Роль угля газа и мазута в обеспечении топливом стационарной энергетики доклад
Обновлено: 30.06.2024
В прошедшие десятилетия в России осуществлялось преимущественное развитие промышленности и интенсивно росло потребление природного газа на тепловых электростанциях. Следует заметить, что газ в РФ является самым дешёвым и экологически чистым топливом.
Однако в условиях прогнозируемого падения добычи газа необходимо в ближайшие годы переориентировать отечественную промышленность, и прежде всего энергетику, на уголь как на основной энергоресурс. Поскольку ТЭС, в последние годы потреблявшие около 80% всего природного газа, сжигаемого в отрасли, расположены в европейской части России, то именно здесь наиболее остро встанут экономические, технические и экологические проблемы при замещении газа твердым топливом.
При сжигании мазута и газа проблема золоулавливания из дымовых газов отсутствует: она становится актуальной при сжигании в топках твердого топлива – каменного, бурого углей и горючих сланцев.
В 1997 г. РФ введены новые нормативы удельных выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для вновь создаваемых котельных установок (ГОСТ Р 50837-95). Они ориентированы на современный уровень научно-технического прогресса.
Поскольку требования к оборудованию, введённому до 1981 г. и находящемуся в настоящее время в эксплуатации, не отвечают современному уровню развития техники, задачей отрасли является поэтапная модернизация и во многих случаях замена устаревшего оборудования на современное высокоэффективное.
В нормы технологического проектирования введены требования к вновь вводимому оборудованию, которые соответствуют ГОСТ Р 50832-95.
Снижение выброса золовых частиц из топок котлов конструктивными и технологическими методами
Объем выброса золовых частиц из топок котлов для твердого топлива существенно зависит от типа топочного устройства.
При топках с жидким шлакоудалением выбросы летучей золы из топки в конвективную шахту и далее в дымовые трубы существенно меньше, чем при твердом шлакоудалении, поскольку в этом случае часть золы расплавляется в топке и оседает в шлаковую ванну.
При слоевом сжигании твердого топлива на механических цепных решётках с различными типами подвижных колосников и при других многочисленных типах слоевых механических топок, применявшихся много лет назад на котлах с твердым топливом малой производительности, выброс летучей золы из топок был относительно невелик. В топках с циркулирующим кипящим слоем (ЦКС), получающих в настоящее время в мировой энергетики всё большее применение в связи с проблемами экологии, выброс золовых частиц в атмосферу в некоторых случаях не меньше, чем в пылеугольных топках традиционной конструкции, из-за добавки в слой известняка. Наиболее радикальным способом сокращения выброса золовых частиц в атмосферу является газификация твердого топлива
Золоулавливание и типы золоуловителей
При золоулавливании приходится иметь дело с частицами размером от 1мм до 1 мкм. Более тонкие частицы так называемые аэрозоли при пылевидном сжигании топлива в продуктах сгорания, как правило, отсутствуют или присутствуют в очень ограниченном количестве.
Для золоуловителей имеют значение следующие параметры летоучей золы:
· физические, химические и электрические свойства золы.
Для золоулавливания применяют преимущественно следующие способы, основанные на использовании:
· гравитационных и инерционных сил;
· молекулярных сил сцепления частиц золы с пленкой воды или её струями;
· электростатических сил электрического поля;
· фильтрования через матерчатую перегородку.
В прошлом на ТЭС в ряде случаев ограничивались простыми в обслуживании циклонными золоуловителями.
В прошедшие десятилетия в России осуществлялось преимущественное развитие газовой промышленности и интенсивно росло потребление природного газа на тепловых электростанциях. Следует заметить, что газ в РФ является самым дешевым и экологически чистым топливом. В этих условиях проблема золоулавливания на ТЭС России пока не очень остра. Однако производительность освоенных месторождений природного газа в стране в недалеком будущем начнет сокращаться. Это связано с тем, что представляется невозможным в дальнейшем в периоды освоения новых газовых и газоконденсатных месторождений поддерживать добычу газа на требующемся постоянном уровне. В соответствии с действующими нормативами этот период может продлиться 12—15 лет. Между тем, как показала практика освоения Оренбургского, Медвежьего, Уренгойского и Ямбургского месторождений, такая продолжительность постоянной добычи в период освоения новых месторождений не рациональна, она не учитывает интересы будущих поколений. На рис. 2.1 представлены графики добычи газа по месторождениям за период 1970—2030 гг. Они показывают, что после достижения максимума добычи газа происходит постепенное и планомерное ее снижение. Только по месторождению Медвежье удалось в течение около 15 лет поддерживать максимальную добычу газа, а затем произошло интенсивное ее снижение [2.1].[ . ]
Уровень использования угля, газа и мазута в энергетике России за 1990—1997 гг. представлен на рис. 2.2. Доля газа в структуре топливного баланса страны почти не изменилась и даже выросла от 58,5 до 62,6 %, а доля твердого топлива немного снизилась от 29,4 до 28,6 %.[ . ]
В условиях прогнозируемого падения добычи газа (см. рис. 2.1) необходимо в ближайшие годы переориентировать отечественную промышленность и прежде всего энергетику на уголь как на основной энергоресурс. Поскольку ТЭС, в последние годы потреблявшие около 80 % всего природного газа, сжигаемого в отрасли, расположены в европейской части России, то именно здесь наиболее остро встанут экономические, технические и экологические проблемы при замещении газа твердым топливом.[ . ]
При сжигании мазута и газа проблема золоулавливания из дымовых газов отсутствует: она становится актуальной при сжигании в топках твердого топлива — каменного и бурого углей и горючих сланцев.[ . ]
В 1997 г. в РФ введены новые нормативы удельных выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для вновь создаваемых котельных установок (ГОСТ Р 50831-95). Они ориентированы на современный уровень на-учно-технического прогресса. В табл. 2.3 приведены соответствующие нормы выбросов твердых частиц [2.6].[ . ]
Поскольку требования к оборудованию, введенному до 1981 г. и находящемуся в настоящее время в эксплуатации, не отвечают современному уровню развития техники, задачей отрасли является поэтапная модернизация и во многих случаях замена устаревшего оборудования на современное высокоэффективное.[ . ]
Введение 3
1 Виды топлива 4
1.2 Твердое топливо 5
1.2 Жидкое топливо 6
2 Органическое топливо 7
3 Газообразное топливо 10
3.1 Природный газ 11
3.2 Сжиженный газ 14
Заключение 17
Список использованной литературы 18
Топливо считается хорошим или ценным, если оно имеет низкую температуру воспламенения и выделяет большое количество тепла, то есть его теплотворная способность высока.
С древнейших времен известны уголь и нефть - вещества, дающие при сжигании большое количество теплоты. Сейчас формулировка "топливо" включает все вещества, которые дают при сжигании большое количество теплоты, широко распространены в природе и (или) добываются промышленным способом. К топливу относятся нефть и нефтепродукты (керосин, бензин, мазут, дизельное топливо), уголь, природный горючий газ, древесина и растительные отходы (солома, лузга и т.п.), торф, горючие сланцы, а в настоящее время и вещества, используемые в ядерных реакторах на АЭС и ракетных двигателях.
Идеальное топливо должно легко храниться, после сжигания оставлять немного золы и легко сжигаться. Их сжигание не должно давать нежелательных побочных продуктов. Уголь, нефть и природный газ отвечают практически всем этим условиям. Они дешевы, легко доступны, не выделяют вредного запаха во время горения, могут легко транспортироваться и контролировать их горение.
1 Виды топлива
Топливо в целом можно классифицировать на два вида:
1. По его состоянию:
Твердое топливо
Жидкое топливо
Газообразное топливо
2. По его происхождению
Органическое топливо
Искусственное топливо
Рисунок 1. – Виды топлива
1.2 Твердое топливоТопливо, которое находится в твердом состоянии при комнатной температуре, обычно называют твердым топливом. Они были первым видом топлива, которое, как известно, использовалось человеком, в основном дровами для создания огня. Уголь был еще одним из влиятельных видов топлива, известных человеку, поскольку он прокладывает путь для промышленной революции, от топочных печей до работающих паровых двигателей.
Преимущества:
Упрощенная транспортировка и хранение;
Низкая себестоимость;
Умеренная температура воспламенения.
Недостатки:
Большая часть энергии тратится впустую;
Стоимость обработки высока, а контроль также сложен;
Содержание золы высокое и сгорает с образованием клинкера.
1.2 Жидкое топливоБольшинство жидкого топлива получают из окаменелых останков мертвых растений и животных, подвергаясь воздействию тепла и давления в земной коре. Пары жидкого топлива воспламеняются вместо жидкости.
Преимущества:
Более высокая теплотворная способность на единицу массы;
Горят без пепла, клинкеров;
Контролировать сгорание проще;
Транспортировка легче по трубам и хранится неограниченно долго без потерь;
Потеря энергии сравнительно ниже;
Требуют меньше места в печи для сжигания.
Недостатки:
Стоимость жидкого топлива намного выше по сравнению с твердым топливом;
Методы хранения стоят дороже;
Большой риск возникновения пожара;
Для более эффективного сгорания требуется специальное оборудование для сжигания.
2 Органическое топливоРазлагающиеся растения и другие организмы, похороненные под слоями отложений и горных пород, заняли тысячелетия, чтобы стать богатыми углеродом месторождениями, которые мы теперь называем органическим топливом. Это невозобновляемое топливо, которое включает в себя уголь, нефть и природный газ, обеспечивает около 80 процентов мировой энергии. Они обеспечивают электричеством, теплом и транспортом, а также обеспечивают процессы, которые делают огромный ассортимент продукции, от стали до пластмасс.
При сжигании органического топлива они выделяют углекислый газ и другие парниковые газы, которые, в свою очередь, задерживают тепло в нашей атмосфере, что делает их основными источниками глобального потепления и изменения климата.
Существует несколько основных групп органического топлива, в том числе:
1. Уголь. Черные или коричневые куски осадочных пород, которые варьируются от рассыпчатых до относительно твердых, уголь начал формироваться в течение каменноугольного периода около 300–360 миллионов лет назад, когда водоросли и обломки от растительности в болотных лесах оседали все глубже и глубже под слоями грязи. , Добываемый с помощью наземных или подземных методов, уголь обеспечивает треть всей энергии в мире, причем основными потребителями и производителями угля в 2018 году являются Китай, Индия и США. Уголь подразделяется на четыре категории - антрацит, битум, полубитум и лигнит - в зависимости от содержания углерода.
Выбросы углекислого газа от сжигания угля составляют 44 процента от общемирового объема, и это самый большой источник глобального повышения температуры над доиндустриальным уровнем. Последствия употребления угля для здоровья и окружающей среды наряду с конкуренцией со стороны дешевого природного газа способствовали его снижению в США и других странах. Но в других местах, таких как Индия, ожидается, что к 2023 году спрос вырастет.
2. Нефть. Сырая нефть, жидкость, состоящая в основном из углерода и водорода, часто бывает черной, но существует в различных цветах и вязкостях в зависимости от ее химического состава. Большая часть его образовалась в мезозойский период, между 252 и 66 миллионами лет назад, когда планктон, водоросли и другие вещества затонули на дне древних морей и в конечном итоге были захоронены.
Добываемая из наземных и морских скважин сырая нефть перерабатывается в различные нефтепродукты, включая бензин, дизельное топливо и мазут. Основными нефтедобывающими странами являются США, Саудовская Аравия и Россия, на которые в совокупности приходится почти 40 процентов мировых поставок.
На потребление нефти приходится почти половина выбросов углерода в США и около трети от общего объема выбросов в мире. Помимо загрязнения воздуха, возникающего при сжигании нефти, бурение и транспортировка привели к нескольким крупным авариям.
Тем не менее, спрос на нефть продолжает расти, обусловленный не только нашей жаждой мобильности, но и многими продуктами, включая пластмассы, производимыми с использованием нефтехимических продуктов, которые, как правило, производятся из нефти и газа.
3. Природный газ. Природный газ без запаха, состоящий в основном из метана, часто находится в отложениях, которые, как и в случае угля и нефти, образовались миллионы лет назад в результате разложения растительного вещества и организмов. За последние два десятилетия добыча, как природного газа, так и нефти в США выросла из-за достижений в технике бурения, которую большинство людей называют фрекингом.
Сочетая фрекинг или гидроразрыв пласта - с горизонтальным бурением и другими инновациями, индустрия ископаемого топлива сумела извлечь ресурсы, которые раньше были слишком дорогостоящими, чтобы их можно было получить. В результате природный газ превзошел уголь и стал главным топливом для производства электроэнергии в США, а США лидируют в мире по добыче природного газа, за которым следуют Россия и Иран.
Природный газ является более чистым, чем уголь и нефть с точки зрения выбросов, но, тем не менее, составляет пятую часть от общего объема в мире, не считая так называемых неорганизованных выбросов, которые выходят из отрасли, что может быть значительным. Не все источники природного газа в мире активно добываются. Подводные гидраты метана, например, где газ улавливается в замерзшей воде, рассматриваются как потенциальный газовый ресурс.
3 Газообразное топливо
Газообразное топливо получают либо естественным путем, либо путем обработки твердого или жидкого топлива. Среди природного газообразного топлива природный газ и сжиженный нефтяной газ являются наиболее важными. Эти газы имеют высокую теплотворную способность. Классификация газообразного топлива зависит не только от теплотворной способности газа.
Газообразное топливо имеет более низкое содержание энергии, чем жидкое топливо, такое как бензин или дизельное топливо. Тем не менее, они являются потенциально более заслуженным топливом, так как при сжигании вырабатывают очень низкий парниковый газ и, следовательно, получают преимущества в отношении качества воздуха по сравнению с обычными и бензиновыми и дизельными продуктами.
3.1 Природный газ
В сжиженном нефтяном газе или сжиженном нефтяном газе, короче говоря, это бесцветный и летучий углеводородный газ, который получают из очищающего газа или природного газа (включая попутный газ на нефтяных месторождениях) путем повышения давления, охлаждения и сжижения.
Компоненты сжиженного нефтяного газа из очищенного газа в основном представляют собой пропан, пропилен, бутан, бутилен с небольшим количеством пентана и пентилена, а также небольшое количество сульфидных примесей. Сжиженный природный газ почти не содержит олефинов. Сжиженный нефтяной газ имеет основное применение в качестве промышленного и бытового топлива, а также топлива для двигателей внутреннего сгорания.
Сжиженный газ является легковоспламеняющимся газом и взрывается, когда его концентрация в воздухе достигает определенного значения. Сжиженный газ остается в газообразном состоянии при атмосферном давлении и нормальной температуре окружающей среды, но его можно сжижать, когда применяется умеренное давление или когда температура достаточно снижена, и таким образом он хранится в баллонах.
По сравнению с другими видами топлива сжиженный нефтяной газ обладает следующими особыми преимуществами: меньше загрязнений, более высокая выработка тепла из-за его очень высокой теплотворной способности, простоты транспортировки по автомобильным дорогам (танкерам) и водным путям (судам).
Хранение сжиженного нефтяного газа также очень удобно. Он может храниться в резервуарах и может быть заполнен в баллонах для использования клиентом. Сжиженный газ также может поставляться через газораспределительную станцию и трубопроводы. Кроме того, он не содержит дыма, пыли и углеродных остатков. Благодаря вышеперечисленным преимуществам СПГ, он широко используется в качестве промышленного, коммерческого и бытового топлива. В дополнение к этому, СПГ является полезным сырьем для химической промышленности.
Пиролизный газ, полученный в результате процессов термического крекинга и каталитического крекинга, является основным источником сжиженного нефтяного газа. Основными компонентами пиролизного газа являются водород, метан, этан, этилен, пропан, пропилен, бутан, бутилен и C5+.
Эти углеводороды могут быть отделены в процессе холодного разделения, а сжиженный нефтяной газ может быть получен путем сжижения газов C4 и C5, которые могут храниться в баллонах. При открытии клапана баллонов с СПГ легковоспламеняющиеся газообразные углеводороды проходят через трубы в горелку.
При воспламенении сжиженный газ образует синее пламя, выделяя большое количество тепла во время сгорания (со значением тепловыделения 92 100 кДж/м3 – 121400 кДж/м3). Составляющие сжиженного нефтяного газа могут быть разделены и использованы для производства синтетического пластика, синтетического каучука, синтетического волокна, фармацевтических препаратов, взрывчатых веществ, красителей и т.д.
Хотя сжиженный нефтяной газ является удобным топливом, но он также опасен. Если трубопровод протекает или клапан не плотно закрыт, СПГ распространяется в помещение. Когда его содержание достигает предела взрыва, СПГ взорвется, если он вступит в контакт с любыми искрами.
Из-за этой природы этого газа заводы по переработке сжиженного нефтяного газа часто смешивают небольшое количество вредных производных меркаптана или тиоэфира с сжиженным нефтяным газом, чтобы обнаружить его утечку. При утечке сжиженного нефтяного газа его можно почувствовать мгновенно и принять соответствующие меры.
Заключение
Несмотря на огромное разнообразие видов топлива, основными источниками энергии остаются нефть, природный газ и уголь. Положение дел 100 лет назад было освещено Менделеевым.
Первые два ископаемых топлива исчерпаемы в ближайшем будущем. Нефтяные топлива обладают особой ценностью для транспортных средств (основных потребителей энергии), в силу удобства перевозки, поэтому в настоящий момент ведутся исследования по использованию угля для выработки жидких топлив, в том числе и моторных.
За последние 20 лет мировое энергоротребление возросло на 30 % (и этот рост, по-видимому, продолжится в связи ростом потребности бурно развивающихся стран азиатского региона).
Таким образом, энергетическое топливо прочно вошло в нашу жизнь и нашло широкое применение в промышленности. Не смотря на то, что в наше время активно разрабатываются концепции альтернативного топлива, современный человек не может представить себе жизнь без традиционных видов энергии
Список использованной литературы
Рабочий цикл ТЭС подразумевает постоянный подвод тепла. Тепло получается при сжигании топлива. В нашей стране большое количество ТЭС ( ТЭЦ , ГРЭС ), но все они используют 3-4 вида топлива. Это природный газ, уголь (каменный и бурый), мазут и торф. Самые распространенные виды топлива — это газ и уголь.
Уголь, как топливо ТЭС.
Пожалуй, начнём с угля. Уголь известен человечеству с давних времён. Им люди отапливают свои жилища очень давно. Это связано, прежде всего с доступностью самого топлива — некоторые залежи угля становятся доступны буквально сняв 2-3 метра верхнего слоя земли. Также давнее применение угля в качестве топлива связано ещё с тем, что его легко можно хранить. Не нужно каких-то хитрых приспособлений и построек, достаточно сложить его в кучу.
В промышленности уголь активно начали использовать с конца 18 века. Со становлением железнодорожного транспорта уголь начали использовать и там. На любом производстве важно иметь балкон, с которого будет обзор на предприятие. Балкон под ключ.
Первые электростанции, работающие на угле, начали строить с конца 19 века и до сих пор уголь на ТЭС активно используется.
На первых ТЭС уголь сжигался в котлах на колосниковых решетках. Сначала кочегары лопатами закидывали уголь в топку, шлак удаляли тоже вручную. Затем появились механизированные колосниковые решетки. На них уголь ссыпался с верху из бункера, решетка двигалась и шлак падал с другого конца в приемник шлака. Это значительно облегчило труд кочегаров.
В настоящее время в котлах электростанций не жгут уголь в виде комков. Сейчас сжигают угольную пыль. Угольная пыль получается после размола кусков угля в дробилках и различных мельницах (барабанные, молотковые, мельницы-вентиляторы и др.). Затем, угольная пыль транспортируется воздухом к горелкам, установленных в котле. На выходе из горелок в топке, угольная пыль перемешиваясь с воздухом горит.
Вы можете более подробно прочитать про угольные электростанции .
Электростанции, работающие на газу.
Газ — это топливо, которое также как и уголь, сильно распространено на ТЭС. У газа, по сравнению с углем, есть свои преимущества.
Во-первых, сжигая газ, мы получаем меньше вредных выбросов. Практически отсутствует такие составляющие как зола и шлак.
Во-вторых, упрощается эксплуатация ТЭС, так как отпадает такая работа, как пылеприготовление. Кроме установок пылеприготовления, на ТЭС много и другого оборудования . Газ практически не нужно подготавливать к сжиганию. Также ТЭС, которая работает на газу, несколько маневренней, чем ТЭС, работающая на угле в плане изменения нагрузки.
По поводу эффективности можно сказать, что современные ТЭС работающие по циклу ПГУ (паро-газовая установка) могут работать только на газу. В ПГУ установлена газовая турбина , и именно в ней происходит сжигание топлива, а не в котле, как на старых электростанциях. Угольную пыль там сжечь невозможно. Хотя стоит сказать, что в настоящее время из угля можно получит синтетический газ, на котором уже могут работать некоторые зарубежные образцы газовых турбин.
Мазут, торф, дизель и другие виды топлива на ТЭС.
В середине двадцатого века на некоторых ТЭС активно использовался мазут в качестве топлива. В настоящее время мазут в качестве основного топлива не используется из-за его дороговизны. Но мазут продолжают использовать в качестве растопочного топлива на угольных электростанциях. По своим эксплуатационным свойствам мазут близок к природному газу. Стоит заметить, что при сжигании мазута выделяется много оксида серы, так как в нем большое содержание серы.
Также, в прошлом веке на некоторых ТЭС применялся в качестве топлива торф. Но из-за эксплуатационных особенностей и из-за экономической невыгодности сейчас его практически не используют.
Дизельное топливо используют только там, где не требуется производство большого количества электричества. Например, на северных и островных территориях нашей страны. Или там, где требуется временный источник электроснабжения. Дизель, как и мазут, сейчас дорог.
Читайте также: