, že nahradenie uhoľných kapacít kogeneráciami spaľovanými plynom má za následok 50-70% zníženie emisií CO 2.
Plyn je palivo šetrné k životnému prostrediu.
Zásoby plynu - budú stačiť na naše deti a vnúčatá?
Často sa môžete dočítať, že zásoby plynu sú vyčerpané, ale nie je tomu tak. Plynu bude nielen pre naše storočie dostatok. Plyn neskončí ani počas života našich detí, ani počas života ich vnúčat. Podľa Medzinárodnej energetickej agentúry pri súčasnom tempe výroby plynu už objavené zásoby tohto paliva vystačia na 130 rokov výroby. Hovoríme o zásobách plynu, ktorých ťažba je pri súčasnej úrovni technológie možná a nákladovo efektívna. Objem zásob plynu sa odhaduje na 400 biliónov. Metre kubické.
Obnoviteľné zásoby nekonvenčného plynu (ako napríklad tesný plyn, bridlicový plyn a metán z uhlia) dosahujú najmenej 380 biliónov kubických metrov. Metre kubické. Ako technológie napredujú, ťažba sa stáva čoraz skutočnejšou. Už objavené zásoby plynu teda vydržia asi 250 rokov. Súčasne sa neustále zdokonaľujú metódy prieskumu, čo umožňuje zvyšovať zásoby. Spojené štáty americké, najväčší svetový spotrebiteľ energie, majú dnes zásoby nekonvenčného plynu na ďalších 100 rokov. Druhý najväčší spotrebiteľ, Čína, má podobné zásoby plynu.
Plyn je riešením problému nedostatku energie v 21. storočí.
Porušenie vlastníkov alebo iných zákonných vlastníkov tepelných elektrární vyrábajúcich elektrickú a tepelnú energiu pre spotrebiteľov, ich úradníkov o normách rezervy paliva, postup pri vytváraní a využívaní zásob paliva tepelnými elektrárňami -
bude zahŕňať uloženie administratívnej pokuty úradníkom vo výške tridsaťtisíc až päťdesiattisíc rubľov alebo diskvalifikáciu na dobu osemnásť mesiacov až tri roky; o právnických osobách - vo výške nákladov na predmet správneho deliktu v čase skončenia alebo potlačenia správneho deliktu.
Poznámka. Na účely tohto článku sa hodnotou predmetu správneho deliktu rozumejú náklady na pohonné hmoty, ktorých zásoby nestačia na dodržanie normy dodávky paliva v tepelnej elektrárni. V tomto prípade sú uvedené náklady na palivo určené na základe ceny takéhoto paliva, zohľadnenej federálnym výkonným orgánom, výkonným orgánom subjektu. Ruská federácia v oblasti štátnej regulácie cien (taríf) pri stanovovaní cien (taríf) za elektrickú energiu (kapacitu) a (alebo) tepelnú energiu.
Ak uvedené ceny (tarify) nepodliehajú vládnym predpisom, cena paliva sa stanoví na základe trhovej ceny tohto druhu paliva určenej v súlade s oficiálnymi zdrojmi informácií o trhových cenách a (alebo) výmenných kurzoch.
Informácie o prvej časti technologického cyklu tepelnej elektrárne sú systematizované a zhrnuté: odlišné typy palivo na spaľovanie, organizácia spaľovacieho procesu, výroba prehriatej pary v kotolniach rôzne prevedenia... Vlastnosti prevádzky parných kotlov na odlišné typy organické palivo. S prihliadnutím na zvyšujúci sa význam environmentálnych problémov autori s využitím výsledkov vlastného výskumu a úspechov domácich a zahraničných energetických inžinierov podrobne hovoria o metódach a konštrukcii zariadení určených na ochranu atmosféry pred toxickými a skleníkovými plynmi , ako aj častice popola emitované do atmosféry plynmi z dymového kotla. Príručka je určená študentom energetických odborov technických univerzít, strojárskemu a technickému personálu strojárskych spoločností a tepelných elektrární, ako aj študentom pokročilých kurzov tepelných inžinierov.
* * *
Daný úvodný fragment knihy Kotly pre tepelné elektrárne a ochranu atmosféry (V. R. Kotler, 2008) zabezpečuje náš knižný partner - spoločnosť Liters.
Kapitola 2. Organické palivo a vlastnosti jeho použitia v tepelných elektrárňach
2.1. Zloženie a hlavné charakteristiky fosílnych palív
Primárnym zdrojom energie používaným v tepelných elektrárňach sú fosílne palivá organického pôvodu. Horľavými látkami, ktoré tvoria palivo, sú uhlík C, vodík H a síra S (okrem malej časti síry obsiahnutej v minerálnej hmote paliva - síranová síra). Zloženie paliva obsahuje okrem horľavých látok aj kyslík O (podporuje spaľovanie, ale neuvoľňuje teplo) a dusík N (inertný plyn, ktorý sa nezúčastňuje na spaľovacích reakciách). Kyslík a dusík sa niekedy označujú ako vnútorný predradník paliva, na rozdiel od vonkajšieho predradníka, ktorý obsahuje popol a vlhkosť.
Popol (označený písmenom „A“) je minerálna časť paliva vrátane oxidov kremíka, železa, hliníka a solí alkalických kovov a kovov alkalických zemín.
Vlhkosť paliva (W) je rozdelená na vonkajšiu a hygroskopickú. Keď je tuhé palivo skladované dlhší čas na suchom mieste, stráca vonkajšiu vlhkosť a stáva sa „vzduchom suché“.
Ak je teda určité množstvo paliva brané ako 100%, môžeme napísať:
C r + H r + O r + N r + S l r + A r + W r = 100%. (2.1)
Index „r“ v tejto rovnici znamená, že hovoríme o pracovnej hmotnosti paliva prijatého v elektrárni (v zahraničí zvyčajne hovoria nie „pracujúce“, ale „ako prijaté“, to znamená „prijaté“ palivo).
Vylúčením všetkej vlhkosti z pracovného zloženia môžete získať:
C d + H d + O d + N d + S 1 d + A d = 100%. (2.2)
Dolný index „d“ v tejto rovnici znamená „suchý“, to znamená „na suchom základe“.
C daf + H daf + N daf + O daf + S l daf = 100%. (2.3)
Daf index v tejto rovnici znamená suchý popol, čo znamená suchý a bez popola.
Síra so znamienkom „l“ zahrnutá vo vyššie uvedených rovniciach, po prvé, neobsahuje síru, ktorá je súčasťou popola, a po druhé, pozostáva z dvoch častí: organickej síry a pyritovej síry (Fe2S), ktorá je prítomné v niektorých značkách uhlia v znateľných množstvách.
Preto môžeme tiež zvážiť organickú hmotnosť paliva, ktoré neobsahuje pyritovú síru:
C o + H o + O o + N o + S o = 100%. (2,4)
Na prepočítanie zloženia paliva, hodnoty uvoľňovania prchavých látok a spaľovacieho tepla z jednej hmotnosti paliva do druhej je potrebné použiť prevodné faktory uvedené v tabuľke. 2.1.
Niektoré zvláštnosti pri premene charakteristík paliva vznikajú pri použití bridlice s vysokým obsahom uhličitanu. Ak je pre konvenčné palivá horľavá hmotnosť rozdielom 100 - W r - A r, potom s obsahom uhličitanu viac ako 2%je potrebné vypočítať horľavú hmotnosť podľa iného vzorca:
100 - W r −A recr r - (СО 2) K,
kde A isp je obsah popola bez zohľadnenia síranov vytvorených počas rozkladu uhličitanov a upravených na spaľovanie pyritovej síry, tj.
A recr r = A r - (1 - W r / 100),
kde S, S st a S až - obsah síry v laboratórnom popole, síranová síra v palive a pyritová síra, v uvedenom poradí.
Ako už bolo uvedené, horľavými prvkami paliva sú uhlík, vodík a síra. Pri úplnom spálení s teoreticky potrebným množstvom oxidačného činidla tieto zložky emitujú rôzne množstvo tepla:
C + O 2 = C02 - 8130 kcal / kg (34,04 MJ / kg);
2H2 + 02 = 2H20 - 29 100 kcal / kg (121,8 MJ / kg);
S + O 2 = SO 2 - 2 600 kcal / kg (10,88 MJ / kg).
Je potrebné mať na pamäti, že uhlík tvorí veľkú časť pracovnej hmotnosti paliva: v tuhom palive je jeho podiel 50–75% (v závislosti od veku uhlia) a v vykurovacích olejoch - 83–85% . V palive je síce menej vodíka, ale má veľmi vysokú výhrevnosť. Ak sú produkty jeho spaľovania kondenzované (to znamená, že neberú do úvahy nie najnižšie, ale najvyššie spaľovacie teplo), uvoľnené teplo nebude ani 121,8, ale 144,4 MJ / kg.
Síra sa vyznačuje nízkym spalným teplom a jej množstvo je spravidla malé. V dôsledku toho síra nemá ako horľavý prvok významnú hodnotu, ale problémy súvisiace s prítomnosťou SO2 v produktoch spaľovania sú veľmi významné.
Tabuľka 2.1 Konverzné faktory pre charakteristiky paliva
Všetko vyššie uvedené platí hlavne pre tuhé a kvapalné palivá. Plyn je naopak mechanickou zmesou niekoľkých zložiek. V zemnom plyne väčšiny polí je hlavnou zložkou metán - CH 4, ktorého množstvo sa pohybuje od 85 do 96%. Zemný plyn okrem metánu spravidla obsahuje ťažšie uhľovodíky: etán C 2 H 6, propán C 3 H 8, bután C 4 H 10 atď. Plyn z niektorých polí okrem uhľovodíkov obsahuje ďalšie horľavé zložky: vodík H 2 a oxid uhoľnatý CO. Medzi nehorľavé zložky plynu patrí dusík N 2 a oxid uhličitý CO 2.
Hlavnou charakteristikou akéhokoľvek druhu fosílnych palív je jeho spaľovacie teplo, to znamená množstvo tepla uvoľneného počas úplného spaľovania jednotky hmotnosti (pre tuhé a kvapalné palivá) alebo jednotky objemu (pre plyn). Najčastejšie sa používa pri výpočtoch nižšia výhrevnosť(Q i r) - množstvo tepla generovaného pri spaľovaní 1 kg uhlia alebo vykurovacieho oleja a pri spaľovaní plynného paliva - 1 m 3 tohto plynu. Predpokladá sa, že produkty spaľovania zostali v plynnom stave. Niekedy používajú inú tepelnú techniku - vyššia výhrevnosť(Q s r), ale zároveň v texte je potrebné objasniť, že hovoríme o Q s r (alebo HHV - vyššia výhrevnosť, na rozdiel od LHV - nižšia výhrevnosť - výhrevnosť). Najvyššie spaľovacie teplo je vždy vyššie ako najnižšie, pretože zohľadňuje dodatočné množstvo tepla uvoľneného počas kondenzácie vodnej pary a ochladzovania všetkých produktov spaľovania na počiatočnú teplotu.
Konverzia najnižšej výhrevnosti na najvyššiu (a naopak) sa vykonáva podľa nasledujúceho vzťahu:
Q i r = Q s r - 6 (W r + 9Н r), kcal / kg (2,5)
Q i r = Q s r - 25,12 (W r + 9H r), kJ / kg. (2,5 a)
Je vhodnejšie zvážiť ďalšie charakteristiky palív, líšiace sa ich stavom agregácie, oddelene pre tuhé, kvapalné a plynné palivá.
2.2. Tuhé palivo
Medzi tuhé palivá patria predovšetkým rôzne uhlie (antracitové, bitúmenové a hnedé uhlie), ako aj rašelina, bridlica a niektoré druhy odpadu (priemyselný aj komunálny tuhý odpad - TKO). K rovnakému druhu paliva patrí jeden z obnoviteľných zdrojov energie - biopalivo, to znamená drevo, odpad z ťažby dreva, spracovanie dreva, celulóza a papier a poľnohospodárska výroba.
Prevládajúcim druhom paliva pre tepelné elektrárne sú uhlie rôznych tried. V Rusku je pevne stanovené rozdelenie uhlia na hnedé (najmladšie), bitúmenové a antracitové (staré uhlie s maximálnym stupňom koalifikácie).
Hnedé uhlie sa delí podľa maximálnej vlhkosti (na základe bezpopolovej hmotnosti W af max) do 3 skupín: 1B (W af max> 50%), 2B (30 ≤ W af max ≤ 50) a ZB (W af max< 30 %). Бурые угли отличают высокий выход летучих (V daf >40%), neslinutý koksový zvyšok a vysoká hygroskopicita. Tieto uhlie majú menej (v porovnaní s bitúmenovými uhlíkmi) uhlíka a viac kyslíka. Pri sušení na vzduchu strácajú hnedé uhlie mechanickú pevnosť a praskajú. Ich nevýhodou je zvýšený sklon k samovznieteniu počas skladovania v sklade.
Klasifikácia bitúmenových uhlíkov je založená na hodnote uvoľňovania prchavých látok do horľavej hmoty, to znamená V daf,%. Ak ponecháme bokom koksovateľné uhlie, ktoré sa používa predovšetkým v metalurgickej výrobe, potom všetky tepelné uhlie môžeme zoradiť podľa stupňa redukcie V daf: D - dlhoplameňový; DG - plyn s dlhým plameňom; G - plyn (skupiny 1G a 2G); mierne spekané (skupiny 1CC, 2СС a ЗСС); chudá (skupiny 1T a 2T). Chudé uhlie 1. skupiny má V daf viac ako 12%a 2T - od 8 do 12%. Tento rad je uzavretý antracitmi (skupiny 1A, 2A a 3A). Všetky majú výťažok prchavých látok na horľavú hmotu nižší ako 8%, ale skupiny 1–3 sa líšia rôznymi objemovými objemovými výťažkami prchavých látok.
Vyššie uvedená klasifikácia neberie do úvahy bitúmenové uhlie, ktoré počas tvorby uhoľných ložísk prešli prirodzenou oxidáciou. Oxidované uhlie sa vyznačuje nižším spaľovacím teplom na suchú a bezpopolovú hmotu (Q s daf), ako aj stratou kapacity spekania. Rozlišujte medzi I skupinou oxidácie (pokles Q s daf o 10%) a skupinou II (pokles Q s daf o 25%). Napríklad dlhoplameňové uhlie z talinského ložiska (Kuzbass) má vyššiu výhrevnosť Q s daf = 31,82 MJ / kg. Oxidované uhlie z rovnakého ložiska DROK -I (dlhoplameňové, surové, oxidovaná skupina I) - až 27,42 MJ / kg, a ešte viac oxidované - DROK -II - iba 25,04 MJ / kg.
Ďalšou dôležitou charakteristikou bitúmenových uhlíkov je veľkosť kusov. Uhlie dodávané do elektrárne týmto indikátorom je rozdelené do nasledujúcich tried:
doska (P - od 100 do 200 alebo 300 mm);
veľké (K - 50–100 mm);
orech (O - 25-50 mm);
malý (М - 13–25 mm);
osivo (C - 6-13 mm);
kolík (Š - 0–6 mm);
súkromné (P - 0-200 alebo 300 mm).
Horná hranica 300 mm sa vzťahuje iba na uhoľné bane, to znamená na podniky s povrchovou ťažbou.
Uhlie sa niekedy dodáva do tepelných elektrární nie priamo z ťažobného podniku, ale po koncentračných továrňach. Pri obohacovaní uhlia mokrými a suchými metódami sa rozlišujú tieto produkty obohacovania: koncentrát s nízkym obsahom popola, stredný popol s vysokým obsahom popola, triedenie malých tried, kal, ako aj horniny a „hlušiny“, ktoré sa likvidujú na skládke. Keď to vezmeme do úvahy, je možné, značením uhlia dodávaného do TPP, predstaviť niektoré palivové charakteristiky, ktoré sú veľmi dôležité tak pre spoľahlivosť dodávky paliva v rámci TPP, ako aj pre spaľovanie v kotolni. Napríklad GSSH je plynové uhlie s veľkosťou „osivo“ a „shtyb“ a GROKII je tiež plynné uhlie, ale „obyčajné“ z 2. oxidačnej skupiny.
Charakteristiky minerálnej časti zohrávajú významnú úlohu v organizácii spaľovacieho procesu. Minerálnu časť uhlia možno bežne rozdeliť do troch skupín:
- minerály zavedené do palivovej vrstvy v dôsledku geologických transformácií v procese jej tvorby;
- minerály hornín susediacich s palivovou vrstvou, zavedené do paliva počas jeho ťažby;
- minerály spojené s organickou časťou paliva alebo vytvorené počas jeho rozkladu v procese tvorby uhlia.
Posledná skupina minerálov sa nazýva vnútorný popol; je rovnomerne rozložený po organickej hmotnosti paliva. Prvá skupina minerálov, v závislosti od rovnomernosti ich rozloženia v palive, môže byť zdrojom vnútorného aj vonkajšieho popola. Druhá skupina minerálov patrí do vonkajšieho popola.
Ďalší dôležitý detail: množstvo popola získané z úplného spaľovania uhlia sa nerovná množstvu minerálnych nečistôt obsiahnutých v uhlí. Faktom je, že zloženie minerálnej časti zahŕňa ílové minerály, sľudy, uhličitany, sírany a množstvo ďalších látok. Keď sa v peci zahrievajú ílové minerály a sľudy, najskôr sa stratí kryštalizačná voda (až do 500–600 ° C), potom sa zničí počiatočná kryštálová mriežka a vytvoria sa sekundárne minerály (mullit, spinel atď.). S ďalším nárastom teploty (nad 1 100 ° C) sa začína topenie. Ešte skôr, v teplotnom rozmedzí 400 - 900 ° С, sa uhličitany rozkladajú a vznikajú veľmi žiaruvzdorné oxidy. Pyrit v oxidačnom prostredí úplne vyhorí pri teplotách 700 - 800 ° C. Všetky tieto procesy počas spaľovania paliva vedú k významnej zmene v zložení a hmotnosti minerálnych nečistôt. Je teda správnejšie predpokladať, že popol je tuhý produkt reakcií minerálnej časti paliva, ktoré vznikajú pri spaľovaní tohto paliva.
Početné štúdie ukázali, že pri spaľovaní bitúmenových uhlíkov je minerálna hmota spravidla vyššia ako obsah popola a pri hnedo hnedých uhlíkoch s nízkym popolom je to menej.
Pre celkové posúdenie chemické vlastnosti popola zaviedli koncept „kyslého“ a „zásaditého“ zloženia trosky. Správanie popola v peci do značnej miery určuje hodnotu pomeru kyslých a zásaditých oxidov:
Keď sa to vezme do úvahy, výraz popola z donbaských uhlíkov, väčšiny oblastí Kuznecka, Podmoskovného, Ekibastuzu a niektorých ďalších povodí sa označuje ako kyslý. Uhlie Kansk-Achinskej kotliny, rašeliny, bridlice majú popol, ktorý patrí k hlavným (K<1,0). Состав золы оказывает большое влияние на шлакующие свойства твердых видов топлива.
2.3. Plynné palivo
V podmienkach Ruskej federácie je plynným palivom predovšetkým zemný plyn, pretože Rusko tvorí takmer tretinu všetkých preskúmaných zásob zemného plynu. Ako už bolo uvedené, plynné palivo je zmes horľavých a nehorľavých plynov obsahujúcich malé množstvo nečistôt vo forme vodnej pary a prachu. Okrem zemného plynu je možné do elektrární dodávať aj súvisiace a priemyselné plyny: vysoká pec, koksáreň, syntézny plyn.
Teplo spaľovania jednotlivých plynov a ich hmotnostná hustota sú uvedené v tabuľke. 2.2.
Tabuľka 2.2. Teplo spaľovania a hustota plynov
* Hodnoty hustoty sú uvedené pri 0 ° C a 101,3 kPa.
Hlavnou časťou zemného plynu je metán, ktorého podiel v rôznych oblastiach sa pohybuje od 84 do 98%. Výrazne menej nasýtených a nenasýtených uhľovodíkov v zemnom plyne. Existujú ložiská so znateľným obsahom toxického a korozívneho sírovodíka H 2 S. V Rusku medzi ne patria napríklad ložiská Orenburg a Astrachaň. Použitie takéhoto plynu v elektrárňach je možné len po jeho vyčistení v závodoch na spracovanie plynu.
Pridružené plyny (z ropného poľa) pozostávajú z metánu a ďalších zložiek. Tieto plyny obsahujú oveľa menej CH 4, ale množstvo ťažkých uhľovodíkov je už desiatky percent. Množstvo a kvalita súvisiaceho plynu závisí od zloženia ropy a od jej stabilizácie vo výrobnom mieste (iba stabilizovaný olej sa považuje za pripravený na ďalšiu prepravu potrubím alebo tankermi).
Priemerné charakteristiky pridružených plynov niektorých polí v Ruskej federácii sú uvedené v tabuľke. 2.3.
Tabuľka 2.3. Zloženie a hustota pridružených plynov
Tabuľka 2.4. Zloženie a hustota priemyselných plynov
Okrem prírodných a súvisiacich plynov sa v priemysle niekedy používajú aj rôzne umelé plyny. V podnikoch hutníckeho priemyslu (výroba vo vysokých peciach a koksárenské pece) existuje veľké množstvo nízkokalorického vysokopecného plynu (Q ir = 4,0 ÷ 5,0 MJ / m 3) a stredne kalorického koksárenského plynu (Q ir = 17 ÷ 19 MJ / m 3), ktoré obsahujú H 2, CH 4, CO a ďalšie horľavé plynné zložky (tabuľka 2.4). Pred použitím v kotloch musí byť plyn z vysokých pecí a koksovacích pecí zbavený prachu.
V niektorých krajinách, ktoré nie sú také bohaté na zemný plyn ako Rusko, existuje celé odvetvie zamerané na výrobu generátorových plynov, často nazývaných syntézne plyny. Boli vyvinuté metódy a bolo vytvorené zariadenie na získavanie paliva, vhodné na použitie v každodennom živote, splyňovaním tuhých organických palív: uhlie, bridlica, rašelina, drevo. Pri použití bežného vzduchu ako okysličovadla sa získa nízkokalorický plyn (3 ÷ 5 MJ / m 3) a splyňovanie kyslíkovým výbojom umožní získať stredne kalorický plyn s Qi r = 16 ÷ 17 MJ / m 3. Tento plyn, na rozdiel od nízkokalorického, môže byť použitý nielen v mieste výroby, ale aj prepravovaný na určitú vzdialenosť. Zloženie generátorového plynu je určené počiatočným palivom a technológiou jeho splyňovania.
V podmienkach ruskej reality, s relatívne nízkymi cenami zemného plynu, sú však všetky druhy generátorového plynu v porovnaní so zemným plynom konkurencieschopné. Napriek tomu sa v niektorých prípadoch (v prípade absencie plynovodov v blízkosti objektu alebo potreby likvidácie odpadov z výroby obsahujúcich organické látky) praktizuje inštalácia splyňovačov so vzduchom alebo prúdom pary a vzduchu, aby sa získala zmes plynov obsahujúca H2, CO a malé množstvo uhľovodíkov, čo umožňuje poskytnúť kotly na vykurovanie plynným palivom s automatizovanými horákmi a vysokou účinnosťou.
V druhej polovici minulého storočia bola v priemyselnom meradle zahájená výroba LNG - skvapalneného zemného plynu. Ide vlastne o nový druh paliva, ktorým je v prvej a poslednej fáze svojej existencie plyn, ale počas prepravy a skladovania sa správa ako kvapalné palivo (čím poskytuje široký trh na predaj na rozsiahlych územiach, kde je nemožné alebo nepraktické na ťahanie plynovodu). LNG sa získava skvapalňovaním zemného plynu jeho ochladením na teploty pod - 160 ° C. Po znovuzplynení v mieste spotreby LNG nestráca vlastnosti typické pre konvenčný zemný plyn. Pri tlaku 0,6 MPa, ktorý pracuje počas prepravy a skladovania LNG, je jeho hustota 385 kg / m 3. Je zrejmé, že pri tejto teplote musí byť LNG skladovaný a prepravovaný v špeciálnych (kryogénnych) nádobách. Náklady na takéto zariadenia sú pomerne vysoké, ale cena skvapalneného zemného plynu je výrazne nižšia ako náklady na podobný výrobok - skvapalnený ropný plyn, známejší ako zmes propán -butánu.
Surovinou na výrobu zmesí propán-butánu, zatiaľ široko používanou iba v obytnom sektore, je predovšetkým pridružený plyn z výroby ropy. Ďalším zdrojom LPG sú rafinérie, ktoré získavajú ropu obsahujúcu LPG. V procese destilácie sa zachytia a ich výťažok je 2–3% z objemu spracovaného oleja. Spaľovacie teplo tohto paliva a jeho ďalšie charakteristiky závisia od pomeru medzi obsahom butánu a propánu.
2.4. Kvapalné palivo
Kvapalné palivá sú zvyčajne produktom rafinácie ropy (aj keď niektoré krajiny ovládajú technológiu výroby kvapalných palív z uhlia, bridlice alebo iných organických látok). Ropa je zmesou organických zlúčenín, ako aj niektorých zlúčenín síry a dusíka, parafínov a živíc. Po spracovaní ropy v rafinériách sa získavajú ľahké palivá: benzín, petrolej a motorová nafta. Tieto palivá sa používajú hlavne v doprave, v sektore verejných služieb a vo spaľovacích motoroch rôznych priemyselných podnikov.
Potom sa v rafinérii získava vykurovací olej, čo sú ťažké krakované zvyšky alebo zmesi krakovaných zvyškov s priamou destiláciou vykurovacích olejov. V vykurovacích olejoch je okrem vysokej viskozity a pozitívneho bodu tuhnutia povolený aj vyšší obsah mechanických nečistôt, síry a vody. Vykurovací olej sa dodáva do tepelných elektrární a veľkých kotlov priemyselných kotolní. V minerálnom oleji sa zároveň koncentruje väčšina minerálnych nečistôt obsiahnutých v pôvodnom oleji.
Vykurovací olej triedy 40 a 100 sa dodáva do elektrárne v súlade s ruskými normami. Stupeň je v tomto prípade určený medznou viskozitou vykurovacieho oleja pri teplote 80 ° C. Pre vykurovací olej triedy 40 by nemal prekročiť 8,0 stupňa konvenčnej viskozity (° VU) a pre vykurovací olej dýzy triedy 100 - 15,5 ° VU (obr. 2.1).
Ryža. 2.1. Diagram viskozity a teploty pre kvapalné palivá
Podľa obsahu síry sa vykurovacie oleje delia na nízkosírne (S r ≤ 0,5%), sírne (do 2,0% síry) a vysoko sírne (do 3,5% síry). Úroveň obsahu síry závisí predovšetkým od obsahu síry v napájacom oleji: počas jeho spracovania prechádza 70 až 90% zlúčenín síry do vykurovacieho oleja, čo spôsobuje vážne problémy prevádzkovému personálu TPP.
Okrem iných charakteristík vykurovacieho oleja je tiež podstatný obsah popola, obsah vlhkosti a hustota vykurovacieho oleja.
Obsah popola, ako v prípade obsahu síry, závisí od obsahu minerálnych prímesí v pôvodnom oleji. Pri jeho spracovaní sú tieto nečistoty koncentrované predovšetkým v vykurovacom oleji. Napriek tomu sú zvyšky popola zo spaľovania vykurovacieho oleja také malé, že čistenie popola od spalín v kotloch na ťažký olej sa spravidla nevyžaduje. Špecifickou črtou popola z vykurovacieho oleja je prítomnosť vanádu v ňom. Pokiaľ ide o oxid vanadičitý V 2 O 5, táto zložka, ktorá má pre priemysel veľkú hodnotu, môže pri spaľovaní vykurovacieho oleja s vysokým obsahom síry dosiahnuť 50%.
Pri spaľovaní vykurovacieho oleja časť zložiek jeho popola sublimuje a potom kondenzuje na konvekčných vyhrievacích plochách. Na tieto primárne usadeniny sa usadzujú pevné alebo roztavené častice popola, ako aj častice sadzí a koksu, ktoré vytvárajú na potrubiach pevné a priľnavé nečistoty. Je ťažké odstrániť usadeniny obsahujúce oxidy vanádu, niklu, železa a sodíka, narušiť prenos tepla, narušiť teplotný režim a zvýšiť aerodynamický odpor konvekčných vyhrievacích plôch. Na vyhrievaných plochách s teplotou kovu pod rosným bodom sa vytvára film kyseliny sírovej, na ktorom sa ukladajú aj pevné častice popola a koksu.
Obsah vlhkosti vykurovacieho oleja dodávaného spotrebiteľovi spravidla nepresahuje 1,5–2%. Ale v procese vypúšťania vykurovacieho oleja z nádrží a jeho skladovania v palivových nádržiach sa obsah vlhkosti v vykurovacom oleji zvyšuje v dôsledku pary, ktorá sa používa na udržanie požadovanej teploty (podrobnejšie informácie nájdete v kapitole 3).
Hustota vykurovacieho oleja sa zvyčajne odhaduje ako pomer skutočnej hustoty k hustote vody pri teplote 20 ° C. So zvýšením teploty sa relatívna hustota vykurovacieho oleja znižuje a dá sa vypočítať podľa vzorca
kde ρ t a ρ 20 sú relatívne hustoty vykurovacieho oleja pri skutočnej teplote t a pri 20 ° C, β je koeficient objemovej rozťažnosti so zvýšením teploty vykurovacieho oleja o 1 ° C. Pre väčšinu vykurovacích olejov β = (5,1 ÷ 5,3) · 10 -4.
Pri prevádzke zariadení mazuta sú zaujímavé ďalšie dve charakteristiky mazuta: bod tuhnutia a bod vzplanutia. Prvým je teplota, pri ktorej vykurovací olej zhustne natoľko, že v skúmavke naklonenej o 45 ° zostane povrch vykurovacieho oleja 1 minútu nehybný. Pri vykurovacích olejoch triedy 40 je maximálna teplota tuhnutia + 10 ° C a pri vykurovacích olejoch triedy 100 so zvýšeným obsahom parafínov teplota tuhnutia stúpa na 25 ° C.
Bod vzplanutia je teplota, pri ktorej sa pary vykurovacieho oleja zmiešané so vzduchom vzplanú pri kontakte s otvoreným plameňom. Bod vzplanutia rôznych tried vykurovacieho oleja sa líši v širokom rozsahu. Topné oleje, ktoré neobsahujú parafíny, majú bod vzplanutia 135 až 234 ° C a bod vzplanutia parafínových vykurovacích olejov sa blíži 60 ° C. Pri výbere schémy vykurovania vykurovacím olejom by sa mal vziať do úvahy bod vzplanutia, aby sa zabránilo nebezpečenstvu požiaru.
Arkharov Yu.M.
Energetická stratégia Ruska na obdobie do roku 2020 má za cieľ nielen zvýšiť energetický potenciál krajiny, ale tiež vyvinúť ekologické, bezpečné, spoľahlivé a ekonomicky prijateľné metódy výroby elektrickej energie.
Jednou z možností, ako tento problém vyriešiť, je rozšírenie rozsahu využívania obnoviteľných zdrojov energie (OZE) a bezpalivových technológií.
Zvlášť dôležité pre Rusko je, že OZE je palivové drevo, ktorého zásoby sú obrovské a obnoviteľné.
Regionám s významnými lesmi, ktoré nemajú žiadne prírodné zásoby tradičných palív (plyn, ropa, uhlie atď.), Rozvoj regionálnej energie na základe existujúcich zásob drevného paliva otvára široké perspektívy pre hospodársky rast a zabezpečenie regionálnej energetickej nezávislosti .
Vznik takejto regionálnej energie založenej na vlastných lesných zdrojoch a technológiách „bez paliva“ (generátory expandérov, vodná energia, spaľovanie odpadu atď.) Umožňuje vytvoriť mechanizmy, ktoré obmedzia rast taríf za elektrickú energiu a teplo. Okrem toho to umožňuje znížiť náklady regiónu na nákup palív a energetických zdrojov mimo jeho hraníc, nasmerovať uvoľnené finančné prostriedky na doplnenie rozpočtu; vytvárať efektívnu integrovanú výrobu a nové pracovné miesta v regióne a podľa toho rozširovať základ dane.
Z hľadiska životného prostredia majú tepelné elektrárne na drevo (TPP) významné výhody oproti tradičným elektrárňam využívajúcim uhlie, plyn, vykurovací olej atď.
Po prvé: palivové drevo je obnoviteľné. Ak použijeme nielen drevospracujúci odpad, ale aj priamu ťažbu paliva pre tepelné elektrárne, potom je vďaka dodržaniu určitého cyklu výsadby a rastu lesa (10-40 rokov) možné získať uzavretú ekologickú energiu. systém, ktorý regiónom dodáva elektrickú energiu.
Za druhé: pri spaľovaní drevného paliva vzniká rovnaké množstvo CO2, aké sa spotrebuje na rast stromov. Udržiava sa teda nulová bilancia CO2, ktorá nezvyšuje emisie skleníkových plynov (CO2).
Po tretie: pri spaľovaní dreveného paliva sa do atmosféry vypúšťa 100-krát menej oxidu siričitého a 2-3-krát menej oxidu dusičitého. Množstvo týchto emisií navyše závisí od druhu dreva, kvality kotolne a dokonalosti cyklu parnej energie používanej na výrobu elektrickej energie.
V dôsledku toho je možné tieto ukazovatele zlepšiť v procese technologického vývoja.
Po štvrté: popol z dreva vytvorený pri spaľovaní dreveného paliva je najcennejším hnojivom, ktoré je možné použiť na intenzívnu reprodukciu lesov a rozvoj poľnohospodárskych komplexov založených na tepelných elektrárňach spaľujúcich drevo.
Po piate: Na základe TPP spaľujúcich drevo sú organizované integrované závody na spracovanie dreva na získavanie rôznych produktov. Účinnosť týchto odvetví je zároveň výrazne vyššia, pretože elektrina a teplo v nich používané sú oveľa lacnejšie.
Po šieste: Energetická bezpečnosť regiónu je dosiahnutá, pretože zásoby obnoviteľného lesného paliva často prevyšujú potreby regiónu v oblasti elektrickej energie (3-5-krát). Okrem toho je možné vykonávať špeciálne lesné výsadby, ktoré poskytujú TPP palivo, ako aj využitie poľnohospodárskeho odpadu, odpadu, sušeného kalu z čistiarní odpadových vôd osád, poľnohospodárskych a priemyselných podnikov.
Po siedme: ekonomická efektívnosť projektov TPP spaľujúcich drevo je dnes na úrovni účinnosti konvenčných uhoľných tepelných elektrární (800-1 000 USD / kW). Počas implementácie konkrétneho projektu sa však dá výrazne zlepšiť (až do 500-600 USD / kW) znížením nákladov na drevené palivo, minimalizáciou nákladov na dopravu pri jeho dodávke, použitím pokročilých technológií na ťažbu a odstraňovanie dreva, čo je veľmi dôležité. efektívny technologický cyklus na výrobu elektriny a tepla a vytváranie integrované s hlavným technologickým procesom prijímania e -mailov. energia pomocného drevospracujúceho priemyslu, skleníkové farmy, využitie technológie výroby humusu pomocou kalifornských a dážďoviek a pod.
Zdá sa teda, že implementácia technológie TPP spaľujúcej drevo v regióne (napríklad v regióne Kaluga) s veľkými zásobami lesov spaľujúcich drevo je pre región mimoriadne prospešná.
To umožňuje výrazne zvýšiť energetickú bezpečnosť regiónu, čo predstavuje významný impulz pre rozvoj hospodárstva, najmä poľnohospodárstva, spracovania dreva, lesného hospodárstva.
| bezplatné stiahnutie Tepelné elektrárne na drevo, Arkharov Yu.M.,
