Производство энергии на пылеугольных электростанциях в условиях конкуренции и либерализации рынка
Бенеш В. А., Шмелинг М. “STEAG”, Essen, Germany
Пылеугольные электростанции играют важную роль и в условиях либерализации энергетического рынка, оказывающей, в свою очередь, влияние и на используемые технические средства, основными из которых являются:
тенденция к увеличению мощности блоков;
гибкость в выборе топлива;
противоречия между рентабельностью и сокращением выбросов СO2;
конкуренция, охрана окружающей среды;
коммерчески оправданная надежность;
увеличение доли парогазовых установок.
Существующие пылеугольные электростанции должны утвердиться в этой полной противоречий области рынка, строящиеся должны развиваться с учетом этих условий. Так как запасы угля огромны, он будет иметь большое значение для энергетики также и в будущем. Однако следует распрощаться с привычными, построенными с учетом индивидуальных особенностей электростанциями. В статье рассмотрены проблемы технического перевооружения пылеугольных электростанций, выявленные на основе анализа опыта “STEAG” внутри страны, а также опыта международных проектов.
Существенным признаком либерализации рынка энергетики является давление цен. Чтобы выжить в условиях конкуренции, необходимо производить электроэнергию по конкурентоспособным ценам. В прошлом в энергетике работа велась на основе долгосрочных договоров, которые делали возможными большие сроки окупаемости вложенного капитала за счет низких производственных затрат и высокой степени рентабельности. Технические средства вчера и сегодня приведены далее.
Вчера | Сегодня |
Высокая степень надежности | Надежность, которую можно оплатить |
Цена и собственность | Конкуренция |
Исключительно индивидуальные технические решения | Модульная техника, совместимость решений |
Центр тяжести - обычные технические средства | Совершенствование парогазовых установок |
Большие сроки окупаемости капитала | Отсутствие готовности к долгосрочным инвестициям |
На либерализованном рынке энергии и тепла невозможно рассчитать типовые условия на длительные сроки. Усиление конкуренции приводит к сокращению инвестиций и тем самым к все возрастающему давлению цен. Поэтому для снижения затрат следует использовать все имеющиеся возможности для снижения цен и разработки оригинальных технический идей.
Новые технологические установки позволяют иметь больше свободы действий по сравнению с существующими энергообъектами.
Типовые условия для новых проектов.
Как ранее, так и сегодня в промышленной энергетике в условиях рынка существует спрос на конкретные решения с учетом заранее спроектированных модульных блоков. Проектирование в таких условиях предполагает точное знание следующих моментов:
общих технических и экономических условий; технических и термодинамических возможностей; рынка и перспективы;
дополнительных производственных расходов; климатических условий; действующего законодательства.
Разработка конкурентоспособных энергетических объектов не ограничивается только знанием комплекса типовых условий, существует спрос на остроумные, оригинальные идеи.
Можно констатировать возрастание роли модульного принципа. Электростанции комплектуются разработанными стандартизированными модульными блоками, выполняющими определенные функции. Это приводит к упрощению проектирования и сокращению требуемого для него времени, а также к быстрому и эффективному (в смысле затрат) сооружению электростанций.
Определенный прогресс достигнут в разработке модульности для машинных залов пылеугольных электростанций; отставание в этом отмечается пока для парогенераторов и оборудования для защиты окружающей среды.
Разработки угольных ТЭС представляют собой более трудную задачу по сравнению с ПГУ, применяющими природный газ как основное топливо.
Использование преимуществ комбинированного цикла позволяет повысить КПД не только ПГУ, в которых сжигается природный газ, но и пылеугольных блоков. Это, например, разработка ПГУ с внутрицикловой газификацией угля. Однако по сравнению с обычным пылеугольным блоком альтернативные разработки требуют больших инвестиций, более сложны в эксплуатации и не дают значительного преимущества в КПД, если учесть, что эффективность обычного пылеугольного блока повышается дальнейшим совершенствованием его оборудования и ведения технологического процесса.
Сравнение классического технологического процесса электростанции с пылевидным сжиганием углей в топке котла с новыми разработками приведено в таблице, из которой видно, что классический процесс сжигания углей в пылеугольных котлах не потерял своей привлекательности. Чтобы в настоящее время при использовании каменного угля достичь КПД около 45%, не стоит вносить существенные изменения в этот хорошо освоенный технологический процесс. Для дальнейшего повышения КПД следует решать проблемы применения необходимых материалов. Ближайшее и не столь отдаленное будущее, несомненно, за блоками большой мощности до 1000 МВт.
Хорошо исследованные и освоенные методы сокращения выбросов СО и SO2 обеспечивают дальнейшее улучшение экологических показателей пылеугольных блоков.
Модернизация существующих энергетических установок.
В рамках модернизации существующих энергетических установок для отдельного оборудования могут быть использованы самые современные технические решения и тем самым снижен расход тепла и повышена надежность.
Примерами являются оптимизация топок котлов, воздухоподогревателей, паровых турбин, улучшение термодинамических характеристик циркуляционные контуров, а также снижение расходов на собственные нужды. Следует учесть, что экономия энергии не всегда автоматически приводит к снижению себестоимости. Особенно тщательно следует выбирать такие мероприятия по экономии электроэнергии, дополнительные инвестиционные расходы по которым могут не окупиться при дальнейшей эксплуатации. В условиях либерализации рынка могут быть реализованы только те решения, срок амортизации которых составит от 2 до 4 лет, что ранее не было типичным для энергетических установок.
Методы очистки дымовых газов.
В Германии для очистки дымовых газов пылеугольных котлов используются электрофильтры для удаления твердых частиц, а также серо- и азотоочистные установки. Первичные мероприятия по снижению NOx технологическими методами эффективны и хорошо зарекомендовали себя при сжигании как бурого, так и каменного углей. Однако для соблюдения жестких норм содержания оксидов азота NОх для топок котлов на каменном угле требуется еще и выполнение вторичных мероприятий. В этих случаях используются установки селективного каталитического восстановления оксидов азота (SCR).
При сжигании сернистого топлива используются сероулавливающие установки. Основной их целью является поглощение SO2 и получение остаточных продуктов, пригодных для реализации. Для повышения эффективности технологии сероочистки следует подумать и о новых побочных продуктах (отходах) и в этой связи о другом способе очистки дымовых газов.
Исходя из этого, можно рассматривать использование наряду с широко распространенной установкой мокрого сероулавливания на основе известняка также и установки мокрого сероулавливания на основе аммиака. Побочным продуктом в последней является сульфат аммония, который может применяться в качестве удобрения в сельском хозяйстве. Первоначально в этой схеме использовались две ступени промывки (распыливания), в новых схемах - комбинация ступеней в одной промывочной установке с наполнителями. Кроме этого, обеспечивается улавливание аэрозолей в ступени мокрого электрофильтра.
Какому из способов будет отдано предпочтение по сравнению с установкой мокрого сероулавливания на основе известняка, зависит от цен на известняк и аммиак, а также на гипс и удобрение.
В международных проектах при наличии благоприятных условий установка мокрого сероулавливания с помощью морской воды может рассматриваться как один из вариантов, привлекательных вследствие снижения капзатрат.
