Новые технологии открывают перспективу ГРЭС

Производственный потенциал электроэнергетики России в настоящее время составляют электростанции общей установленной мощностью около 220 млн. кВт. Из них 60,7% генерируются конденсационными электростанциями (КЭС) и теплоэлектроцентралями (ТЭЦ). Ежегодно на ТЭС сжигается около 120 млн. т каменного и бурого угля. В ближайшие же 15 лет угледобычу придется увеличить вдвое для покрытия нужд электроэнергетики. Доля угля в топливном балансе ТЭС может возрасти с нынешних 30% до 34–35%.

В России уголь сжигается на КЭС, оснащенных энергоблоками 150, 200, 300, 500 и 800 МВт, и на многочисленных ТЭЦ с котлами производительностью до 1000 т/ч. Причем на угольных ТЭС нет действующих систем сероочистки дымовых газов, нет каталитических систем их очистки от окиси азота.

За спадом в экономике рухнула энергетика

Установленные для золоулавливания электрофильтры, как правило, недостаточно эффективны, что пагубно сказывается на окружающей среде. Свертывание с середины 80-х годов программ разработки и освоения новых технологий производства, транспорта и распределения электрической и тепловой энергии привело к растущему отставанию технического уровня российской электроэнергетики от уровня, достигнутого развитыми зарубежными странами. А в период экономического спада 90-х годов кратное снижение вводов мощности электростанций (в 3 раза) и электрических сетей (почти в 5 раз) привело к ускоренному росту степени износа основных фондов, величина которого в среднем по отрасли в 2004 году достигла уже 57,3%. В настоящее время вопрос о новых технологиях вновь становится актуальным.

Одним из стимулов структурных изменений в теплоэнергетике явится увеличение цен на газ и изменение сложившегося соотношения цен на уголь и газ. Конкурентоспособность угольных ТЭС по сравнению с газовыми будет достигнута при цене 1 т.у.т. газа в 1,6–2 раза выше цены 1 т.у.т. угля. Такое соотношение цен обеспечит России снижение доли газа в структуре потребляемого тепловыми электростанциями топлива и увеличение доли угля. В соответствии с этим прогнозом, цены на газ в европейской части страны и на Урале увеличатся к 2009 г. относительно уровня 2004 г. соответственно в 2,0–2,2 и 1,5–1,7 раза, а цены на уголь в 1,3–1,5 и 1,5–1,6 раза. Анализ прогнозных соотношений цен на уголь и газ позволяет сделать вывод о том, что в период до 2009 года наиболее эффективными для европейской части России будут оставаться ТЭС, работающие на газе. При этом рост цен на газ будет создавать все более жесткие предпосылки для внедрения новых технологий в теплоэнергетике.

Без сжигания угля все равно не обойтись

В настоящее время известен ряд перспективных технологий использования угля в энергетике, где сжигание является основным видом использования угольного топлива. Практически все новые технологии обладают следующими преимуществами: позволяют повысить кпд котлов и расширить их возможности по использованию разного угля, позволяют снизить вредные выбросы и вероятность шлакования котлов. Большинство технологий также требуют для своего внедрения относительно небольших затрат.

Технология обогащения и смешения угля с отделением инертных горных пород с целью улучшения и стабилизации потребительских свойств угля широко применяется в Европе, а в России применяется ограниченно, в основном для экспортируемых углей.

Технология сжигания твердых топлив в топках с циркулирующим кипящим слоем (ЦКС), напротив, за рубежом используется ограниченно. С одной стороны, эта технология обладает всеми вышеперечисленными преимуществами. С другой стороны, требует значительных дополнительных затрат – около 100–200 долл./кВт при реконструкциях со швелерковыми золовыми сепараторами и до 400–500 долл./кВт для новых котлов. С учетом этой технологии разработаны отечественные проекты новых котлов. Ведется реконструкция котла блока 300 МВт на Новочеркасской ГРЭС с привлечением зарубежных фирм. Изготовлен опытно-промышленный котел для Экспериментальной ГРЭС.

Также на Экспериментальной ГРЭС планируется установить оборудование для опытно-промышленной установки, работающей по технологии сжигания твердого топлива в шлаковых расплавах, которая расширяет спектр использования угля с уменьшением вредных выбросов и с одновременным дополнительным получением ценных продуктов типа специальных шлаков, пригодных для использования в стройиндустрии или обогащенных металлами, от железа до германия и др., но она требует отработки.

Технология сжигания твердого топлива на основе водоугольных суспензий (ВУС), включая сжигание экологически «чистого» водоугольного топлива (ЭКОВУТ) позволяет сокращать транспортные расходы за счет использования трубопроводного транспорта. К сожалению, освоение опытно-промышленных установок на Беловской ГРЭС и Новосибирской ТЭЦ-5 прекращено из-за недостатка финансирования.

Низкотемпературное сжигание твердого топлива в вихревых топках находится в стадии использования и широкого внедрения при реконструкциях действующих котлов.

Следующие три способа сжигания угля требует отработки технологии: сжигание твердых топлив с внутрицикловой газификацией (осваивается опытно-промышленная установка в России); технология углекислотно-кислородной газификации углей с получением высококалорийных (более 3000 ккал/кг) горючих газов (находится в стадии разработки); сжигание твердых топлив в топках с кипящим слоем под давлением с подачей продуктов горения в газовую турбину (работают опытно-промышленные установки за рубежом). Эти технологии также требуют относительно небольших затрат и небольшого времени на реконструкцию и позволят повысить эффективность использования газа, а также сократить удельные и абсолютные расходы топлива на 5–10%.

Кроме новых разработок, непосредственно связанных с технологиями сжигания угля, также имеются технологии, направленные на снижение удельного расхода топлива и повышение экономичности энергоблоков и осуществляющиеся путем модернизации находящегося в эксплуатации оборудования.