В 1975 г. в стране добыто около 700 млн. т угля, 490 млн. т. нефти и газового конденсата, 290 млрд. м3 газа. В течение десятой пятилетки добыча этих основных видов топлива, а также горючих сланцев будет систематически возрастать.

Перечисленные виды топлива используют в различных отраслях на­родного хозяйства далеко не с одинаковой эффективностью.

311

В технологических процессах широко применяют беосервистый при­родный газ при непосредственном контакте продуктов сгорания с нагре­ваемым материалом. Использование сернистого мазута или угля осуще­ствляется с гораздо меньшей эффективностью и требует в некоторых случаях применения более громоздких муфельных установок, с нагре­вом металла или других материалов через стенку. Печи, в которых про­текает процесс, более громоздки и менее производительны, температур­ный градиент между продуктами сгорания и нагреваемым материалом увеличивается, вследствие чего возрастает температура уходящих газов и снижается КПД печей.

В сушильных установках при использовании сернистого и зольного топлива приходится применять промежуточные теплоносители, крайне усложняющие технологическую схему и обусловливающие большой пе­рерасход топлива. В качестве сушильного агента часто используют воз­дух, нагреваемый в паровых калориферах. Это требует создания или расширения котельных установок, расхода металла на калориферы (в которых воздух нагревается паром) и на паропроводы.

Суммарный КПД сушильных установок в пересчете на первичное топливо резко снижается из-за потерь тепла при генерировании пара и его использовании для нагрева воздуха.

Применение этой распространенной технологической схемы в боль­шой степени затрудняет интенсификацию работы сушильных установок вследствие ограничения температуры нагрева воздуха.

Применение перегретого пара для нагрева воздуха неэффективно, так как при снижении температуры перегретого пара на 100 град выде­ляется лишь около 50 ккал тепла. Поэтому через калориферы приш­лось бы пропускать большой объем пара. К тому же коэффициент теп­лоотдачи от перегретого пара к металлической стенке низок, что обу­словило бы еще большую громоздкость и металлоемкость калориферных установок.

Вследствие этого для нагрева воздуха в калориферах применяют насыщенный пар, при конденсации 1 кг которого выделяется около 500 ккал, т. е. в 5 раз больше, чем при снижении температуры 1 кг перегретого пара на 200 град. В этих условиях температура нагрева воздуха лимитируется давлением пара. Поскольку в промышленных котельных оно сравнительно невелико и применяемые в сушильных установках калориферы рассчитаны на низкое давление, температура нагрева сушильного агента часто недостаточна для интенсификации ра­боты установок.

Воздух можно нагреть до более высокой температуры с применени­ем минеральных масел или других высококипящих органических тепло­носителей. Однако при этом возникает опасность окисления высушивае­мого материала.

Использование в сушильных установках продуктов сгорания бес­сернистого природного газа позволяет устранить необходимость приме­нения промежуточных теплоносителей и вместе с тем в значительной степени устранить ограничения в температуре сушильного агента, ин­тенсифицировать работу установок и повысить их КПД.

При использовании природного газа в качестве технологического топлива во многих случаях можно резко повысить эффективность его применения путем комплексного использования тепла продуктов сгора­ния сначала в печах или котлах, а затем в сушильных или других низ­котемпературных установках.

Эффективность использования газа в промышленности можно су­щественно повысить установкой простых малометаллоемких экономай­зеров для нагрева воды при непосредственном контакте с продуктами сгорания.

Поэтому применение газа в промышленной и коммунальной энерге­тике во многих случаях значительно эффективнее, чем других видов топ­лива.

Иная картина наблюдается в станционной энергетике. При сжига­нии угольной пыли в топках современных мощных парогенераторов до­стигается высокий КПД — около 90%, лишь немногим уступающий КПД при использовании природного газа или мазута. Так, по данным теплотехнической службы управления «Пермэнерго», КПД станционных парогенераторов при работе на мазуте лишь на 1%, а при работе на газе на 2,5% выше, чем при работе на угле. Несмотря на это доля при­родного газа в системе «Пермэнерго» возросла с 8% в 1967 г. до 25% в 1973 г., а мазута с 12 до 21% при снижении доли угля с 67 до 41%

Роу

А электростанциях Донбассэнерго, запроектированных для рабо­ты на угле, доля мазута возросла с 1,5% в 1966 г. до 20% в 1973 г., а доля природного газа составила 14%.

При работе электростанций «а угле несколько возрастает расход энергии на собственные нужды, обусловленный необходимостью помола угля и золоудалением. Однако суммарный расход топлива на 1 кВт-ч энергии, генерируемой на крупных электростанциях, сравнительно мало зависит от того, на каком топливе они работают.

Поэтому при распределении ресурсов топлива єажно считаться с эффективностью применения его у различных потребителей. Комму­нальные и технологические установки целесообразно в первую очередь обеспечить природным газом и жидким топливом, а уголь направлять для коксования и использования на электростанциях.

В десятой пятилетке значительно расширится применение экибас­тузских и канско-ачинских углей для производства электроэнергии, а ряд крупных тепловых электростанций в районах Урала и Поволжья перейдет на использование угля вместо мазута. При этом, несмотря на увеличение доли угля в топливном балансе электростанций, расход топ­лива на отпущенный киловатт-час электроэнергии снизится с 344 в 1974 г. до 325—328 г у. т. — в 1980 г. [9].

Для обеспечения топливом электростанций намечается дальнейшее развитие угольной промышленности, особенно увеличение добычи угля открытым способом в Экибастузском, Канско-Ачинском, Кузнецком, Южно-Якутском бассейнах. Будет продолжено техническое перевоору­жение предприятий, повышена производительность и улучшены условия труда на базе внедрения комплексной механизации и автоматизации в действующих угольных бассейнах страны.

Будет ускорено сооружение ‘крупных тепловых электростанций на богатейших угольных месторождениях Сибири и Казахстана с целью передачи от них электроэнергии в Единую энергосистему европейской части страны.

Расширение использования угля для генерирования электроэнер­гии позволит направить крупные ресурсы углеводородного топлива на технологические нужды. Добыча газа в стране возрастет примерно в 1,5 раза по сравнению с девятой пятилеткой, а его потребление на тех­нологические цели — (примерно в 2 раза [8].

Это открывает огромные возможности для создания прогрессив­ной технологии, интенсификации работы промышленных установок, комплексного (ступенчатого) использования тепла чистых продуктов сгорания бессернистого природного газа в промышленности, резкого уменьшения расхода металла и строительных материалов на сооруже­ние установок, значительного повышения эффективности использования топлива и уменьшения загрязнения воздушного бассейна.

Создание прогрессивных технологических установок, рассчитанных на использование газообразного топлива, требует бесперебойного обес­печения их газом.

12 М Б Равич 313

Большая отдаленность основных газовых месторождений от цент­ров потребления и сложные природные условия на трассах газопрово­дов делают крайне необходимым создание крупных подземных емкостей для хранения резервных запасов газа на зимний период.

Это потребует значительно меньших затрат, даст возможность сэко­номить большое количество металла и обеспечить бесперебойное снаб­жение природным газом промышленных установок и бытовых потреби­телей. В десятой пятилетке предусматривается расширение и создание новых подземных хранилищ газа в районах Москвы, Ленинграда, на Украине, в республиках Советской Прибалтики и Закавказья [8]. Для создания подземных газохранилищ будут максимально использованы отработанные газовые и нефтяные месторождения [9].

Осуществление мероприятий по совершенствованию структуры топ­ливно-энергетических ресурсов и более рациональному использованию всех видов топлива и энергии должно дать в 1980 г. экономию свыше 150 млн. т у. т. Эти меры позволят обеспечить нормальное энергоснаб­жение страны и создадут условия для устойчивого роста всех отраслей народного хозяйства [8].

Для повышения эффективности использования топлива большое значение имеет также его распределение с учетом жаропроизводитель­ности.

Для высокотемпературных процессов целесообразно применять топ­ливо с высокой жаропроизводительностью и малым содержанием бал­ласта. По этим характеристикам различные виды топлива можно под­разделить на две группы: топливо высокой и пониженной жаропроиз­водительности. Из данных табл. 153 видно, что жаропроизводитель­ность некоторых ©вдов топлива ©торой группы, например торфа, гене­раторного и доменного газов, на несколько сот градусов ниже жаро­производительности топлива, входящего в первую группу.

Эффективность использования топлива в теплотехнических процес­сах можно оценить выражением

Л =(*і-*,)/*i. (XXVII. 1>

Где t — начальная температура процесса; t2— конечная температура.

Поскольку начальная температура в значительной степени опреде­ляется жаропроизводительностью сжигаемого топлива, а конечная — температурой уходящих газов, естественно, что для высокотемператур­ных технологических процессов и в особенности для процессов, в кото­рых в атмосферу выпускаются уходящие газы с высокой температурой, весьма существенно применение топлива высокой жаропроизводитель­ности. Наоборот, при низкой температуре уходящих газов эффектив­ность использования топлива почти не зависит от его жаропроизводи­тельности.

Эффективность использования в высокотемпературных процессах топлива с высокой жаропроизводительностью значительно повышается благодаря возможности интенсифицировать работу печей вследствие большей разности температур горящего топлива и нагреваемого мате­риала.

Интенсификация работы печей, обеспечивая повышение производи­тельности установок, приводит вместе с тем в большинстве случаев к снижению удельного расхода топлива на единицу выпускаемой продук­ции из-за уменьшения продолжительности процесса и сокращения по­терь тепла в окружающую среду. Поэтому весьма важно при распреде­лении ресурсов топлива между потребителями стремиться к обеспече­нию высокотемпературных технологических процессов топливом с вы­сокой жаропроизводительностью, пригодным для эффективного исполь­зования в технологии.

Применение в технологических іпечах топлива с ‘малым содержани­ем золы и серы не только повышает качество продукции и устраняет загрязнение воздушного бассейна, но и увеличивает КПД использова­ния топлива чгледгтвие уменьшения расхода тепла на плавление шлаков.