Повышение эффективности использования твердого топлива на промышленных ТЭЦ
В.В. Бухмиров, А.К. Соколов, С.Н. Ярунин, Н.Н. Ярунина, Н.Н. Смирнов
Вестник ИГЭУ, 2023 г. выпуск 5, сс. 12—18
Скачать PDF
Состояние вопроса. В настоящее время в нашей стране твердое топливо на промышленных ТЭЦ, как правило, сжигается слоевым или факельным способом в котлах с выработкой пара, который направляется в паровую турбину. Данная технология выработки тепловой и электрической энергий характеризуется относительно низким КПД и значительными выбросами загрязняющих веществ в атмосферу. Вместе с тем использование твердого топлива в промышленной энергетике с его предварительной газификацией позволяет значительно повысить КПД выработки электроэнергии и одновременно уменьшить негативное воздействие на окружающую среду.
Материалы и методы. В качестве материала исследования использованы результаты аналитического сравнения двух схем использования твердого топлива в промышленной энергетике: традиционной и альтернативной, основанной на его предварительной газификации. Для оценки эффективности рассматриваемых схем применена научная методология системного анализа, позволяющая рассмотреть любой энергетический объект как единую систему, состоящую из взаимосвязанных элементов. Системный анализ выполнен на основе математического моделирования технологического процесса получения тепловой и электрической энергии.
Результаты. Разработана комплексная балансовая математическая модель промышленной ТЭЦ с предварительной газификацией угля. Произведены расчеты с использованием математической модели, которые показали, что строительство промышленных парогазовых ТЭЦ с предварительной газификацией угля вместо традиционных паротурбинных позволит увеличить основной показатель энергетической эффективности ТЭЦ ‒ коэффициент использования топлива – с 60 до 74 %. На основе методологии системного анализа разработана оптимальная тепловая схема промышленной парогазовой ТЭЦ с предварительной газификацией угля. С помощью математической модели определены численные значения основных рабочих параметров ТЭЦ и показателей энергетической эффективности.
Выводы. Использование твердого топлива на промышленных ТЭЦ с его предварительной газификацией является весьма перспективным направлением развития промышленной энергетики в России, в силу того что данный способ извлечения связанной химической энергии твердого топлива позволяет значительно увеличить коэффициент использования топлива и производство электрической энергии и одновременно снизить выбросы загрязняющих веществ в атмосферу.
1. Алешина А.С., Сергеев В.В. Газификация твердого топлива: учеб. пособие. – СПб.: Изд-во политехн. ун-та, 2010. – 202 с.
2. Газификация твердых топлив: учеб. пособие / Д.В. Гвоздяков, В.Е. Губин, С.В. Лавриненко и др. – Томск: ТПУ, 2021. – 172 с.
3. Газогенераторные технологии в энергетике / А.В. Зайцев, А.Ф. Рыжков, В.Е. Силин и др.; под ред. А.Ф. Рыжкова. – Екатеринбург: Сократ, 2010. – 612 с.
4. Парогазовые технологии на твердом топливе: учеб. пособие / А.Ф. Рыжков, Т.Ф. Богатова, Е.И. Левин и др.; под ред. Б.В. Берг. – Екатеринбург: УрФУ, 2018. – 160 с.
5. Пучков Л.А., Воробьев Б.М., Васючков Ю.Ф. Углеэнергетические комплексы будущего. – М.: Изд-во Моск. гос. горного ун-та, 2007. – 245 с.
6. Афанасьев В.В., Ковалев В.Г., Тарасов В.А. Анализ технологий газификации твердого топлива // Вестник Чувашского университета. – 2010. – № 3. – С. 194–205.
7. Мракин А.Н., Селиванов А.А., Стрибулевич В.А. Разработка установки с газификацией твердого топлива для комбинированного производства энергоносителей // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2016. – № 12-1. – С. 36–39.
8. Ольховский Г.Г. Газификация твердых топлив в мировой энергетике (обзор) // Теплоэнергетика. – 2015. – № 7. – С. 3–11.
9. Ольховский Г.Г. Новые проекты ПГУ с газификацией угля (обзор) // Теплоэнергетика. – 2016. – № 10. – с. 3–13.
10. Филиппов С.П., Кейко А.В. Газификация угля: на перепутье. Технологические факторы // Теплоэнергетика. – 2021. – № 3. – С. 45–48.