Теплоэнергетика

Теплоэнергетику справедливо называют основой основ технического прогресса, главной движущей силой ускорения темпов развития народного хозяйства.

Россия — родина теплофикации, и она прочно удерживает первенство в мире по масштабам комбинированного производства электрической и тепловой энергии. Одна треть мощности всех тепловых электростанций страны приходится на теплоэлектроцентрали. Ими производится более половины всего централизованного тепла.

Основу российской электроэнергетики составляют тепловые электростанции (ТЭС). На них вырабатывается около 70% общего объема электроэнергии. Эта отрасль стоит на первом месте и по масштабам воздействия на окружающую среду. День и ночь работают около пятисот мощных тепловых электростанций и теплоэлектроцентралей, сжигая миллионы тонн органического топлива. На их долю приходится примерно четвертая часть всех вредных выбросов, поступающих в атмосферу от промышленных предприятий. До половины общего количества вредных веществ приходится на диоксид серы, примерно треть — на оксиды азота и до четверти — на летучую золу.

На рисунке показана упрощенная схема ТЭС. Топливо и окислитель, которым обычно служит подогретый воздух, непрерывно поступают в топку котла. В качестве топлива чаще всего используется уголь, а также такой дешевый вид топлива, как сланцы. Широко используется природный газ и мазут — продукт переработки нефти, остаток, образующийся после отгонки из нефти бензина, керосина и других легких фракций.

За счет тепла, образующегося в результате сжигания топлива в паровом котле, вода превращается в пар с температурой около 550°С.

Водяной пар из котла поступает в паровую турбину, назначение которой — превращать тепловую энергию пара в механическую. Все движущиеся части турбины жестко связаны с валом и вращаются вместе с ним. Вал турбины и вал электрического генератора соединены между собой. Таким образом, благодаря отсутствию возвратно-поступательного движения поршня не нужны коленчатый вал, шатун и другие механизмы, свойственные поршневым машинам. В этом одно из главных преимуществ паровой турбины перед паровой (поршневой) машиной.

При сжигании твердого топлива в атмосферу поступают летучая зола с частицами недогоревшего топлива, сернистый и серный ангидриды, некоторое количество фтористых соединений, а также газообразные продукты неполного сгорания топлива. Летучая зола, которая образуется в продуктах сгорания только при использовании твердых видов топлива, в некоторых случаях содержит помимо нетоксичных составляющих и более вредные примеси.

Во всех развитых странах мира ведется активный поиск наиболее эффективных методов энерготехнологической переработки твердого топлива, В России намечается промышленная переработка дешевого бурого угля Канско-Ачинского месторождения, из которого получат бездымный коксик, необходимый металлургам, и очищенные от смол жидкую и газообразную фракции, которые легче использовать на тепловых электростанциях. Благодаря такой технологии в атмосферу попадает гораздо меньше оксидов серы, азота и пылевидных частиц, чем при прямом сжигании только что извлеченного из недр земли твердого топлива.

Первые тонны полукокса уже получены на крупнейшей в стране установке «ЭТХ-175», построенной в Красноярске по проекту ученых Московского научно-исследовательского энергетического института имени Г. М. Кржижановского. Таким образом, положено начало практическому решению задачи по комплексной переработке огромных запасов твердого топлива уникального Канско-Ачинского месторождения.

Ученые давно пришли к выводу о необходимости использования угля не только для получения теплоты и электрической энергии, но и других продуктов. Вещества, которые уходят в воздух вместе с дымом и отравляют окружающую среду, являются хорошим сырьем для получения ряда ценных соединений, необходимых в самых различных отраслях народного хозяйства.

Анонс. Какова же с точки зрения экологии роль человека в биосфере. Он выступает то созидателем, то разрушителем. Человек создал науку, культуру, социум, но при этом разрушил природу, экологию и окружающую среду. Так какова же роль человека в биосфере? Кто мы: мозг планеты или космический вирус, занесенный давным-давно на девственную когда-то Землю. Ответ читайте в монографии «Земля – живое существо». Конец анонса.

До миллиона градусов разогреваются мельчайшие частицы размолотого угля в тепловых камерах установки. Пройдя по многочисленным трубам, угольная пыль после охлаждения превращается в полукокс — облагороженное топливо и сырье для металлургической промышленности. При его сжигании в атмосферу попадает вдвое меньше вредных веществ. Один из продуктов этого процесса — тяжелая смола может стать прекрасным заменителем асфальта, а ее легкая фракция может использоваться для производства средств бытовой химии.

С пуском установки ученые и практики получили возможность опробовать варианты новой технологии получения ценных продуктов в гораздо более крупном масштабе, чем прежде, проверить, как поведет себя бурый уголь при крупномасштабном производстве.

Установка в Красноярске высотой в 15-этажный дом позволяет перерабатывать 175 т/ч угля. Примененный здесь метод высокоскоростного пиролиза станет наряду с другими технологиями, разработанными российскими учеными, новым шагом на пути создания крупномасштабных процессов переработки углей, получения из них необходимых для народного хозяйства ценных продуктов.

Сточные воды ТЭС содержат ванадий, никель, фтор, фенолы и нефтепродукты. При сбросе их в водоемы они могут оказать вредное влияние на качество воды, водные организмы. Представляет опасность и так называемое тепловое загрязнение водоемов, вызывающее многообразные нарушения их состояния. ТЭС производят энергию при помощи турбин, приводимых в движение нагретым паром. При работе турбин отработанный пар охлаждается водой. Поэтому от ТЭС в водоемы непрерывно поступает поток воды, подогретой на 8—12°С. Крупные ТЭС сбрасывают до 90 м3/с подогретой воды, т. е. в водоем непрерывно поступает мощный поток теплой воды, примерно равный такой реке, как Москва.