научная статья по теме ПЕРСПЕКТИВЫ КОНВЕРСИИ ТЭС И АЭС В РЕГИОНАЛЬНЫЙ ЭНЕРГОПРОМЫШЛЕННЫЙ КОМПЛЕКС Биология

Текст научной статьи на тему «ПЕРСПЕКТИВЫ КОНВЕРСИИ ТЭС И АЭС В РЕГИОНАЛЬНЫЙ ЭНЕРГОПРОМЫШЛЕННЫЙ КОМПЛЕКС»

Экономику

прмродополЬзобйНЧЯ

УДК 502.174:631.84

ПЕРСПЕКТИВЫ КОНВЕРСИИ ТЭС И АЭС В РЕГИОНАЛЬНЫЙ ЭНЕРГОПРОМЫШЛЕННЫЙ

КОМПЛЕКС

A. М. Васильев, доцент, Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт им. А. К. Кортунова,

B. В. Гутенев, д. т. н., профессор, Первый вице-президент

Союза машиностроителей,

B. В. Денисов, заведующий кафедрой, Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М. И. Платова,

К. К. Популиди, технический директор, Ростовская ТЭЦ-2, Zhanna.Burova@lukoil.com, И. А. Денисова, профессор, Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М. И. Платова, iad59@mail.ru,

C. А. Манжина, доцент, Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт им. А. К. Кортунова ДГАУ, manz.svetlana@yandex.ru

Производство продукции с высокой добавленной стоимостью, использующее для этого вторичные энергетические ресурсы ТЭС и АЭС, может внести позитивный вклад в развитие ряда ключевых отраслей региональной экономики и повысить эффективность и надежность функционирования электростанций. Указывается, что ТЭС и АЭС, являющиеся в настоящее время производителями монопродукции (энергии), в свете выработки новых направлений их эксплуатации, в перспективе могут превратиться в многопрофильные производства с расширенной номенклатурой выпускаемой продукции.

Production of goods with high added value, using the secondary energy resources, fossil and nuclear power plants, can make a positive contribution to the development of a number of key sectors of the regional economy and to improve the efficiency and reliability of power plants. The article indicates that fossil and nuclear power plants, which are currently producing monoproduct (energy), in the light of the development of new guidelines of their use, have the potential for turning into a diversified plants with an extended product range.

Ключевые слова: теплоэлектростанция, атомная электростанция, вторичные энергетические ресурсы, теплонасосные установки, малая гидроэлектростанция, теплица, минеральные удобрения, ги-похлорит натрия, энерго-промышленный комплекс.

Keywords: thermal power plant, nuclear power plant, secondary energy resources, heat pump installation, small hydropower plant, greenhouse, fertilizer, sodium hypochlorite, energy-industrial complex.

Введение. В условиях повышения роли экономических и экологических факторов в развитии страны, осложняемого в значительной степени кризисным состоянием мировой экономики, вступлением России в ВТО и политикой сдерживания развития энергетической отрасли, проводимой странами Евросоюза и США в отношении нашей страны, перманентно возрастают затраты на ее развитие. В результате растет стоимость производимой энергии, что снижает конкурентоспособность отечественных товаров не только на зарубежных, но и на внутреннем рынках, и в конечном итоге сказывается на уровне жизни. Более того, приходится решать непривычные вопросы по обеспечению стабильности рынка сбыта энергетической продукции. Исчерпание запасов минерального сырья и традиционных энергоносителей (прежде всего нефти и газа), снижение доступности и ухудшение структуры запасов последних, нарастание экологических,

технологических и финансовых ограничений, в совокупности сдерживающих процесс устойчивого воспроизводства энергетического потенциала, вызывают необходимость переосмысления роли и места энергетического сектора в экономике и жизни российского общества, установления более адекватного новым реалиям баланса между экономическими интересами и ужесточающимися экологическими нормативами, актуализируют поиск нетрадиционных, отвечающих требованиям рынка путей повышения эффективности топливно-энергетического комплекса в целом [1].

Важным и назревшим, учитывая современные экономические реалии и тенденции, направлением повышения эффективности и надежности крупных тепловых и атомных электростанций становится комплексное и рациональное использование их внутренних ресурсов (прежде всего вторичных материальных и энергетических) в интересах инновационного развития топливно-энергетического комплекса и повышения экологического качества жизни населения. Инструментом реализации такого подхода может стать, по нашему мнению, конверсия ТЭС и АЭС в региональный энергопромышленный комплекс (ЭПК), производящий, помимо основной, дополнительные виды высоколиквидной продукции, максимально использующий в этих целях доступные ресурсы, прежде всего внутренние.

Результаты исследования. Изучение с эко-лого-экономических позиций характеристик газообразных, жидких и твердых отходов крупных электростанций Ростовской области, использующих углеродсодержащее и ядерное виды топлива, а также особенностей их функционирования, выявило наличие огромных вторичных материальных и энергетических ресурсов.

Рисунок 1 показывает, какие гигантские энергетические ресурсы заключены в сбросных водах системы охлаждения и дымовых газов теплоэлектростанции.

Расчеты (рис. 1) выполнены из предположения, что на относительно крупную тепловую электростанцию поступает ежегодно 5 млн т у. т. (эквивалентно примерно 4,27 • 109 м3 природного газа с теплотворной

о

способностью 34,3 тыс. кДж/м3). При этом угля (газа) полезно (на выработку электроэнергии) расходуется 35 %, остальное — потери: 50 % со сбросными водами системы охлаждения, 15 % — уходит в атмосферу с дымовыми газами. Образно говоря, сбросные воды в энер-

Рис. 1. Расход первичных энергоресурсов на выработку электроэнергии и образование «энергетических» отходов

гетическом отношении можно представить как поток горящего природного газа объемом около 240 тыс. м3, уносящий ежечасно более 1,2 млн руб. (при цене газа ~5 руб./м3).

Очевидно, что благодаря модернизации кот-лоагрегатов, установке нового оборудования, повышению качества топлива, улучшению режима его горения и другим «традиционным», но весьма дорогостоящим мероприятиям можно повысить на 5—10 % эффективность переработки топлива в полезную энергию. Но даже в этом случае тепловые потери, особенно со сбросными водами, будут огромны. Поэтому утилизация лишь 10 % тепловой энергии, заключенной в указанных водах, или конверсия ее в другой вид энергии, означает фактическое повышение почти на 15 % доли используемого топлива (угля, газа и т. д.). По нашему мнению, именно в рациональном и экологически оправданном освоении энергии сбросных вод и дымовых газов в совокупности с использованием «ночной» энергии кроются серьезные резервы для повышения энергетической эффективности и надежности тепловой электростанции. Этого можно достигнуть, если указанные вторичные энергетические ресурсы будут направлены на социально значимые нужды, в частности для производства новой для ТЭС продукции с высокой добавленной стоимостью и перманентной востребованностью региональной экономикой. Ниже рассмотрены возможные варианты осуществления указанной утилизации.

Теплонасосные установки на теплых сбросных водах систем охлаждения ТЭС/АЭС.

Чем мощнее ТЭС (АЭС), тем в больших объемах воды для охлаждения она нуждается: так, на некоторых ТЭС объемы сбрасываемых

подогретых вод достигают 70—90 м3/с. Такой крупный поток теплой воды способен заметно поднять температуру воды в водоеме, особенно в летнее время [2] и при том существенно ухудшить экологическую обстановку. Из-за нарушения естественного гидротермического режима ускоряются процессы «цветения» воды (развитие сине-зеленых водорослей), уменьшается растворимость кислорода (что опасно для гидробионтов, в частности рыб), происходит интенсификация нежелательных химических и биологических процессов, ухудшающих режим самоочищения. Происходящее тепловое загрязнение окружающей среды негативно влияет и на среду обитания человека, ее микроклимат. Поэтому в идеале, с какой температурой вода для охлаждения взята из природного водоема, с такой она и должна вернуться.

С учетом экологических ограничений вода из конденсаторов не должна выходить с температурой, превышающей на 5 °С входящую. Чтобы этого добиться, приходится пропускать через конденсаторы огромные массы воды, забранной из природных водоисточников: например, на 1000 МВт установленной мощности АЭС расход воды при прямоточной системе охлаждения достигает 160 тыс. м3/ч. Следовательно, для Ростовской АЭС (2 действующих реактора по 1 ГВт) требуется около 320 тыс. м3/ч. Для крупной тепловой электростанции, каковой, например, является Новочеркасская ГРЭС (~2,1 ГВт), необходимый объем воды составляет 220—240 тыс. м3/ч.

При использовании оборотного водоснабжения устанавливают градирни — гигантские сооружения, для мощных ТЭС (АЭС) превышающие по высоте 100 м и обходящиеся в сотни миллионов рублей расходов на сооружение и эксплуатацию. Тем не менее требуемое охлаждение воды часто не достигается, особенно в теплое время года.

Между тем подогретые сбросные воды систем охлаждения ТЭС могут служить крупнейшим источником низкопотенциального тепла для работы мощных теплонасосных установок (ТНУ). Эти установки («холодильники наоборот») извлекают низкопотенциальную теплоту из природных и искусственных объектов окружающей среды и превращают ее в высокопотенциальную (например, горячую воду) с последующим использованием для теплоснабжения. Относительно высокие технико-экономические характеристики в сочетании с экологическими способствовали широкому распространению ТНУ в развитых странах. При

этом крупные ТНУ служат для отопления и горячего водоснабжения целых городских районов [3], например, в Швеции около 70 % отапливаемых площадей обеспечивается ТНУ, а в ее столице — Стокгольме расположена одна из крупнейших ТНУ в мире, ее мощность достигает 320 тыс. кВт (по тепловому эквиваленту). Расположенная на причаленных к берегу баржах, она использует даже зимой воду Балтийского моря с температурой 4 °С, охлаждая ее до 2 °С, после чего сбрасывает обратно. Интересен опыт КНР, где на ТЭЦ «Шэн шуй ван» успешно используется технология с применением ТНУ, при этом за счет циркуляционной воды станции обеспечиваются жилые здания и производственные помещения общей площадью 240 000 м2.

По прогнозам Мирового Энергетического Агентс

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Биология»