Возобновляемые источники энергии
Контрольная работа - Физика
Другие контрольные работы по предмету Физика
ъявляемым промышленно развитой экономике, но и способная обеспечить устойчивое развитие страны на многие десятилетия вперед. К сожалению, этим планам не было суждено сбыться, и среди главных причин, помешавших их осуществлению, были: сначала чернобыльская катастрофа, по понятным причинам серьезно затормозившая развитие отечественной атомной энергетики и не позволившая довести до конца уже начатое строительство многих АЭС, а потом и распад Советского Союза. К тому моменту дешевый газ прочно занял свое место в энергетике страны, потеснив в нем в первую очередь уголь, а во вторую - не дав занять свою долю атомной энергетике.
В остальном мире судьба угля в энергетике была менее трагичной, хотя стоит, пожалуй, указать на два примера массового вытеснения угля из энергетики развитых стран. Первый пример - это Великобритания, для которой открытие огромных месторождений нефти и газа в Северном море в 70-е годы прошлого века дало возможность не только снизить зависимость от импортируемых энергоносителей, но и впоследствии закрыть свою угольную промышленность: одну из старейших в мире, но объективно проигрывавшую глобальную конкурентную борьбу. Франция - второй пример того, как из соображений национальной энергетической безопасности и роста эффективности экономики страна избавилась от собственной угольной промышленности, заменив ее на по тем временам суперсовременный ядерно-энергетический комплекс. В других же странах угольная энергетика не только не была предана забвению, но и получила второе дыхание: новые технологии позволили довести основные экологические характеристики угольных ТЭС практически до газовых аналогов, а по показателям КПД порой даже сравняться с ними. Что это за технологии?
Как сжигаешь, то и пожнешь
Главным технологическим аспектом, определяющим применение угля в электроэнергетике, является технология его сжигания. Именно она, по сути, определяет все основные технико-экономические параметры и характеристики угольной электростанции. На сегодняшний день используются следующие основные технологии сжигания угля: факельное сжигание; низкотемпературное вихревое сжигание; сжигание в кипящем слое; газификация угля.
Факельное сжигание на нынешний день - самый распространенный способ использования угля в электроэнергетике. Измельченный до пылеобразного состояния и обогащенный до необходимых значений уголь подается (вдувается в составе воздушной смеси) в топку, где происходит его сгорание при температуре свыше 1200оС. Главные минусы этой технологии - невозможность обеспечить полное сгорание угольно-воздушной смеси и высокий уровень выхода загрязняющих веществ в дымовых газах. Для их удаления, соответственно, необходимо устанавливать и обслуживать дорогостоящие системы очистки. Можно даже сказать, что современная угольная электростанция при использовании данной технологии представляет симбиоз собственно электростанции и химзавода по утилизации дымовых газов.
Технология низкотемпературного вихревого сжигания (ВИР-технология) является отечественной разработкой. Как и при обычном факельном сжигании, происходит вдувание угольной смеси в топку. Ключевое ее отличие от обычного факельного сжигания угля - создание при помощи вихревых потоков воздуха двух зон сжигания: низкотемпературное сжигание осуществляется в нижней, а высокотемпературный дожиг - в верхней части топки. Преимущества технологии - более полное сгорание топлива и низкий выход вредных веществ за счет более низкой температуры горения угля. Немаловажно, что в топке можно использовать уголь крупного помола вплоть до 100 мм, что, во-первых, дает экономию на установке по приготовлению угольной пыли, а во-вторых, повышает общую безопасность ТЭС. Не секрет, что пылеугольная воздушная взвесь представляет собой опасную взрывоопасную субстанцию и ее исключение из технологической цепочки - немалый плюс данного способа сжигания угля.
Сжигание в кипящем слое и, как ее разновидность, сжигание в циркулирующем кипящем слое (ЦКС) базируется на развитии идеи слоевого сжигания в топке. В отличие от классического слоевого сжигания, когда размолотый до определенного размера кусков уголь сжигается на решетке в топке, при использовании ЦКС из-под решетки подается под давлением воздух. Сочетание определенного размера помола угля и скорости подачи воздуха позволяют осуществлять сгорание не на самой решетке, а над ней. Происходит сгорание частиц угля в воздухе, уголь как бы кипит. Не полностью выгоревший уголь улавливают и циклически возвращают в зону горения до полного его выгорания.
Главные преимущества ЦКС - хорошие экологические характеристики, достигаемые в том числе и за счет низких температур сгорания угля, возможность использовать широкий спектр угольного топлива вплоть до низкокалорийного бурого угля.
ВГУ - внутрицикловая газификация угля (по западной терминологии - IGCC) - является наиболее перспективной технологией для электроэнергетики. ТЭС с ВГУ - это в первую очередь химпроизводство и лишь затем электростанция. Ключевым элементом такой ТЭС является реактор-газогенератор. Находящийся там уголь подвергается окислению при помощи кислорода или сжатого воздуха. В ходе реакции преимущественно выделяются угарный газ и водород, а также углекислый газ, азот и ряд других примесей, образующие горючий генераторный газ. На следующем этапе газ проходит очистку от сернистых и иных соединений и поступает в парогазовый цикл камера сгорания - ГТУ - паровая турбина&