Η Climate Analytics συνεχίζει να επιμένει ότι η ενέργεια άνθρακα στην Ευρώπη πρέπει να εξαλειφθεί έως το 2030 - διαφορετικά η ΕΕ δεν θα εκπληρώσει τους στόχους της συμφωνίας του Παρισιού για το κλίμα. Ποιοι σταθμοί όμως πρέπει να κλείσουν πρώτα; Προτείνονται δύο προσεγγίσεις - οικολογική και οικονομική. "Oxygen.LIFE"έριξε μια πιο προσεκτική ματιά στους μεγαλύτερους θερμοηλεκτρικούς σταθμούς άνθρακα στη Ρωσία, τους οποίους κανείς δεν πρόκειται να κλείσει.
Κλείσιμο σε δέκα χρόνια
Η Climate Analytics συνεχίζει να επιμένει ότι για να επιτευχθούν οι στόχοι της συμφωνίας του Παρισιού για το κλίμα, οι χώρες της ΕΕ θα πρέπει να κλείσουν σχεδόν όλους τους υπάρχοντες σταθμούς θερμικής ενέργειας με καύση άνθρακα. Ο ενεργειακός τομέας στην Ευρώπη χρειάζεται πλήρη απαλλαγή από τις ανθρακούχες εκπομπές, καθώς ένα σημαντικό μέρος των συνολικών εκπομπών αερίων θερμοκηπίου (GHG) στην ΕΕ προέρχεται από ενέργεια με καύση άνθρακα. Ως εκ τούτου, η σταδιακή κατάργηση του άνθρακα σε αυτόν τον κλάδο είναι μια από τις πιο οικονομικές μεθόδους για τη μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου, και τέτοιες ενέργειες θα προσφέρουν σημαντικά οφέλη όσον αφορά την ποιότητα του αέρα, τη δημόσια υγεία και την ενεργειακή ασφάλεια.
Τώρα στην ΕΕ υπάρχουν περισσότεροι από 300 σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής με 738 μονάδες παραγωγής ενέργειας που λειτουργούν με καύσιμο άνθρακα. Γεωγραφικά κατανέμονται, φυσικά, όχι ομοιόμορφα. Ωστόσο, συνολικά, ο λιθάνθρακας και ο λιγνίτης (λιγνίτης) παρέχουν το ένα τέταρτο της συνολικής παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στην ΕΕ. Τα πιο εξαρτώμενα από τον άνθρακα μέλη της ΕΕ είναι η Πολωνία, η Γερμανία, η Βουλγαρία, η Τσεχική Δημοκρατία και η Ρουμανία. Η Γερμανία και η Πολωνία αντιπροσωπεύουν το 51% της εγκατεστημένης δυναμικότητας άνθρακα στην ΕΕ και το 54% των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου από ηλεκτρική ενέργεια με καύση άνθρακα σε ολόκληρη την ενωμένη Ευρώπη. Ταυτόχρονα, σε επτά χώρες της ΕΕ δεν υπάρχουν καθόλου θερμοηλεκτρικοί σταθμοί με άνθρακα.
«Η περαιτέρω χρήση του άνθρακα για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας δεν είναι συμβατή με την υλοποίηση του στόχου για απότομη μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου. Ως εκ τούτου, η ΕΕ πρέπει να αναπτύξει μια στρατηγική για τη σταδιακή κατάργηση του άνθρακα γρηγορότερα από ό,τι συμβαίνει σήμερα», καταλήγει η Climate Analytics. Διαφορετικά, οι συνολικές εκπομπές σε ολόκληρη την ΕΕ θα αυξηθούν κατά 85% έως το 2050. Η μοντελοποίηση από την Climate Analytics έδειξε ότι το 25% των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής που λειτουργούν σήμερα με καύση άνθρακα θα πρέπει να κλείσουν έως το 2020. Σε άλλα πέντε χρόνια, είναι απαραίτητο να κλείσει το 72% των θερμοηλεκτρικών σταθμών και να απαλλαγεί πλήρως από την ενέργεια άνθρακα έως το 2030.
Το κύριο ερώτημα είναι πώς να το κάνουμε; Σύμφωνα με την Climate Analytics, «το κρίσιμο ερώτημα είναι ποια κριτήρια πρέπει να χρησιμοποιηθούν για να καθοριστεί πότε πρέπει να κλείσουν ορισμένοι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί; Από την άποψη της γήινης ατμόσφαιρας, τα κριτήρια δεν έχουν σημασία, καθώς οι εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου θα μειωθούν με τον σωστό ρυθμό. Αλλά από τη σκοπιά των πολιτικών, των ιδιοκτητών επιχειρήσεων και άλλων ενδιαφερομένων, η ανάπτυξη τέτοιων κριτηρίων είναι μια αποφασιστική στιγμή στη λήψη αποφάσεων».
Η Climate Analytics προτείνει δύο πιθανές στρατηγικές για την πλήρη εξάλειψη της χρήσης άνθρακα στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Το πρώτο είναι να κλείσουν πρώτα εκείνες οι θερμοηλεκτρικές μονάδες που προηγούνται σε εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου. Η δεύτερη στρατηγική είναι να κλείσουμε τους σταθμούς που έχουν τη μικρότερη αξία από επιχειρηματική άποψη. Για καθεμία από τις στρατηγικές σχεδιάστηκε ένα ενδιαφέρον infographic, που δείχνει πώς θα αλλάξει το πρόσωπο της ΕΕ τα χρόνια μετά το κλείσιμο των σταθμών άνθρακα. Στην πρώτη περίπτωση θα δεχτούν επίθεση η Πολωνία, η Τσεχία, η Βουλγαρία και η Δανία. Στη δεύτερη - επίσης η Πολωνία και η Δανία.
Δεν υπάρχει ενότητα
Η Climate Analytics όρισε επίσης χρόνια κλεισίματος και για τους 300 σταθμούς σύμφωνα με δύο στρατηγικές. Γίνεται εύκολα αντιληπτό ότι αυτά τα χρόνια διαφέρουν σημαντικά από τους όρους λειτουργίας αυτών των σταθμών με τον συνήθη τρόπο λειτουργίας (τα λεγόμενα BAU - businnes as usual). Για παράδειγμα, ο μεγαλύτερος σταθμός Belchatov της Ευρώπης στην Πολωνία (με χωρητικότητα άνω των 4,9 GW) μπορεί να λειτουργήσει τουλάχιστον έως το 2055. ενώ προτείνεται να κλείσει έως το 2027 - την ίδια περίοδο με οποιοδήποτε σενάριο.
Γενικά, η Climate Analytics προτείνει να κλείσει για τρεις έως τέσσερις δεκαετίες, είναι πέντε πολωνικοί θερμοηλεκτρικοί σταθμοί που μπορούν να καπνίζουν ήρεμα μέχρι τη δεκαετία του 2060. πριν την ώρα του. Η Πολωνία, της οποίας η ενέργεια εξαρτάται κατά 80% από τον άνθρακα, είναι απίθανο να είναι ικανοποιημένη με μια τέτοια εξέλιξη των γεγονότων (θυμηθείτε, αυτή η χώρα πρόκειται να αμφισβητήσει ακόμη και τις κλιματικές υποχρεώσεις που της έχει επιβάλει η ΕΕ στα δικαστήρια). Άλλοι πέντε Top 20 σταθμοί βρίσκονται στο Ηνωμένο Βασίλειο. οκτώ - στη Γερμανία. Επίσης στην πρώτη εικοσαριά για το κλείσιμο - δύο θερμοηλεκτρικοί σταθμοί στην Ιταλία.
Ταυτόχρονα, το English Fiddler's Ferry (χωρητικότητας 2 GW) θα πρέπει να κλείσει ήδη το 2017 και οι υπόλοιποι βρετανικοί θερμοηλεκτρικοί σταθμοί, όπως δήλωσε η κυβέρνηση αυτής της χώρας, έως το 2025. Δηλαδή, μόνο σε αυτή τη χώρα Η διαδικασία μπορεί να είναι σχετικά ανώδυνη.Στη Γερμανία όλα μπορούν να διαρκέσουν μέχρι το 2030, η εφαρμογή των δύο στρατηγικών θα διαφέρει ανάλογα με τις ιδιαιτερότητες της γης (υπάρχουν περιοχές εξόρυξης άνθρακα.) Στην Τσεχία και τη Βουλγαρία, η παραγωγή άνθρακα θα χρειαστεί να περιοριστεί έως το 2020 - κυρίως λόγω των σημαντικών όγκων εκπομπών.
Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας πρέπει να αντικαταστήσουν τον άνθρακα. Η μείωση του κόστους παραγωγής ηλιακής και αιολικής ενέργειας είναι μια σημαντική τάση που πρέπει να υποστηριχθεί και να αναπτυχθεί, σύμφωνα με την Climate Analytics. Λόγω των ΑΠΕ, είναι δυνατός ο μετασχηματισμός του ενεργειακού τομέα, μεταξύ άλλων με τη δημιουργία νέων θέσεων εργασίας (όχι μόνο στον ίδιο τον κλάδο, αλλά και στην παραγωγή εξοπλισμού). Το οποίο, μεταξύ άλλων, θα μπορεί να απασχολεί προσωπικό που απελευθερώνεται από την ενέργεια του άνθρακα.
Ωστόσο, η Climate Analytics αναγνωρίζει ότι δεν υπάρχει ενότητα στην Ευρώπη σχετικά με τον άνθρακα. Ενώ ορισμένες χώρες έχουν μειώσει σημαντικά την παραγωγή και ανακοίνωσαν την πλήρη απόρριψη αυτού του τύπου καυσίμου τα επόμενα 10-15 χρόνια (μεταξύ αυτών, για παράδειγμα, το Ηνωμένο Βασίλειο, η Φινλανδία και η Γαλλία), άλλες είτε κατασκευάζουν είτε σχεδιάζουν να κατασκευάσουν νέο άνθρακα. εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας (Πολωνία και Ελλάδα). «Τα οικολογικά ζητήματα στην Ευρώπη είναι δεδομένα μεγάλη προσοχήΩστόσο, είναι απίθανο να καταστεί δυνατή η γρήγορη εγκατάλειψη της παραγωγής άνθρακα. Πρώτον, είναι απαραίτητο να τεθούν σε λειτουργία δυνατότητες αντικατάστασης, γιατί τόσο ο πληθυσμός όσο και η οικονομία χρειάζονται θερμότητα και φως. Αυτό είναι ακόμη πιο σημαντικό δεδομένου ότι παλαιότερες αποφάσεις λήφθηκαν για το κλείσιμο ορισμένων πυρηνικών σταθμών στην Ευρώπη. Θα προκύψουν κοινωνικά προβλήματα, ορισμένοι από τους ίδιους τους υπαλλήλους των σταθμών θα χρειαστεί να επανεκπαιδευτούν, σημαντικός αριθμός θέσεων εργασίας θα περικοπεί σε διάφορους κλάδους, κάτι που σίγουρα θα αυξήσει την ένταση στην κοινωνία. Το κλείσιμο εργοστασίων ηλεκτροπαραγωγής με άνθρακα θα επηρεάσει επίσης τους προϋπολογισμούς, καθώς δεν θα υπάρχει σημαντική ομάδα φορολογουμένων και η λειτουργική απόδοση των εταιρειών που προηγουμένως τους προμήθευαν αγαθά και υπηρεσίες θα μειωθεί σημαντικά. Εάν είναι δυνατή οποιαδήποτε λύση, τότε μπορεί να συνίσταται σε μακροπρόθεσμη άρνηση παραγωγής άνθρακα, συνεχίζοντας παράλληλα να εργάζεται για τη βελτίωση των τεχνολογιών για τη μείωση των εκπομπών από την καύση άνθρακα, τη βελτίωση της περιβαλλοντικής κατάστασης στους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα», λέει. Ντμίτρι Μπαράνοφ, Κορυφαίος Εμπειρογνώμονας της Finam Management Company.
Οι 20 κορυφαίοι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί στην Ευρώπη με καύση άνθρακα, οι οποίοι, σύμφωνα με την Climate Analytics, θα πρέπει να κλείσουν
Τι έχουμε;
Το μερίδιο της θερμικής παραγωγής στη δομή της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στη Ρωσία είναι περισσότερο από 64%, στη δομή της εγκατεστημένης ισχύος των σταθμών UES - περισσότερο από 67%. Ωστόσο, στους TOP-10 μεγαλύτερους θερμοηλεκτρικούς σταθμούς της χώρας, μόνο δύο σταθμοί λειτουργούν με άνθρακα - Reftinskaya και Ryazanskaya. Βασικά, η βιομηχανία θερμικής ενέργειας στη Ρωσία είναι φυσικό αέριο. «Η Ρωσία έχει μια από τις καλύτερες δομές ισορροπίας καυσίμου στον κόσμο. Χρησιμοποιούμε μόνο το 15% του άνθρακα για την παραγωγή ενέργειας. Ο παγκόσμιος μέσος όρος είναι 30-35%. Στην Κίνα - 72%, στις ΗΠΑ και στη Γερμανία - 40%. Το έργο της μείωσης του μεριδίου των πηγών χωρίς άνθρακα στο 30% αντιμετωπίζεται επίσης ενεργά στην Ευρώπη. Στη Ρωσία, αυτό το πρόγραμμα, στην πραγματικότητα, έχει ήδη εφαρμοστεί», δήλωσε ο επικεφαλής του Υπουργείου Ενέργειας της Ρωσικής Ομοσπονδίας. Αλεξάντερ Νόβακ, μιλώντας στα τέλη Φεβρουαρίου στο πάνελ «Πράσινη Οικονομία ως φορέας ανάπτυξης» στο Ρωσικό Επενδυτικό Φόρουμ 2017 στο Σότσι.
Το μερίδιο της πυρηνικής ενέργειας στο συνολικό ενεργειακό ισοζύγιο της χώρας είναι 16-17%, η υδροηλεκτρική παραγωγή - 18%, το φυσικό αέριο αντιπροσωπεύει περίπου το 40%. Σύμφωνα με το Ινστιτούτο Ενεργειακής Έρευνας της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών, ο άνθρακας στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας έχει εδώ και πολύ καιρό εκτοπιστεί ενεργά από αέριο και άτομο, και πιο γρήγορα στο ευρωπαϊκό τμήμα της Ρωσίας. Οι μεγαλύτεροι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί με άνθρακα βρίσκονται, ωστόσο, στο κέντρο και στα Ουράλια. Αλλά αν κοιτάξετε την εικόνα στον ενεργειακό τομέα στο πλαίσιο των περιοχών, και όχι των μεμονωμένων σταθμών, τότε η εικόνα θα είναι διαφορετική: οι πιο «άνθρακες» περιοχές βρίσκονται στη Σιβηρία και Απω Ανατολή. Η δομή των εδαφικών ενεργειακών ισοζυγίων εξαρτάται από το επίπεδο αεριοποίησης: είναι υψηλό στο ευρωπαϊκό τμήμα της Ρωσίας και χαμηλό στην Ανατολική Σιβηρία και όχι μόνο. Ο άνθρακας ως καύσιμο, κατά κανόνα, χρησιμοποιείται σε αστικούς θερμοηλεκτρικούς σταθμούς, οι οποίοι παράγουν όχι μόνο ηλεκτρική ενέργεια, αλλά και θερμότητα. Επομένως, η παραγωγή σε μεγάλες πόλεις (όπως το Krasnoyarsk) βασίζεται εξ ολοκλήρου στο καύσιμο άνθρακα. Σε γενικές γραμμές, το μερίδιο των θερμικών σταθμών μόνο στο IPS της Σιβηρίας αντιπροσωπεύει επί του παρόντος το 60% της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας - αυτό είναι περίπου 25 GW δυναμικότητας "κάρβουνου".
Όσον αφορά τις ΑΠΕ, τώρα το μερίδιο τέτοιων πηγών στο ενεργειακό ισοζύγιο της Ρωσικής Ομοσπονδίας ανέρχεται σε συμβολικό 0,2%. «Σκοπεύουμε να φτάσουμε στο 3% - έως και 6.000 MW μέσω διαφόρων μηχανισμών υποστήριξης», προέβλεψε ο Novak. Η εταιρεία Rosseti δίνει πιο αισιόδοξες προβλέψεις: έως το 2030, η εγκατεστημένη ισχύς των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στη Ρωσία μπορεί να αυξηθεί κατά 10 GW. Παρόλα αυτά, δεν αναμένεται παγκόσμια αναδιάρθρωση του ενεργειακού ισοζυγίου στη χώρα μας. «Σύμφωνα με προβλέψεις, μέχρι το 2050 θα υπάρχουν περίπου 10 δισεκατομμύρια άνθρωποι στον κόσμο. Ήδη σήμερα, περίπου 2 δισεκατομμύρια δεν έχουν πρόσβαση σε πηγές ενέργειας. Φανταστείτε ποια θα είναι η ανάγκη της ανθρωπότητας για ενέργεια σε 33 χρόνια και πώς θα αναπτυχθούν οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας για να καλύψουν όλη τη ζήτηση», αποδεικνύει ο Alexander Novak τη βιωσιμότητα της παραδοσιακής ενέργειας.
«Σίγουρα δεν μιλάμε για «εγκατάλειψη άνθρακα» στη Ρωσία, ειδικά επειδή, σύμφωνα με την ενεργειακή στρατηγική μέχρι το 2035, σχεδιάζεται να αυξηθεί το μερίδιο του άνθρακα στο ενεργειακό ισοζύγιο της χώρας», υπενθυμίζει. Ντμίτρι Μπαράνοφαπό το Ηνωμένο Βασίλειο "Finam Management". - Μαζί με το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο, ο άνθρακας είναι ένα από τα πιο σημαντικά ορυκτά στον πλανήτη και η Ρωσία, ως μία από τις μεγαλύτερες χώρες στον κόσμο όσον αφορά τα αποθέματα και την παραγωγή της, είναι απλώς υποχρεωμένη να δώσει τη δέουσα προσοχή στην ανάπτυξη του αυτή τη βιομηχανία. Το 2014, σε μια συνεδρίαση της ρωσικής κυβέρνησης, ο Novak παρουσίασε ένα πρόγραμμα για την ανάπτυξη της ρωσικής βιομηχανίας άνθρακα μέχρι το 2030. Επικεντρώνεται στη δημιουργία νέων κέντρων εξόρυξης άνθρακα, κυρίως στη Σιβηρία και την Άπω Ανατολή, στη βελτίωση του επιστημονικού και τεχνικού δυναμικού στη βιομηχανία, καθώς και στην υλοποίηση έργων στη χημεία άνθρακα».
Οι μεγαλύτεροι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί στη Ρωσία που λειτουργούν με καύσιμο άνθρακα
Reftinskaya GRES (Enel Ρωσία)
Είναι ο μεγαλύτερος θερμοηλεκτρικός σταθμός άνθρακα στη Ρωσία (και ο δεύτερος στους 10 κορυφαίους θερμοηλεκτρικούς σταθμούς της χώρας). Βρίσκεται στην περιοχή Sverdlovsk, 100 χλμ βορειοανατολικά του Αικατερινούμπουργκ και 18 χλμ από το Asbest.
Εγκατεστημένη ηλεκτρική ισχύς - 3800 MW.
Εγκατεστημένο θερμική ισχύς- 350 Gcal/h.
Παρέχει ηλεκτρικό ρεύμα σε βιομηχανικές περιοχές των περιοχών Sverdlovsk, Tyumen, Perm και Chelyabinsk.
Η κατασκευή του εργοστασίου ξεκίνησε το 1963, το 1970 ξεκίνησε η πρώτη μονάδα παραγωγής ενέργειας και το 1980 η τελευταία.
Ryazanskaya GRES (OGK-2)
Πέμπτος στους 10 μεγαλύτερους θερμοηλεκτρικούς σταθμούς στη Ρωσία. Λειτουργεί με άνθρακα (πρώτο στάδιο) και φυσικό αέριο (δεύτερο στάδιο). Βρίσκεται στο Novomichurinsk (περιοχή Ryazan), 80 χλμ νότια του Ryazan.
Εγκατεστημένη ηλεκτρική ισχύς (μαζί με το GRES-24) - 3.130 MW.
Εγκατεστημένη θερμική ισχύς - 180 Gcal/ώρα.
Η κατασκευή ξεκίνησε το 1968. Η πρώτη μονάδα ισχύος τέθηκε σε λειτουργία το 1973, η τελευταία - στις 31 Δεκεμβρίου 1981.
Novocherkasskaya GRES (OGK-2)
Βρίσκεται στη μικροπεριοχή Donskoy στο Novocherkassk (περιφέρεια Ροστόφ), 53 χλμ. νοτιοανατολικά του Ροστόφ-ον-Ντον. Λειτουργεί με φυσικό αέριο και άνθρακα. Ο μοναδικός θερμοηλεκτρικός σταθμός στη Ρωσία που χρησιμοποιεί τοπικά απόβλητα από την εξόρυξη άνθρακα και την παρασκευή άνθρακα - ιλύς ανθρακίτη.
Εγκατεστημένη ηλεκτρική ισχύς - 2229 MW.
Εγκατεστημένη θερμική ισχύς - 75 Gcal/ώρα.
Η κατασκευή ξεκίνησε το 1956. Η πρώτη μονάδα ισχύος τέθηκε σε λειτουργία το 1965, η τελευταία - η όγδοη - το 1972.
Kashirskaya GRES (InterRAO)
Βρίσκεται στην Kashira (περιοχή Μόσχας).
Λειτουργεί με άνθρακα και φυσικό αέριο.
Εγκατεστημένη ηλεκτρική ισχύς - 1910 MW.
Εγκατεστημένη θερμική ικανότητα - 458 Gcal/h.
Τέθηκε σε λειτουργία το 1922 σύμφωνα με το σχέδιο GOELRO. Στη δεκαετία του 1960 πραγματοποιήθηκε εκσυγχρονισμός μεγάλης κλίμακας στο σταθμό.
Οι μονάδες παραγωγής ενέργειας με κονιορτοποιημένο άνθρακα Νο. 1 και Νο. 2 έχουν προγραμματιστεί να παροπλιστούν το 2019. Μέχρι το 2020, η ίδια τύχη περιμένει τέσσερις ακόμη μονάδες ισχύος που λειτουργούν με καύσιμο πετρελαίου-αερίου. Μόνο η πιο σύγχρονη μονάδα Νο 3 ισχύος 300 MW θα παραμείνει σε λειτουργία.
Primorskaya GRES (RAO ES της Ανατολής)
Βρίσκεται στο Luchegorsk (Primorsky Territory).
Ο ισχυρότερος θερμοηλεκτρικός σταθμός στην Άπω Ανατολή. Λειτουργεί στη γωνία του ανθρακωρυχείου Luchegorsk. Παρέχει πλέονκατανάλωση ενέργειας στο Primorye.
Εγκατεστημένη ηλεκτρική ισχύς - 1467 MW.
Εγκατεστημένη θερμοχωρητικότητα - 237 Gcal/ώρα.
Η πρώτη μονάδα ισχύος του σταθμού τέθηκε σε λειτουργία το 1974, η τελευταία το 1990. Το GRES βρίσκεται πρακτικά «επάνω» σε ένα ανθρακωρυχείο - πουθενά αλλού στη Ρωσία δεν έχει κατασκευαστεί εργοστάσιο ηλεκτροπαραγωγής σε τόσο κοντινή απόσταση από μια πηγή καυσίμου.
Troitskaya GRES (OGK-2)
Βρίσκεται στο Troitsk (περιοχή Chelyabinsk). Ευνοϊκή τοποθεσία στο βιομηχανικό τρίγωνο Αικατερίνμπουργκ - Τσελιάμπινσκ - Μαγκνιτογκόρσκ.Εγκατεστημένη ηλεκτρική ισχύς - 1.400 MW.
Εγκατεστημένη θερμική ικανότητα - 515 Gcal/ώρα.
Η εκτόξευση του πρώτου σταδίου του σταθμού έγινε το 1960. Ο εξοπλισμός του δεύτερου σταδίου (για 1200 MW) παροπλίστηκε το 1992-2016.
Το 2016 τέθηκε σε λειτουργία μια μοναδική μονάδα παραγωγής ενέργειας κονιοποιημένου άνθρακα Νο. 10 ισχύος 660 MW.
Gusinoozerskaya GRES (InterRAO)
Βρίσκεται στο Gusinoozersk (Δημοκρατία της Buryatia), παρέχει ηλεκτρική ενέργεια σε καταναλωτές στη Buryatia και γειτονικές περιοχές. Το κύριο καύσιμο για τον σταθμό είναι ο καφές άνθρακας από το ανοιχτό λάκκο Okino-Klyuchevskoye και το κοίτασμα Gusinoozyorskoye.
Εγκατεστημένη ηλεκτρική ισχύς - 1160 MW.
Εγκατεστημένη θερμοχωρητικότητα - 224,5 Gcal/h.
Τέσσερις μονάδες ισχύος του πρώτου σταδίου τέθηκαν σε λειτουργία από το 1976 έως το 1979. Η θέση σε λειτουργία του δεύτερου σταδίου ξεκίνησε το 1988 με την έναρξη της μονάδας ισχύος Νο. 5.
Μια θερμοηλεκτρική μονάδα είναι μια μονάδα παραγωγής ενέργειας για τη μετατροπή της ενέργειας καυσίμου σε μηχανική ενέργεια.
Ιστοσελίδα IA.Θερμοηλεκτρικός σταθμός (θερμοηλεκτρικός σταθμός) - μονάδα παραγωγής ενέργειας που παράγει Ηλεκτρική ενέργειαμετατρέποντας τη χημική ενέργεια του καυσίμου σε μηχανική ενέργεια περιστροφής του άξονα της ηλεκτρικής γεννήτριας.
|
|
||
|---|---|---|
| 1 | πύργος ψύξης | πύργος ψύξης |
| 2 | Αντλία νερού ψύξης | Αντλία ψύξης νερού; Αντλία κυκλοφορίας |
| 3 | Γραμμή μεταφοράς (3 φάσεων) | Γραμμή ρεύματος (3 φάσεων) |
| 4 | Μετασχηματιστής ανόδου (3-φασικός) | μετασχηματιστής ανόδου |
| 5 | Ηλεκτρική γεννήτρια (3 φάσεων) | Ηλεκτρογεννήτρια; Γεννήτρια ηλεκτρικής μηχανής |
| 6 | ατμοστρόβιλο χαμηλής πίεσης | Ατμοτουρμπίνα χαμηλής πίεσης |
| 7 | αντλία συμπυκνώματος | Αντλία συμπυκνώματος |
| 8 | επιφανειακός συμπυκνωτής | Επιφανειακός συμπυκνωτής |
| 9 | Ατμοστρόβιλος ενδιάμεσης πίεσης | Ατμοτουρμπίνα μέσης πίεσης |
| 10 | βαλβίδα ελέγχου ατμού | Βαλβίδα ρύθμισης ατμού |
| 11 | ατμοστρόβιλος υψηλής πίεσης | Ατμοστρόβιλος υψηλή πίεση |
| 12 | Εξαερωτή | Εξαερωτή |
| 13 | Θερμοσίφωνας τροφοδοσίας | Θερμοσίφωνας τροφοδοσίας |
| 14 | Μεταφορέας άνθρακα | μεταφορέας άνθρακα |
| 15 | χοάνη άνθρακα | αποθήκη άνθρακα |
| 16 | κονιοποιητής άνθρακα | Μύλος άνθρακα? Μύλος για άλεσμα άνθρακα |
| 17 | Τύμπανο λέβητα | Τύμπανο λέβητα |
| 18 | κάτω χοάνη στάχτης | αποθήκη σκωρίας |
| 19 | υπερθερμαντήρας | Υπερθερμαντήρας? Υπερθερμαντήρας ατμού |
| 20 | Αναγκαστική βύθιση (βύθισμα) ανεμιστήρας | Ανεμιστήρας ανεμιστήρα? βεντιλατέρ |
| 21 | Αναθερμαντήρας | Ενδιάμεσος υπερθερμαντήρας |
| 22 | Εισαγωγή αέρα καύσης | Πρωτεύουσα εισαγωγή αέρα. Εισαγωγή αέρα στον κλίβανο |
| 23 | Economiser | Economizer |
| 24 | προθερμαντήρας αέρα | Προθερμαντήρας |
| 25 | Κατακρημνιστής | Συλλέκτης στάχτης |
| 26 | Προκαλούμενο βύθισμα (βύθισμα) ανεμιστήρα | εξατμιστήρας καπνού? Ανεμιστήρας εξάτμισης |
| 27 | στοίβα καυσαερίων | Καμινάδα |
| 28 | αντλία τροφοδοσίας | Αντλία τροφοδοσίας |
Ο άνθρακας μεταφέρεται (14) από τον εξωτερικό άξονα και αλέθεται σε πολύ λεπτή σκόνη με μεγάλες μεταλλικές σφαίρες σε ένα μύλο (16).
Εκεί αναμιγνύεται με τον προθερμασμένο αέρα (24) που εξαναγκάζεται από τον ανεμιστήρα του ανεμιστήρα (20).
Το μείγμα ζεστού αέρα-καυσίμου εισέρχεται με δύναμη, σε υψηλή πίεση, στο λέβητα, όπου αναφλέγεται γρήγορα.
Το νερό εισέρχεται κατακόρυφα στα σωληνωτά τοιχώματα του λέβητα, όπου μετατρέπεται σε ατμό και εισέρχεται στο τύμπανο του λέβητα (17), στο οποίο ο ατμός διαχωρίζεται από το υπόλοιπο νερό.
Ο ατμός περνά μέσα από μια πολλαπλή στο καπάκι του τυμπάνου προς το κρεμαστό θερμαντήρα (19), όπου η πίεση και η θερμοκρασία του αυξάνονται γρήγορα στα 200 bar και στους 570°C, αρκετά ώστε τα τοιχώματα του σωλήνα να λάμπουν ένα θαμπό κόκκινο.
Στη συνέχεια, ο ατμός εισέρχεται στον στρόβιλο υψηλής πίεσης (11), τον πρώτο από τους τρεις στη διαδικασία παραγωγής ενέργειας.
Η βαλβίδα ελέγχου παροχής ατμού (10) παρέχει τόσο χειροκίνητο έλεγχο της τουρμπίνας όσο και αυτόματο έλεγχο σύμφωνα με τις καθορισμένες παραμέτρους.
Ο ατμός εκκενώνεται από τον στρόβιλο υψηλής πίεσης τόσο με μείωση της πίεσης όσο και της θερμοκρασίας, μετά την οποία επιστρέφει για θέρμανση στον ενδιάμεσο υπερθερμαντήρα (21) του λέβητα.
Οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί είναι ο κύριος τύπος σταθμών παραγωγής ενέργειας στη Ρωσία, το μερίδιο της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται από αυτούς είναι 67% το 2000.
Στις βιομηχανικές χώρες, το ποσοστό αυτό φτάνει το 80%.
Η θερμική ενέργεια σε θερμοηλεκτρικούς σταθμούς χρησιμοποιείται για τη θέρμανση νερού και την παραγωγή ατμού - σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής ατμοστροβίλων ή για παραγωγή θερμών αερίων - σε αεριοστρόβιλους.
Για την παραγωγή θερμότητας, τα ορυκτά καύσιμα καίγονται σε λέβητες στα ΤΡΡ.
Ως καύσιμο χρησιμοποιούνται άνθρακας, τύρφη, φυσικό αέριο, μαζούτ, σχιστόλιθος πετρελαίου.
1. Μονάδες ηλεκτροπαραγωγής λέβητα-στροβίλου
1.1. Σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής συμπύκνωσης (CES, ιστορικά αποκαλούμενος GRES - κρατικός περιφερειακός σταθμός ηλεκτροπαραγωγής)
1.2 Σταθμοί συνδυασμένης παραγωγής θερμότητας και ηλεκτροπαραγωγής (σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής συμπαραγωγής, θερμοηλεκτρικοί σταθμοί)
2. Μονάδες ηλεκτροπαραγωγής αεριοστροβίλων
3. Μονάδες ηλεκτροπαραγωγής που βασίζονται σε σταθμούς συνδυασμένου κύκλου
4.Μονάδες ηλεκτροπαραγωγής βασισμένες σε κινητήρες με έμβολο
5. Συνδυασμένος κύκλος
Το 1879, όταν Τόμας Άλβα Έντισονεφηύρε τον λαμπτήρα πυρακτώσεως, ξεκίνησε η εποχή του ηλεκτρισμού. Η παραγωγή μεγάλων ποσοτήτων ηλεκτρικής ενέργειας απαιτούσε φθηνά και άμεσα διαθέσιμα καύσιμα. Ο άνθρακας πληρούσε αυτές τις απαιτήσεις και τα πρώτα εργοστάσια παραγωγής ενέργειας (που χτίστηκαν στα τέλη του 19ου αιώνα από τον ίδιο τον Έντισον) λειτουργούσαν με άνθρακα.
Καθώς κατασκευάζονταν όλο και περισσότεροι σταθμοί στη χώρα, η εξάρτηση από τον άνθρακα αυξήθηκε. Από τον Πρώτο Παγκόσμιο Πόλεμο, περίπου το ήμισυ της ετήσιας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στις Ηνωμένες Πολιτείες προερχόταν από θερμοηλεκτρικούς σταθμούς με καύση άνθρακα. Το 1986, η συνολική εγκατεστημένη ισχύς τέτοιων σταθμών ηλεκτροπαραγωγής ήταν 289.000 MW και κατανάλωναν το 75% του συνόλου (900 εκατομμύρια τόνοι) άνθρακα που εξορύσσονταν στη χώρα. Δεδομένων των υφιστάμενων αβεβαιοτήτων σχετικά με τις προοπτικές για την ανάπτυξη της πυρηνικής ενέργειας και την ανάπτυξη της παραγωγής πετρελαίου και φυσικού αερίου, μπορεί να υποτεθεί ότι μέχρι το τέλος του αιώνα, οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί με καύση άνθρακα θα παράγουν έως και το 70% της συνολικής ηλεκτρικής ενέργειας που παράγονται στη χώρα.
Ωστόσο, παρά το γεγονός ότι ο άνθρακας ήταν από καιρό και θα είναι η κύρια πηγή ηλεκτρικής ενέργειας για πολλά χρόνια ακόμη (στις Ηνωμένες Πολιτείες αντιπροσωπεύει περίπου το 80% των αποθεμάτων όλων των τύπων φυσικών καυσίμων), δεν υπήρξε ποτέ βέλτιστο καύσιμο για σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής. Το ειδικό ενεργειακό περιεχόμενο ανά μονάδα βάρους (δηλαδή θερμογόνος δύναμη) του άνθρακα είναι χαμηλότερο από αυτό του πετρελαίου ή του φυσικού αερίου. Είναι πιο δύσκολη η μεταφορά και, επιπλέον, η καύση άνθρακα προκαλεί μια σειρά από ανεπιθύμητες περιβαλλοντικές επιπτώσεις, ιδιαίτερα την όξινη βροχή. Από τα τέλη της δεκαετίας του 1960, η ελκυστικότητα των θερμοηλεκτρικών σταθμών με καύση άνθρακα έχει μειωθεί απότομα λόγω των αυστηρότερων απαιτήσεων για περιβαλλοντική ρύπανση από αέριες και στερεές εκπομπές με τη μορφή τέφρας και σκωρίας. Το κόστος αντιμετώπισης αυτών των περιβαλλοντικών προβλημάτων, μαζί με το αυξανόμενο κόστος κατασκευής πολύπλοκων εγκαταστάσεων όπως οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί, έχουν καταστήσει τις προοπτικές ανάπτυξής τους λιγότερο ευνοϊκές από καθαρά οικονομική άποψη.
Ωστόσο, εάν αλλάξει η τεχνολογική βάση των θερμοηλεκτρικών σταθμών με καύση άνθρακα, η προηγούμενη ελκυστικότητά τους μπορεί να αναβιώσει. Ορισμένες από αυτές τις αλλαγές έχουν εξελικτικό χαρακτήρα και στοχεύουν κυρίως στην αύξηση της χωρητικότητας των υφιστάμενων εγκαταστάσεων. Παράλληλα, αναπτύσσονται εντελώς νέες διαδικασίες για την καύση άνθρακα χωρίς απόβλητα, δηλαδή με ελάχιστη ζημιά στο περιβάλλον. Η εισαγωγή νέων τεχνολογικών διαδικασιών αποσκοπεί στο να διασφαλίσει ότι οι μελλοντικοί θερμοηλεκτρικοί σταθμοί με καύση άνθρακα μπορούν να ελέγχονται αποτελεσματικά για τον βαθμό περιβαλλοντικής ρύπανσης, έχουν ευελιξία ως προς τη δυνατότητα χρήσης διαφόρων τύπων άνθρακα και δεν απαιτούν μεγάλες περιόδους κατασκευής.
Προκειμένου να εκτιμηθεί η σημασία της προόδου στην τεχνολογία καύσης άνθρακα, εξετάστε εν συντομία τη λειτουργία ενός συμβατικού θερμοηλεκτρικού σταθμού με καύση άνθρακα. Ο άνθρακας καίγεται στον κλίβανο ενός λέβητα ατμού, ο οποίος είναι ένας τεράστιος θάλαμος με σωλήνες μέσα, στον οποίο το νερό μετατρέπεται σε ατμό. Πριν τροφοδοτηθεί στον κλίβανο, ο άνθρακας συνθλίβεται σε σκόνη, λόγω της οποίας επιτυγχάνεται σχεδόν η ίδια απόδοση καύσης όπως κατά την καύση εύφλεκτων αερίων. Ένας μεγάλος λέβητας ατμού καταναλώνει κατά μέσο όρο 500 τόνους κονιοποιημένο άνθρακα την ώρα και παράγει 2,9 εκατομμύρια κιλά ατμού, που είναι αρκετό για την παραγωγή 1 εκατομμυρίου kWh ηλεκτρικής ενέργειας. Την ίδια ώρα, ο λέβητας εκπέμπει περίπου 100.000 m3 αερίων στην ατμόσφαιρα.
Ο παραγόμενος ατμός διέρχεται από τον υπερθερμαντήρα, όπου η θερμοκρασία και η πίεσή του αυξάνονται, και στη συνέχεια εισέρχεται στον στρόβιλο υψηλής πίεσης. Η μηχανική ενέργεια της περιστροφής του στροβίλου μετατρέπεται από μια ηλεκτρική γεννήτρια σε ηλεκτρική ενέργεια. Προκειμένου να επιτευχθεί υψηλότερη απόδοση μετατροπής ενέργειας, ο ατμός από τον στρόβιλο συνήθως επιστρέφει στο λέβητα για αναθέρμανση και στη συνέχεια κινεί έναν ή δύο στρόβιλους χαμηλής πίεσης και μόνο τότε συμπυκνώνεται με ψύξη. το συμπύκνωμα επιστρέφει στον κύκλο του λέβητα.
Ο εξοπλισμός των θερμοηλεκτρικών σταθμών περιλαμβάνει τροφοδότες καυσίμων, λέβητες, τουρμπίνες, γεννήτριες, καθώς και εξελιγμένα συστήματα ψύξης, καθαρισμού καυσαερίων και απομάκρυνσης τέφρας. Όλα αυτά τα κύρια και βοηθητικά συστήματα έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν με υψηλή αξιοπιστία για 40 χρόνια ή περισσότερο σε φορτία που μπορεί να κυμαίνονται από το 20% της εγκατεστημένης ισχύος της μονάδας έως το μέγιστο. Το κεφαλαιουχικό κόστος για τον εξοπλισμό ενός τυπικού θερμοηλεκτρικού σταθμού ισχύος 1.000 MW συνήθως υπερβαίνει το 1 δισεκατομμύριο δολάρια.
Η απόδοση με την οποία η θερμότητα που απελευθερώνεται από την καύση άνθρακα μπορεί να μετατραπεί σε ηλεκτρική ενέργεια ήταν μόνο 5% πριν από το 1900, αλλά μέχρι το 1967 είχε φτάσει το 40%. Με άλλα λόγια, σε μια περίοδο περίπου 70 ετών, η ειδική κατανάλωση άνθρακα ανά μονάδα παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας μειώθηκε κατά οκτώ φορές. Αντίστοιχα, σημειώθηκε μείωση στο κόστος 1 kW εγκατεστημένης ισχύος των θερμοηλεκτρικών σταθμών: αν το 1920 ήταν 350 $ (σε τιμές 1967), τότε το 1967 μειώθηκε σε 130 $. Η τιμή της παρεχόμενης ηλεκτρικής ενέργειας έπεσε επίσης την ίδια περίοδο από 25 σεντ σε 2 λεπτά για τσάι 1 kW.
Ωστόσο, από τη δεκαετία του 1960, ο ρυθμός προόδου άρχισε να μειώνεται. Αυτή η τάση, προφανώς, εξηγείται από το γεγονός ότι οι παραδοσιακοί θερμοηλεκτρικοί σταθμοί έχουν φτάσει στο όριο της τελειότητάς τους, που καθορίζεται από τους νόμους της θερμοδυναμικής και τις ιδιότητες των υλικών από τα οποία κατασκευάζονται οι λέβητες και οι στρόβιλοι. Από τις αρχές της δεκαετίας του 1970, αυτοί οι τεχνικοί παράγοντες επιδεινώθηκαν από νέους οικονομικούς και οργανωτικούς λόγους. Ειδικότερα, οι κεφαλαιουχικές δαπάνες έχουν αυξηθεί απότομα, η αύξηση της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας έχει επιβραδυνθεί, οι απαιτήσεις για προστασία του περιβάλλοντος από επιβλαβείς εκπομπές έχουν γίνει πιο αυστηρές και το χρονοδιάγραμμα για την υλοποίηση έργων κατασκευής σταθμών ηλεκτροπαραγωγής έχει επιμηκυνθεί. Ως αποτέλεσμα, το κόστος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από άνθρακα, το οποίο μειώθηκε εδώ και πολλά χρόνια, έχει αυξηθεί κατακόρυφα. Πράγματι, το 1 kW ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται από νέους θερμοηλεκτρικούς σταθμούς κοστίζει τώρα περισσότερο από το 1920 (σε συγκρίσιμες τιμές).
Τα τελευταία 20 χρόνια, το κόστος των θερμοηλεκτρικών σταθμών με καύση άνθρακα έχει επηρεαστεί περισσότερο από τις αυξημένες απαιτήσεις για την απομάκρυνση των αερίων,
υγρά και στερεά απόβλητα. Τα συστήματα καθαρισμού αερίου και απομάκρυνσης τέφρας των σύγχρονων θερμοηλεκτρικών σταθμών αντιπροσωπεύουν πλέον το 40% του κόστους κεφαλαίου και το 35% του λειτουργικού κόστους. Από τεχνική και οικονομική άποψη, το πιο σημαντικό στοιχείο ενός συστήματος ελέγχου εκπομπών είναι η μονάδα αποθείωσης των καυσαερίων, που συχνά αναφέρεται ως σύστημα υγρού καθαρισμού. Ο συλλέκτης υγρής σκόνης (scrubber) συγκρατεί τα οξείδια του θείου, τα οποία είναι ο κύριος ρύπος που σχηματίζεται κατά την καύση του άνθρακα.
Η ιδέα της συλλογής υγρής σκόνης είναι απλή, αλλά στην πράξη αποδεικνύεται δύσκολη και ακριβή. Μια αλκαλική ουσία, συνήθως ασβέστης ή ασβεστόλιθος, αναμιγνύεται με νερό και το διάλυμα ψεκάζεται στο ρεύμα καυσαερίων. Τα οξείδια του θείου που περιέχονται στα καυσαέρια απορροφώνται από τα αλκαλικά σωματίδια και καθιζάνουν από το διάλυμα με τη μορφή αδρανούς θειώδους ή θειικού ασβεστίου (γύψος). Ο γύψος μπορεί να αφαιρεθεί εύκολα ή, αν είναι αρκετά καθαρός, μπορεί να πωληθεί ως ΥΛΙΚΟ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ. Σε πιο πολύπλοκα και ακριβά συστήματα πλύσης, η ιλύς γύψου μπορεί να μετατραπεί σε θειικό οξύ ή στοιχειακό θείο, πιο πολύτιμες χημικές ουσίες. Από το 1978, η εγκατάσταση πλυντηρίων είναι υποχρεωτική σε όλους τους υπό κατασκευή θερμοηλεκτρικούς σταθμούς που χρησιμοποιούν κονιοποιημένο άνθρακα. Ως αποτέλεσμα, η ενεργειακή βιομηχανία των ΗΠΑ έχει πλέον περισσότερες εγκαταστάσεις πλυντηρίων από τον υπόλοιπο κόσμο.
Το κόστος ενός συστήματος πλύσης σε νέες εγκαταστάσεις είναι συνήθως 150-200 $ ανά 1 kW εγκατεστημένης ισχύος. Η εγκατάσταση πλυντηρίων σε υπάρχουσες εγκαταστάσεις, που αρχικά σχεδιάστηκαν χωρίς υγρό τρίψιμο, κοστίζει 10-40% περισσότερο από ό,τι σε νέες εγκαταστάσεις. Το κόστος λειτουργίας των πλυντηρίων είναι αρκετά υψηλό είτε τοποθετούνται σε παλιές είτε σε νέες εγκαταστάσεις. Τα πλυντήρια παράγουν τεράστιες ποσότητες λάσπης γύψου που πρέπει να διατηρούνται σε λίμνες καθίζησης ή να απορρίπτονται, δημιουργώντας ένα νέο περιβαλλοντικό πρόβλημα. Για παράδειγμα, ένας θερμοηλεκτρικός σταθμός ισχύος 1000 MW, που λειτουργεί με άνθρακα που περιέχει 3% θείο, παράγει τόση λάσπη ετησίως που μπορεί να καλύψει έκταση 1 km2 με στρώμα πάχους περίπου 1 m.
Επιπλέον, τα συστήματα καθαρισμού υγρού αερίου καταναλώνουν πολύ νερό (σε μια μονάδα 1000 MW, η ροή του νερού είναι περίπου 3800 l/min) και ο εξοπλισμός και οι αγωγοί τους είναι συχνά επιρρεπείς σε απόφραξη και διάβρωση. Αυτοί οι παράγοντες αυξάνουν το λειτουργικό κόστος και μειώνουν τη συνολική αξιοπιστία του συστήματος. Τέλος, στα συστήματα πλύσης, από 3 έως 8% της ενέργειας που παράγεται από το σταθμό δαπανάται για την οδήγηση αντλιών και απαγωγών καπνού και για τη θέρμανση των καυσαερίων μετά τον καθαρισμό αερίου, κάτι που είναι απαραίτητο για την αποφυγή συμπύκνωσης και διάβρωσης στις καμινάδες.
Η ευρεία χρήση των scrubbers στην αμερικανική βιομηχανία ηλεκτρικής ενέργειας δεν ήταν ούτε εύκολη ούτε φθηνή. Οι πρώτες εγκαταστάσεις πλυντηρίων ήταν πολύ λιγότερο αξιόπιστες από τον υπόλοιπο εξοπλισμό του σταθμού, έτσι τα εξαρτήματα των συστημάτων πλύσης σχεδιάστηκαν με μεγάλο περιθώριο ασφάλειας και αξιοπιστίας. Μερικές από τις δυσκολίες που σχετίζονται με την εγκατάσταση και τη λειτουργία των πλυντηρίων μπορούν να εξηγηθούν από το γεγονός ότι η βιομηχανική εφαρμογή της τεχνολογίας πλυντηρίων ξεκίνησε πρόωρα. Μόλις τώρα, μετά από 25 χρόνια εμπειρίας, η αξιοπιστία των συστημάτων scrubber έχει φτάσει σε αποδεκτό επίπεδο.
Το κόστος των θερμικών εγκαταστάσεων με καύση άνθρακα έχει αυξηθεί όχι μόνο λόγω των υποχρεωτικών συστημάτων ελέγχου των εκπομπών, αλλά και επειδή το ίδιο το κόστος κατασκευής έχει εκτοξευθεί στα ύψη. Ακόμη και αν ληφθεί υπόψη ο πληθωρισμός, το μοναδιαίο κόστος της εγκατεστημένης ισχύος θερμικών μονάδων με καύση άνθρακα είναι τώρα τρεις φορές υψηλότερο από το 1970. Τα τελευταία 15 χρόνια, το «φαινόμενο κλίμακας», δηλαδή το όφελος από την κατασκευή μεγάλων σταθμών ηλεκτροπαραγωγής, έχει ακυρώθηκε από τη σημαντική αύξηση του κόστους κατασκευής. Εν μέρει, αυτή η αύξηση των τιμών αντανακλά το υψηλό κόστος χρηματοδότησης μακροπρόθεσμων κεφαλαιουχικών έργων.
Ο αντίκτυπος της καθυστέρησης του έργου μπορεί να φανεί στο παράδειγμα των ιαπωνικών ενεργειακών εταιρειών. Οι ιαπωνικές επιχειρήσεις είναι συνήθως πιο ευέλικτες από τις αμερικανικές ομολόγους τους στην αντιμετώπιση οργανωτικών, τεχνικών και οικονομικών προβλημάτων που συχνά καθυστερούν την έναρξη λειτουργίας μεγάλων κατασκευαστικών έργων. Στην Ιαπωνία, ένα εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας μπορεί να κατασκευαστεί και να τεθεί σε λειτουργία σε 30-40 μήνες, ενώ στις ΗΠΑ, ένα εργοστάσιο ίδιας ισχύος συνήθως διαρκεί 50-60 μήνες. Με τόσο μεγάλους χρόνους υλοποίησης του έργου, το κόστος μιας νέας μονάδας υπό κατασκευή (και, επομένως, το κόστος του παγωμένου κεφαλαίου) είναι συγκρίσιμο με το πάγιο κεφάλαιο πολλών εταιρειών ενέργειας των ΗΠΑ.
Ως εκ τούτου, οι εταιρείες ενέργειας αναζητούν τρόπους για να μειώσουν το κόστος κατασκευής νέων σταθμών ηλεκτροπαραγωγής, ιδίως χρησιμοποιώντας αρθρωτούς σταθμούς. λιγότερη ισχύ, το οποίο μπορεί να μεταφερθεί γρήγορα και να εγκατασταθεί σε έναν υπάρχοντα σταθμό για να καλύψει την αυξανόμενη ζήτηση. Τέτοιες εγκαταστάσεις μπορούν να τεθούν σε λειτουργία σε περισσότερες σύντομο χρονικό διάστημακαι ως εκ τούτου αποδίδουν γρηγορότερα, ακόμη και αν η απόδοση της επένδυσης παραμένει σταθερή. Η εγκατάσταση νέων μονάδων μόνο όταν απαιτείται αύξηση της χωρητικότητας του συστήματος μπορεί να οδηγήσει σε καθαρή εξοικονόμηση έως και $200/kW, παρόλο που χάνονται οικονομίες κλίμακας με μικρότερες εγκαταστάσεις.
Ως εναλλακτική λύση στην κατασκευή νέων εγκαταστάσεων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, οι ενεργειακές εταιρείες έχουν επίσης εξασκήσει τον εκ των υστέρων εξοπλισμό υφιστάμενων παλαιών σταθμών παραγωγής ενέργειας για να βελτιώσουν την απόδοσή τους και να παρατείνουν τη διάρκεια ζωής τους. Αυτή η στρατηγική, φυσικά, απαιτεί λιγότερες κεφαλαιουχικές δαπάνες από την κατασκευή νέων εργοστασίων. Αυτή η τάση δικαιολογείται επίσης επειδή οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής που κατασκευάστηκαν πριν από περίπου 30 χρόνια δεν είναι ακόμη ηθικά απαρχαιωμένοι. Σε ορισμένες περιπτώσεις λειτουργούν ακόμη και με μεγαλύτερη απόδοση, αφού δεν είναι εξοπλισμένα με πλυντρίδες. Οι παλιοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής αποκτούν αυξανόμενο μερίδιο στον ενεργειακό τομέα της χώρας. Το 1970, μόνο 20 εγκαταστάσεις παραγωγής στις ΗΠΑ ήταν άνω των 30 ετών. Μέχρι το τέλος του αιώνα, τα 30 χρόνια θα είναι η μέση ηλικία των θερμοηλεκτρικών σταθμών με καύση άνθρακα.
Οι εταιρείες ενέργειας αναζητούν επίσης τρόπους μείωσης του λειτουργικού κόστους στους σταθμούς. Για την αποφυγή ενεργειακών απωλειών, είναι απαραίτητο να παρέχεται έγκαιρη προειδοποίηση για επιδείνωση της απόδοσης των πιο σημαντικών περιοχών της εγκατάστασης. Ως εκ τούτου, η συνεχής παρακολούθηση της κατάστασης των μονάδων και των συστημάτων γίνεται σημαντικό μέρος της επιχειρησιακής υπηρεσίας. Αυτή η συνεχής παρακολούθηση των φυσικών διεργασιών φθοράς, διάβρωσης και διάβρωσης επιτρέπει στους χειριστές των εγκαταστάσεων να λάβουν έγκαιρα μέτρα και να αποτρέψουν την έκτακτη αστοχία των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής. Η σημασία τέτοιων μέτρων μπορεί να εκτιμηθεί σωστά αν σκεφτεί κανείς, για παράδειγμα, ότι η αναγκαστική διακοπή λειτουργίας μιας μονάδας με καύση άνθρακα 1000 MW θα μπορούσε να κοστίσει στην εταιρεία ηλεκτρικής ενέργειας 1 εκατομμύριο δολάρια την ημέρα, κυρίως επειδή η μη παραγόμενη ενέργεια πρέπει να αντισταθμιστεί με την παροχή ενέργειας από ακριβότερες πηγές.
Η αύξηση του ειδικού κόστους μεταφοράς και επεξεργασίας άνθρακα και απομάκρυνσης τέφρας έχει καταστήσει την ποιότητα του άνθρακα (που καθορίζεται από την περιεκτικότητα σε υγρασία, θείο και άλλα ορυκτά) σημαντικό παράγοντα που καθορίζει την απόδοση και την οικονομία των θερμοηλεκτρικών σταθμών. Αν και ο άνθρακας χαμηλής ποιότητας μπορεί να κοστίζει λιγότερο από τον άνθρακα υψηλής ποιότητας, κοστίζει πολύ περισσότερο η παραγωγή της ίδιας ποσότητας ηλεκτρικής ενέργειας. Το κόστος της μεταφοράς περισσότερου άνθρακα χαμηλής ποιότητας μπορεί να υπερβαίνει το όφελος της χαμηλότερης τιμής του. Επιπλέον, ο άνθρακας χαμηλής ποιότητας παράγει γενικά περισσότερα απόβλητα από τον άνθρακα υψηλής ποιότητας και, κατά συνέπεια, απαιτείται υψηλότερο κόστος για την αφαίρεση τέφρας. Τέλος, η σύνθεση των κάρβουνων χαμηλής ποιότητας υπόκειται σε μεγάλες διακυμάνσεις, γεγονός που δυσκολεύει τον «συντονισμό» σύστημα καυσίμωνοι σταθμοί να λειτουργούν με την υψηλότερη δυνατή απόδοση· Σε αυτή την περίπτωση, το σύστημα πρέπει να ρυθμιστεί έτσι ώστε να μπορεί να λειτουργεί με τη χειρότερη αναμενόμενη ποιότητα άνθρακα.
Σε υπάρχοντες σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής, η ποιότητα του άνθρακα μπορεί να βελτιωθεί, ή τουλάχιστον να σταθεροποιηθεί, αφαιρώντας ορισμένες ακαθαρσίες, όπως ορυκτά θείου, πριν από την καύση. Στις εγκαταστάσεις επεξεργασίας, ο αλεσμένος «βρώμικος» άνθρακας διαχωρίζεται από τις ακαθαρσίες με πολλούς τρόπους, χρησιμοποιώντας διαφορές στο ειδικό βάρος ή άλλα φυσικά χαρακτηριστικά του άνθρακα και των ακαθαρσιών.
Παρά τις προσπάθειες βελτίωσης της απόδοσης των υφιστάμενων θερμοηλεκτρικών σταθμών με καύση άνθρακα, θα χρειαστεί να εγκατασταθεί στις Ηνωμένες Πολιτείες επιπλέον 150.000 MW παραγωγικής ικανότητας έως το τέλος του αιώνα, εάν η ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας αυξηθεί με αναμενόμενο ρυθμό 2,3% ανά έτος. Για να παραμείνουν ανταγωνιστικές με τον άνθρακα σε μια συνεχώς διευρυνόμενη ενεργειακή αγορά, οι ενεργειακές εταιρείες θα πρέπει να υιοθετήσουν νέους καινοτόμους τρόπους καύσης άνθρακα που να είναι πιο αποδοτικοί από τους παραδοσιακούς σε τρεις βασικούς τομείς: λιγότερη ρύπανση, μικρότεροι χρόνοι κατασκευής σταθμών ηλεκτροπαραγωγής και καλύτερες εγκαταστάσεις απόδοση και απόδοση..
 |
 |
| Η ΚΑΥΣΗ ΜΕ ΡΕΥΣΤΟ ΑΝΘΡΑΚΑ μειώνει την ανάγκη για βοηθητικές εγκαταστάσεις για την επεξεργασία των εκπομπών των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής. Ένα ρευστοποιημένο στρώμα μίγματος άνθρακα και ασβεστόλιθου δημιουργείται στον κλίβανο του λέβητα από μια ροή αέρα στην οποία αναμιγνύονται στερεά σωματίδια και σε εναιώρηση, δηλαδή συμπεριφέρονται με τον ίδιο τρόπο όπως σε ένα βραστό υγρό. Η τυρβώδης ανάμιξη εξασφαλίζει την πλήρη καύση του άνθρακα. ενώ τα σωματίδια ασβεστόλιθου αντιδρούν με οξείδια του θείου και δεσμεύουν περίπου το 90% αυτών των οξειδίων. Δεδομένου ότι τα πηνία θέρμανσης του λέβητα αγγίζουν απευθείας τη ρευστοποιημένη κλίνη του καυσίμου, η παραγωγή ατμού είναι πιο αποτελεσματική από ό,τι στους συμβατικούς λέβητες ατμού κονιοποιημένου άνθρακα. Επιπλέον, η θερμοκρασία της καύσης άνθρακα στη ρευστοποιημένη κλίνη είναι χαμηλότερη, γεγονός που εμποδίζει την τήξη της σκωρίας του λέβητα και μειώνει το σχηματισμό οξειδίων του αζώτου. |
Η αεριοποίηση άνθρακα μπορεί να πραγματοποιηθεί με θέρμανση ενός μείγματος άνθρακα και νερού σε ατμόσφαιρα οξυγόνου. Το προϊόν της διαδικασίας είναι ένα αέριο που αποτελείται κυρίως από μονοξείδιο του άνθρακα και υδρογόνο. Μόλις το αέριο κρυώσει, αποστερεοποιηθεί και αποθείωθεί, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο για αεριοστρόβιλους και στη συνέχεια για παραγωγή ατμού για ατμοστρόβιλο (συνδυασμένος κύκλος). Μια μονάδα συνδυασμένου κύκλου εκπέμπει λιγότερους ρύπους στην ατμόσφαιρα από μια συμβατική θερμική μονάδα με καύση άνθρακα. |
Επί του παρόντος, αναπτύσσονται περισσότεροι από δώδεκα τρόποι καύσης άνθρακα με αυξημένη απόδοση και λιγότερες βλάβες στο περιβάλλον. Τα πιο πολλά υποσχόμενα από αυτά είναι η καύση ρευστοποιημένης κλίνης και η αεριοποίηση άνθρακα. Η καύση σύμφωνα με την πρώτη μέθοδο πραγματοποιείται σε κλίβανο λέβητα ατμού, ο οποίος είναι σχεδιασμένος έτσι ώστε ο θρυμματισμένος άνθρακας αναμεμειγμένος με σωματίδια ασβεστόλιθου να διατηρείται πάνω από τη σχάρα του κλιβάνου σε αιωρούμενη ("ψευδουγγροποιημένη") κατάσταση με ισχυρή ανοδική ροή αέρα. Τα αιωρούμενα σωματίδια συμπεριφέρονται ουσιαστικά με τον ίδιο τρόπο όπως σε ένα βραστό υγρό, δηλ. βρίσκονται σε τυρβώδη κίνηση, γεγονός που εξασφαλίζει την υψηλή απόδοση της διαδικασίας καύσης. Οι σωλήνες νερού ενός τέτοιου λέβητα βρίσκονται σε άμεση επαφή με την «ρευστοποιημένη κλίνη» του καυσίμου που καίγεται, με αποτέλεσμα ένα μεγάλο ποσοστό της θερμότητας να μεταφέρεται με θερμική αγωγιμότητα, η οποία είναι πολύ πιο αποτελεσματική από την ακτινοβολούμενη και τη συναγωγή θερμότητας. μεταφορά σε συμβατικό λέβητα ατμού.
Ο λέβητας ρευστοποιημένης κλίνης με καύση άνθρακα έχει μεγαλύτερη επιφάνεια μεταφοράς θερμότητας σωλήνα από έναν συμβατικό λέβητα κονιοποιημένου άνθρακα, ο οποίος μειώνει τη θερμοκρασία του κλιβάνου και έτσι μειώνει το σχηματισμό οξειδίων του αζώτου. (Ενώ η θερμοκρασία σε έναν συμβατικό λέβητα μπορεί να είναι πάνω από 1650°C, σε έναν λέβητα ρευστοποιημένης κλίνης κυμαίνεται μεταξύ 780-870°C.) Επιπλέον, ο ασβεστόλιθος αναμεμειγμένος με άνθρακα δεσμεύει το 90 τοις εκατό ή περισσότερο του θείου που απελευθερώνεται από τον άνθρακα κατά την καύση, καθώς η χαμηλότερη θερμοκρασία λειτουργίας προάγει την αντίδραση μεταξύ θείου και ασβεστόλιθου με σχηματισμό θειώδους ή θειικού ασβεστίου. Με αυτόν τον τρόπο, οι επιβλαβείς για το περιβάλλον ουσίες που σχηματίζονται κατά την καύση του άνθρακα εξουδετερώνονται στον τόπο σχηματισμού, δηλαδή στον κλίβανο.
Επιπλέον, ο λέβητας ρευστοποιημένης κλίνης είναι λιγότερο ευαίσθητος στις διακυμάνσεις της ποιότητας του άνθρακα λόγω του σχεδιασμού και της αρχής λειτουργίας του. Στον κλίβανο ενός συμβατικού λέβητα κονιοποιημένου άνθρακα, σχηματίζεται μια τεράστια ποσότητα λιωμένης σκωρίας, η οποία συχνά φράζει τις επιφάνειες μεταφοράς θερμότητας και έτσι μειώνει την απόδοση και την αξιοπιστία του λέβητα. Σε ένα λέβητα ρευστοποιημένης κλίνης, ο άνθρακας καίγεται σε θερμοκρασία κάτω από το σημείο τήξης της σκωρίας, και επομένως δεν προκύπτει καν το πρόβλημα ρύπανσης των επιφανειών θέρμανσης με σκωρία. Αυτοί οι λέβητες μπορούν να λειτουργήσουν με άνθρακα χαμηλότερης ποιότητας, γεγονός που σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να μειώσει σημαντικά το λειτουργικό κόστος.
Η μέθοδος καύσης σε ρευστοποιημένη κλίνη εφαρμόζεται εύκολα σε λέβητες αρθρωτού σχεδιασμού με μικρή χωρητικότητα ατμού. Σύμφωνα με ορισμένες εκτιμήσεις, η επένδυση σε μια θερμοηλεκτρική μονάδα με συμπαγείς λέβητες ρευστοποιημένης κλίνης μπορεί να είναι 10-20% χαμηλότερη από ό,τι σε μια συμβατική θερμική μονάδα ίδιας ισχύος. Η εξοικονόμηση επιτυγχάνεται με τη μείωση του χρόνου κατασκευής. Επιπλέον, η ισχύς μιας τέτοιας εγκατάστασης μπορεί εύκολα να αυξηθεί με αύξηση του ηλεκτρικού φορτίου, κάτι που είναι σημαντικό για εκείνες τις περιπτώσεις όπου η ανάπτυξή της στο μέλλον δεν είναι γνωστή εκ των προτέρων. Το πρόβλημα του σχεδιασμού είναι επίσης απλοποιημένο, καθώς τέτοιες συμπαγείς εγκαταστάσεις μπορούν να εγκατασταθούν γρήγορα μόλις προκύψει η ανάγκη αύξησης της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.
Οι λέβητες ρευστοποιημένης κλίνης μπορούν επίσης να ενσωματωθούν σε υπάρχοντες σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής όταν πρέπει να αυξηθεί γρήγορα η παραγωγή ενέργειας. Για παράδειγμα, η ενεργειακή εταιρεία Northern States Power μετέτρεψε έναν από τους λέβητες κονιοποιημένου άνθρακα στο σταθμό σε τεμ. Μινεσότα σε λέβητα ρευστοποιημένης κλίνης. Η τροποποίηση πραγματοποιήθηκε για να αυξηθεί η δυναμικότητα του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής κατά 40%, να μειωθούν οι απαιτήσεις για ποιότητα καυσίμου (ο λέβητας μπορεί να λειτουργήσει ακόμη και με τοπικά απόβλητα), πιο διεξοδικός καθαρισμός εκπομπών και παράταση της διάρκειας ζωής του σταθμού έως και 40 χρόνια.
Τα τελευταία 15 χρόνια, η τεχνολογία που χρησιμοποιείται σε θερμοηλεκτρικούς σταθμούς εξοπλισμένους αποκλειστικά με λέβητες ρευστοποιημένης κλίνης έχει επεκταθεί από μικρές πιλοτικές και ημιβιομηχανικές μονάδες σε μεγάλες μονάδες «επίδειξης». Ένας τέτοιος σταθμός συνολικής ισχύος 160 MW κατασκευάζεται από κοινού από την Αρχή της κοιλάδας του Τενεσί, την Duke Power και την Κοινοπολιτεία του Κεντάκι. Colorado-Ute Electric Association, Inc. ανέθεσε σε λειτουργία μονάδα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας 110 MW με λέβητες ρευστοποιημένης κλίνης. Εάν αυτά τα δύο έργα είναι επιτυχή, καθώς και το έργο North States Power, κοινοπραξίαιδιωτικού τομέα με συνολικό κεφάλαιο περίπου 400 εκατομμυρίων δολαρίων, ο οικονομικός κίνδυνος που σχετίζεται με τη χρήση λεβήτων ρευστοποιημένης κλίνης στην ενεργειακή βιομηχανία θα μειωθεί σημαντικά.
Με έναν άλλο τρόπο, που όμως υπήρχε ήδη σε περισσότερα απλή φόρμαΉδη από τα μέσα του 19ου αιώνα, ο άνθρακας αεριοποιήθηκε για να παράγει ένα «καθαρά καιόμενο» αέριο. Τέτοιο αέριο είναι κατάλληλο για φωτισμό και θέρμανση και χρησιμοποιήθηκε ευρέως στις ΗΠΑ μέχρι τον Β' Παγκόσμιο Πόλεμο, έως ότου εκτοπίστηκε από το φυσικό αέριο.
Αρχικά, η αεριοποίηση άνθρακα τράβηξε την προσοχή των ενεργειακών εταιρειών, οι οποίες ήλπιζαν να χρησιμοποιήσουν αυτή τη μέθοδο για να αποκτήσουν καύσιμο που καίγεται χωρίς απόβλητα και έτσι να απαλλαγούν από τον καθαρισμό του πλυντηρίου. Έχει πλέον καταστεί σαφές ότι η αεριοποίηση άνθρακα έχει ένα πιο σημαντικό πλεονέκτημα: τα θερμά προϊόντα της καύσης του αερίου παραγωγής μπορούν να χρησιμοποιηθούν απευθείας για την κίνηση αεριοστροβίλων. Με τη σειρά του, η απορριπτόμενη θερμότητα των προϊόντων καύσης μετά τον αεριοστρόβιλο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να ληφθεί ατμός για να κινήσει τον ατμοστρόβιλο. Αυτή η συνδυασμένη χρήση αεριοστροβίλων και ατμοστρόβιλων, που ονομάζεται συνδυασμένος κύκλος, είναι τώρα ένας από τους πιο αποτελεσματικούς τρόπους παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.
Το αέριο που λαμβάνεται από την αεριοποίηση του άνθρακα και απελευθερώνεται από θείο και σωματίδια είναι ένα εξαιρετικό καύσιμο για αεριοστρόβιλους και, όπως το φυσικό αέριο, καίγεται σχεδόν χωρίς απόβλητα. Η υψηλή απόδοση του συνδυασμένου κύκλου αντισταθμίζει τις αναπόφευκτες απώλειες που σχετίζονται με τη μετατροπή του άνθρακα σε αέριο. Επιπλέον, μια μονάδα συνδυασμένου κύκλου καταναλώνει σημαντικά λιγότερο νερό, καθώς τα δύο τρίτα της ισχύος αναπτύσσονται από έναν αεριοστρόβιλο, ο οποίος δεν χρειάζεται νερό, σε αντίθεση με έναν ατμοστρόβιλο.
Η βιωσιμότητα των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής συνδυασμένου κύκλου που λειτουργούν με βάση την αρχή της αεριοποίησης άνθρακα έχει αποδειχθεί από την εμπειρία λειτουργίας του σταθμού Cool Water της Νότιας Καλιφόρνια Edison. Αυτός ο σταθμός ισχύος περίπου 100 MW τέθηκε σε λειτουργία τον Μάιο του 1984. Μπορεί να λειτουργήσει με διαφορετικές ποιότητες άνθρακα. Οι εκπομπές του εργοστασίου δεν διαφέρουν ως προς την καθαρότητα από εκείνες μιας γειτονικής μονάδας φυσικού αερίου. Η περιεκτικότητα των καυσαερίων σε οξείδιο του θείου διατηρείται πολύ κάτω από τα ρυθμιστικά επίπεδα μέσω ενός βοηθητικού συστήματος ανάκτησης θείου που αφαιρεί σχεδόν όλο το θείο που περιέχεται στο καύσιμο τροφοδοσίας και παράγει καθαρό θείο για βιομηχανική χρήση. Ο σχηματισμός οξειδίων του αζώτου αποτρέπεται με την προσθήκη νερού στο αέριο πριν από την καύση, γεγονός που μειώνει τη θερμοκρασία καύσης του αερίου. Επιπλέον, ο άκαυστος άνθρακας που παραμένει στον αεριοποιητή λιώνει και μετατρέπεται σε αδρανές υαλώδες υλικό που, μετά την ψύξη, ικανοποιεί τις απαιτήσεις της Καλιφόρνια για στερεά απόβλητα.
Εκτός από την υψηλότερη απόδοση και τη χαμηλότερη περιβαλλοντική ρύπανση, οι μονάδες συνδυασμένου κύκλου έχουν ένα άλλο πλεονέκτημα: μπορούν να κατασκευαστούν σε πολλές φάσεις, έτσι ώστε η εγκατεστημένη ισχύς να αυξάνεται σε μπλοκ. Αυτή η κατασκευαστική ευελιξία μειώνει τον κίνδυνο υπερ- ή υπο-επένδυσης που σχετίζεται με την αβεβαιότητα της αύξησης της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας. Για παράδειγμα, το πρώτο στάδιο της εγκατεστημένης ισχύος μπορεί να λειτουργεί σε αεριοστρόβιλους και να χρησιμοποιεί πετρέλαιο ή φυσικό αέριο ως καύσιμο αντί για άνθρακα, εάν οι τρέχουσες τιμές για αυτά τα προϊόντα είναι χαμηλές. Στη συνέχεια, καθώς αυξάνεται η ζήτηση για ηλεκτρική ενέργεια, τίθεται σε λειτουργία επιπλέον ένας λέβητας απορριμμάτων θερμότητας και ένας ατμοστρόβιλος, ο οποίος θα αυξήσει όχι μόνο την ισχύ, αλλά και την απόδοση του σταθμού. Στη συνέχεια, όταν η ζήτηση για ηλεκτρική ενέργεια αυξηθεί ξανά, μπορεί να κατασκευαστεί μονάδα αεριοποίησης άνθρακα στον σταθμό.
Ο ρόλος των θερμοηλεκτρικών σταθμών με καύση άνθρακα είναι βασικό θέμα όταν μιλαμεγια τη διατήρηση των φυσικών πόρων, την προστασία του περιβάλλοντος και τους τρόπους οικονομικής ανάπτυξης. Αυτές οι πτυχές του προβλήματος δεν είναι απαραίτητα αντικρουόμενες. Η εμπειρία από τη χρήση νέων τεχνολογικών διεργασιών για την καύση άνθρακα δείχνει ότι μπορούν να λύσουν επιτυχώς και ταυτόχρονα τα προβλήματα τόσο της προστασίας του περιβάλλοντος όσο και της μείωσης του κόστους της ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτή η αρχή ελήφθη υπόψη σε μια κοινή έκθεση ΗΠΑ-Καναδά για την όξινη βροχή που δημοσιεύθηκε πέρυσι. Με βάση τις προτάσεις της έκθεσης, το Κογκρέσο των ΗΠΑ εξετάζει επί του παρόντος τη θέσπιση μιας εθνικής γενικής πρωτοβουλίας για την επίδειξη και την εφαρμογή «καθαρών» διαδικασιών καύσης άνθρακα. Αυτή η πρωτοβουλία, η οποία θα συνδυάσει ιδιωτικό κεφάλαιο με ομοσπονδιακές επενδύσεις, στοχεύει στην εμπορευματοποίηση νέων διεργασιών καύσης άνθρακα στη δεκαετία του 1990, συμπεριλαμβανομένων των λεβήτων ρευστοποιημένης κλίνης και των γεννητριών αερίου. Ωστόσο, ακόμη και με την ευρεία χρήση νέων διαδικασιών καύσης άνθρακα στο εγγύς μέλλον, η αυξανόμενη ζήτηση για ηλεκτρική ενέργεια δεν μπορεί να ικανοποιηθεί χωρίς μια ολόκληρη σειρά συντονισμένων μέτρων για την εξοικονόμηση ηλεκτρικής ενέργειας, τη ρύθμιση της κατανάλωσής της και την αύξηση της παραγωγικότητας των υφιστάμενων θερμοηλεκτρικών σταθμών που λειτουργούν σε παραδοσιακές αρχές. Διαρκώς στην ημερήσια διάταξη είναι οι οικονομικές και οικολογικά προβλήματαείναι πιθανό να οδηγήσουν σε εντελώς νέες τεχνολογικές εξελίξεις θεμελιωδώς διαφορετικές από αυτές που περιγράφονται εδώ. Στο μέλλον, οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί με καύση άνθρακα μπορούν να μετατραπούν σε ολοκληρωμένες επιχειρήσεις επεξεργασίας φυσικών πόρων. Τέτοιες επιχειρήσεις θα επεξεργάζονται τοπικά καύσιμα και άλλους φυσικούς πόρους και θα παράγουν ηλεκτρική ενέργεια, θερμότητα και διάφορα προϊόντα, λαμβάνοντας υπόψη τις ανάγκες της τοπικής οικονομίας. Εκτός από τους λέβητες ρευστοποιημένης κλίνης και τις μονάδες αεριοποίησης άνθρακα, τέτοιες μονάδες θα είναι εξοπλισμένες με ηλεκτρονικά τεχνικά διαγνωστικά και αυτοματοποιημένα συστήματα ελέγχου και, επιπλέον, θα είναι χρήσιμο να χρησιμοποιηθούν τα περισσότερα από τα υποπροϊόντα της καύσης άνθρακα.
Έτσι, οι ευκαιρίες για τη βελτίωση των οικονομικών και περιβαλλοντικών παραγόντων της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με βάση τον άνθρακα είναι πολύ μεγάλες. Η έγκαιρη χρήση αυτών των ευκαιριών εξαρτάται, ωστόσο, από το εάν η κυβέρνηση μπορεί να ακολουθήσει μια ισορροπημένη πολιτική παραγωγής ενέργειας και περιβάλλοντος που θα δημιουργούσε τα απαραίτητα κίνητρα για τη βιομηχανία ηλεκτρικής ενέργειας. Πρέπει να ληφθεί μέριμνα ώστε να διασφαλιστεί ότι οι νέες διεργασίες καύσης άνθρακα αναπτύσσονται και εφαρμόζονται ορθολογικά, σε συνεργασία με εταιρείες ενέργειας, και όχι με τον τρόπο που συνέβη με την εισαγωγή του καθαρισμού αερίου πλύσης. Όλα αυτά μπορούν να επιτευχθούν ελαχιστοποιώντας το κόστος και τον κίνδυνο μέσω καλά μελετημένου σχεδιασμού, δοκιμών και βελτίωσης μικρών πιλοτικών πειραματικών εγκαταστάσεων, ακολουθούμενη από ευρεία βιομηχανική εφαρμογή των αναπτυγμένων συστημάτων.
Η ηλεκτρική ενέργεια παράγεται σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής χρησιμοποιώντας την ενέργεια που κρύβεται σε διάφορους φυσικούς πόρους. Όπως φαίνεται από τον Πίνακα. 1.2, αυτό συμβαίνει κυρίως σε θερμικούς (TPP) και πυρηνικούς σταθμούς (NPP) που λειτουργούν σύμφωνα με τον θερμικό κύκλο.
Τύποι θερμοηλεκτρικών σταθμών
Ανάλογα με τον τύπο της παραγόμενης και παρεχόμενης ενέργειας, οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί χωρίζονται σε δύο βασικούς τύπους: σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής συμπύκνωσης (CPP), που προορίζονται μόνο για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και συμπαραγωγής, ή σταθμούς συνδυασμένης παραγωγής θερμότητας και ηλεκτροπαραγωγής (CHP). Οι σταθμοί συμπύκνωσης που λειτουργούν με ορυκτά καύσιμα κατασκευάζονται κοντά στους τόπους παραγωγής του και οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί βρίσκονται κοντά σε καταναλωτές θερμότητας - βιομηχανικές επιχειρήσεις και κατοικημένες περιοχές. Οι ΣΗΘ λειτουργούν επίσης με ορυκτά καύσιμα, αλλά σε αντίθεση με τους CPP, παράγουν τόσο ηλεκτρική όσο και θερμική ενέργεια με τη μορφή ζεστό νερόκαι ατμού για βιομηχανικούς και θερμαντικούς σκοπούς. Τα κύρια καύσιμα αυτών των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής περιλαμβάνουν: στερεό - άνθρακας, ανθρακίτης, ημιανθρακίτης, καφές άνθρακας, τύρφη, σχιστόλιθος. υγρό - μαζούτ και αέριο - φυσικό, οπτάνθρακα, υψικάμινος κ.λπ. αέριο.
Πίνακας 1.2. Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας στον κόσμο
|
Δείκτης |
2010 (πρόβλεψη) |
||
|
Μερίδιο της συνολικής παραγωγής από σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής, % NPP TPP στο φυσικό αέριο TPP που λειτουργεί με μαζούτ |
|||
|
Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας ανά περιφέρεια, % Δυτική Ευρώπη Ανατολική Ευρώπη Ασία και Αυστραλία Αμερική Μέση Ανατολή και Αφρική |
|||
|
Εγκατεστημένη ισχύς σταθμών ηλεκτροπαραγωγής στον κόσμο (σύνολο), GW Συμπεριλαμβανομένου, % NPP TPP στο φυσικό αέριο TPP που λειτουργεί με μαζούτ Θερμοηλεκτρικοί σταθμοί με άνθρακα και άλλα καύσιμα ΥΗΣ και σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής με άλλα, ανανεώσιμα, είδη καυσίμων |
|||
|
Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας (σύνολο), δισεκατομμύρια kWh |
Οι πυρηνικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής είναι κυρίως του τύπου συμπύκνωσης που χρησιμοποιούν την ενέργεια του πυρηνικού καυσίμου.
Ανάλογα με τον τύπο του θερμοηλεκτρικού σταθμού για την οδήγηση ηλεκτρικής γεννήτριας, οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής χωρίζονται σε ατμοστρόβιλους (STU), αεριοστρόβιλους (GTP), συνδυασμένου κύκλου (CCGT) και σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής με κινητήρες εσωτερικής καύσης (DPP).
Ανάλογα με τη διάρκεια της εργασίας TPP καθ' όλη τη διάρκεια του έτουςΣύμφωνα με την κάλυψη των καμπυλών ενεργειακού φορτίου, που χαρακτηρίζεται από τον αριθμό των ωρών χρήσης της εγκατεστημένης ισχύος τ στο st , συνηθίζεται να ταξινομούνται οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής σε: βασικές (τ at st > 6000 h/έτος); ημι-αιχμή (τ at st = 2000 - 5000 h/έτος); κορυφή (τ στο st< 2000 ч/год).
Βασικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής ονομάζονται αυτοί που φέρουν το μέγιστο δυνατό σταθερό φορτίο για το μεγαλύτερο μέρος του έτους. Στην παγκόσμια ενεργειακή βιομηχανία, οι πυρηνικοί σταθμοί, οι εξαιρετικά οικονομικοί CPP, καθώς και οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί χρησιμοποιούνται ως βασικοί όταν εργάζονται σύμφωνα με το πρόγραμμα θερμότητας. Τα φορτία αιχμής καλύπτονται από υδροηλεκτρικούς σταθμούς, σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με αντλία αποθήκευσης, αεριοστρόβιλους, που έχουν ευελιξία και κινητικότητα, δηλ. γρήγορη εκκίνηση και διακοπή. Οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής αιχμής ενεργοποιούνται κατά τις ώρες που είναι απαραίτητο να καλυφθεί το μέρος αιχμής του ημερήσιου προγράμματος ηλεκτρικού φορτίου. Οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής ημι-αιχμής, με μείωση του συνολικού ηλεκτρικού φορτίου, είτε μεταφέρονται σε μειωμένη ισχύ είτε τίθενται σε κατάσταση αναμονής.
Σύμφωνα με την τεχνολογική δομή, οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί χωρίζονται σε μπλοκ και μη μπλοκ. Με μπλοκ διάγραμμα, ο κύριος και ο βοηθητικός εξοπλισμός μιας μονάδας ατμοστροβίλου δεν έχει τεχνολογικές συνδέσεις με τον εξοπλισμό άλλης εγκατάστασης σταθμού παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Για σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής ορυκτών καυσίμων, ο ατμός παρέχεται σε κάθε στρόβιλο από έναν ή δύο λέβητες που συνδέονται με αυτόν. Με ένα μη μπλοκ σχήμα TPP, ο ατμός από όλους τους λέβητες εισέρχεται σε μια κοινή γραμμή και διανέμεται από εκεί σε μεμονωμένες τουρμπίνες.
Σε σταθμούς συμπύκνωσης που αποτελούν μέρος μεγάλων συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας, χρησιμοποιούνται μόνο συστήματα μπλοκ με αναθέρμανση ατμού. Τα μη μπλοκ κυκλώματα με διασταυρώσεις ατμού και νερού χρησιμοποιούνται χωρίς ενδιάμεση υπερθέρμανση.
Η αρχή της λειτουργίας και τα κύρια ενεργειακά χαρακτηριστικά των θερμοηλεκτρικών σταθμών
Η ηλεκτρική ενέργεια στα εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας παράγεται χρησιμοποιώντας την ενέργεια που κρύβεται σε διάφορους φυσικούς πόρους (άνθρακας, αέριο, πετρέλαιο, μαζούτ, ουράνιο κ.λπ.), σύμφωνα με μια αρκετά απλή αρχή, την εφαρμογή τεχνολογίας μετατροπής ενέργειας. Το γενικό σχήμα του TPP (βλ. Εικ. 1.1) αντικατοπτρίζει τη σειρά ενός τέτοιου μετασχηματισμού ορισμένων τύπων ενέργειας σε άλλους και τη χρήση ενός λειτουργικού ρευστού (νερό, ατμός) στον κύκλο μιας θερμικής μονάδας παραγωγής ενέργειας. Το καύσιμο (σε αυτήν την περίπτωση ο άνθρακας) καίγεται σε ένα λέβητα, θερμαίνει το νερό και το μετατρέπει σε ατμό. Ο ατμός τροφοδοτείται σε στρόβιλους που μετατρέπουν τη θερμική ενέργεια του ατμού σε μηχανική ενέργεια και οδηγούν τις γεννήτριες για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας (βλ. ενότητα 4.1).
Ένας σύγχρονος θερμοηλεκτρικός σταθμός είναι μια πολύπλοκη επιχείρηση, συμπεριλαμβανομένων ένας μεγάλος αριθμός απόδιάφορα είδη εξοπλισμού. Η σύνθεση του εξοπλισμού του σταθμού παραγωγής ενέργειας εξαρτάται από το επιλεγμένο θερμικό σχήμα, τον τύπο του καυσίμου που χρησιμοποιείται και τον τύπο του συστήματος παροχής νερού.
Ο κύριος εξοπλισμός του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής περιλαμβάνει: μονάδες λέβητα και στροβίλου με ηλεκτρική γεννήτρια και συμπυκνωτή. Αυτές οι μονάδες είναι τυποποιημένες ως προς την ισχύ, τις παραμέτρους ατμού, την απόδοση, την τάση και το ρεύμα κ.λπ. Ο τύπος και η ποσότητα του κύριου εξοπλισμού ενός θερμοηλεκτρικού σταθμού αντιστοιχεί στη δεδομένη ισχύ και στον προβλεπόμενο τρόπο λειτουργίας του. Υπάρχει επίσης βοηθητικός εξοπλισμός που χρησιμεύει για την παροχή θερμότητας στους καταναλωτές και τη χρήση ατμού στροβίλου για τη θέρμανση του νερού τροφοδοσίας του λέβητα και την κάλυψη των αναγκών του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής. Αυτό περιλαμβάνει εξοπλισμό για συστήματα τροφοδοσίας καυσίμων, μονάδα τροφοδοσίας εξαέρωσης, μονάδα συμπύκνωσης, μονάδα θέρμανσης (για μονάδα ΣΗΘ), τεχνικά συστήματα ύδρευσης, παροχή πετρελαίου, αναγεννητική θέρμανση νερού τροφοδοσίας, χημική επεξεργασία νερού, διανομή και μεταφορά ηλεκτρική ενέργεια (βλ. Ενότητα 4).
Όλες οι μονάδες ατμοστροβίλου χρησιμοποιούν αναγεννητική θέρμανση νερού τροφοδοσίας, η οποία αυξάνει σημαντικά τη θερμική και συνολική απόδοση του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής, καθώς σε σχήματα με αναγεννητική θέρμανση, οι ροές ατμού που εκκενώνονται από τον στρόβιλο σε θερμαντήρες αναγέννησης λειτουργούν χωρίς απώλεια στην ψυχρή πηγή (συμπυκνωτής). . Ταυτόχρονα, για την ίδια ηλεκτρική ισχύ της στροβιλογεννήτριας, η ροή ατμού στον συμπυκνωτή μειώνεται και, ως εκ τούτου, η απόδοση οι εγκαταστάσεις αυξάνονται.
Ο τύπος του λέβητα ατμού που χρησιμοποιείται (βλ. ενότητα 2) εξαρτάται από τον τύπο του καυσίμου που χρησιμοποιείται στη μονάδα παραγωγής ενέργειας. Για τα πιο κοινά καύσιμα (ορυκτό άνθρακας, αέριο, μαζούτ, freztorf), χρησιμοποιούνται λέβητες με διάταξη U, T και πύργο και θάλαμο καύσης σχεδιασμένο για συγκεκριμένο τύπο καυσίμου. Για καύσιμα με εύτηκτη τέφρα, χρησιμοποιούνται λέβητες με αφαίρεση υγρής τέφρας. Ταυτόχρονα, επιτυγχάνεται υψηλή (έως 90%) δέσμευση τέφρας στον κλίβανο και μειώνεται η λειαντική φθορά των επιφανειών θέρμανσης. Για τους ίδιους λόγους, για καύσιμα υψηλής τέφρας, όπως σχιστόλιθος πετρελαίου και απόβλητα προετοιμασίας άνθρακα, χρησιμοποιούνται λέβητες ατμού με διάταξη τεσσάρων περασμάτων. Σε θερμοηλεκτρικούς σταθμούς, κατά κανόνα, χρησιμοποιούνται λέβητες με τύμπανο ή εφάπαξ.
Οι τουρμπίνες και οι ηλεκτρικές γεννήτριες είναι συνεπείς σε κλίμακα ισχύος. Κάθε στρόβιλος αντιστοιχεί σε έναν ορισμένο τύπο γεννήτριας. Για τους σταθμούς θερμικής συμπύκνωσης μπλοκ, η ισχύς των στροβίλων αντιστοιχεί στην ισχύ των μονάδων και ο αριθμός των μονάδων καθορίζεται από τη δεδομένη ισχύ του σταθμού παραγωγής ενέργειας. Οι σύγχρονες μονάδες χρησιμοποιούν τουρμπίνες συμπύκνωσης 150, 200, 300, 500, 800 και 1200 MW με αναθέρμανση ατμού.
Οι ΣΗΘΡ χρησιμοποιούν στροβίλους (βλ. υποενότητα 4.2) με αντίθλιψη (τύπος Ρ), με συμπύκνωση και βιομηχανική εξαγωγή ατμού (τύπος Ρ), με συμπύκνωση και μία ή δύο εξαγωγές θερμότητας (τύπος Τ), καθώς και με συμπύκνωση, βιομηχανικό και ατμό εξαγωγής θερμότητας (τύπος PT). Οι τουρμπίνες του τύπου PT μπορούν επίσης να έχουν μία ή δύο θερμικές εξαγωγές. Η επιλογή του τύπου του στροβίλου εξαρτάται από το μέγεθος και την αναλογία των θερμικών φορτίων. Εάν υπερισχύει το θερμαντικό φορτίο, τότε εκτός από τους στρόβιλους PT μπορούν να τοποθετηθούν στρόβιλοι τύπου Τ με εξαγωγή θερμότητας και εάν υπερισχύει το βιομηχανικό φορτίο, μπορούν να τοποθετηθούν στρόβιλοι των τύπων PR και R με βιομηχανική εξαγωγή και αντίθλιψη.
Επί του παρόντος, στα ΣΗΘ, οι εγκαταστάσεις με ηλεκτρική ισχύ 100 και 50 MW, που λειτουργούν σε αρχικές παραμέτρους 12,7 MPa, 540–560 ° C, χρησιμοποιούνται ευρέως. Για ΣΗΘ σε μεγάλες πόλεις, έχουν δημιουργηθεί εγκαταστάσεις ηλεκτρικής ισχύος 175–185 MW και 250 MW (με στρόβιλο T-250-240). Οι μονάδες με τουρμπίνες T-250-240 είναι αρθρωτές και λειτουργούν σε υπερκρίσιμες αρχικές παραμέτρους (23,5 MPa, 540/540°C).
Ένα χαρακτηριστικό της λειτουργίας των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής στο δίκτυο είναι ότι η συνολική ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται από αυτούς κάθε δεδομένη στιγμή πρέπει να αντιστοιχεί πλήρως στην ενέργεια που καταναλώνεται. Το κύριο μέρος των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής λειτουργεί παράλληλα στο ολοκληρωμένο ενεργειακό σύστημα, καλύπτοντας το συνολικό ηλεκτρικό φορτίο του συστήματος, και το ΣΗΘ καλύπτει ταυτόχρονα το θερμικό φορτίο της περιοχής του. Υπάρχουν τοπικοί σταθμοί παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας που έχουν σχεδιαστεί για να εξυπηρετούν την περιοχή και δεν συνδέονται με το γενικό σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας.
Μια γραφική αναπαράσταση της εξάρτησης της κατανάλωσης ενέργειας με την πάροδο του χρόνου ονομάζεται χρονοδιάγραμμα ηλεκτρικού φορτίου. Τα ημερήσια προγράμματα ηλεκτρικού φορτίου (Εικ. 1.5) ποικίλλουν ανάλογα με την εποχή του χρόνου, την ημέρα της εβδομάδας και συνήθως χαρακτηρίζονται από ένα ελάχιστο φορτίο τη νύχτα και ένα μέγιστο φορτίο στις ώρες αιχμής (μέρος αιχμής του γραφήματος). Μαζί με τα ημερήσια προγράμματα, μεγάλη σημασία έχουν και τα ετήσια προγράμματα του ηλεκτρικού φορτίου (Εικ. 1.6), τα οποία είναι κατασκευασμένα σύμφωνα με τα ημερήσια προγράμματα.
Τα γραφήματα ηλεκτρικού φορτίου χρησιμοποιούνται για τον προγραμματισμό των ηλεκτρικών φορτίων των σταθμών και των συστημάτων ηλεκτροπαραγωγής, για την κατανομή φορτίων μεταξύ μεμονωμένων σταθμών και μονάδων παραγωγής ενέργειας, για υπολογισμούς για την επιλογή της σύνθεσης του εξοπλισμού εργασίας και αναμονής, για τον προσδιορισμό της απαιτούμενης εγκατεστημένης ισχύος και του απαραίτητου αποθέματος, του αριθμού και ισχύς μονάδας των μονάδων, στην ανάπτυξη σχεδίων επισκευής εξοπλισμού και στον καθορισμό του αποθεματικού επισκευής κ.λπ.
Όταν λειτουργεί με πλήρες φορτίο, ο εξοπλισμός του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής αναπτύσσεται ονομαστική ή το μακρύτεροισχύς (χωρητικότητα), που είναι το κύριο χαρακτηριστικό διαβατηρίου της μονάδας. Σε αυτή τη μέγιστη ισχύ (παραγωγικότητα), η μονάδα πρέπει να λειτουργεί για μεγάλο χρονικό διάστημα στις ονομαστικές τιμές των κύριων παραμέτρων. Ένα από τα κύρια χαρακτηριστικά ενός σταθμού ηλεκτροπαραγωγής είναι η εγκατεστημένη ισχύς του, η οποία ορίζεται ως το άθροισμα των ονομαστικών δυνατοτήτων όλων των ηλεκτρογεννητριών και του εξοπλισμού θέρμανσης, λαμβάνοντας υπόψη το απόθεμα.
Η λειτουργία του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής χαρακτηρίζεται και από τον αριθμό των ωρών χρήσης εγκατεστημένη χωρητικότητα, το οποίο εξαρτάται από τον τρόπο λειτουργίας του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής. Για σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής βασικού φορτίου, ο αριθμός ωρών χρήσης της εγκατεστημένης ισχύος είναι 6000–7500 h/έτος και για αυτούς που λειτουργούν με τρόπο κάλυψης φορτίων αιχμής - λιγότερο από 2000–3000 h/έτος.
Το φορτίο στο οποίο η μονάδα λειτουργεί με τη μεγαλύτερη απόδοση ονομάζεται οικονομικό φορτίο. Το ονομαστικό συνεχές φορτίο μπορεί να είναι ίσο με το οικονομικό. Μερικές φορές είναι δυνατή η βραχυπρόθεσμη λειτουργία εξοπλισμού με φορτίο 10-20% υψηλότερο από το ονομαστικό φορτίο με χαμηλότερη απόδοση. Εάν ο εξοπλισμός του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής λειτουργεί σταθερά με το φορτίο σχεδιασμού στις ονομαστικές τιμές των κύριων παραμέτρων ή όταν αλλάζουν εντός αποδεκτών ορίων, τότε αυτή η λειτουργία ονομάζεται στατική.
Τρόποι λειτουργίας με σταθερά φορτία, αλλά διαφορετικά από τα υπολογιζόμενα ή με ασταθή φορτία ονομάζονται μη στάσιμοςή μεταβλητές λειτουργίες. Με τις μεταβλητές λειτουργίες, ορισμένες παράμετροι παραμένουν αμετάβλητες και έχουν ονομαστικές τιμές, ενώ άλλες αλλάζουν εντός ορισμένων επιτρεπόμενων ορίων. Έτσι, σε μερικό φορτίο της μονάδας, η πίεση και η θερμοκρασία του ατμού μπροστά από τον στρόβιλο μπορούν να παραμείνουν ονομαστικές, ενώ το κενό στον συμπυκνωτή και οι παράμετροι ατμού στις εξαγωγές θα αλλάξουν ανάλογα με το φορτίο. Είναι επίσης δυνατές οι μη στάσιμες λειτουργίες, όταν αλλάζουν όλες οι κύριες παράμετροι. Τέτοιοι τρόποι λειτουργίας λαμβάνουν χώρα, για παράδειγμα, κατά την εκκίνηση και τη διακοπή του εξοπλισμού, την απόρριψη και την παραλαβή του φορτίου σε μια στροβιλογεννήτρια, όταν λειτουργούν με παραμέτρους ολίσθησης και ονομάζονται μη στάσιμες.
Το θερμικό φορτίο του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής χρησιμοποιείται για τεχνολογικές διεργασίες και βιομηχανικές εγκαταστάσεις, για θέρμανση και αερισμό βιομηχανικών, οικιστικών και δημόσιων κτιρίων, κλιματισμό και οικιακές ανάγκες. Για βιομηχανικούς σκοπούς, απαιτείται συνήθως πίεση ατμού από 0,15 έως 1,6 MPa. Ωστόσο, για να μειωθούν οι απώλειες κατά τη μεταφορά και να αποφευχθεί η ανάγκη για συνεχή αποστράγγιση του νερού από τις επικοινωνίες, ο ατμός απελευθερώνεται από το εργοστάσιο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας κάπως υπερθερμασμένος. Για θέρμανση, εξαερισμό και οικιακές ανάγκες, η μονάδα ΣΗΘ συνήθως παρέχει ζεστό νερό με θερμοκρασία από 70 έως 180°C.
Το θερμικό φορτίο, που καθορίζεται από την κατανάλωση θερμότητας για τις διαδικασίες παραγωγής και τις οικιακές ανάγκες (παροχή ζεστού νερού), εξαρτάται από τη θερμοκρασία του εξωτερικού αέρα. Στις συνθήκες της Ουκρανίας το καλοκαίρι αυτό το φορτίο (καθώς και το ηλεκτρικό) είναι μικρότερο από το χειμώνα. Τα βιομηχανικά και οικιακά θερμικά φορτία αλλάζουν κατά τη διάρκεια της ημέρας, επιπλέον, το μέσο ημερήσιο θερμικό φορτίο του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής, που δαπανάται για οικιακές ανάγκες, αλλάζει τις καθημερινές και τα Σαββατοκύριακα. Τυπικά γραφήματα μεταβολών του ημερήσιου θερμικού φορτίου των βιομηχανικών επιχειρήσεων και της παροχής ζεστού νερού μιας κατοικημένης περιοχής φαίνονται στα Σχήματα 1.7 και 1.8.
Η απόδοση της λειτουργίας του TPP χαρακτηρίζεται από διάφορους τεχνικούς και οικονομικούς δείκτες, ορισμένοι από τους οποίους αξιολογούν την τελειότητα των θερμικών διεργασιών (απόδοση, κατανάλωση θερμότητας και καυσίμου), ενώ άλλοι χαρακτηρίζουν τις συνθήκες λειτουργίας του TPP. Για παράδειγμα, στο σχ. Το 1.9 (α, β) δείχνει τα κατά προσέγγιση ισοζύγια θερμότητας CHP και IES.
Όπως φαίνεται από τα σχήματα, η συνδυασμένη παραγωγή ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας παρέχει σημαντική αύξηση στη θερμική απόδοση των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής λόγω της μείωσης των απωλειών θερμότητας στους συμπυκνωτές στροβίλων.
Οι πιο σημαντικοί και ολοκληρωμένοι δείκτες λειτουργίας του ΗΣΥ είναι το κόστος ηλεκτρικής ενέργειας και θερμότητας.
Οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί έχουν τόσο πλεονεκτήματα όσο και μειονεκτήματα σε σύγκριση με άλλους τύπους σταθμών παραγωγής ενέργειας. Μπορούν να αναφερθούν τα ακόλουθα πλεονεκτήματα του TPP:
- σχετικά ελεύθερη εδαφική κατανομή που σχετίζεται με την ευρεία διανομή των πόρων καυσίμων·
- την ικανότητα (σε αντίθεση με τους ΥΗΣ) να παράγουν ενέργεια χωρίς εποχιακές διακυμάνσεις ισχύος.
- η περιοχή αποξένωσης και απόσυρσης από την οικονομική κυκλοφορία της γης για την κατασκευή και τη λειτουργία θερμοηλεκτρικών σταθμών, κατά κανόνα, είναι πολύ μικρότερη από αυτή που απαιτείται για πυρηνικούς σταθμούς και υδροηλεκτρικούς σταθμούς.
- Οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί κατασκευάζονται πολύ πιο γρήγορα από τους υδροηλεκτρικούς σταθμούς ή τους πυρηνικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής και το μοναδιαίο κόστος τους ανά μονάδα εγκατεστημένης ισχύος είναι χαμηλότερο σε σύγκριση με τους πυρηνικούς σταθμούς.
- Ταυτόχρονα, τα TPP έχουν σημαντικά μειονεκτήματα:
- η λειτουργία των θερμοηλεκτρικών σταθμών απαιτεί συνήθως πολύ περισσότερο προσωπικό από ό,τι για τους υδροηλεκτρικούς σταθμούς, οι οποίοι συνδέονται με την εξυπηρέτηση ενός πολύ μεγάλης κλίμακας κύκλου καυσίμου.
- η λειτουργία των TPP εξαρτάται από την παροχή πόρων καυσίμου (άνθρακας, μαζούτ, αέριο, τύρφη, σχιστόλιθος πετρελαίου).
- Η μεταβλητότητα των τρόπων λειτουργίας των θερμοηλεκτρικών σταθμών μειώνει την απόδοση, αυξάνει την κατανάλωση καυσίμου και οδηγεί σε αυξημένη φθορά του εξοπλισμού.
- Οι υπάρχοντες θερμοηλεκτρικοί σταθμοί χαρακτηρίζονται από σχετικά χαμηλή απόδοση. (κυρίως έως 40%).
- Οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί έχουν άμεσες και δυσμενείς επιπτώσεις στο περιβάλλον και δεν είναι περιβαλλοντικά «καθαρές» πηγές ηλεκτρικής ενέργειας.
- Η μεγαλύτερη ζημιά στην οικολογία των γύρω περιοχών προκαλείται από τους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα, ιδιαίτερα από τον άνθρακα υψηλής τέφρας. Μεταξύ των TPP, οι πιο «καθαροί» είναι οι σταθμοί που χρησιμοποιούν φυσικό αέριο στην τεχνολογική τους διαδικασία.
Σύμφωνα με ειδικούς, οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί σε όλο τον κόσμο εκπέμπουν ετησίως περίπου 200-250 εκατομμύρια τόνους τέφρας, περισσότερους από 60 εκατομμύρια τόνους διοξείδιο του θείου, μεγάλη ποσότητα οξειδίων του αζώτου και διοξειδίου του άνθρακα (προκαλώντας το λεγόμενο φαινόμενο του θερμοκηπίου και οδηγεί σε μακροπρόθεσμη παγκόσμια κλιματική αλλαγή), απορροφώντας μεγάλες ποσότητες οξυγόνου. Επιπλέον, μέχρι τώρα έχει διαπιστωθεί ότι το υπόβαθρο υπερβολικής ακτινοβολίας γύρω από θερμοηλεκτρικούς σταθμούς με καύση άνθρακα είναι, κατά μέσο όρο, 100 φορές υψηλότερο στον κόσμο από ό,τι κοντά σε πυρηνικό εργοστάσιο ίδιας ισχύος (ο άνθρακας περιέχει σχεδόν πάντα ουράνιο, θόριο και ένα ραδιενεργό ισότοπο άνθρακα ως μικροακαθαρσίες). Ωστόσο, οι καθιερωμένες τεχνολογίες κατασκευής, εξοπλισμού και λειτουργίας θερμοηλεκτρικών σταθμών, καθώς και το χαμηλότερο κόστος κατασκευής τους, οδηγούν στο γεγονός ότι οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί αντιπροσωπεύουν το μεγαλύτερο μέρος της παγκόσμιας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Για το λόγο αυτό, δίνεται μεγάλη προσοχή στη βελτίωση των τεχνολογιών TPP και στη μείωση των αρνητικών επιπτώσεών τους στο περιβάλλον σε όλο τον κόσμο (βλ. Ενότητα 6).
Οι κύριοι τύποι σταθμών παραγωγής ενέργειας στη Ρωσία είναι οι θερμικοί (TPP). Αυτές οι εγκαταστάσεις παράγουν περίπου το 67% της ηλεκτρικής ενέργειας της Ρωσίας. Η τοποθέτησή τους επηρεάζεται από παράγοντες καυσίμου και καταναλωτή. Οι πιο ισχυροί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής βρίσκονται στους χώρους εξαγωγής καυσίμων. Οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί που χρησιμοποιούν καύσιμα υψηλής θερμιδικής αξίας, μεταφερόμενοι είναι προσανατολισμένοι στον καταναλωτή.
Οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί χρησιμοποιούν ευρέως διαδεδομένους πόρους καυσίμων, είναι σχετικά ελεύθερες στην ανάπτυξη και μπορούν να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια χωρίς εποχιακές διακυμάνσεις. Η κατασκευή τους πραγματοποιείται γρήγορα και συνδέεται με χαμηλότερο κόστος εργασίας και υλικών. Αλλά το TPP έχει σημαντικά μειονεκτήματα. Χρησιμοποιούν μη ανανεώσιμους πόρους, έχουν χαμηλή απόδοση (30-35%) και έχουν εξαιρετικά αρνητικό αντίκτυπο στην περιβαλλοντική κατάσταση. Οι ΤΡΡ σε όλο τον κόσμο εκπέμπουν ετησίως 200-250 εκατομμύρια τόνους τέφρας και περίπου 60 εκατομμύρια τόνους διοξείδιο του θείου 6 στην ατμόσφαιρα, και επίσης απορροφούν τεράστια ποσότητα οξυγόνου. Έχει διαπιστωθεί ότι ο άνθρακας σε μικροδόσεις περιέχει σχεδόν πάντα U 238 , Th 232 και ένα ραδιενεργό ισότοπο άνθρακα. Οι περισσότεροι TPP στη Ρωσία δεν είναι εξοπλισμένοι αποτελεσματικά συστήματακαθαρισμός των καυσαερίων από οξείδια του θείου και του αζώτου. Αν και οι εγκαταστάσεις που λειτουργούν με φυσικό αέριο είναι περιβαλλοντικά πολύ πιο καθαρές από τις εγκαταστάσεις άνθρακα, σχιστόλιθου και μαζούτ, η τοποθέτηση αγωγών φυσικού αερίου προκαλεί βλάβη στη φύση (ειδικά στις βόρειες περιοχές).
Θερμικό εργοστάσιο παραγωγής ενέργειαςείναι ένα σύνολο εξοπλισμού και συσκευών που μετατρέπουν την ενέργεια καυσίμου σε ηλεκτρική και (γενικά) θερμική ενέργεια.
Οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί χαρακτηρίζονται από μεγάλη ποικιλομορφία και μπορούν να ταξινομηθούν σύμφωνα με διάφορα κριτήρια.
1. Ανάλογα με το σκοπό και το είδος της παρεχόμενης ενέργειας, οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής χωρίζονται σε περιφερειακούς και βιομηχανικούς.
Οι περιφερειακοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής είναι ανεξάρτητοι δημόσιοι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής που εξυπηρετούν όλους τους τύπους καταναλωτών της περιοχής (βιομηχανικές επιχειρήσεις, μεταφορές, πληθυσμός κ.λπ.). Οι περιφερειακοί σταθμοί συμπύκνωσης, που παράγουν κυρίως ηλεκτρική ενέργεια, διατηρούν συχνά την ιστορική τους ονομασία - GRES (κρατικοί περιφερειακοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής). Οι περιφερειακοί σταθμοί παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας που παράγουν ηλεκτρική ενέργεια και θερμότητα (με τη μορφή ατμού ή ζεστού νερού) ονομάζονται μονάδες συνδυασμένης παραγωγής θερμότητας και παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας (CHP). Οι ΣΗΘ είναι εγκαταστάσεις για τη συνδυασμένη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και θερμότητας. Η απόδοσή τους φτάνει το 70% έναντι 30-35% στο IES. Οι μονάδες ΣΗΘ είναι συνδεδεμένες με τους καταναλωτές, γιατί η ακτίνα μεταφοράς θερμότητας (ατμός, ζεστό νερό) είναι 15-20 km. Η μέγιστη χωρητικότητα ενός CHPP είναι μικρότερη από αυτή ενός IES.
Κατά κανόνα, οι κρατικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής και οι περιφερειακοί θερμοηλεκτρικοί σταθμοί έχουν ισχύ άνω του 1 εκατομμυρίου kW.
Οι βιομηχανικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής είναι οι μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας που παρέχουν θερμότητα και ηλεκτρική ενέργεια σε συγκεκριμένες βιομηχανικές επιχειρήσεις ή σε συγκρότημα τους, για παράδειγμα, μονάδα παραγωγής χημικών προϊόντων. Οι βιομηχανικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής αποτελούν μέρος των βιομηχανικών επιχειρήσεων που εξυπηρετούν. Η χωρητικότητά τους καθορίζεται από τις ανάγκες των βιομηχανικών επιχειρήσεων για θερμότητα και ηλεκτρική ενέργεια και, κατά κανόνα, είναι σημαντικά μικρότερη από αυτή των περιφερειακών θερμοηλεκτρικών σταθμών. Συχνά, οι βιομηχανικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής λειτουργούν σε κοινό ηλεκτρικό δίκτυο, αλλά δεν υπόκεινται στον αποστολέα του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας. Μόνο οι περιφερειακοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής εξετάζονται παρακάτω.
2. Ανάλογα με το είδος του καυσίμου που χρησιμοποιείται, οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί χωρίζονται σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής που λειτουργούν με οργανικά καύσιμα και πυρηνικά καύσιμα.
Οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί που λειτουργούν με ορυκτά καύσιμα ονομάζονται σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής συμπύκνωσης (CPP). Τα πυρηνικά καύσιμα χρησιμοποιούνται από πυρηνικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής (NPP). Με αυτή την έννοια, αυτός ο όρος θα χρησιμοποιηθεί παρακάτω, αν και οι ΣΗΘ, οι NPP, οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής αεριοστροβίλων (GTPP) και οι σταθμοί συνδυασμένου κύκλου (CCPP) είναι επίσης θερμικοί σταθμοί που λειτουργούν με βάση την αρχή της μετατροπής της θερμικής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια.
Ο πρωταρχικός ρόλος μεταξύ των θερμικών εγκαταστάσεων διαδραματίζουν οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής συμπύκνωσης (CPP). Ελκύονται τόσο προς τις πηγές καυσίμων όσο και προς τους καταναλωτές, και ως εκ τούτου είναι πολύ διαδεδομένα. Όσο μεγαλύτερο είναι το IES, τόσο πιο μακριά μπορεί να μεταδώσει ηλεκτρική ενέργεια, δηλ. καθώς αυξάνεται η ισχύς, αυξάνεται η επίδραση του συντελεστή καυσίμου και ενέργειας.
Τα αέρια, υγρά και στερεά καύσιμα χρησιμοποιούνται ως ορυκτά καύσιμα για θερμοηλεκτρικούς σταθμούς. Ο προσανατολισμός προς τις βάσεις καυσίμων γίνεται με την παρουσία πόρων φθηνού και μη μεταφερόμενου καυσίμου (λιγνιτικός άνθρακας της λεκάνης Kansk-Achinsk) ή στην περίπτωση σταθμών ηλεκτροπαραγωγής που χρησιμοποιούν τύρφη, σχιστόλιθο και μαζούτ (τέτοιοι IES συνήθως συνδέονται με τη διύλιση πετρελαίου κέντρα). Οι περισσότεροι TPP στη Ρωσία, ειδικά στο ευρωπαϊκό τμήμα, καταναλώνουν φυσικό αέριο ως κύριο καύσιμο και πετρέλαιο ως εφεδρικό καύσιμο, χρησιμοποιώντας το τελευταίο, λόγω του υψηλού κόστους του, μόνο σε ακραίες περιπτώσεις. Τέτοιοι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί ονομάζονται με καύση πετρελαίου. Σε πολλές περιοχές, κυρίως στο ασιατικό τμήμα της Ρωσίας, το κύριο καύσιμο είναι ο θερμικός άνθρακας - άνθρακας χαμηλών θερμίδων ή απόβλητα άνθρακα υψηλής θερμιδικής αξίας (ανθρακιτική λάσπη - ASh). Δεδομένου ότι τέτοιοι κάρβουνοι αλέθονται σε ειδικούς μύλους σε κονιοποιημένη κατάσταση πριν καούν, τέτοιες θερμοηλεκτρικές μονάδες ονομάζονται κονιοποιημένος άνθρακας.
3. Ανάλογα με τον τύπο των θερμοηλεκτρικών σταθμών που χρησιμοποιούνται στους θερμοηλεκτρικούς σταθμούς για τη μετατροπή της θερμικής ενέργειας σε μηχανική ενέργεια περιστροφής των ρότορων των στροβίλων, διακρίνονται οι ατμοστρόβιλοι, οι αεριοστρόβιλοι και οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής συνδυασμένου κύκλου.
Η βάση των σταθμών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας ατμοστροβίλου είναι οι εγκαταστάσεις ατμοστροβίλου (STP), οι οποίες χρησιμοποιούν την πιο περίπλοκη, ισχυρότερη και εξαιρετικά προηγμένη ενεργειακή μηχανή - έναν ατμοστρόβιλο για τη μετατροπή της θερμικής ενέργειας σε μηχανική ενέργεια. Το PTU είναι το κύριο στοιχείο των θερμοηλεκτρικών σταθμών, των θερμοηλεκτρικών σταθμών και των πυρηνικών σταθμών.
Θερμοηλεκτρικοί σταθμοί αεριοστροβίλων (GTPP)είναι εξοπλισμένα με μονάδες αεριοστροβίλου (GTU) που λειτουργούν με αέριο ή, σε ακραίες περιπτώσεις, υγρό (ντίζελ) καύσιμο. Δεδομένου ότι η θερμοκρασία των αερίων κατάντη του αεριοστρόβιλου είναι αρκετά υψηλή, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παροχή θερμικής ενέργειας σε έναν εξωτερικό καταναλωτή. Τέτοιοι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής ονομάζονται GTU-CHP. Επί του παρόντος, υπάρχει ένα GTPP που λειτουργεί στη Ρωσία (GRES-3 με το όνομα Klasson, Elektrogorsk, Περιφέρεια Μόσχας) με ισχύ 600 MW και ένα GTU-CHPP (στο Elektrostal, στην περιοχή της Μόσχας).
Θερμοηλεκτρικοί σταθμοί συνδυασμένου κύκλουείναι εξοπλισμένα με εγκαταστάσεις συνδυασμένου κύκλου (CCGT), οι οποίες είναι ένας συνδυασμός GTU και PTU, γεγονός που επιτρέπει υψηλή απόδοση. Τα CCGT-TPPs μπορούν να είναι συμπυκνωμένα (CCGT-CES) και με έξοδο θερμότητας (CCGT-CHP). Στη Ρωσία, λειτουργεί μόνο ένα CCGT-CHP (CCGT-450T) με ισχύ 450 MW. Το Nevinnomysskaya GRES λειτουργεί μια μονάδα ισχύος CCGT-170 με ισχύ 170 MW και μια μονάδα ισχύος CCGT-300 με ισχύ 300 MW λειτουργεί στο Yuzhnaya CHPP της Αγίας Πετρούπολης.
4. Σύμφωνα με το τεχνολογικό σχήμα των αγωγών ατμού, οι TPP χωρίζονται σε TPP block και TPP με διασταυρούμενες συνδέσεις.
Τα μπλοκ TPP αποτελούνται από χωριστές, κατά κανόνα, ίδιους τύπους σταθμών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας - μονάδες ισχύος. Στη μονάδα ισχύος, κάθε λέβητας παρέχει ατμό μόνο για τη δική του τουρμπίνα, από την οποία επιστρέφει μετά από συμπύκνωση μόνο στον δικό του λέβητα. Σύμφωνα με το μπλοκ σχήμα, κατασκευάζονται όλοι οι ισχυροί κρατικοί σταθμοί παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί, οι οποίοι έχουν τη λεγόμενη ενδιάμεση υπερθέρμανση του ατμού. Η λειτουργία των λεβήτων και των στροβίλων σε TPP με διασταυρούμενες συνδέσεις παρέχεται διαφορετικά: όλοι οι λέβητες των TPP παρέχουν ατμό σε έναν κοινό αγωγό ατμού (συλλέκτη) και όλοι οι ατμοστρόβιλοι των TPP τροφοδοτούνται από αυτόν. Σύμφωνα με αυτό το σχήμα, τα CPP κατασκευάζονται χωρίς ενδιάμεση υπερθέρμανση και σχεδόν όλα τα CHPP είναι κατασκευασμένα για υποκρίσιμες αρχικές παραμέτρους ατμού.
5. Ανάλογα με το επίπεδο αρχικής πίεσης διακρίνονται οι ΤΡΡ υποκρίσιμης και υπερκρίσιμης πίεσης (SKP).
Η κρίσιμη πίεση είναι 22,1 MPa (225,6 atm). Στη ρωσική βιομηχανία θερμικής ενέργειας, οι αρχικές παράμετροι είναι τυποποιημένες: οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί και οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί κατασκευάζονται για υποκρίσιμη πίεση 8,8 και 12,8 MPa (90 και 130 atm) και για SKD - 23,5 MPa (240 atm). Οι TPP για υπερκρίσιμες παραμέτρους, για τεχνικούς λόγους, πραγματοποιούνται με αναθέρμανση και σύμφωνα με ένα σχήμα μπλοκ. Συχνά, οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί ή οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί κατασκευάζονται σε διάφορα στάδια - σταδιακά, οι παράμετροι των οποίων βελτιώνονται με την εισαγωγή κάθε νέου σταδίου.
Εξετάστε μια τυπική θερμική μονάδα συμπύκνωσης που λειτουργεί με οργανικό καύσιμο (Εικ. 3.1).
Ρύζι. 3.1. Θερμική ισορροπία πετρελαίου και φυσικού αερίου
κονιοποιημένος άνθρακας (αριθμοί σε παρένθεση) TPP
Το καύσιμο παρέχεται στον λέβητα και για την καύση του, παρέχεται επίσης ένα οξειδωτικό παράγοντα - αέρας που περιέχει οξυγόνο. Ο αέρας λαμβάνεται από την ατμόσφαιρα. Ανάλογα με τη σύσταση και τη θερμογόνο δύναμη, η πλήρης καύση 1 kg καυσίμου απαιτεί 10–15 kg αέρα και, επομένως, ο αέρας είναι επίσης μια φυσική «πρώτη ύλη» για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, για τη μεταφορά της οποίας στη ζώνη καύσης απαραίτητο για να έχουμε ισχυρούς υπερσυμπιεστές υψηλής απόδοσης. Ως αποτέλεσμα της χημικής αντίδρασης καύσης, κατά την οποία ο άνθρακας C του καυσίμου μετατρέπεται σε οξείδια CO 2 και CO, υδρογόνο H 2 - σε υδρατμούς H 2 O, θείο S - σε οξείδια SO 2 και SO 3, κ.λπ. σχηματίζονται προϊόντα καύσης καυσίμου - ένα μείγμα από διάφορα αέρια υψηλής θερμοκρασίας. Είναι η θερμική ενέργεια των προϊόντων καύσης καυσίμου που είναι η πηγή ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται από τους TPP.
Πιο μέσα στο λέβητα, η θερμότητα μεταφέρεται από τα καυσαέρια στο νερό που κινείται μέσα στους σωλήνες. Δυστυχώς, δεν μπορεί να μεταφερθεί στο νερό όλη η θερμική ενέργεια που απελευθερώνεται ως αποτέλεσμα της καύσης του καυσίμου για τεχνικούς και οικονομικούς λόγους. Τα προϊόντα της καύσης καυσίμου (καυσαέρια) που ψύχονται σε θερμοκρασία 130–160 °C εγκαταλείπουν το TPP μέσω της καμινάδας. Μέρος της θερμότητας που μεταφέρεται από τα καυσαέρια, ανάλογα με τον τύπο του καυσίμου που χρησιμοποιείται, τον τρόπο λειτουργίας και την ποιότητα λειτουργίας, είναι 5–15%.
Μέρος της θερμικής ενέργειας που παραμένει στο εσωτερικό του λέβητα και μεταφέρεται στο νερό εξασφαλίζει το σχηματισμό ατμού με υψηλές αρχικές παραμέτρους. Αυτός ο ατμός αποστέλλεται σε μια τουρμπίνα ατμού. Ένα βαθύ κενό διατηρείται στην έξοδο του στροβίλου με τη βοήθεια μιας συσκευής που ονομάζεται συμπυκνωτής: η πίεση πίσω από τον ατμοστρόβιλο είναι 3–8 kPa (θυμηθείτε ότι η ατμοσφαιρική πίεση είναι στο επίπεδο των 100 kPa). Επομένως, ο ατμός, έχοντας εισέλθει στον στρόβιλο με υψηλή πίεση, μετακινείται στον συμπυκνωτή, όπου η πίεση είναι χαμηλή, και διαστέλλεται. Είναι η διαστολή του ατμού που εξασφαλίζει τη μετατροπή της δυνητικής ενέργειας του σε μηχανικό έργο. Ο ατμοστρόβιλος είναι σχεδιασμένος με τέτοιο τρόπο ώστε η ενέργεια διαστολής του ατμού να μετατρέπεται σε αυτόν στην περιστροφή του ρότορά του. Ο ρότορας του στροβίλου συνδέεται με τον ρότορα της γεννήτριας, στις περιελίξεις του στάτη του οποίου παράγεται ηλεκτρική ενέργεια, η οποία είναι η τελική χρήσιμο προϊόν(αγαθά) λειτουργία του TPP.
Ο συμπυκνωτής, ο οποίος όχι μόνο διατηρεί την πίεση κατάντη της τουρμπίνας αλλά προκαλεί και τη συμπύκνωση του ατμού (μετατροπή σε νερό), απαιτεί μεγάλη ποσότητα κρύου νερού για να λειτουργήσει. Αυτός είναι ο τρίτος τύπος «πρώτης ύλης» που παρέχεται στους TPP και για τη λειτουργία των TPP δεν είναι λιγότερο σημαντικός από τα καύσιμα. Επομένως, οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί κατασκευάζονται είτε κοντά σε υπάρχουσες φυσικές πηγές νερού (ποτάμι, θάλασσα), είτε τεχνητές πηγές (λίμνη ψύξης, πύργοι ψύξης αέρα κ.λπ.).
Η κύρια απώλεια θερμότητας σε μια θερμοηλεκτρική μονάδα συμβαίνει λόγω της μεταφοράς της θερμότητας συμπύκνωσης στο νερό ψύξης, το οποίο στη συνέχεια τη διοχετεύει. περιβάλλον. Με τη θερμότητα του νερού ψύξης, χάνεται περισσότερο από το 50% της θερμότητας που παρέχεται στον TPP με καύσιμο. Επιπλέον, ως αποτέλεσμα, εμφανίζεται θερμική ρύπανση του περιβάλλοντος.
Μέρος της θερμικής ενέργειας του καυσίμου καταναλώνεται εντός του TPP είτε με τη μορφή θερμότητας (για παράδειγμα, για θέρμανση πετρελαίου που παρέχεται στο TPP σε παχιά μορφή σε σιδηροδρομικές δεξαμενές) είτε με τη μορφή ηλεκτρικής ενέργειας (για παράδειγμα, για οδήγηση ηλεκτροκινητήρες αντλιών για διάφορους σκοπούς). Αυτό το μέρος των απωλειών ονομάζεται ίδιες ανάγκες.
Για την κανονική λειτουργία ενός θερμοηλεκτρικού σταθμού, εκτός από «πρώτες ύλες» (καύσιμα, νερό ψύξης, αέρας), απαιτούνται και πολλά άλλα υλικά: λάδι για τη λειτουργία συστημάτων λίπανσης, ρύθμιση και προστασία τουρμπινών, αντιδραστήρια ( ρητίνες) για τον καθαρισμό του ρευστού εργασίας, πολυάριθμα επισκευαστικά υλικά.
Τέλος, ισχυροί θερμοηλεκτρικοί σταθμοί εξυπηρετούνται από μεγάλο αριθμό προσωπικού που διασφαλίζει την τρέχουσα λειτουργία, Συντήρησηεξοπλισμός, ανάλυση τεχνικών και οικονομικών δεικτών, προμήθεια, διαχείριση κ.λπ. Κατά προσέγγιση, μπορούμε να υποθέσουμε ότι απαιτείται 1 άτομο για 1 MW εγκατεστημένης ισχύος και, επομένως, το προσωπικό ενός ισχυρού TPP είναι αρκετές χιλιάδες άτομα. Κάθε μονάδα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας ατμοστρόβιλου συμπύκνωσης περιλαμβάνει τέσσερα υποχρεωτικά στοιχεία:
ένας λέβητας ισχύος, ή απλά ένας λέβητας, στον οποίο τροφοδοτείται νερό υπό υψηλή πίεση, καύσιμο και ατμοσφαιρικός αέρας για καύση. Η διαδικασία καύσης λαμβάνει χώρα στον κλίβανο του λέβητα - η χημική ενέργεια του καυσίμου μετατρέπεται σε θερμική και ακτινοβόλο ενέργεια. Το νερό τροφοδοσίας ρέει μέσω ενός συστήματος σωληνώσεων που βρίσκεται μέσα στο λέβητα. Το καύσιμο που καίγεται είναι μια ισχυρή πηγή θερμότητας, η οποία μεταφέρεται στο νερό τροφοδοσίας. Το τελευταίο θερμαίνεται μέχρι το σημείο βρασμού και εξατμίζεται. Ο ατμός που προκύπτει στον ίδιο λέβητα υπερθερμαίνεται πάνω από το σημείο βρασμού. Αυτός ο ατμός σε θερμοκρασία 540°C και πίεση 13–24 MPa τροφοδοτείται μέσω ενός ή περισσότερων αγωγών στον ατμοστρόβιλο.
μια μονάδα στροβίλου που αποτελείται από έναν ατμοστρόβιλο, μια ηλεκτρική γεννήτρια και έναν διεγέρτη. Ένας ατμοστρόβιλος, στον οποίο ο ατμός διαστέλλεται σε πολύ χαμηλή πίεση (περίπου 20 φορές μικρότερη από την ατμοσφαιρική πίεση), μετατρέπει τη δυναμική ενέργεια του συμπιεσμένου και θερμαινόμενου ατμού σε υψηλή θερμοκρασία στην κινητική ενέργεια της περιστροφής του ρότορα του στροβίλου. Ο στρόβιλος κινεί μια ηλεκτρική γεννήτρια που μετατρέπει την κινητική ενέργεια περιστροφής του ρότορα της γεννήτριας σε ηλεκτρικό ρεύμα. Η ηλεκτρική γεννήτρια αποτελείται από έναν στάτορα, στις ηλεκτρικές περιελίξεις του οποίου παράγεται ρεύμα, και έναν ρότορα, ο οποίος είναι ένας περιστρεφόμενος ηλεκτρομαγνήτης, ο οποίος τροφοδοτείται από έναν διεγέρτη.
Ο συμπυκνωτής χρησιμεύει για να συμπυκνώνει τον ατμό που προέρχεται από τον στρόβιλο και να δημιουργεί ένα βαθύ κενό. Αυτό καθιστά δυνατή τη σημαντική μείωση της κατανάλωσης ενέργειας για την επακόλουθη συμπίεση του προκύπτοντος νερού και ταυτόχρονα την αύξηση της απόδοσης ατμού, δηλ. παίρνετε περισσότερη ισχύ από τον ατμό που παράγεται από τον λέβητα.
· αντλία τροφοδοσίας για την παροχή νερού τροφοδοσίας στο λέβητα και τη δημιουργία υψηλής πίεσης μπροστά από τον στρόβιλο.
Έτσι, ένας συνεχής κύκλος μετατροπής της χημικής ενέργειας του καύσιμου καυσίμου σε ηλεκτρική λαμβάνει χώρα στο PTU πάνω από το ρευστό εργασίας.
Εκτός από τα αναγραφόμενα στοιχεία, η πραγματική επαγγελματική σχολή περιέχει επιπλέον μεγάλος αριθμόςαντλίες, εναλλάκτες θερμότητας και άλλες συσκευές που είναι απαραίτητες για τη βελτίωση της απόδοσής του. Τεχνολογική διαδικασίαΗ παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σε θερμοηλεκτρικό σταθμό με αέριο φαίνεται στο σχήμα. 3.2.
Τα κύρια στοιχεία του υπό εξέταση σταθμού ηλεκτροπαραγωγής (Εικ. 3.2) είναι μια μονάδα λέβητα που παράγει ατμό υψηλών παραμέτρων. μια μονάδα στροβίλου ή ατμοστροβίλου που μετατρέπει τη θερμότητα του ατμού σε μηχανική ενέργεια περιστροφής του ρότορα της μονάδας στροβίλου και ηλεκτρικές συσκευές (ηλεκτρική γεννήτρια, μετασχηματιστής κ.λπ.) που παρέχουν παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Το κύριο στοιχείο της μονάδας λέβητα είναι ο λέβητας. Το αέριο για τη λειτουργία του λέβητα τροφοδοτείται από το σταθμό διανομής φυσικού αερίου που συνδέεται με τον κεντρικό αγωγό αερίου (δεν φαίνεται στο σχήμα) στο σημείο διανομής αερίου (GRP) 1. Εδώ η πίεσή του μειώνεται σε αρκετές ατμόσφαιρες και τροφοδοτείται σε οι καυστήρες 2 που βρίσκεται στο κάτω μέρος του λέβητα (τέτοιοι καυστήρες ονομάζονται καυστήρες πυθμένα).
Ρύζι. 3.2. Τεχνολογική διαδικασία παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας σε θερμοηλεκτρικό σταθμό αερίου
Ο ίδιος ο λέβητας είναι μια δομή σχήματος U με ορθογώνιους αγωγούς αερίου. Η αριστερή πλευρά ονομάζεται εστία. Το εσωτερικό του κλιβάνου είναι ελεύθερο και η καύση καυσίμου, σε αυτήν την περίπτωση αερίου, λαμβάνει χώρα σε αυτόν. Για να γίνει αυτό, θερμός αέρας τροφοδοτείται συνεχώς στους καυστήρες από έναν ειδικό ανεμιστήρα ρεύματος 28, που θερμαίνεται σε έναν θερμαντήρα αέρα 25. Στο Σχ. Το 3.2 δείχνει τον λεγόμενο περιστροφικό θερμαντήρα αέρα, του οποίου η συσκευασία αποθήκευσης θερμότητας θερμαίνεται από τα εξερχόμενα καυσαέρια στο πρώτο μισό της περιστροφής και στο δεύτερο μισό της περιστροφής θερμαίνει τον αέρα που προέρχεται από την ατμόσφαιρα. Για να αυξηθεί η θερμοκρασία του αέρα, χρησιμοποιείται ανακυκλοφορία: μέρος των καυσαερίων που φεύγει από τον λέβητα, με ειδικό ανεμιστήρα ανακυκλοφορίας 29 τροφοδοτείται στον κύριο αέρα και αναμιγνύεται με αυτόν. Ο ζεστός αέρας αναμιγνύεται με αέριο και τροφοδοτείται μέσω των καυστήρων του λέβητα στον κλίβανό του - τον θάλαμο στον οποίο καίγεται το καύσιμο. Κατά την καύση, σχηματίζεται ένας πυρσός, ο οποίος είναι μια ισχυρή πηγή ενέργειας ακτινοβολίας. Έτσι, κατά την καύση του καυσίμου, η χημική του ενέργεια μετατρέπεται σε θερμική και ακτινοβολούμενη ενέργεια του πυρσού.
Τα τοιχώματα του κλιβάνου είναι επενδεδυμένα με σήτες 19 - σωλήνες στους οποίους τροφοδοτείται νερό από τον εξοικονομητή 24. Το διάγραμμα δείχνει τον λεγόμενο λέβητα εφάπαξ, στις σήτες του οποίου το νερό τροφοδοσίας διέρχεται από το σύστημα σωλήνων του λέβητα μόνο μία φορά, θερμαίνεται και εξατμίζεται, μετατρέποντας σε ξηρό κορεσμένο ατμό. Οι λέβητες τυμπάνου χρησιμοποιούνται ευρέως, στις σήτες των οποίων το νερό τροφοδοσίας κυκλοφορεί επανειλημμένα και ο ατμός διαχωρίζεται από το νερό του λέβητα στο τύμπανο.
Ο χώρος πίσω από τον κλίβανο του λέβητα είναι αρκετά πυκνός γεμάτος με σωλήνες μέσα στους οποίους κινείται ατμός ή νερό. Εξωτερικά, αυτοί οι σωλήνες πλένονται από καυτά καυσαέρια, τα οποία σταδιακά ψύχονται καθώς μετακινούνται προς την καμινάδα 26.
Ξηρός κορεσμένος ατμός εισέρχεται στον κύριο υπερθερμαντήρα, που αποτελείται από την οροφή 20, την οθόνη 21 και τα στοιχεία μεταφοράς 22. Στον κύριο υπερθερμαντήρα ανεβαίνει η θερμοκρασία του και κατά συνέπεια η δυναμική ενέργεια. Ο ατμός υψηλών παραμέτρων που λαμβάνεται στην έξοδο από τον υπερθερμαντήρα συναγωγής φεύγει από τον λέβητα και εισέρχεται μέσω του αγωγού ατμού στον ατμοστρόβιλο.
Ένας ισχυρός ατμοστρόβιλος συνήθως αποτελείται από αρκετούς, σαν να λέγαμε, ξεχωριστούς στρόβιλους - κυλίνδρους.
Στον πρώτο κύλινδρο - ο ατμός κύλινδρος υψηλής πίεσης (HPC) 17 τροφοδοτείται απευθείας από τον λέβητα και επομένως έχει υψηλές παραμέτρους (για τουρμπίνες SKD - 23,5 MPa, 540 ° C, δηλαδή 240 στους/540 °С). Στην έξοδο του HPC, η πίεση ατμού είναι 3–3,5 MPa (30–35 atm) και η θερμοκρασία είναι 300–340 °C. Εάν ο ατμός συνέχιζε να διαστέλλεται στον στρόβιλο περαιτέρω από αυτές τις παραμέτρους μέχρι την πίεση στον συμπυκνωτή, τότε θα γινόταν τόσο υγρός που η μακροχρόνια λειτουργία του στροβίλου θα ήταν αδύνατη λόγω της διαβρωτικής φθοράς των μερών του στον τελευταίο κύλινδρο. Επομένως, σχετικά ψυχρός ατμός από το HPC επιστρέφει πίσω στο λέβητα στον λεγόμενο ενδιάμεσο υπερθερμαντήρα 23. Σε αυτόν, ο ατμός πέφτει ξανά υπό την επίδραση των καυτών αερίων του λέβητα, η θερμοκρασία του αυξάνεται στην αρχική του θερμοκρασία (540 ° ΝΤΟ). Ο ατμός που προκύπτει αποστέλλεται στον κύλινδρο μέσης πίεσης (MPC) 16. Αφού εκτονωθεί στο MPC σε πίεση 0,2–0,3 MPa (2–3 atm), ο ατμός εισέρχεται σε έναν ή περισσότερους ίδιους κυλίνδρους χαμηλής πίεσης (LPC) 15.
Έτσι, εκτονούμενος στον στρόβιλο, ο ατμός περιστρέφει τον ρότορά του που είναι συνδεδεμένος με τον ρότορα της ηλεκτρικής γεννήτριας 14, στις περιελίξεις του στάτη του οποίου παράγεται ηλεκτρικό ρεύμα. Ο μετασχηματιστής αυξάνει την τάση του για να μειώσει τις απώλειες στις γραμμές ηλεκτρικής ενέργειας, μεταφέρει μέρος της παραγόμενης ενέργειας για να τροφοδοτήσει τις δικές του ανάγκες του TPP και απελευθερώνει την υπόλοιπη ηλεκτρική ενέργεια στο σύστημα ισχύος.
Τόσο ο λέβητας όσο και ο στρόβιλος μπορούν να λειτουργήσουν μόνο πολύ υψηλή ποιότητατροφοδοτήστε νερό και ατμό, επιτρέποντας μόνο αμελητέες ακαθαρσίες άλλων ουσιών. Επιπλέον, η κατανάλωση ατμού είναι τεράστια (για παράδειγμα, σε μια μονάδα ισχύος 1200 MW, πάνω από 1 τόνος νερού εξατμίζεται σε 1 δευτερόλεπτο, διέρχεται από τον στρόβιλο και συμπυκνώνεται). Επομένως, η κανονική λειτουργία της μονάδας ισχύος είναι δυνατή μόνο όταν δημιουργείται ένας κλειστός κύκλος κυκλοφορίας του ρευστού εργασίας υψηλής καθαρότητας.
Ο ατμός που βγαίνει από τον στρόβιλο LPC εισέρχεται στον συμπυκνωτή 12 - έναν εναλλάκτη θερμότητας, μέσω των σωλήνων του οποίου ρέει συνεχώς νερό ψύξης, που παρέχεται αντλία κυκλοφορίας 9 από ποτάμι, δεξαμενή ή ειδική συσκευή ψύξης (πύργος ψύξης).
Ο πύργος ψύξης είναι ένας κοίλος πύργος εξάτμισης από οπλισμένο σκυρόδεμα (Εικ. 3.3) ύψους έως 150 m και με διάμετρο εξόδου 40–70 m, ο οποίος δημιουργεί αυτοέλκυση για τον αέρα που εισέρχεται από κάτω μέσω των προστατευτικών οδηγών αέρα.
Στο εσωτερικό του πύργου ψύξης, σε ύψος 10–20 m, εγκαθίσταται μια συσκευή άρδευσης (ψεκαστήρα). Ο αέρας που κινείται προς τα πάνω προκαλεί την εξάτμιση ορισμένων από τα σταγονίδια (περίπου 1,5-2%), λόγω της οποίας το νερό που προέρχεται από τον συμπυκνωτή και θερμαίνεται σε αυτόν ψύχεται. Το ψυχρό νερό συλλέγεται κάτω στην πισίνα, ρέει στον πρόσθιο θάλαμο 10 και από εκεί τροφοδοτείται από την αντλία κυκλοφορίας 9 στον συμπυκνωτή 12 (Εικ. 3.2).
| Ρύζι. 3.3. Πύργος ψύξης με φυσικό βύθισμα |
| Ρύζι. 3.4. Εμφάνισηπύργος ψύξης |
Μαζί με το νερό που κυκλοφορεί, χρησιμοποιείται παροχή νερού άμεσης ροής, κατά την οποία το νερό ψύξης εισέρχεται στον συμπυκνωτή από τον ποταμό και απορρίπτεται σε αυτόν κατάντη. Ο ατμός που προέρχεται από τον στρόβιλο στον δακτυλιοειδές χώρο του συμπυκνωτή συμπυκνώνεται και ρέει προς τα κάτω. Το προκύπτον συμπύκνωμα τροφοδοτείται από μια αντλία συμπυκνώματος 6 μέσω μιας ομάδας αναγεννητικών θερμαντήρων χαμηλής πίεσης (LPH) 3 στον εξαεριστή 8. Στο LPH, η θερμοκρασία του συμπυκνώματος αυξάνεται λόγω της θερμότητας συμπύκνωσης του ατμού που λαμβάνεται από το τουρμπίνα. Αυτό μειώνει την κατανάλωση καυσίμου στο λέβητα και αυξάνει την απόδοση του σταθμού παραγωγής ενέργειας. Στον εξαεριστή 8, λαμβάνει χώρα η εξαέρωση - η απομάκρυνση των αερίων που είναι διαλυμένα σε αυτόν από το συμπύκνωμα που διαταράσσουν τη λειτουργία του λέβητα. Ταυτόχρονα, η δεξαμενή του εξαεριστή είναι ένα δοχείο για το νερό τροφοδοσίας του λέβητα.
Από τον εξαεριστή, το νερό τροφοδοσίας τροφοδοτείται από την αντλία τροφοδοσίας 7, που κινείται από έναν ηλεκτρικό κινητήρα ή μια ειδική τουρμπίνα ατμού, σε μια ομάδα θερμαντικών υψηλής πίεσης (HPH).
Η αναγεννητική θέρμανση του συμπυκνώματος σε HDPE και HPH είναι ο κύριος και πολύ κερδοφόρος τρόπος για την αύξηση της απόδοσης των TPP. Ο ατμός, που επεκτεινόταν στον στρόβιλο από την είσοδο στον αγωγό εξαγωγής, παρήγαγε μια ορισμένη ισχύ και, έχοντας εισέλθει στον αναγεννητικό θερμαντήρα, μετέφερε τη θερμότητα συμπύκνωσης στο νερό τροφοδοσίας (και όχι στο ψυκτικό!), αυξάνοντας το θερμοκρασία και με αυτόν τον τρόπο εξοικονόμηση κατανάλωσης καυσίμου στο λέβητα. Θερμοκρασία νερού τροφοδοσίας λέβητα κατάντη του HPH, δηλ. πριν την είσοδο στο λέβητα, είναι, ανάλογα με τις αρχικές παραμέτρους, 240–280°С. Έτσι, κλείνει ο τεχνολογικός κύκλος ατμού-νερού μετατροπής της χημικής ενέργειας του καυσίμου στη μηχανική ενέργεια περιστροφής του ρότορα της μονάδας στροβίλου.