СРО ВВС. Роль теплоэнергетики в науке и технике
 Скачать 14.77 Kb.
|
|
НАО « Университет имени Шакарима» г. Семей Инженерно-Технологический Факультет Кафедра Технической Физики и Теплоэнергетики Реферат По дисциплине: Введение в специальность. На тему: Роль теплоэнергетики в науке и технике.
Семей 2022 Содержание: Введение Теплоэнергетика - отрасль теплотехники, занимающаяся преобразованием теплоты в другие виды энергии, главным образом в механическую и электрическую. Для генерирования механической энергии за счёт теплоты служат теплосиловые установки; полученная в этих установках механическая энергия используется для привода рабочих машин (металлообрабатывающий станков, автомобилей, конвейеров и т.д.) или электромеханических генераторов, с помощью которых вырабатывается электроэнергия. Установки, в которых преобразование теплоты в электроэнергию осуществляется без электромеханических генераторов, называются установками прямого преобразования энергии. К ним относят магнитогидродинамические генераторы, термоэлектрические генераторы, термоэмиссионные преобразователи энергии. Преобразование теплоты в механическую энергию в теплосиловых установках основано на способности газо- или парообразного тела совершать механическую работу при изменении его объема. При этом рабочее тело (газ или пар) должно совершить замкнутую последовательность термодинамических процессов (цикл). В результате такого цикла от одного или нескольких источников теплоты отбирается определенное количество телоты Q1 и одному или нескольким источникам теплоты отдается количество теплоты Q2, меньшее чем Q1; при этом разность Q1 - Q2 превращается в механическую работу Атеор.. Отношение полученной работы к затраченной теплоте называется термическим кпд этого цикла. Глава 1 Несмотря на бурное развитие отраслей нетрадиционной энергетики в последние десятилетия, большая часть производимой в мире электроэнергии по-прежнему приходится на долю энергии, получаемой на тепловых электростанциях (ТЭС). При этом возрастающая с каждым годом потребность в электричестве оказывает стимулирующее воздействие на развитие тепловой энергетики. Энергетики во всём мире работают в сторону усовершенствования ТЭС, повышения их надёжности, экологической безопасности и эффективности.Тепловая энергетика остается ведущей отраслью современной мировой энергетики. В структуре мирового потребления электроэнергии переработка нефти занимает порядка 39%, добыча и переработка угля примерно 27%, газа — до 24%. Суммируя эти данные в структуре выработанного объема электростанций мира, мы получаем, что на долю теплоэнергетики приходится сегодня 90%. В нашей стране широко используется т.н. комбинированное производство электроэнергии, где на теплоэлектроцентрали приходится около трети произведенной мощности всеми тепловыми электростанциями. При этом необходимо уточнить, что они не только обеспечивают производство электроэнергии, но и всецело участвуют в системах централизованного теплообеспечения и теплоснабжения. В нашей стране тепловые электростанции вырабатывают порядка 70% электроэнергии и являются ос- новой электроэнергетики. Обеспечивая процесс выработки и распределения тепловой и электроэнергии, данная отрасль является важной для развития экономики в целом, что усиливается сложными природно-климатическими особенностями нашей страны.Тепловая энергетика немыслима без теплоэлектростанций. Тепловые энергоустановки функционируют по следующей схеме. Сначала топливо органического происхождения подаётся в топку, где оно сжигается и нагревает проходящую по трубам воду. Вода, нагреваясь, преобразуется в пар, который заставляет вращаться турбину. А благодаря вращению турбины активизируется электрогенератор, благодаря которому генерируется электрический ток. В качестве топлива в тепловых электростанциях используется нефть, уголь и другие невозобновляемые ресурсы [4]. Кроме ТЭС, существуют также установки, в которых тепловая энергия превращается в электрическую без вспомогательной помощи электрогенератора. Это теплоэлектрические, магнито-гидродинамические генераторы и другие энергоустановки. Бурный рост отрасли приходился на середину и конец XX века, когда осваивались масштабные программы модернизации отрасли, происходил рост энергоустановок и всего энергетического оборудования. В настоящее время развитие тепловой энергетики осуществляется преимущественно за счет внедрения новых инновационных технологий, поскольку рынок технологий претерпел существенные позитивные изменения, на которые повлияли процессы международного разделения труда, интеграционные процессы, развитие физики, теоретические исследования в области поиска новых, альтернативных видов энергии и пр., но осуществляются они не столь масштабно. В частности, мы выделяем ряд проблем, требующих разрешения в самое кратчайюее время. По мнению ряда специалистов, износ основных фондов в рассматриваемой отрасли достигает 60%. Речь идет об уровне износа, характерного не только для предприятий т.н. большой энергетики, но и для всех субъектов жилищно-коммунального хозяйства. Технологические процессы, широко используемые в отрасли, значительно отстают от требований современной модернизации бизнеса, при этом необходимо заметить, что использование устаревшего оборудования влечет за собой после- дующие риски, к числу которых мы относим низкий КГІД, потерю тепла, многочисленные утечки и аварии. Справедливости ради, стоит сказать, что данная ситуация характерна практически для всех инфраструктурных отраслей нашей экономики. Специалисты, как правило, определяют параметры основных составляющих, а также косвенных факторов износа основных фондов в теплоэнергетической сфере: физически и морально устаревшее оборудование ТЭС, котельных, энергоустановок, что приводит к низкому КПД в процессе их функционирования, росту возвратов и отказов с последующими отрицательными эффектами; доминирующая роль в общей структуре устаревшего оборудования для генерации тепла, а также его транспортировки и потребления; неуклонный рост аварий и утечек ввиду устаревшей конструкции теплопроводов и сетей, и, как следствие, фактические высокие тепловые потери. Самый насущный вопрос для отрасли сегодня — это износ тепловых сетей. Поскольку в нашей стране насчитывается порядка 200 тысяч км коммунальных сетей, следует отметить, что у более чем половины отрасли, износ сетей на предприятиях достигает порядка 60-70%, а порядка 25-30% находятся в аварийном состоянии. В этой связи возникает острая необходимость замены порядка 10—12% труб и коммуникаций ежегодно; на практике обновляется порядка 1% теплосетей по всей стране, что порождает острую проблему в теплоснабжении. Следующая проблема, стоящая перед теплоэнергетикой сегодня — это долговременное отсутствие стратегических проектов, направленных на развитие отрасли. Реформа OAO «ЕЭС» в части системы планирования оказалась несовершенной, поскольку вопросы разработки генеральных планов развития инженерных систем, в том числе и теплоснабжения, оказались неучтенными. Самым острым вопросом является финансирования этих процессов, особенно строительства и реконструкции. В настоящее время этими вопросами для тепловой энергетики занимается исключительно муниципальная власть. Сегодня назрела жизненная необходимость разрешения проблемы формирования стратегических планов для развития отрасли. По мнению многих представителей отрасли, возникла острая необходимость создания структуры, занимающейся непосредственно проблемами стратегического развития и планирования всей энергетической структуры страны, в т.ч. и тепловой энергетикой. Здесь возникают препятствия в виде несовершенства нормативно-правовой базы в данных вопросах, поиска финансовых ресурсов, взаимопроникновения и взаимодействия с предприятиями жилищно-коммунального хозяйства и ряд других, решение которых откладывать уже нельзя. Ситуация несколько осложняется вопросами ранжирования в постановке самой проблемы, поскольку, по мнению ряда экспертов, изначальное положение тепловой энергетики по отношению к большой энергетике является достаточно неравноправнъім, что находит свое выражение в ряде факторов. Нормативно-правовая база функционирования всей электроэнергетической структуры была сформирована исключительно под электроэнергетику с учетом интересов последней, тогда как нормативное регулирование многих аспектов деятельности тепловой энергетики выстроено невыгодным для нее образом. Это неравноправие базового положения в системе энергетики выражается в отсутствии или недостаточности учета интересов тепловой энергетики в ходе реформы электроэнергетической отрасли страны, т.к. реформа электроэнергетики не предусматривала направлений радикального улучшения ситуации с теплоэнергетикой. В процессе создания рыночной системы хозяйствования и планирования отдельных механизмов этой системы в отрасли (НП «Администратор торговой системы» — НП ATC), такие жизненно важные для тепловой энергетики вопросы, как комбинированное производство тепла и электричества (когенерация), не были учтены и, соответственно, отражены должным образом. Также одним из острых вопросов сегодня остается нерешенность проблемы сбережения тепла и энергоресурсов, необходимых для его производства. Эта проблема генерирует и другие неэффективные процессы и явления, которые самым неблагоприятным образом сказываются как на работе предприятий отрасли, так и на конечном потребителе. Самая главная и болезненная причина — это неуклонный рост тарифов. Все специалисты, работающие в отрасли, единодушны в своей оценке — од- ной из самых главных причин роста тарифов на тепло называют тепловые потери, возникающие вследствие эксплуатации устаревшего и изношенного оборудования. О несовершенстве производства тепловой энергии и высокой степени износа мы говорили выше. Эти вопросы требуют скорейшего решения.К сожалению, в нашей стране имеется порочная практика, при которой потери при транспортировке компенсируются за счет роста тарифов на тепловую и иную энергию. Основными мерами по предотвращению и минимизации потерь должно быть создание экономического механизма по стимулированию процессов внедрения современных конструкций, предотвращающих тепловые потери при транспортировке тепловой энергии, создание системы контроллинга и учета потерь в данном процессе, а также создание специальных надзорных органов по контролю и учету всех участников цепочки стоимости данного процесса. Непроработанность системы поиска ресурсов, отсутствие стимулов бережливого хозяйствования, в т.ч. на тепло и электричество, ставят вопросы о необходимости внедрения энергосберегающих технологий и инновационного оборудования на данных предприятиях. Система энергосбережения, функционирующая на практике, далека от совершенства. С одной стороны, мы имеем низкие внутренние цены на энергоресурсы, с другой стороны — высокую стартовую стоимость энергосберегающих технологий. Необходимо тщательно проработать данную проблему и достичь компромисса, экономически выгодного и производителям и потребителям, иначе сам термин «энергосбережение» теряет всякий смысл. Далее необходимо рассмотреть еще одну важную проблему, стоящую перед предприятиями отрасли — кадровую, она по своей специфике сходна с кадровой проблемой во всей современной электроэнергетике. Отрасль испытывает острый дефицит кадров, в т.ч. новых узкоспециализированных работников. Вместе с тем, отмечается существенный перекос в самой структуре кадрового потенциала от профессиональных энергетиков к управленцам, т.н. «эффективным менеджерам». Необходимо пересмотреть всю систему образовательных программ подготовки специалистов всех уровней, с непременным участием студентов и слушателей данных программ в практических мероприятиях, с дальнейшей перспективой трудоустройства в энергетические компании. Одной из проблем, стоящей перед отраслью, является экологическая. Главным негативным фактором в развитии теплоэнергетики стал тот вред, который наносят окружающей среде в процессе своей работы тепловые электростанции. При сгорании топлива в атмосферу выбрасывается огромное количество вредных выбросов. К ним относятся и летучие органические соединения, и твёрдые частицы золы, и газообразные оксиды серы и азота, и летучие соединения тяжёлых металлов. Кроме того, ТЭС сильно загрязняют воду и портят ландшафт из-за необходимости организации мест для хранения шлаков, золы или топлива. Функционирование ТЭС сопряжено с выбросами парниковых газов. Тепловые электрические станции выбрасывают огромное количество СО2 , накопление которого в атмосфере изменяет тепловой баланс планеты и становится причиной возникновения парникового эффекта — одной из актуальнеших и серьёзнейших экологический проблем современности. Вот почему важнейшее место в современных разработках тепловой энергетики должно отводиться изобретениям и инновациям, способным усовершенствовать ТЭС в сторону их экологической безопасности. Речь идёт о новых технологиях очистки топлива, используемого ТЭС, создании, производстве и установке на ТЭС специальных очистительных фильтров, строительстве новых тепловых электростанций, спроектированных изначально с учётом современных экологических требований. Вместе с тем, необходимо отметить, что в последние годы развитие теплоэнергетики имеет целый ряд положительных тенденций. Важно рассмотреть перспективы развития отрасли. Теплоэнергетические устройства являются, и ещё очень долго будут являться основным источником электрической энергии для человечества. Поэтому теплоэнергетики всего мира продолжают усиленно развивать данную перспективную отрасль энергетики. Их усилия, прежде всего, направлены на повышение эффективности тепловых электростанций, необходимость чего диктуется как экономическими, так и экологическими факторами. Жёсткие требования мирового сообщества к экологической безопасности энергетических объектов, стимулируют инженеров на разработку технологий, снижающих выбросы ТЭС до предельно допустимых концентраций. Современные условия таковы, что перспективными окажутся в будущем ТЭС, работающие на угле или газе, поэтому именно в данном направлении теплоэнергетики всего мира прикладывают больше всего усилий. Доминирующая роль теплоэнергетики в обеспечения мировых человеческих потребностей в электричестве будет сохраняться ещё длительное время. Ведь, несмотря на стремление развитых стран как можно скорее перейти на более безопасные с экологической точки зрения и доступные (что немаловажно в свете приближающегося кризиса исчерпания органического топлива) источники энергии, быстрый переход к новым способам получения энергии невозможен. А это означает, что теплоэнергетика будет активно развиваться и дальше, но, разумеется, с учётом новых требований к экологической безопасности используемых технологий.Надо отметить и позитивные сдвиги в части совершенствования нормативно-правового регулирования работы предприятий отрасли. Так, распоряжением Правительства РФ была утверждена «Энергетическая стратегия России на период до 2030 года», направленная на эффективное использование потенциала всей энергетической отрасли и природных энергетических ресурсов нашей страны. Это нашло позитивный отклик в бизнес-сообществе, и ведущие национальные компании вносят существенный вклад в развитие теплоэнергетики — активно осуществляются планъі корпоративного развития и инве- стиционньіе программы по диверсификации, модернизации, реновации объектов теплоэнергетики в расчете на существенное снижение затрат по себестоимости по всем видам работ и услуг. Развитие теплоэнергетики можно наблюдать в реализации проектов по внедрению современнъіх парогазовых энергоблоков, позволяющих увеличить КГІД с 32% до 59%, что пока является рекорднъім показателем для наюей энергетической отрасли [9]. Помимо ввода в эксплуатацию новых мощностей и реконструкции имеющихся ТЭС, особое внимание стало уделяться безопасности в данной отрасли, переходу на новые виды топлива, использованию нанотехнологий, а также проблемам экологической безопасности. В настоящее время уже внедряются технологии, позволяющие уменъюать выбросы вреднъіх веществ в атмосферу и использовать их для дальнейшей переработки. Сегодня наблюдается активное развитие теплоэнергетики во всем мире. Инновационные программы направлены на более эффективное использование энергетических ресурсов, что способствует развитию экономики, повы- юению качества жизни населения и укреплению внеюнеэкономических позиций наюей странъі на ми- ровом уровне. |