Какой комбинированный котел лучше для дома – виды, характеристики, особенности выбора. Уголь электричество котел

Чем дешевле отапливать дом (газ, дрова, электричество, уголь, дизель)

Мы посчитали стоимость получения 1 кВт·ч тепла из различных видов топлива, а также расходы за весь отопительный сезон, плюс сроки окупаемости отопительных систем.

Принято считать, что самым выгодным вариантом отопления является магистральный газ. Но не все могут точно сказать, как быстро окупится его подключение даже при условии, что газовая труба уже проложена по границе вашего участка. Потому вопрос «чем дешевле отапливать дом» будет весьма актуальным. Чтобы ответить на него, мы подготовили две таблицы и диаграмму. В первой таблице собрали информацию о стоимости получения 1 кВт·ч тепла из различных видов топлива по ценам на начало 2016 года. На диаграмме отобразили расходы на топливо за один отопительный сезон. А во второй таблице – сроки окупаемости отопительных систем в сравнении с электрическим котлом.

Таблица стоимости получения тепловой энергии для отопления из различных видов топлива

* — с учетом плотности сложенных колотых дров и плотности самой древесины** — с учетом КПД при усредненных температурах в районе -5° С, что соответствует подмосковной зиме*** — взято усредненное значение тарифов для МО в пропорциях 2/1.

Данные в таблице отсортированы по стоимости получаемого тепла при сжигании каждого из видов топлива, переведенного в кВт·ч. Мы умышленно не стали сортировать список с учетом КПД котлов, поскольку тут могут быть варианты. Хотя основная масса качественных котлов для разного топлива имеет КПД на уровне 80%. Также мы оставим в стороне вопросы удобства использования того или иного вида топлива. Конечно, самым беспроблемными тут будет электричество, тепловой насос, а также магистральный газ, пусть и в меньшей степени. В остальных случаях хлопот будет побольше.

Далее мы вычислим стоимость отопительного сезона для Московской Области в расчете на утепленный по СНиПу дом площадью 100 м2. Условно примем, что активно топить надо примерно с ноября по март (150 дней в году). При этом при средней разнице температур в 25 градусов (мы берем среднюю температуру всех пяти месяцев за -4°С) общие теплопотери составят примерно 2,3 кВт. Т.е. за сутки на отопление такого дома нужно потратить 55,2 кВт·ч. За сезон – ~8280 кВт·ч.

Затраты за отопительный сезон для разных видов топлива на утепленный дом 100 м2

Самыми выгодными видами топлива являются уголь и газ. Самым дорогим – электричество.

Теперь посчитаем сроки окупаемости отопительных систем для разных видов топлива. Предположим, что в доме установлено водяное отопление с электрическим котлом мощностью 9 кВт (15 тыс. руб.). Примем это за базовый вариант. Чтобы перейти на магистральный газ, нужно заменить котел (15 тыс. руб.), установить дымоход (30 тыс. руб.) и подключиться к магистрали (от 50 до 400 тыс. руб., для расчетов мы использовали 200 тыс.). Чтобы перейти на уголь, дрова или пеллеты нужно также установить дымоход и заменить котел на соответствующий (40 тыс.руб. за обычный и ~80 тыс. за котел с автоподачей), плюс подготовить помещение для хранения. Для сжиженного газа, ко всему прочему, понадобится газгольдер с установкой (190 тыс. руб.). А для теплового насоса – сама система с установкой (~350 тыс. руб.). При этом будем считать, что вывоз золы и обслуживание систем далее владелец производит самостоятельно.

Срок окупаемости разных отопительных систем в сравнении с электрическим котлом

Выводы из этой таблицы каждый должен сделать сам в соответствии со своими потребностями и возможностями. Оговоримся лишь, что для домов большей площади, чем мы взяли в расчет, отопление электричеством неприменимо, поскольку электрические котлы мощностью от 10 кВт уже требуют подключения к трехфазной сети 380 В. Также расчеты окупаемости будут немного иными для домов площадью более 200 м2.

Важное замечание! Все расчеты в статье приведены без учета потерь на вентиляцию, которая по тем или иным причинам обычно отсутствует в небольших дачных домах. Если в этом вопросе следовать СНиПу, когда воздух в помещении рассматриваемой конфигурации должен обновляться примерно раз в час, то расходы на отопление следует примерно утроить! Но на практике вентиляция, если про нее не забывают, обеспечивается приточными клапанами и отдушинами, что в итоге может увеличить приведенные на диаграмме расходы в 1,5 раза. Соответственно, это приведет к уменьшению сроков окупаемости в таблице.

Вам также может быть интересно:— Чем лучшие дрова отличаются от плохих— Булерьян: устройство печи или откуда берется КПД 80% вместо 30%

dacha.news

на газе и твердом топливе, электричестве, уголь газ, отопительный двухконтурный для дома

Содержание:

При обустройстве отопительной системы в частном доме всегда возникает масса вопросов и затруднений, и многие из них связаны с выбором источника тепла. Все дело в требованиях, которые предъявляются к отопительному оборудованию – оно должно быть эффективным, экономичным, простым в обслуживании и недорогим. Добиться такой комбинации параметров непросто, но производители не оставляют попыток создать максимально универсальные агрегаты.

Одним из видов такого оборудования являются комбинированные отопительные котлы. Их ключевая особенность заключается в возможности использования разных видов топлива, иногда в довольно неожиданных сочетаниях. Отдельные модели котлов могут работать на четырех существующих видах топлива – твердом, жидком, электроэнергии и газе. В данной статье будут рассмотрены комбинированные котлы для отопления.

Устройство комбинированных котлов

Как уже было сказано выше, комбинированные котлы рассчитаны на использование более чем одного вида топлива. Для обеспечения такой возможности в конструкцию котла входит несколько топок, каждая из которых соответствует своему топливу. Например, одна из камер предназначена для загрузки дров или угля, а во вторую заливается жидкое топливо.

Благодаря наличию нескольких топливных камер появляется возможность подключить к котлу не один отопительный контур, а несколько, причем степень их нагрева может существенно отличаться. Разделение отопительных контуров может осуществляться по разным параметрам – например, одна топка работает на прогрев радиаторов, а вторая используется для функционирования теплого пола. Неплохим вариантом будет разнос отдельных контуров по этажам, если их больше одного.

В большинстве современных моделей комбинированных котлов присутствуют изначально встроенные ТЭНы, автоматически расширяющие круг топлива, подходящий для такого оборудования. Очень хорошим дополнением для котлов являются универсальные горелки, которые с равным успехом используют в качестве топлива как солярку, так и газ. В таких горелках имеется специальный регулятор, переключающий устройство с одного типа топлива на другой.

Самые эффективные и экономичные котлы оборудуются теплоаккумуляторами, которые существенно улучшают работу отопительного оборудования при обогреве зданий большой площади. Как правило, аккумуляторы встраиваются в котлы, преимущественно работающие на твердом топливе – степень нагрева в таком оборудовании не поддается регулировке, поэтому теплоотдача может быть избыточной.

Наличие тепловых аккумуляторов позволяет накапливать лишнюю энергию, которая при необходимости отдается отопительному контуру или системе горячего водоснабжения. Комбинированные котлы с теплоаккумуляторами можно протапливать намного реже по сравнению с обычными устройствами.

Как выбрать для отопления частного дома

Чтобы комбинированный отопительный котел был предельно эффективным и надежным, необходимо с умом подойти к вопросу выбора такого оборудования.

Есть несколько основных факторов, влияющих на выбор котла:

1. Основной вид топлива. Несмотря на то, что комбинированные котлы для отопления частного дома рассчитаны на использование разных видов топлива, преимущество в конечном итоге будет отдано лишь одному из них.
2. Мощность. Расчет мощности проводится индивидуально, а вот непосредственно с выбором мощности котла возникает путаница. Все дело в том, что в документации к устройствам европейского производства указывается номинальная мощность, в отличие от отечественной продукции, которая классифицируется по максимальной мощности. Продавцы тоже иногда путают эти параметры, поэтому при выборе нужно обязательно узнать, о какой именно мощности идет речь.
3. Стоимость. Цена отопительного оборудования – это один из важнейших параметров, нередко определяющий итоговый выбор.

Последний фактор стоит рассмотреть подробнее и с привязкой к конкретным производителям.

Стоимость комбинированных отопительных котлов

Между количеством используемых видов топлива и стоимостью котла есть прямая зависимость. Это вполне очевидно – для сборки оборудования с большим количеством камер требуется больше затрат, да и сам котел получится гораздо крупнее, поэтому себестоимость его производства будет на порядок выше.

Впрочем, есть и исключение из правил – использующие твердое топливо и электричество комбинированные котлы отопления почти не меняются в размерах. Конструктивно эти котлы отличаются от дровяных только наличием электрического нагревательного элемента, который запускается автоматически при снижении температуры ниже определенной отметки.

Учитывая незначительность переделки, котлы на электричестве и дровах в итоге обходятся существенно дешевле других вариантов. Тем не менее, в эксплуатации подобное оборудование выходит довольно удобным – например, постоянно добавлять топливо не требуется, ведь система в случае его отсутствия сама переключится на электричество. Правда, нужно помнить о том, что электрическое отопление в комбинированных котлах имеет пониженную мощность, поэтому на полноценный прогрев здания рассчитывать нельзя – только на поддержание системы в рабочем состоянии.

Похожее устройство имеют и комбинированные котлы на угле и электричестве. Они отличаются от дровяных аналогов тем, что в топку можно закладывать любое твердое топливо. Все дело в особенностях топки – рассчитанная на использование угля топочная камера имеет хорошую устойчивость к воздействию высоких температур, поэтому их нередко топят дровами, брикетами или торфом. Но не стоит при этом забывать и об объеме топлива – все же уголь в сравнении с другими ресурсами имеет наибольшую энергоемкость при небольшом объеме.

Отличным примером такого оборудования является комбинированный котел для дома Warmos-TT производства российской компании «Эван», имеющие следующие характеристики:

• Данные котлы, работающие на электричестве и угле, отличаются сравнительно небольшим КПД (около 70%), но при этом позволяют, во-первых, использовать любое твердое топливо, а во-вторых, вполне подходят для сжигания очень влажных дров;
• Теплоизоляция котла выполнена по комбинированной схеме – в нее встраивается водяная рубашка;
• Регулятор тяги предустановлен, а опционально можно приобрести ТЭН с термостатом, позволяющий поддерживать температуру воды в системе даже при отсутствии твердого топлива в камере.

Котлы такого класса выпускаются преимущественно отечественными производителями, и стоимость их зачастую довольно низка.

Финские агрегаты

На рынке отопительного оборудования представлены преимущественно финские котлы, и тому имеется несколько причин:

• Схожесть отечественного и финского климата – а это говорит о том, что мощности финской продукции будет достаточно;
• Репутация финских производителей отопительного оборудования за долгие годы работы поднялась на очень высокий уровень, поэтому на их котлы часто обращают внимание в первую очередь;
• Высокое качество продукции, ее эффективность, долговечность и надежность.

Одним из самых известных производителей отопительных котлов является Jäspi Group. Все комбинированные котлы производства данной компании имеют встроенные ТЭНы. Один ТЭН выдает 6 кВт мощности, но при желании можно увеличить их количество.

Линейка Jäspi VPK рассчитана на использование древесины, пеллетов, дизельного топлива и газа. Например, комбинированные котлы на газе и твердом топливе марки Tupla, отличаются высоким КПД и встроенным медным змеевиком. Топочные камеры в данной линейке котлов разнесены отдельно, но продукты сгорания выводятся в одну трубу посредством единого штуцера.

Высокая эффективность работы достигается за счет практически полного сжигания газа или солярки. Кроме того, чистить камеру, в которую заливается жидкое топливо, нужно всего лишь раз в год. Если основным используемым топливом будут древесина, то дрова должны иметь подходящую длину, которая может варьироваться в зависимости от модификации котла от 35 до 50 см.

Еще одна линейка – Jäspi Triplex. Данный модельный ряд отличается минимальной степень загрязнения окружающей среды. В таких котлах устанавливаются современные керамические колосниковые решетки. Модификация котла, подходящая для использования 50-см дров, обеспечивает верхнее горение топлива.

Также существует наиболее современный модельный ряд Biotriplex, который может работать на дровах или пеллетах без внесения каких-либо изменений в конструкцию. Твердотопливные комбинированные котлы отопления данной модели отличаются независимым расположением топочных камер.

Комбинированные котлы на газу и твердом топливе

Довольно популярными являются газовые котлы на твердом топливе. Чаще всего их устанавливают в коттеджных поселках, в которых через какое-то время будет прокладываться газовая магистраль. Конечно, можно купить обычный твердотопливный котел, а потом установить газовый – но такое вложение будет крайне нецелесообразным.

Оптимальным решением в такой ситуации будут именно универсальные котлы отопления на твердом топливе. Помимо уже упомянутой финской продукции, стоит обратить внимание на отопительное оборудование марки Zota, выпускаемое в Польше. Эти котлы могут использовать все виды топлива, кроме электричества, но для того, чтобы перейти на другое топливо, приходится менять горелку. Учитывая небольшую стоимость оборудования, его можно назвать неплохим выбором, особенно если большую часть времени будет использоваться один вид топлива.

При использовании комбинации уголь газ котел марки ECO CK Plus будет лучшим выбором благодаря двум топливным камерам, работающим по следующему принципу:

• Твердое топливо горит в основной камере (чаще всего она заполняется дровами, но иногда приходится ставить пеллетные или жидкотопливные горелки), до тех пор, пока очередная закладка не закончится;
• Когда температура теплоносителя падает ниже заданного уровня, запускается горелка во второй камере, работающей на газу или жидком топливе.

Такой комбинированный котел для отопления дома, который также может снабжать жильцов горячей водой, имеет массу достоинств. Правда, они несколько меркнут на фоне недостатков, выраженных в виде высокой стоимости оборудования и его больших размеров.

Если есть желание добавить в арсенал котла еще и электрическое отопление, то хорошим вариантом будут уже упомянутые Jäspi Triplex или котлы марки CTC шведского производства. Самым заметным агрегатом является модель CTC 2200 TRIO, способная работать на всех существующих видах топлива.

Котлы на газу и пеллетах

Одним из самых популярных изделий, в котором сочетается газ и пеллеты, является чешский котел отопления на твердом топливе и газе DAKON FB. Основным используемым топливом является твердое топливо, в том числе пеллеты, а опционально устанавливается горелка, работающая на газу и солярке.

Важнейшим достоинством данного котла является энергонезависимость – твердое топливо сгорает на открытом огне, а не на горелке, поэтому при отключении электричества котел продолжит передачу тепла в отопительный контур. Замена угля отопительных котлов газом осуществляется без малейших усилий – достаточно лишь открыть газовую магистраль.

Переключение с одного вида топлива на другой требует смены горелки, что не очень удобно. Гораздо проще работать с многотопливными котлами, имеющими несколько отдельных камер – например, уже описанные выше устройства марки Jäspi. Также стоит обратить внимание на австрийский котел под газ и твердое топливо Wirbel Eko Ck Pellet Plus, одна из горелок которого заточена под использование пеллетов, а вторая подходит для газа, твердого и жидкого топлива – довольно универсальный агрегат.

Российские производители

Отечественные производители тоже представлены на рынке, и в достаточно большом ассортименте.

Из наиболее известных марок комбинированных котлов стоит выделить следующие:

1. «ФАКС». Устройства данной марки работают на дровах и угле, а в качестве дополнительного отопления установлен нагревательный ТЭН. Опционально может устанавливаться газовая горелка. Существует одноконтурный и двухконтурный комбинированный отопительный котел данной марки, но независимо от количества контуров каждый агрегат имеет встроенный термометр и датчик температуры теплоносителя.
2. «Дымок». Основное топливо – дрова или уголь. Дублирующим контуром установлен электрический нагреватель, запускающийся автоматически после прекращения теплоотдачи от твердого топлива. Для регулировки интенсивности нагрева может использоваться автоматический блок или же ручное управление.
3. «Куппер ОК». Одноконтурный комбинированный котел, рассчитанный на использование любого твердого топлива и оснащенный ТЭНом, запускаемым в автоматическом режиме. Чтобы поменять используемый в данный момент вид топлива, необходимо снимать горелку. Основное достоинство – цена, которая в несколько раз ниже, чем у любого зарубежного котла.

Заключение

Для обогрева частных домов и коттеджей могут использоваться комбинированные котлы, позволяющие использовать разные вид топлива. Главным козырем таких устройств является универсальность, позволяющая подстраиваться под внешние факторы – наличие или отсутствие подведенной к дому газовой магистрали, доступность и бесперебойность электроэнергии, или же банальное повышение цен на используемый ранее энергоресурс. 

teplospec.com

Электричество из угля

Электричество из угля

1МАОУ «Гимназии №6» г Перми

1МАОУ «Гимназии №6» г Перми

Текст работы размещён без изображений и формул.Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Древесный уголь используется людьми уже много тысяч лет назад: его находили при раскопках в поселениях пещерных людей. Вряд ли они изготавливали его сами, скорее собирали на пожарах или сохраняли остатки костров, но, видимо, знали о его свойствах и умели пользоваться [2].

Что такое уголь?Уголь — твёрдые горючие полезные ископаемые осадочного происхождения. В состав угля входят следующие основные компоненты: органическое вещество — продукт преобразования высших и низших растений с участием микроорганизмов планктона, минеральные примеси (условно не более 50%) и влага. С развитием угледобывающей промышленности все больше людей стало использовать каменный уголь: он дает больше тепла, горит дольше. При правильной закладке печи порция угля, засыпанного в котел с вечера, будет поддерживать стабильную температуру всю ночь[2].

Эра электрификации началась в XIX в. Для производства больших количеств электроэнергии требовалось дешевое и легкодоступное топливо. Этим требованиям удовлетворял каменный уголь.

Электричество создается генератором, который работает от пара, а пар из воды получают из тепла сжигаемого угля. Первая электростанция, построенная в конце XIX в. Томасом Алва Эдисоном работала на угле [1, 3]. По мере того как в мире строилось все больше и больше электростанций, зависимость от угля возрастала.

Сильно ли нужен совремённой энергетике уголь?

Угольная энергетика таких стран, например, как Китай, Индия и США занимает больше половины вырабатываемой электроэнергии в стране. Хотя при производстве энергии с использованием угля высок уровень выброса в атмосферу загрязняющих веществ, что наносит существенный вред окружающей среде [1, 3].

Для того чтобы оценить значение достижений в технологии сжигания угля в наше время, в работе рассматривается работа теплоэлектроцентрали на угольном топливе.

Цель работы:

Изучение работы ТЭЦ (теплоэлектроцентрали) и создание макета для получения электричества с помощью парового двигателя.

Задачи:

Рассмотреть процесс образования каменного угля, его виды и способы добычи; Узнать основные места добычи угля в России;

Показать структуру генерации электроэнергии по видам топлива в России и других странах мира.

Узнать принцип работы ТЭЦ. Подробно рассмотреть на примере Хабаровской ТЭЦ; Рассмотреть преимущества и недостатки ТЭЦ.

Создать собственный макет для получения электричества с помощью парового двигателя.

Содержание работы:

«... Носят эти ископаемые вещества

название антрацита (или угля) ...

они вспыхивают и горят

подобно древесному углю...»

Теофраст Эресский

Каменный уголь был известен ещё в древнем мире. Первое упоминание о нём связывают с Аристотелем (IV в. до н. э.). Несколькими десятилетиями позже, его ученик Теофраст Эресский в «Трактате о камне» писал:«... Носят эти ископаемые вещества название антрацита (или угля) ... они вспыхивают и горят подобно древесному углю...»

Что такое каменный уголь? Разложение погибших растений началось 300 млн. лет назад. Ил и песок покрывали их слоем за слоем, останки растений были сжаты весом воды и осадочных пород. Со временем они затвердели и превратились в каменный уголь [1, 5].

Почему этот камень горит? Основной химический элемент в угле, обладающий полезными свойствами, – углерод. В зависимости от условий образования, процессов и возраста пластов каждое месторождение каменного угля содержит свой определенный процент углерода. Уровень теплоотдачи связан напрямую с количеством окисляемого в процессе горения углерода. Чем выше теплота сгорания данной породы, тем она наиболее пригодна в качестве источника тепла и энергии [2, 3, 5].

Процесс образования угля

Весь процесс образования угля можно разделить на два основных этапа: формирование торфа и собственно процесс углефикации – преобразования торфа в уголь, рис.1. Торф формировался на обширных покрытых водой пространствах из растительных остатков разной степени разложения. Обязательное условие для формирования торфа, — отсутствие кислорода [1, 2].

Под толщей воды кислорода было мало, при разложении остатков выделялся сероводород, метан и углекислота, которые способствовали затвердению остатков. Образовывался торф. Но не все торфяники преобразовывались в уголь. Для процесса углефикации необходимо: высокое давление, высокая температура и большой промежуток времени. В зависимости от наличия этих условий и происходило или нет образование каменного угля. Сначала торф заносился осадочными породами, что увеличивало давление и повышало температуру внутри торфяного слоя [1, 2, 3].

Рис.1. Образование угля Рис.2.Отпечаток растений

В таких условиях образовывался бурый уголь – первая ступень углефикации. В некоторых областях происходило смещение пластов, в результате которых пласты бурого угля опускались (некоторые из обнаруженных месторождений находятся на глубине более 6000 метров).

Высокое давление, отсутствие кислорода и высокие температуры способствовали тому, что влаги и природных газов в буром угле становилось все меньше, углерода все больше. По мере вытеснения воды и газов, бурый уголь превращался в битуминозный, затем, при наличии высокой температуры, в антрацит [3, 5]. Возраст угля определяют по содержащимся остаткам растительности. Иногда отпечатки очень четкие, рис.2.

Виды угля

Уголь классифицируют в зависимости от содержания влаги, природных газов и углерода. С повышение количества углерода повышается его теплотворная способность. Чем меньше влаги и летучих веществ (газов), тем лучше он переносит хранение и транспортировку [1, 2, 5].

Лигнит или бурый уголь — уголь первой стадии углефикации, рис.3а. Он отличается от бурого угля меньшим количеством воды (45%) в составе и большим выделением тепла. Структуру имеет волокнистую, цвет — от коричневого до черного, используется в энергетике (на теплоэлектростанциях) [2]. Суббитоминозный уголь – цвет черный, менее выраженная волокнистая структура, более высокая по сравнению с лигнитом теплотворность, меньшее содержание влаги (30%). При перевозке крошится, а на открытом воздухе выветривается. При сгорании выделяет 5-6кВт/кг. Используется как в энергетике, так и в ЖКХ для отопления [2]. Битуминозный уголь отличается самой высокой теплотворной способностью, не теряет своих качеств при транспортировке и хранении. Выделяет при горении 7-9 кВт/кг тепла [2, 3, 5]. Антрацит — уголь смоляно-черного цвета, рис.3б. Отличается самым высоким содержанием углеводорода. Его тяжело разжечь, но горит долго и без копоти, выделяет большое количество тепла (более 9 кВт/кг) [2, 3, 5].

а б

Рис.3 Уголь: а – лигнит; б – антрацит

Способы добычи угля

Работа на угольных разрезах и под землёй – главные способы добычи ископаемого. Большая часть работ в России и в мире ведётся открытым способом. Это обусловлено финансовой выгодой и высокой скоростью добычи. Но залежи угля на небольшой глубине содержат примеси грязи и других пород. Более чистым и качественным считается уголь, добытый подземным способом. Подземный способ позволяет добыть большое количество ископаемого, но он имеет существенные недостатки: высокая стоимость и повышенная опасность для рабочих [1, 2, 3].

Открытый способ добычи. При помощи специального оборудования снимается верхний пласт земли, покрывающий месторождение (примерно 30 метров). Если верхний слой мягкий и небольшой, его снимают с помощью экскаватора. Толстый и плотный слой земли предварительно дробится. Угольные залежи отбивают и увозят для дальнейшей переработки [1, 3, 5].

Закрытый способ добычи. Главной задачей этого метода является транспортировка угля с больших глубин на поверхность. Для этого создаются проходы: штольня (горизонтальный) и шахта (наклонный либо вертикальный). В тоннелях специальными комбайнами рубятся пласты угля и грузятся на конвейер, поднимающий их на поверхность [1, 3, 5].

Основные места добычи угля в России

Самыми значимыми месторождениями угля в России являются: Кузнецкое (добыча коксующегося и каменного угля). Канско-Ачинское (добыча бурого угля). Тунгусский угольный бассейн (бурый и каменный уголь). Печорский угольный бассейн (добыча коксующегося угля). Иркутско - Черемховский угольный бассейн [2, 3, 5] и др.

Современная энергетика

За последнее десятилетие производство электроэнергии в мире выросло. Крупнейшими производителями электроэнергии в мире являются Китай (4,7 трлн кВт-ч) и США (4,3 кВт-ч).

Сильно ли нужен совремённой энергетике, уголь?Китай – одна из немногих стран в мире, где подавляющая часть электроэнергии вырабатывается на угле, рис.4. Угольная энергетика стран Индии и США - это ПОЛОВИНА вырабатываемой электроэнергии. Хотя в России на 52% -это газовые электростанции, а вот на угле работают только около 14%[1, 2, 3, 5].

Рис.4 Структура генерации электроэнергии по видам топлива в странах мира: США; Европы, России, Бразилии, Индия, Китай

Принцип работы ТЭЦ. Хабаровская ТЭЦ.

ТЭС существуют с конца 19 века. Первая электростанция «Перл Стрит», построенная Томасом Алва Эдисоном, работала на угле, рис.5 [3, 6]. ТЭЦ является разновидностью тепловой электростанции (ТЭС).

ТЭЦ отличается тем, что на ней тепло отработанного пара передаётся в теплосеть, а на остальных ТЭС — в окружающую среду. За счёт этого коэффициент полезного действия (КПД) у ТЭЦ заметно выше.

Рис. 5. Электростанция Эдисона Рис. 6. Хабаровская ТЭЦ

Для того чтобы оценить значение достижений в технологии сжигания угля в наше время, рассмотрю работу тепловой электростанции на угольном топливе. В качестве примера возьму Хабаровскую ТЭЦ, рис.6.

Хабаровская ТЭЦ№1 является одной из самых крупных ТЭЦ Дальнего Востока, ее территория 520000 кв.км. Электрическая мощность станции 435000 кВт. Тепловая мощность станции 1200 Гкал/час.

а б

Рис.7. Вагоноопрокидывающее устройство

Технологическая цепочка станции начинается с вагоноопрокидывающего устройства (рис.7 а, б) который способен перевернуть целый вагон с углем. Таких устройств на ТЭЦ два. Производительность каждого – 30 вагонов в час.

Уголь ссыпается в подземный распределитель (рис.8а) глубиной 13 метров, из которого по конвейерам (рис.8 б) транспортируется к котлам.

а б

Рис.8 Подземный распределитель с конвейером

Рис.9 Молотковая дробилка

Уголь, подающийся к котлам, предварительно попадает в молотковую дробилку (рис.9), где огромные молоты, разбивают уголь до 15 мм.

Котлы, висящие на специальных металлических опорах (высотой 33 метра и весом 5000 тонн), обмурованные специальным теплоизоляционным материалом, состоят из: топки с горелками (рис.10а), системы водяных труб (рис.10б), барабана (рис.10в), пароперегревателя, паросборной камеры (рис.10г).

В трубы котла подается очищенная, химически обессоленная вода. Каждый котел оснащен тремя системами пылеприготовления (рис.11), состоящий из питателей сырого угля (1), шахтной молотковой мельницы (2) и трех горелочных устройств (3). Паропроизводительность котла 210 тонн пара в час. Всего на электростанции 15 котлов: 10-ть работают на угле.

а б

в г

Рис.10 Котел: а - выделенный элемент топки с горелками; б – выделенный элемент системы водяных труб; в – выделенный элемент барабан; г – выделенный элемент пароперегревателя и паросборной камеры

Продукты сгорания угольного топлива отводятся из котла устройством гидрозолоудаления (рис.12) в специальный золоотвал за пределы станции. Отходящие дымовые газы после мокрой очистки уносятся дымососами через дымовую трубу высотой 100 метров в атмосферу, рис.13.

Основным устройством для производства электрической энергии является турбоагрегат (рис.14) состоящий из турбины (1) и генератора электрической

энергии (2). Всего на станции установлено 7 турбоагрегатов.

Рис.11 Котел, оснащенный Рис.12. Устройство гидрозолоудаления

системами пылеприготовления

Пар из котла под давлением 140 ст. атм. и температурой 540 0С подается через главный паропровод в турбину. Где проходит последовательно через цилиндры высокого, среднего и низкого давления. Здесь потенциальная энергия пара преобразуется в кинетическую энергию механического вращения лопаток ротора турбины со скоростью 3000 оборотов в минуту, который жестко соединен с валом электрогенератора. Цилиндр турбины и ротор с лопатками выполнены из специально высокопрочной, высоколегированной и жаростойкой стали. Вес турбины мощностью 100000 кВт составляет 210 тонн, его длина 25 метров, а высота 10 метров.

Рис.13 Дымовая труба Рис.14. Турбоагрегат

Одна часть пара после турбины направляется в конденсатор (рис.15а), конденсатор отмечен красными стрелками), где превращается в воду и через специальные подогреватели поступает обратно в котел, рис.15б.

а б

Рис.15 Циркуляция пара

Используемая для охлаждения пара вода подается брызгальный бассейн и в градирни, где охлаждается и возвращается обратно в конденсатор по замкнутому кругу, рис.16а,б. Другая часть отработанного пара для теплофикации города, холодная вода нагревается до 70 0С летом и 120 0С. Затем сетевыми насосами подается в общую камеру смешивания и по шести тепломагистралям поступает в город.

а б

Рис.16 Циркуляция воды

Электрический генератор.Основными частями электрического генератора является статор – высоковольтная электрическая обмотка, в металлической оболочке, и, вращающийся со скоростью 3000 оборотов в минуту - ротор (рис.17). При вращении ротора в обмотке статора наводится напряжение 10500 В. Внутри корпуса генератора статор охлаждается водяными регистрами. Мощность самого крупного генератора на ТЭЦ составляет 100000 кВт.

Рис.17 Генератор: статор и ротор

Электрический ток с обмотки статора подается на повышающий трансформатор с помощью специальных закрытых токопроводов, далее электрическая энергия по линиям электропередач подается в город.

Преимущества и недостатки ТЭЦ

Современная электроэнергетика имеет немало проблем: при производстве энергии с использованием угля высок уровень выброса в атмосферу оксида азота NOx (NO+NO2), что наносит существенный вред окружающей среде. В России, как и в других высокоразвитых странах, принято ограничение по выбросам оксида азота NO2 (0,2 мг/м3). Проблема выбросов летучей золы и диоксида серы решается на тепловых электростанциях путем очистки дымовых газов. Работают ТЭЦ на невозобновляемых ресурсах.

Отметим преимущества ТЭЦ: 1. Используемое топливо достаточно дешево. 2.Требуют меньших капиталовложений по сравнению с другими электростанциями. 3. Могут быть построены в любом месте независимо от наличия топлива.

В России многие тепловые станции Урала и Европейской части России переведены на газ.Для ТЭЦ переход с угля на газ способствует резкому сокращению объемов выбросов углекислого газа в атмосферу. А вот основной вид топлива в Сибири и на Дальнем Востоке - уголь.

Практическая часть проекта:

В практической части работы я изготовлю (макет) для получения электричества с помощью парового двигателя, рис.19. Для изготовления макета необходимо: паровой котел (1 шт.), пароотводящая трубка (1 шт.), двигатель (1 шт.) и генератор (1 шт.).

За счёт сжигания топлива (рис. 18) вода в котле превращается в пар с высокой температурой и давлением, и направляется в двигатель (рис. 19). Вращение с двигателя передается на генератор, который создаёт электрический ток. Ток по линиям электропередач направляется к домам.

Рис. 18Котел Рис.19 Макет для получения электричества

Выводы:

В своей работе я рассмотрел процесс образования каменного угля, его виды и способы добычи. Узнал, что разложение погибших растений началось 300 млн. лет назад. Со временем они затвердели и превратились в каменный уголь. Привел классификацию угля в зависимости от содержания влаги, природных газов и углерода. Узнал основные места добычи угля в России;

Показал структуру генерации электроэнергии по видам топлива в России и других странах мира. Привел страны - лидеры по добыче угля для производства электроэнергии. Узнал что, например, угольная энергетика стран Китая, Индии и США - это больше половины вырабатываемой электроэнергии. А вот в России: 52% электроэнергии вырабатывается за счет сжигания газа и только 14 % за счет сжигания угля.

Узнал принцип работы ТЭЦ, они устроены довольно просто. Уголь сгорает, нагревает котел с водой, превращая воду в пар. Пар вращает турбину, а турбина генератор, вырабатывающий электрический ток. Подробно рассмотрел работу теплоэлектроцентрали на примере Хабаровской ТЭЦ. Отмеил преимущества и недостатки ТЭЦ.

В практической части создал собственный макет для получения электричества с помощью парового двигателя.

В практической части создал собственный макет для получения электричества с помощью парового двигателя.

Список литературы:

Уголь. Добыча, использование, польза и вред/

Пьюп Д издательство: Росмэн/ Серия: детская энциклопедия/2016 г;

Угольная промышленность и энергетическая безопасность стран мира / Климов С.Л/ Изд-во Моск. гос. гор. ун-та/2002 г.- 672 c;

[электронный ресурс] https://www.syl.ru/article/292247/kamennyiy-ugol-obrazovanie-v-nedrah-zemli-istochniki-i-protsess-obrazovaniya-kamennogo-uglya;

[электронный ресурс] http://fb.ru/article/325380/ugol-dobyicha-v-rossii-i-v-mire-mesta-i-sposobyi-dobyichi-uglya;

[электронный ресурс] http://teplowood.ru/ugol-buryj-kamennyj-drevesnyj;

[электронный ресурс] https://energoworld.ru/blog/pervaya-elektrostantsiya-v-ssha/.

Просмотров работы: 47

school-science.ru

Смотрите также

• 
  Вяземский котел 1941
• 
  Промышленный котел твердотопливный
• 
  Печи котлы камины
• 
  Печи камины котлы
• Котлы камины печи
• 
  Камины печи котлы
• 
  Камины котлы печи
• 
  Котел ниисту 5
• 
  Газовый котел вега
• 
  Профилактика газового котла
• 
  Celtic газовый котел