Откуда в розетке электричество, а в радиаторе – тепло: иркутские журналисты изучали принцип работы ТЭЦ
Ангарск, 17.05.17 (ИА «Телеинформ»), — Компания «Иркутскэнерго» в рамках образовательного проекта En+ Group «Энергия будущего. Школа СМИ» познакомила журналистов Приангарья с тем, как работает ТЭЦ-9 в Ангарске. Специалисты подробно рассказали о каждом этапе процесса – от получения топлива с железной дороги и его отгрузки до производства энергии и поставки ее потребителям.
Надо отметить особенность станции в том, что производит как электрическую, так и тепловую энергию. ТЭЦ уже более 50 лет, но она отвечает современным отраслевым требованиям, подчеркивают представители предприятия.
ОБ ИСТОРИИ ТЭЦ И ОСОБЕННОСТЯХ ИРКУТСКОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
Строительство ТЭЦ НПЗ началось в комплексе Ангарского нефтеперерабатывающего завода в июле 1958 года. Почти сразу ее передали в энергосистему «Иркутскэнерго». На сегодня предприятие обеспечивает производственным паром различных параметров, теплом и электроэнергией промышленные площадки Ангарской нефтехимической компании и сам город.
Станция включает в себя три участка: непосредственно ТЭЦ-9, участок №1 ТЭЦ-9 (бывшая ТЭЦ-1) и участок тепловых сетей (бывшие «Ангарские тепловые сети»).
Заместитель начальника производственно-технического отдела ТЭЦ Павел Лысенко рассказал о том, чем сибирская энергетика отличается от общероссийской и в чем они сходны:
– В среднем по России на тепловые и электрические станции, аналогичные ангарской ТЭЦ, приходится 60% всего объема мощности электрогенерации. В этом плане мы – типичный представитель энергетики России. Наряду с ТЭЦ есть еще ГЭС-генерация и атомная энергетика. Альтернативные источники энергии (ветровая и солнечная энергетика) в стране представлены пока слабо.
При этом в системе «Иркутскэнерго» распределение мощностей отличается от общероссийской ситуации. В регионе около 70% всей генерируемой мощности приходится именно на ГЭС, а не на ТЭЦ. Это связано с климатическими особенностями и большим количеством гидроресурсов для производства электрической энергии. Можно сказать, что благодаря этому Иркутская область – уникальный регион.
Как уже было отмечено ранее, ТЭЦ-9 одновременно производит и электрическую, и тепловую энергию. По словам специалистов, это позволяет использовать топливо практически на 100%.
Павел Лысенко пояснил: такой подход был обусловлен тем, что в советское время была плановая экономика, которая позволяла привязывать энергетические источники к источникам ее потребления. Почти во всем мире тепловые станции производят в основном электрическую энергию. Но в этом случае больше 50% тепловой энергии тратится бесполезно, просто выбрасываясь в окружающую среду.
То, что работа предприятия соответствует уровню международных стандартов, хорошо иллюстрирует история об известном среди энергетиков неформальном мировом Клубе-300. В него входят теплостанции, которые используют для производства одного киловатт-часа электроэнергии не более 300 граммов условного топлива.
План для ангарской ТЭЦ-9 на 2017 год – 307,1 грамма условного топлива на киловатт-час. В 2016 году показатель составил около 311 граммов, в 2015 – около 310 граммов. К слову, были и показатели ниже 300 граммов – например, в 2014 году.
Термин «условное топливо», наверное, требует разъяснения. Дело в том, что разное топливо (газ, уголь, мазут, торф) имеет отличную друг от друга тепловую способность. Например, даже уголь разных видов при сгорании одного и того же объема выделяет разное количество тепла. В энергетике для унификации и удобства расчетов и учета всё переводится в условное топливо – с теплотой сгорания семь тысяч килокалорий на килограмм. Для примера, у угля этот показатель от 4 до 5 тысяч килокалорий, у мазута – 9-10 тысяч.
К слову, ТЭЦ-9 в год потребляет 1 миллион тонн условного топлива. Но не только благодаря углю работает предприятие, еще одним неотъемлемым ресурсом является вода. Ее потребляется порядка 30 миллионов кубометров в год. В основном – более 90% объема – тратится на охлаждение оборудования. При этом вода не загрязняется, она просто нагревается на несколько градусов и сбрасывается в окружающую среду, подчеркивают специалисты.
ОТКУДА УГОЛЬ ПОЯВЛЯЕТСЯ НА ТЭЦ?
Ранее Телеинформ уже рассказывал о добыче угля на примере Черемховского угольного разреза. Тогда история о производственной части завершилась рассказом о том, что уголь либо сразу отгружают в вагоны и отправляют потребителю, любо он сначала поступает на обогатительную фабрику, где его обрабатывают, очищая и повышая качество и характеристики. Затем, с фабрики, топливо отправляется на предприятия.
Одним из таких потребителей является ТЭЦ-9. Уголь – неважно, непосредственно с месторождения или с фабрики – приходит на станцию по железной дороге. Первым делом, нужно разгрузить вагоны. Для этого на ТЭЦ-9 функционируют специальные вагоноопрокидыватели. Их два – основной и резервный. Это специальный механизм, который способен переворачивать вагоны с углем. Вагон после расцепки заводят туда. В вагоноопрокидывателе с одной стороны есть так называемая прижимная стенка, на нее заваливают вагон при вращении. Сверху смонтированы «лапы» – на них вагон встает, когда переворачивается.
Под бункером вагоноопрокидывателя находится дробилка: она перемалывает крупные куски, которые пришли с разреза. Размер этих фракций может достигать одного метра. Поэтому приходится дополнительно готовить топливо еще на этапе разгрузки.
Работой вагоноопрокидывателя управляет машинист. Он получает команду от специалистов, которые занимаются расцепкой вагонов состава, прибывшего с углем, и запускает механизм.
Процесс разгрузки происходит быстро: 74 кубометра угля (объем вагона) разгружается в пределах 53-56 секунд. Вагон взвешивают до и после, все фиксируется автоматической системой.
ХРАНЕНИЕ ТОПЛИВА И ТРАНСПОРТИРОВКА УГЛЯ В ЦЕХА
На ТЭЦ-9 рядом с вагоноопрокидывателем есть угольный склад, его общая проектная емкость – 380 тысяч тонн, но фактически доходило и до 460 тысяч тонн. Это огромные запасы, подчеркивают специалисты, они позволяют нивелировать те моменты, когда по каким-то причинам с поставками топлива происходят перебои.
Но иногда хранение топлива на складе не требуется, и уголь напрямую передают «с колес» в цех. Такая ситуация обычно бывает зимой. Энергетики отмечают, что это эффективный способ доставки угля, поскольку не имеет промежуточных этапов хранения.
Уголь сначала складируется на специальной площадке, укатывается бульдозером. Затем он поступает на подземный узел пересыпки. Это своеобразная галерея глубиной 16 метров (сравнимо с высотой пятиэтажного дома), куда ссыпают уголь. Оттуда он подается на конвейер, где с помощью наклонных транспортерных лент его транспортирует наверх, к цехам.
К слову, уголь можно подавать как «одной ниткой», то есть с помощью одной ленты (вторая – резервная), так и сразу двумя, если есть необходимость.
ПИТАНИЕ «СЕРДЦА» СТАНЦИИ
С узла пересыпки топливо идет непосредственно в котельный цех. Масштаб его огромен: там находятся большие энергетические котлы, которые выдают в час 420 тонн пара с параметрами 550 градусов и давлением 130 атмосфер. Как пояснил ведущий инженер отдела развития производственных систем ТЭЦ, бизнес-тренер по развитию производственных систем Евгений Купряков, это считается высокими показателями.
Прежде чем уголь дойдет до котельного агрегата, есть еще один промежуточный узел – дробильное отделение. В нем уголь, который получили либо со склада, либо «с колес», измельчается до состояния пыли. Для этого в цехе установлены специальные мельницы. Помогают измельчить уголь до состояния пыли металлические шары диаметром 4 сантиметра каждый. Около 20 тонн таких шаров загружают в мельницу на ТЭЦ.
Чтобы представить себе котел (который по сути, как говорят энергетики, – большая печка), нужно вообразить помещение высотой 30 метров, при этом по ширине и длине оно также немаленькое – 7 на 14 метров. «Печка» изнутри обшита трубами, они прикреплены на каркасе, а через них проходит вода.
Когда уголь перемололи до пылевидного состояния, он с помощью специальных установок «вдувается» в котел и сгорает там в виде факелов. Чтобы получить первую искру, в «печку» вмонтированы форсунки, через которые подается мазут. Именно они и являются своеобразной «спичкой» для топлива. Так как частички угля очень маленькие, они отдают максимальное количество тепла, сгорая почти полностью. Кстати, температура факела внутри топки может достигать 1800 градусов, в среднем же – 1200- 1400 градусов.
Именно здесь и начинается процесс производства пара. Через трубы, которыми обшит котел, подается вода, которая нагревается от тепла, выделяемого угольными факелами. Трубы воспринимают тепло факелов. При этом процесс сгорания угля в котле непрерывный. В общей сложности на ТЭЦ-9 11 котлов, три из них в работе, два – в ремонте, остальные – в резерве. Кстати, когда котел переводят в ремонт, его сначала моют – снаружи и внутри. Здесь важно соблюсти сроки и сделать все по стандартам, чтобы остывающий мокрый металлический котел не стал ржаветь из-за физических реакций.
ПОЛУЧЕНИЕ ПАРА И ЕГО ДАЛЬНЕЙШИЙ ПУТЬ
Воду, которая пройдет сквозь котел, называют «питательной», ее специального готовят и подают под большим давлением: таким образом, даже при высоких температурах она до определенного времени не испаряется.
Когда вода проходит по трубам через котел, то нагревается от тепла факелов и на каком-то моменте в трубах уже превращается в пар. Он поднимается выше и попадает в барабан котла: там отделяется лишняя влага, а пар перегревается и идет далее. Влага же возвращается в «питательную» воду и еще раз нагревается.
Поэтому котел на ТЭЦ работает с естественной циркуляцией жидкости: вода ходит вверх-вниз по контуру котла в трубах до момента ее естественного испарения.
Пар же из барабана через пароперегреватели (которая по сути представляет собой также систему труб) далее направляется в турбинный цех.
На ТЭЦ-9 установлено семь турбоагрегатов. Пар подается в паровую турбину, где вращает ротор, на который насажены диски с паровыми лопатками. Ротор вращается от воздействия пара с частотой три тысячи оборотов в минуту.
К паровой турбине как раз и присоединен турбогенератор – машина, которая преобразует механическую энергию в электрическую. Затем эту энергию подают на открытое распределительное устройство, с помощью которого электричество направляют в энергосистему, откуда его получают потребители.
Однако не весь пар задействован в производстве электроэнергии. Выше уже говорилось о том, что ТЭЦ-9 уникальна тем, что производит еще и тепло. Часть пара направляется не на турбину с ротором, а на теплообменники. Это и есть особенность комбинированной выработки тепловой и электрической энергии. Благодаря теплообменникам греется сетевая вода, которая направляется в город. Тепло в атмосферу попусту не сбрасывается, топливо экономится, подчеркнул в своем рассказе Евгений Купряков.
К слову, за работой цехов следят с главного щита управления. Отсюда определяются те режимы, которые надо ввести на основном оборудовании.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ, ИЛИ ЧТО ВЫБРАСЫВАЮТ В АТМОСФЕРУ?
Многие видели трубы разных ТЭЦ, из которых валит то ли пар, то ли дым. Невольно у обывателей возникает вопрос, сколько же вредных веществ выбрасывается в воздух.
На ТЭЦ-9 подчеркнули, что энергетиков также не в последнюю очередь заботят и вопросы экологии.
Евгений Купряков, рассказывая об общем воздействии станции на окружающую среду, сначала отметил, что ТЭЦ-9 по проекту рассчитана на открытую систему водоснабжения:
– Мы забираем холодную воду из Ангары, она проходит в цикле, при этом нигде не соприкасается с агрессивными средами, проходит через водо-паровые теплообменники.
Единственное изменение, которое происходит, – повышение температуры воды на несколько градусов. Затем ниже по течению Ангары подогретую воду сбрасывают. Она остается чистой и естественным образом остывает. При этом нельзя забывать, что вырабатываемое тепло мы тоже используем, а не выбрасываем впустую в атмосферу.
По словам специалистов, хотя уголь сгорает почти полностью, все равно 17% остатков – несгораемые. Это в основном зола (на ее долю приходится 95-97% объема несгораемых отходов) и шлак. Дымовые газы очищают, золу отделяют (она еще пригодится для других производств – об этом чуть ниже), в итоге лишь 3% отходов поступает в атмосферу, а это незначительный объем, подчеркнул эксперт. Поэтому так называемые «дымящие» трубы ТЭЦ – на самом деле «парящие»: через них выходит водяной пар вместе с небольшим объемом отходов производства.
Что касается золы, то ее – после отделения от дымовых газов – складируют на специальных золоотвалах. Однако там она не остается на постоянное хранение, золу активно используют в производстве строительных материалов.