เมนู
ฟรี
การลงทะเบียน
บ้าน  /  ธุรกิจตั้งแต่เริ่มต้น/ ระบุทิศทางที่มีแนวโน้มสำหรับการพัฒนาอุปกรณ์ระบายความร้อน ปัญหาและแนวโน้มการพัฒนา TPP pp. งานวิจัยของนักศึกษา

ระบุทิศทางที่มีแนวโน้มในการพัฒนาอุปกรณ์ระบายความร้อน ปัญหาและแนวโน้มการพัฒนา TPP pp. งานวิจัยของนักศึกษา

แม้จะมีการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมพลังงานที่ไม่ใช่แบบดั้งเดิมในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา ไฟฟ้าส่วนใหญ่ของโลกยังคงผลิตโดยโรงไฟฟ้าพลังความร้อน ในขณะเดียวกัน ความต้องการไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นทุกปีก็ส่งผลกระตุ้นต่อการพัฒนาพลังงานความร้อน วิศวกรไฟฟ้าทั่วโลกกำลังทำงานเพื่อปรับปรุงโรงไฟฟ้าพลังความร้อน โดยเพิ่มความน่าเชื่อถือ ความปลอดภัยด้านสิ่งแวดล้อม และประสิทธิภาพ

งานของพลังงานความร้อน

วิศวกรรมพลังงานความร้อนเป็นสาขาหนึ่งของพลังงาน โดยมุ่งเน้นที่กระบวนการแปลงความร้อนเป็นพลังงานประเภทอื่น วิศวกรพลังงานความร้อนสมัยใหม่ซึ่งใช้ทฤษฎีการเผาไหม้และการถ่ายเทความร้อน มีส่วนร่วมในการศึกษาและปรับปรุงโรงไฟฟ้าที่มีอยู่ ตรวจสอบคุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์ของตัวพาความร้อน และพยายามลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่เป็นอันตรายจากการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน

โรงไฟฟ้า

วิศวกรรมพลังงานความร้อนเป็นสิ่งที่คิดไม่ถึงหากไม่มีโรงไฟฟ้าพลังความร้อน โรงไฟฟ้าพลังความร้อนดำเนินการตามรูปแบบต่อไปนี้ ขั้นแรก เชื้อเพลิงอินทรีย์จะถูกป้อนเข้าในเตาเผา ซึ่งจะถูกเผาและทำให้น้ำที่ไหลผ่านท่อร้อนขึ้น น้ำที่ร้อนขึ้นจะถูกเปลี่ยนเป็นไอน้ำซึ่งทำให้กังหันหมุนได้ และเนื่องจากการหมุนของกังหัน เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจึงถูกเปิดใช้งานเนื่องจากกระแสไฟฟ้าถูกสร้างขึ้น โรงไฟฟ้าพลังความร้อนใช้น้ำมัน ถ่านหิน และแหล่งพลังงานที่ไม่หมุนเวียนอื่นเป็นเชื้อเพลิง

นอกจากโรงไฟฟ้าพลังความร้อนแล้ว ยังมีการติดตั้งที่แปลงพลังงานความร้อนเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยไม่ต้องใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบเทอร์โมอิเล็กทริก เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบแมกนีโต-ไฮโดรไดนามิก และโรงไฟฟ้าอื่นๆ

ปัญหาสิ่งแวดล้อมของพลังงานความร้อน

ปัจจัยลบหลักในการพัฒนาวิศวกรรมพลังงานความร้อนคืออันตรายที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อนก่อให้เกิดต่อสิ่งแวดล้อมในระหว่างการทำงาน เมื่อเชื้อเพลิงถูกเผาไหม้ การปล่อยมลพิษที่เป็นอันตรายจำนวนมากจะถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ ซึ่งรวมถึงสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย อนุภาคเถ้าแข็ง ก๊าซออกไซด์ของซัลเฟอร์และไนโตรเจน และสารประกอบระเหยง่ายของโลหะหนัก นอกจากนี้ โรงไฟฟ้าพลังความร้อนยังปล่อยมลพิษทางน้ำอย่างหนัก และทำให้ภูมิทัศน์เสียหายเนื่องจากความจำเป็นในการจัดสถานที่สำหรับเก็บตะกรัน เถ้า หรือเชื้อเพลิง

นอกจากนี้ การดำเนินงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนยังเกี่ยวข้องกับการปล่อยก๊าซเรือนกระจก ท้ายที่สุด ความร้อน โรงไฟฟ้าปล่อย CO 2 จำนวนมากซึ่งการสะสมในชั้นบรรยากาศเปลี่ยนสมดุลความร้อนของโลกและทำให้เกิดภาวะเรือนกระจก - หนึ่งในสิ่งที่เร่งด่วนและร้ายแรงที่สุด ปัญหาสิ่งแวดล้อมความทันสมัย

นั่นคือเหตุผลที่สถานที่ที่สำคัญที่สุดในการพัฒนาสมัยใหม่ของวิศวกรรมพลังงานความร้อนควรได้รับการประดิษฐ์และนวัตกรรมที่สามารถปรับปรุงโรงไฟฟ้าพลังความร้อนในทิศทางของความปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อม เรากำลังพูดถึงเทคโนโลยีใหม่ในการทำความสะอาดเชื้อเพลิงที่ใช้โดยโรงไฟฟ้าพลังความร้อน การสร้าง การผลิต และการติดตั้งตัวกรองการทำความสะอาดแบบพิเศษที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อน การก่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังความร้อนแห่งใหม่ ซึ่งเดิมได้รับการออกแบบโดยคำนึงถึงข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมสมัยใหม่

แนวโน้มการพัฒนา

อุปกรณ์พลังงานความร้อนนั้นและเป็นเวลานานมากที่จะเป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าสำหรับมนุษยชาติ ดังนั้น บริษัทพลังงานความร้อนทั่วโลกจึงยังคงพัฒนาภาคพลังงานที่มีแนวโน้มดีนี้อย่างต่อเนื่อง ความพยายามของพวกเขามีจุดมุ่งหมายหลักในการปรับปรุงประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน ซึ่งความต้องการนั้นถูกกำหนดโดยปัจจัยทางเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อม

ข้อกำหนดที่เข้มงวดของชุมชนโลกสำหรับความปลอดภัยด้านสิ่งแวดล้อมของโรงงานพลังงานสนับสนุนให้วิศวกรพัฒนาเทคโนโลยีที่ลดการปล่อยมลพิษจากโรงไฟฟ้าพลังความร้อนให้มีความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาต

นักวิเคราะห์อ้างว่า สภาพที่ทันสมัยโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ใช้ถ่านหินหรือก๊าซมีแนวโน้มที่ดีในอนาคต ดังนั้นจึงเป็นไปในทิศทางนี้เองที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อนทั่วโลกกำลังพยายามอย่างเต็มที่

บทบาทที่โดดเด่นของวิศวกรรมพลังงานความร้อนในการตอบสนองความต้องการไฟฟ้าของมนุษย์ทั่วโลกจะดำเนินต่อไปเป็นเวลานาน ทั้งที่ความปรารถนา ประเทศที่พัฒนาแล้วโดยเร็วที่สุดเพื่อเปลี่ยนไปใช้แหล่งพลังงานที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและราคาไม่แพง (ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญในแง่ของวิกฤตการณ์ใกล้จะหมดของเชื้อเพลิงฟอสซิล) แหล่งพลังงาน การเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วสู่วิธีการใหม่ในการผลิตพลังงานเป็นไปไม่ได้ และนี่หมายความว่าอุตสาหกรรมพลังงานความร้อนจะยังคงพัฒนาอย่างแข็งขัน แต่แน่นอนว่าต้องคำนึงถึงข้อกำหนดใหม่เพื่อความปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อมของเทคโนโลยีที่ใช้

ตัวชี้วัดหลักของสถานะปัจจุบันของ TPPs

กำลังการผลิตติดตั้งของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนในรัสเซียคือ 148.4 ล้านกิโลวัตต์ ซึ่งประมาณ 50% เป็นโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนร่วมและโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนร่วม (CHP) และประมาณ 50% เป็นโรงไฟฟ้าควบแน่น (CPP)

กำลังการผลิตติดตั้งของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนใน RAO "UES of Russia" ในปี 2547 คือ 121.4 ล้านกิโลวัตต์ การผลิตไฟฟ้าที่ TPPs ของ RAO "UES of Russia" - 521.4 พันล้านกิโลวัตต์ต่อชั่วโมง RAO "UES of Russia" ยังสร้างพลังงานความร้อน 465.8 ล้าน Gcal ซึ่งเทียบเท่ากับพลังงานความร้อน 541.7 พันล้านกิโลวัตต์ชั่วโมง

ตารางที่ 1 แสดงตัวเลขการใช้เชื้อเพลิงตามประเภทเชื้อเพลิงที่ใช้

ตารางที่ 1. ปริมาณการใช้เชื้อเพลิงโดย RAO "UES of Russia" ตามประเภทในปี 2547

ประสิทธิภาพของ CHP

ประสิทธิภาพที่มีอยู่ของโรงไฟฟ้ากลั่นคือ 36.8% และปัจจัยด้านประสิทธิภาพเฉลี่ย e สำหรับ IES และ CHP ของการถือครองคือ 29.45%

เพื่อเปรียบเทียบสถานการณ์พลังงานต่างๆ จำเป็นต้องมีข้อมูลเกี่ยวกับประสิทธิภาพของกำลังการผลิตไฟฟ้า

ผลิตภัณฑ์ที่มีประโยชน์ของวิศวกรรมพลังงานความร้อน ได้แก่ ไฟฟ้าและความร้อนที่เกิดขึ้นที่ CHPP, CPP และหม้อไอน้ำแบบพีค

ความจุของ IES มีไว้สำหรับการผลิตกระแสไฟฟ้าเท่านั้นโดยปล่อยเข้าสู่คอนเดนเซอร์-คูลเลอร์ของไอน้ำไอเสียซึ่งมีประมาณ 50% ของพลังงานที่ให้มาในตอนแรก ประสิทธิภาพทางไฟฟ้า (ประสิทธิภาพ e) ของสถานีดังกล่าวค่อนข้างสูง แต่โดยปกติไม่เกิน 40% สำหรับความจุที่มีอยู่ (CES)

ความจุ CHP ทำงานใน "โหมดโคเจนเนอเรชั่น" ซึ่งไอน้ำร้อนถูกใช้เป็นชุดในกังหันเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า และพลังงานไอน้ำที่เหลือจะจ่ายให้กับผู้ใช้ความร้อน การสกัดด้วยไอน้ำร่วมทำให้ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าลดลง (ประสิทธิภาพ e) เมื่อเปรียบเทียบกับการทำงานของ CHP ในโหมด "การควบแน่น" ซึ่งไอน้ำจะถูกสร้างขึ้นอย่างสมบูรณ์ในกังหัน แต่จะถูกระบายออกในภายหลัง สิ่งแวดล้อม. ในขณะเดียวกัน ประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงโดยรวมในโหมดโคเจนเนอเรชั่นก็เพิ่มขึ้น เนื่องจากไอน้ำไอเสียซึ่งมีพลังงานมากกว่าครึ่งหนึ่งถูกนำไปใช้จนเกือบหมด ประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงในโรงงาน CHP พิจารณาจากปัจจัยการใช้เชื้อเพลิง (FUC) ซึ่งสามารถเข้าถึงได้ถึง 85% หรือมากกว่า ในกรณีที่ไม่มีผู้ใช้ความร้อน ตัวอย่างเช่น ในช่วงฤดูร้อน CHPP สามารถทำงานในโหมดการควบแน่น เช่นเดียวกับ CPP ที่มีประสิทธิภาพเท่ากัน e.

หม้อไอน้ำสูงสุดผลิตความร้อนเท่านั้น

ตาม RAO "UES of Russia" พลังงานความร้อนส่วนใหญ่และกระแสไฟฟ้ามากกว่าครึ่งหนึ่งถูกสร้างขึ้นที่ CHPP พลังงานความร้อนส่วนเล็ก ๆ ถูกสร้างขึ้นในโรงต้มน้ำที่มีกำลังสูงสุด ซึ่งเปิดเฉพาะในที่มีน้ำค้างแข็งรุนแรงเท่านั้น โดยขาดพลังงานความร้อนที่นำมาจากกังหัน ส่วนแบ่งของเชื้อเพลิงที่ใช้ในโรงต้มน้ำสามารถนำมาเท่ากับประมาณ 10% ของปริมาณการใช้ทั้งหมดโดย RAO "UES of Russia" ซึ่งสอดคล้องกับข้อมูล

รายงานของ RAO "UES of Russia" สำหรับปี 2547 ให้ข้อมูลเกี่ยวกับการใช้เชื้อเพลิงเฉพาะแยกต่างหากสำหรับการผลิตความร้อนและไฟฟ้า การแบ่งดังกล่าวเป็นแบบมีเงื่อนไขและนำมาใช้เพื่อประเมินต้นทุนการผลิตพลังงานทั้งสองประเภทเป็นหลัก มีหลายวิธีในการหารต้นทุนเชื้อเพลิงระหว่างความร้อนและการผลิตไฟฟ้าที่โรงงาน CHP ในการคำนวณเพิ่มเติม ปริมาณการใช้เชื้อเพลิงสำหรับการสร้างความร้อนนั้นรวมถึงเชื้อเพลิงที่ใช้ในบ้านหม้อไอน้ำสูงสุด เช่นเดียวกับการใช้เชื้อเพลิงที่มากเกินไปที่เกี่ยวข้องกับการลดประสิทธิภาพของโรงงานไฟฟ้า CHP ที่ทำงานในโหมดโคเจนเนอเรชั่นเมื่อเทียบกับโหมดการควบแน่น

ตารางที่ 2 ตามข้อมูล คำนวณพลังงานหลักที่ใช้โดย RAO "UES of Russia" สำหรับการสร้างพลังงานในโหมดต่างๆ รวมทั้งค่าเฉลี่ยสำหรับ KIT Holding และปัจจัยด้านประสิทธิภาพ e สำหรับการคำนวณ ข้อมูลที่ระบุในพลังงานไฟฟ้าและพลังงานความร้อนจะถูกรวมเข้าด้วยกันก่อน จากนั้นจึงจัดสรรตัวชี้วัดเฉลี่ยของ KIT และประสิทธิภาพ e โดยคำนึงถึงส่วนแบ่งการใช้เชื้อเพลิงที่ยอมรับในโรงต้มน้ำสูงสุด

ตารางที่ 2 การคำนวณตัวชี้วัดหลักของประสิทธิภาพการผลิตพลังงานที่ RAO "UES of Russia"

ประเภทของพลังงานที่ให้มา

วันหยุดที่มีประโยชน์(2004)

 ปริมาณการใช้เชื้อเพลิงจำเพาะ ประสิทธิภาพ (KIT) การใช้พลังงานเบื้องต้น
พลังงานไฟฟ้า

521.4 พันล้านกิโลวัตต์ต่อชั่วโมง

334.1 gce/kWh

1418.2 พันล้านกิโลวัตต์ต่อชั่วโมง
พลังงานความร้อน

541.7 พันล้านกิโลวัตต์ต่อชั่วโมง

124.5 gce/kWh

549.1 พันล้านกิโลวัตต์ต่อชั่วโมง
การจ่ายพลังงานทั้งหมด การใช้พลังงานทั้งหมด และปัจจัยการใช้เชื้อเพลิง 1063.1 พันล้านกิโลวัตต์ต่อชั่วโมง KIT = 1063.1 / 1967.2 = 54%

1967.2 พันล้านกิโลวัตต์ต่อชั่วโมง
การใช้พลังงานเบื้องต้นสำหรับการสร้างความร้อนในโรงต้มสูงสุด (ส่วนแบ่งโดยประมาณของการบริโภคทั้งหมด - 10%)

196.7 พันล้านกิโลวัตต์ต่อชั่วโมง
การใช้พลังงานเบื้องต้นสำหรับการผลิตไฟฟ้าในโหมดควบแน่นและการทำความร้อน และประสิทธิภาพไฟฟ้าโดยเฉลี่ย

ประสิทธิภาพ อี \u003d 521.4 / 1770.5 \u003d 29.45%

1770.5 พันล้านกิโลวัตต์ต่อชั่วโมง

ตารางที่ 2 แสดงว่าค่าเฉลี่ยการถือครอง KIT (54%) ค่อนข้างต่ำ เนื่องจาก หุ้นใหญ่การควบแน่น (หากไฟฟ้าทั้งหมดถูกสร้างขึ้นในโหมดโคเจนเนอเรชั่น มันจะสูงถึง 70% หรือมากกว่า)

อนาคตสำหรับการพัฒนาโรงไฟฟ้าพลังความร้อน

ในการประเมินสถานการณ์สมมติวงจรรวม จำเป็นต้องมีแนวคิดว่าสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพที่มีอยู่ได้มากน้อยเพียงใด

ตามข้อกำหนดที่แนะนำ อุปกรณ์ทดแทนของ TPP ที่ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงควรมีประสิทธิภาพ 42-46% ในโหมดกลั่นตัว และ TPP ที่ใช้ก๊าซธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิง - 52-58% ในโหมดกลั่นตัวและ 47% ในโหมดการทำความร้อน . ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วสำหรับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ใช้ก๊าซธรรมชาตินั้นอธิบายได้จากความเป็นไปได้ของการใช้เทคโนโลยีวงจรรวม (CCGT-TPP) ซึ่งก๊าซจะถูกเผาในโรงไฟฟ้า โรงงานกังหันก๊าซ(GTU) เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าและความร้อนของก๊าซไอเสียจะถูกใช้โดยการให้ความร้อนกับไอน้ำแบบธรรมดา กังหันไอน้ำ. ความร้อนของไอน้ำที่ระบายออกจากกังหันไอน้ำสามารถใช้สำหรับความต้องการการจ่ายความร้อน เช่นเดียวกับ CHP ทั่วไป (ดูด้านบน)

มีการกำหนดว่าในการก่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังความร้อนแห่งใหม่ที่ใช้ก๊าซจะสามารถใช้เทคโนโลยีวงจรรวมเท่านั้น

ปัจจุบัน มี CCGT-TPPs ที่ดำเนินการและอยู่ระหว่างการก่อสร้างไม่เกินสิบเครื่องในรัสเซีย ซึ่งไม่ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อตัวชี้วัด KPIe และ KIT โดยเฉลี่ยสำหรับ RAO UES ของรัสเซีย

ตารางที่ 3 แสดงข้อมูลเกี่ยวกับ 6 สถานีดังกล่าวซึ่งเราจัดการเพื่อรับข้อมูลจากโอเพ่นซอร์ส

ตารางที่ 3 CCGT-TPPs ที่อยู่ระหว่างการก่อสร้างและดำเนินการใน สหพันธรัฐรัสเซีย

เลขที่ p / p ชื่อ กำลังไฟฟ้า MW หน่วย ประสิทธิภาพไฟฟ้าสุทธิ เงินลงทุนเฉพาะ $/kW ขั้นตอนการดำเนินการ บันทึก แหล่งที่มา
Severo-Zapadnaya CHPP บล็อกหมายเลข 1 CCGT-450 ดำเนินการ กำลังก่อสร้างบล็อกที่สองที่มีความจุเท่ากัน ข้อมูลของตัวเอง
Ivanovskaya GRES บล็อกหมายเลข 1 CCGT-325 พร้อม GTE-110 เริ่มก่อสร้าง 24/02/05 การก่อสร้างมีกำหนดแล้วเสร็จในเดือนมีนาคม 2550
โซชินสกายา TPP เปิดตัวธันวาคม 2547
Ufimskaya CHPP-5 CCGT-450 พร้อม GTE - 160 เริ่มก่อสร้างตามแผน - กันยายน 2545 ก่อสร้างแล้วเสร็จ 2550
คาลินินกราด CHPP-2 CCGT-450 - 2 ชิ้น กลุ่มแรกเปิดตัวเมื่อวันที่ 28 ตุลาคม 2548
Tyumen CHPP-1 เปิดตัว 26 กุมภาพันธ์ 2547 ระยะเวลาก่อสร้าง - 4 ปี

ส่งงานที่ดีของคุณในฐานความรู้เป็นเรื่องง่าย ใช้แบบฟอร์มด้านล่าง

นักศึกษา นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา นักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์ที่ใช้ฐานความรู้ในการศึกษาและการทำงานจะขอบคุณเป็นอย่างยิ่ง

โพสต์เมื่อ http://www. ดีที่สุด th/

1. อนาคตสำหรับการพัฒนาวิศวกรรมพลังงานความร้อน

มนุษยชาติตอบสนองความต้องการพลังงานประมาณ 80% ผ่านเชื้อเพลิงฟอสซิล: น้ำมัน ถ่านหิน ก๊าซธรรมชาติ. ส่วนแบ่งความสมดุลของอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้าค่อนข้างต่ำ - ประมาณ 65% (39% - ถ่านหิน 16% - ก๊าซธรรมชาติ 9% - เชื้อเพลิงเหลว)

ตามการคาดการณ์ของสำนักงานพลังงานระหว่างประเทศ ภายในปี 2563 ด้วยการบริโภคพลังงานขั้นต้นที่เพิ่มขึ้น 35% ส่วนแบ่งของเชื้อเพลิงฟอสซิลจะเพิ่มขึ้นเป็นมากกว่า 90%

วันนี้ความต้องการน้ำมันและก๊าซธรรมชาติมีไว้เป็นเวลา 50-70 ปี อย่างไรก็ตาม ถึงแม้ว่าการผลิตจะเติบโตอย่างต่อเนื่อง แต่ช่วงเวลาเหล่านี้ไม่ได้ลดลงในช่วง 20-30 ปีที่ผ่านมา แต่เติบโตขึ้นจากการค้นพบแหล่งแร่ใหม่ๆ และการปรับปรุงเทคโนโลยีการผลิต สำหรับถ่านหินนั้น ปริมาณสำรองที่สามารถกู้คืนได้จะมีอายุมากกว่า 200 ปี

ดังนั้นจึงไม่มีปัญหาการขาดแคลนเชื้อเพลิงฟอสซิล ประเด็นคือการใช้สิ่งเหล่านี้อย่างมีเหตุมีผลที่สุดในการปรับปรุงมาตรฐานการครองชีพของผู้คนในขณะที่รักษาถิ่นที่อยู่ของพวกเขาอย่างไม่มีเงื่อนไข สิ่งนี้ใช้ได้กับอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้าอย่างสมบูรณ์

ในประเทศของเรา เชื้อเพลิงหลักสำหรับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนคือก๊าซธรรมชาติ ในอนาคตอันใกล้นี้ ส่วนแบ่งของโรงไฟฟ้าจะลดลงอย่างเห็นได้ชัด อย่างไรก็ตาม การบริโภคที่แน่นอนของโรงไฟฟ้าจะยังคงคงที่และค่อนข้างมากโดยประมาณ ด้วยเหตุผลหลายประการ - ไม่สมเหตุสมผลเสมอไป - ไม่ได้ใช้อย่างมีประสิทธิภาพเพียงพอ

ผู้ใช้ก๊าซธรรมชาติคือโรงไฟฟ้าพลังความร้อนกังหันไอน้ำแบบดั้งเดิมและโรงไฟฟ้าพลังความร้อน ส่วนใหญ่มีแรงดันไอน้ำ 13 และ 24 MPa (ประสิทธิภาพในโหมดกลั่นตัวอยู่ที่ 36-41%) แต่ยังรวมถึงโรงไฟฟ้าพลังความร้อนแบบเก่าที่มีพารามิเตอร์ต่ำกว่าและสูง ต้นทุนการผลิต.

เป็นไปได้ที่จะเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ก๊าซอย่างมีนัยสำคัญโดยใช้กังหันก๊าซและเทคโนโลยีวงจรรวม

หน่วยพลังงานสูงสุดของกังหันก๊าซถึง 300 MW จนถึงขณะนี้ประสิทธิภาพในการดำเนินการอัตโนมัติคือ 36-38% และในกังหันก๊าซหลายเพลาที่สร้างขึ้นบนพื้นฐานของเครื่องยนต์อากาศยานที่มีอัตราส่วนแรงดันสูงคือ 40% หรือมากกว่านั้นอุณหภูมิก๊าซเริ่มต้นคือ 1,300-1500 ° C อัตราส่วนการอัด - 20-30

เพื่อให้มั่นใจในความสำเร็จในทางปฏิบัติของความน่าเชื่อถือ ประสิทธิภาพเชิงความร้อน ต้นทุนต่อหน่วยต่ำ และต้นทุนการดำเนินงาน ปัจจุบันกังหันก๊าซกำลังได้รับการออกแบบตามรอบที่ง่ายที่สุด สำหรับอุณหภูมิก๊าซสูงสุดที่ทำได้ (เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง) โดยมีอัตราการเพิ่มขึ้นของแรงดันใกล้เคียงกับค่าที่เหมาะสม ในแง่ของการทำงานเฉพาะและประสิทธิภาพของโรงงานรวม ซึ่งใช้ความร้อนของก๊าซไอเสียในกังหัน คอมเพรสเซอร์และเทอร์ไบน์อยู่บนเพลาเดียวกัน เครื่องเทอร์โบสร้างยูนิตขนาดกะทัดรัดพร้อมห้องเผาไหม้ในตัว: รูปวงแหวนหรือบล็อกวงแหวน เขตที่มีอุณหภูมิและความดันสูงถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นในพื้นที่ขนาดเล็ก จำนวนรายละเอียดที่รับรู้มีน้อย และรายละเอียดเหล่านี้เองได้รับการพิจารณาอย่างรอบคอบ หลักการเหล่านี้เป็นผลมาจากวิวัฒนาการการออกแบบเป็นเวลาหลายปี

กังหันก๊าซส่วนใหญ่ที่มีกำลังไฟฟ้าน้อยกว่า 25-30 เมกะวัตต์ จะขึ้นอยู่กับประเภทของเครื่องบินหรือเครื่องยนต์กังหันก๊าซในทะเล (GTE) ซึ่งมีลักษณะเฉพาะโดยไม่มีรอยแยกตามแนวนอนและการประกอบตัวเรือนและโรเตอร์ โดยใช้รอยแยกตามแนวตั้ง การใช้ตลับลูกปืนกลิ้งอย่างแพร่หลาย น้ำหนักและขนาดที่เล็ก อายุการใช้งานและตัวบ่งชี้ความพร้อมที่จำเป็นสำหรับการใช้งานภาคพื้นดินและการใช้งานที่โรงไฟฟ้ามีให้ในโครงสร้างเครื่องบินในราคาที่ยอมรับได้

ด้วยกำลังมากกว่า 50 เมกะวัตต์ GTP ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับโรงไฟฟ้า และผลิตขึ้นเป็นเพลาเดียว โดยมีอัตราส่วนการอัดปานกลางและอุณหภูมิไอเสียที่สูงเพียงพอ ซึ่งช่วยให้ใช้ความร้อนได้ง่ายขึ้น เพื่อลดขนาดและต้นทุนและเพิ่มประสิทธิภาพ GTP ที่มีความจุ 50-80 MW ถูกสร้างขึ้นด้วยความเร็วสูงโดยใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยกระปุกเกียร์ โดยทั่วไปแล้ว กังหันก๊าซดังกล่าวมีลักษณะตามหลักอากาศพลศาสตร์และมีโครงสร้างคล้ายกับหน่วยที่มีประสิทธิภาพมากกว่าซึ่งสร้างขึ้นสำหรับการขับเคลื่อนโดยตรงของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าด้วยความเร็ว 3600 และ 3000 รอบต่อนาที การจำลองดังกล่าวช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือและลดต้นทุนการพัฒนาและการพัฒนา

อากาศหมุนเวียนเป็นสารหล่อเย็นหลักใน GTU ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศถูกนำมาใช้ในหัวฉีดและใบพัดโรเตอร์ โดยใช้เทคโนโลยีที่ให้คุณสมบัติที่จำเป็นในราคาที่ยอมรับได้ การใช้ไอน้ำหรือน้ำสำหรับกังหันระบายความร้อนสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของกังหันก๊าซและกังหันไอน้ำด้วยพารามิเตอร์รอบการทำงานเดียวกัน หรือทำให้อุณหภูมิเริ่มต้นของก๊าซเพิ่มขึ้นอีกเมื่อเทียบกับอากาศ แม้ว่าพื้นฐานทางเทคนิคสำหรับการใช้ระบบทำความเย็นกับสารหล่อเย็นเหล่านี้จะยังห่างไกลจากการพัฒนาในรายละเอียดเช่นกับอากาศ แต่การใช้งานจริงกลายเป็นปัญหาในทางปฏิบัติ

GTP ควบคุมการเผาไหม้ก๊าซธรรมชาติที่ "เป็นพิษต่ำ" มีประสิทธิภาพสูงสุดในห้องเผาไหม้ที่ทำงานบนส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันของก๊าซที่เตรียมไว้ก่อนหน้านี้กับอากาศที่มีอากาศมากเกินไป (a = 2-2.1) และมีอุณหภูมิเปลวไฟที่สม่ำเสมอและค่อนข้างต่ำ (1500-1550 ° C) ด้วยการจัดระเบียบของการเผาไหม้ดังกล่าว การก่อตัวของ NOX สามารถถูกจำกัดไว้ที่ 20-50 มก./ลบ.ม. ภายใต้สภาวะปกติ (โดยปกติหมายถึงผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ที่มีออกซิเจน 15%) ที่ประสิทธิภาพการเผาไหม้สูง (ความเข้มข้นของ CO<50 мг/м3). Проблема заключается в сохранении устойчивости горения и близких к оптимальным условий горения при изменениях режимов. С разной эффективностью это достигается ступенчатой подачей топлива (включением/отключением тех или иных горелок или зон горения), регулированием расхода поступающего на горение воздуха и дежурным диффузионным факелом небольшой мощности.

เป็นการยากกว่ามากที่จะสร้างเทคโนโลยีการเผาไหม้ที่ "เป็นพิษต่ำ" ที่คล้ายคลึงกันกับเชื้อเพลิงเหลว อย่างไรก็ตาม มีความสำเร็จบางอย่างที่นี่เช่นกัน

สิ่งที่สำคัญอย่างยิ่งสำหรับความก้าวหน้าของกังหันก๊าซแบบอยู่กับที่คือการเลือกใช้วัสดุและเทคโนโลยีการขึ้นรูปที่รับประกันอายุการใช้งานที่ยาวนาน ความน่าเชื่อถือ และต้นทุนของชิ้นส่วนในระดับปานกลาง

ชิ้นส่วนกังหันและห้องเผาไหม้ซึ่งถูกล้างด้วยก๊าซที่มีอุณหภูมิสูงซึ่งมีส่วนประกอบที่อาจทำให้เกิดออกซิเดชันหรือการกัดกร่อน และมีภาระทางกลและความร้อนสูง ทำจากโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นองค์ประกอบเชิงซ้อน ใบมีดได้รับการระบายความร้อนอย่างเข้มข้นและทำด้วยเส้นทางภายในที่ซับซ้อนโดยใช้วิธีการหล่อที่มีความแม่นยำ ซึ่งทำให้สามารถใช้วัสดุและได้รูปร่างของชิ้นส่วนที่เทคโนโลยีอื่นๆ ทำไม่ได้ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีการใช้การหล่อใบมีดแบบทิศทางเดียวและการตกผลึกเดี่ยวมากขึ้น ซึ่งทำให้สามารถปรับปรุงคุณสมบัติทางกลของใบมีดได้อย่างมาก

พื้นผิวของชิ้นส่วนที่ร้อนที่สุดได้รับการปกป้องโดยการเคลือบที่ป้องกันการกัดกร่อนและลดอุณหภูมิของโลหะพื้นฐาน

ความเรียบง่ายและขนาดที่เล็กของเทอร์ไบน์ก๊าซทรงพลังและอุปกรณ์เสริมทำให้สามารถจัดหาได้ในทางเทคนิคในหน่วยขนาดใหญ่ที่ผลิตจากโรงงานพร้อมอุปกรณ์เสริม ท่อและการเชื่อมต่อสายเคเบิล ผ่านการทดสอบและปรับแต่งเพื่อการทำงานปกติ เมื่อติดตั้งกลางแจ้ง องค์ประกอบของแต่ละยูนิตคือปลอก (เคส) ที่ปกป้องอุปกรณ์จากสภาพอากาศเลวร้ายและลดการปล่อยเสียง บล็อกถูกติดตั้งบนฐานที่เรียบและเชื่อมต่อ ช่องใต้ผิวหนังมีการระบายอากาศ

อุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้าของรัสเซียเป็นเวลาหลายปีแม้ว่าจะไม่คลุมเครือ แต่ประสบการณ์ในการทำงานของกังหันก๊าซที่มีความจุหน่วย 2.5 ถึง 100 เมกะวัตต์ ตัวอย่างที่ดีคือโรงงาน CHP ของกังหันก๊าซ ซึ่งเปิดดำเนินการมาแล้วกว่า 25 ปีในสภาพอากาศที่รุนแรงของยาคุตสค์ในระบบไฟฟ้าแบบแยกส่วนที่มีโหลดไม่สม่ำเสมอ

ปัจจุบันโรงไฟฟ้าของรัสเซียใช้กังหันก๊าซซึ่งในแง่ของพารามิเตอร์และตัวชี้วัดนั้นด้อยกว่าโรงไฟฟ้าต่างประเทศอย่างเห็นได้ชัด เพื่อสร้างกังหันก๊าซพลังงานที่ทันสมัย ​​ขอแนะนำให้รวมความพยายามของวิศวกรรมพลังงานและองค์กรเครื่องยนต์อากาศยานบนพื้นฐานของเทคโนโลยีการบิน

หน่วยกังหันก๊าซกำลังที่มีกำลังการผลิต 110 เมกะวัตต์ได้รับการผลิตแล้วและกำลังอยู่ระหว่างการทดสอบซึ่งผลิตโดยองค์กรป้องกันประเทศ Mash-Proekt (Nikolaev ประเทศยูเครน) และ Saturn (Rybinsk Motors) ซึ่งมีประสิทธิภาพค่อนข้างทันสมัย

กังหันก๊าซขนาดมาตรฐานต่างๆ ที่มีกำลังปานกลางได้ถูกสร้างขึ้นในประเทศโดยใช้เครื่องยนต์อากาศยานหรือเครื่องยนต์ทางทะเล หลายหน่วย GTD-16 และ GTD-25 ของ Masinproekt, GTU-12 และ GTU-16P ของ Perm Aviadvigatel, AL-31ST Saturn และ NK-36 Dvigateli NK ทำงานด้วยเวลาทำงาน 15-25,000 ชั่วโมงต่อสถานีคอมเพรสเซอร์หลัก ท่อส่งก๊าซ เป็นเวลาหลายปีที่กังหันก๊าซรุ่นก่อนๆ หลายร้อยเครื่องซึ่งดำเนินการโดย Trud (ปัจจุบันคือ Dvigateli NK) และ Mashproekt ได้ดำเนินการอยู่ที่นั่น มีประสบการณ์การทำงานเชิงบวกมากมายในโรงไฟฟ้าของ Mashproekt GTU ที่มีความจุ 12 MW ซึ่งทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับ PT-15 ที่ทรงพลังกว่า

ในกังหันก๊าซพลังงานสูงที่ทันสมัย ​​อุณหภูมิของก๊าซไอเสียในกังหันคือ 550-640 °C ความร้อนของพวกมันสามารถนำมาใช้เป็นการจ่ายความร้อนหรือนำไปใช้ในวงจรไอน้ำ โดยจะเพิ่มประสิทธิภาพของโรงงานที่ใช้วงจรรวมสูงสุดถึง 55-58% ที่ได้รับจริงในปัจจุบัน การผสมผสานต่างๆ ของวัฏจักรกังหันก๊าซและกังหันไอน้ำเป็นไปได้และนำไปใช้ได้จริง ในหมู่พวกเขาไบนารีครองด้วยการจ่ายความร้อนทั้งหมดในห้องเผาไหม้ของกังหันก๊าซการผลิตไอน้ำที่มีพารามิเตอร์สูงในหม้อไอน้ำความร้อนเหลือทิ้งที่อยู่เบื้องหลังกังหันก๊าซและการใช้งานในกังหันไอน้ำ

ที่ CHPP ทางตะวันตกเฉียงเหนือของเซนต์ปีเตอร์สเบิร์กประมาณ 2 ปี STP ประเภทไบนารีแรกในประเทศของเราได้ดำเนินการแล้ว กำลังของมันคือ 450 MW CCGT ประกอบด้วยกังหันก๊าซ V94.2 สองเครื่องที่พัฒนาโดย Siemens ซึ่งจัดหาโดยบริษัทร่วมทุน Interturbo กับ LMZ หม้อไอน้ำแบบใช้ความร้อนเหลือทิ้ง 2 ตัว และกังหันไอน้ำหนึ่งเครื่อง การจัดหาระบบควบคุมกระบวนการอัตโนมัติแบบบล็อกสำหรับ CCGT ดำเนินการโดยกลุ่มบริษัทตะวันตก อุปกรณ์หลักและอุปกรณ์เสริมอื่น ๆ ทั้งหมดจัดทำโดยองค์กรในประเทศ

ภายในวันที่ 1 กันยายน พ.ศ. 2545 CCGT ดำเนินการ 7200 ชั่วโมงในโหมดควบแน่นเมื่อทำงานในช่วงการควบคุม (300-450 MW) โดยมีประสิทธิภาพเฉลี่ย 48-49% ประสิทธิภาพโดยประมาณคือ 51%

ใน CCGT ที่คล้ายคลึงกันกับ GTE-110 ในประเทศ เป็นไปได้ที่จะได้รับประสิทธิภาพที่สูงกว่าเล็กน้อย

ประสิทธิภาพที่สูงขึ้นดังที่เห็นจากตารางเดียวกันจะช่วยให้มั่นใจถึงการใช้งาน GTE-180 ที่ออกแบบในปัจจุบัน

ด้วยการใช้กังหันก๊าซที่ออกแบบไว้ในปัจจุบัน มีความเป็นไปได้ที่จะบรรลุประสิทธิภาพที่สูงขึ้นอย่างมาก ไม่เพียงแต่ในการก่อสร้างใหม่เท่านั้น แต่ยังรวมถึงในการปรับอุปกรณ์ทางเทคนิคของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่มีอยู่ด้วย เป็นสิ่งสำคัญที่ด้วยอุปกรณ์ทางเทคนิคใหม่ที่มีการรักษาโครงสร้างพื้นฐานและส่วนสำคัญของอุปกรณ์และการใช้งานหน่วย CCGT แบบไบนารีบนนั้น เป็นไปได้ที่จะบรรลุค่าประสิทธิภาพที่เหมาะสมที่สุดด้วยการเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญใน พลังของโรงไฟฟ้า

ปริมาณไอน้ำที่สามารถผลิตได้ในหม้อต้มความร้อนทิ้งที่ติดตั้งด้านหลัง GTE-180 นั้นใกล้เคียงกับความจุของไอเสียของกังหันไอน้ำ K-300 จำนวนหนึ่ง สามารถใช้ 1.2 หรือ 3 GTE-180 ได้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับจำนวนไอเสียที่เก็บไว้ระหว่างการติดตั้งใหม่ เพื่อหลีกเลี่ยงการปล่อยไอเสียเกินพิกัดที่อุณหภูมิอากาศภายนอกอาคารต่ำ ขอแนะนำให้ใช้รูปแบบสามวงของชิ้นส่วนไอน้ำที่มีการทำความร้อนด้วยไอน้ำอีกครั้ง ซึ่งได้พลังงาน CCGT ขนาดใหญ่ด้วยการไหลของไอน้ำที่ลดลงไปยังคอนเดนเซอร์

ในขณะที่รักษาการปล่อยมลพิษทั้งสามไว้ CCGT ที่มีกำลังการผลิตประมาณ 800 เมกะวัตต์ ตั้งอยู่ในเซลล์ของหน่วยพลังงานสองหน่วยที่อยู่ใกล้เคียง: กังหันไอน้ำหนึ่งตัวยังคงอยู่และอีกตัวหนึ่งถูกรื้อถอน

ต้นทุนต่อหน่วยของอุปกรณ์ใหม่เหล่านั้นตามวงจร CCGT จะมีราคาถูกกว่าการก่อสร้างใหม่ 1.5 เท่าหรือมากกว่า

การแก้ปัญหาที่คล้ายคลึงกันนี้เหมาะสำหรับการติดตั้งซ้ำของโรงไฟฟ้าที่ใช้ก๊าซธรรมชาติซึ่งมีหน่วยกำลัง 150 และ 200 เมกะวัตต์ สามารถใช้ GTE-110 ที่มีประสิทธิภาพน้อยกว่าได้อย่างกว้างขวาง

ด้วยเหตุผลทางเศรษฐกิจ อย่างแรกเลย โรงไฟฟ้าพลังความร้อนจำเป็นต้องมีอุปกรณ์ทางเทคนิคใหม่ สำหรับพวกเขา สิ่งที่น่าสนใจที่สุดคือ CCGT แบบไบนารีของประเภทที่ CHPP ทางตะวันตกเฉียงเหนือของเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก ซึ่งช่วยให้การผลิตไฟฟ้าเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วตามการใช้ความร้อนและเปลี่ยนอัตราส่วนระหว่างโหลดไฟฟ้าและความร้อนในช่วงกว้าง ในขณะที่ รักษาปัจจัยการใช้เชื้อเพลิงโดยรวมให้อยู่ในระดับสูง โมดูลนี้ใช้งานได้ที่ Severo-Zapadnaya CHPP: GTU - หม้อต้มความร้อนเหลือทิ้งที่สร้างไอน้ำ 240 ตันต่อชั่วโมง สามารถใช้ป้อนกังหัน PT-60, PT-80 และ T-100 ได้โดยตรง

เมื่อไอเสียเต็มอัตรา อัตราการไหลของไอน้ำผ่านขั้นตอนแรกของเทอร์ไบน์เหล่านี้จะต่ำกว่าค่าปกติมาก และจะสามารถส่งผ่านได้เมื่อความดันลดลงตามลักษณะเฉพาะของ CCGT-450 นี้เช่นเดียวกับการลดอุณหภูมิของไอน้ำสดให้น้อยกว่า 500-510 ° C จะช่วยขจัดปัญหาความอ่อนล้าของทรัพยากรของกังหันเหล่านี้ แม้ว่าสิ่งนี้จะมาพร้อมกับการลดกำลังของกังหันไอน้ำ พลังงานทั้งหมดของหน่วยจะเพิ่มขึ้นมากกว่า 2 เท่า และประสิทธิภาพในแง่ของการผลิตไฟฟ้าจะสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญโดยไม่คำนึงถึงโหมด (การจ่ายความร้อน) มากกว่าหน่วยกำลังควบแน่นที่ดีที่สุด

การเปลี่ยนแปลงตัวชี้วัดดังกล่าวส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อประสิทธิภาพของ CHP ต้นทุนทั้งหมดสำหรับการผลิตไฟฟ้าและความร้อนจะลดลง และความสามารถในการแข่งขันของ CHPP ในตลาดของผลิตภัณฑ์ทั้งสองประเภท - ตามที่เห็นได้จากการคำนวณทางการเงินและเศรษฐกิจ - จะเพิ่มขึ้น

ที่โรงไฟฟ้า ในความสมดุลของเชื้อเพลิงซึ่งมีน้ำมันเชื้อเพลิงหรือถ่านหินเป็นสัดส่วนมาก แต่ก็มีก๊าซธรรมชาติในปริมาณที่เพียงพอสำหรับป้อนกังหันก๊าซ โครงสร้างเสริมของกังหันก๊าซที่มีประสิทธิภาพน้อยกว่าทางเทอร์โมไดนามิกอาจเหมาะสม

สำหรับอุตสาหกรรมพลังงานความร้อนในประเทศ งานทางเศรษฐกิจที่สำคัญที่สุดคือการพัฒนาและใช้งานโรงไฟฟ้ากังหันก๊าซอย่างแพร่หลายด้วยพารามิเตอร์และตัวชี้วัดที่ประสบความสำเร็จในโลก งานทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญที่สุดคือการทำให้มั่นใจว่าการออกแบบ การผลิต และการทำงานที่ประสบความสำเร็จของกังหันก๊าซเหล่านี้

แน่นอนว่ายังมีโอกาสมากมายสำหรับการพัฒนากังหันก๊าซและโรงงานวงจรรวมและปรับปรุงประสิทธิภาพต่อไป หน่วย CCGT ที่มีประสิทธิภาพ 60% ได้รับการออกแบบในต่างประเทศและงานคือการเพิ่มขึ้นเป็น 61.5-62% ในอนาคตอันใกล้ ในการทำเช่นนี้ แทนที่จะใช้อากาศหมุนเวียน กังหันก๊าซใช้ไอน้ำเป็นสารหล่อเย็นและดำเนินการบูรณาการที่ใกล้ชิดยิ่งขึ้นของกังหันก๊าซและวงจรไอน้ำ

โอกาสที่มากขึ้นจะเปิดขึ้นโดยการสร้างการติดตั้งแบบ "ไฮบริด" ซึ่งกังหันก๊าซ (หรือ CCGT) ถูกสร้างขึ้นบนเซลล์เชื้อเพลิง

เซลล์เชื้อเพลิงอุณหภูมิสูง (FC) โซลิดออกไซด์หรือคาร์บอเนตที่หลอมละลาย ซึ่งทำงานที่อุณหภูมิ 850 และ 650 °C ทำหน้าที่เป็นแหล่งความร้อนสำหรับกังหันก๊าซและวงจรไอน้ำ ในโครงการเฉพาะที่มีกำลังการผลิตประมาณ 20 เมกะวัตต์ - ส่วนใหญ่ในสหรัฐอเมริกา - ได้รับประสิทธิภาพที่คำนวณได้ 70%

หน่วยเหล่านี้ได้รับการออกแบบเพื่อใช้กับก๊าซธรรมชาติที่มีการปฏิรูปภายใน เป็นไปได้แน่นอนว่าพวกมันทำงานกับก๊าซสังเคราะห์หรือไฮโดรเจนบริสุทธิ์ที่ได้จากการแปรสภาพเป็นแก๊สจากถ่านหิน และการสร้างสารเชิงซ้อนซึ่งการแปรรูปถ่านหินถูกรวมเข้ากับวัฏจักรเทคโนโลยี

โครงการที่มีอยู่กำหนดภารกิจในการเพิ่มกำลังการผลิตของโรงงานไฮบริดเป็น 300 เมกะวัตต์ขึ้นไปในอนาคต และประสิทธิภาพของพวกเขา - มากถึง 75% สำหรับก๊าซธรรมชาติและ 60% สำหรับถ่านหิน

เชื้อเพลิงที่สำคัญที่สุดอันดับสองสำหรับพลังงานคือถ่านหิน ในรัสเซีย แหล่งถ่านหินที่ให้ผลผลิตมากที่สุด ได้แก่ Kuznetsk และ Kansko-Achinsk ตั้งอยู่ทางตอนใต้ของไซบีเรียตอนกลาง ถ่านหินของแหล่งสะสมเหล่านี้มีกำมะถันต่ำ ค่าใช้จ่ายในการสกัดต่ำ อย่างไรก็ตาม พื้นที่ใช้งานในปัจจุบันมีจำกัดเนื่องจากค่าขนส่งทางรางสูง ในส่วนของยุโรปของรัสเซียในเทือกเขาอูราลและตะวันออกไกล ค่าขนส่งสูงกว่าค่าใช้จ่ายในการสกัดถ่านหิน Kuznetsk 1.5-2.5 เท่าและ Kansk-Achinsk - 5.5-7.0 เท่า

ในส่วนของรัสเซียในยุโรป ถ่านหินถูกขุดด้วยวิธีเหมือง โดยพื้นฐานแล้วสิ่งเหล่านี้คือถ่านหินแข็งจาก Pechora แอนทราไซต์จาก Donbass ใต้ (วิศวกรไฟฟ้าได้รับการคัดกรอง - ค่าปรับ) และถ่านหินสีน้ำตาลจากภูมิภาคมอสโก ทั้งหมดเป็นเถ้าสูงและกำมะถัน เนื่องจากสภาพธรรมชาติ (ธรณีวิทยาหรือภูมิอากาศ) ต้นทุนการผลิตจึงสูงและเป็นการยากที่จะรับประกันความสามารถในการแข่งขันเมื่อใช้ในโรงไฟฟ้าโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวดและการพัฒนาตลาดถ่านหินความร้อนในรัสเซียอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ .

ปัจจุบันโรงไฟฟ้าพลังความร้อนใช้ถ่านหินที่มีคุณภาพแตกต่างกันอย่างมาก: มากกว่า 25% ของปริมาณการใช้ทั้งหมดมีปริมาณเถ้าสูงกว่า 40%; 18.8% - ค่าความร้อนต่ำกว่า 3000 กิโลแคลอรี/กก. ถ่านหิน 6.8 ล้านตัน - ปริมาณกำมะถันมากกว่า 3.0% ปริมาณบัลลาสต์ในถ่านหินทั้งหมดอยู่ที่ 55 ล้านตันต่อปีรวมถึงหิน - 27.9 ล้านตันและความชื้น - 27.1 ล้านตัน ด้วยเหตุนี้การปรับปรุงคุณภาพของถ่านหินความร้อนจึงสำคัญมาก

โอกาสของการใช้ถ่านหินในอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้าของรัสเซียจะถูกกำหนดโดยนโยบายของรัฐเกี่ยวกับราคาก๊าซธรรมชาติและถ่านหิน ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีสถานการณ์ที่ไร้สาระเมื่อก๊าซในหลายภูมิภาคของรัสเซียมีราคาถูกกว่าถ่านหิน สันนิษฐานได้ว่าราคาก๊าซจะเพิ่มขึ้นเร็วกว่าและสูงกว่าราคาถ่านหินในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า

ในการขยายการใช้ถ่านหิน Kuznetsk และ Kansk-Achinsk ขอแนะนำให้สร้างเงื่อนไขที่เอื้ออำนวยสำหรับการขนส่งทางรถไฟและพัฒนาวิธีการขนส่งทางเลือกอื่น ๆ ในการขนส่งถ่านหิน: ทางน้ำ ทางท่อ ในสภาพที่สมบูรณ์ ฯลฯ

ด้วยเหตุผลเชิงกลยุทธ์ ในส่วนยุโรปของรัสเซีย จำเป็นต้องรักษาการสกัดถ่านหินความร้อนที่มีคุณภาพดีที่สุดจำนวนหนึ่งและในเหมืองที่มีประสิทธิผลมากที่สุด แม้ว่าจะต้องใช้เงินอุดหนุนจากรัฐก็ตาม

การใช้ถ่านหินในโรงไฟฟ้าในหน่วยพลังงานไอน้ำแบบดั้งเดิมสามารถทำได้ในเชิงพาณิชย์ในปัจจุบันและจะเป็นไปได้ในอนาคตอันใกล้ ก๊าซ กังหัน พลังงานไฟฟ้า อุตสาหกรรม รัสเซีย ถ่านหิน

ในรัสเซีย ถ่านหินถูกเผาในโรงไฟฟ้าควบแน่นซึ่งมีหน่วยพลังงาน 150, 200, 300, 500 และ 800 MW และในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่มีหม้อไอน้ำที่มีความจุสูงถึง 1,000 ตันต่อชั่วโมง

แม้จะมีถ่านหินคุณภาพต่ำและความไม่แน่นอนของลักษณะเฉพาะระหว่างการส่งมอบ ตัวชี้วัดทางเทคนิค เศรษฐกิจ และการปฏิบัติงานในระดับสูงก็บรรลุผลสำเร็จที่แปลงถ่านหินในประเทศหลังการพัฒนาได้ไม่นาน

หม้อไอน้ำขนาดใหญ่ใช้การลุกไหม้ของฝุ่นถ่านหิน ส่วนใหญ่ใช้การกำจัดเถ้าที่เป็นของแข็ง การเผาไหม้ทางกลไม่เกินตามกฎ 1-1.5% เมื่อเผาถ่านหินแข็งและ 0.5% - ถ่านหินสีน้ำตาล เพิ่มขึ้นเป็น q4<4% при использовании низко реакционных тощих углей и антрацитового штыба в котлах с жидким шлакоудалением. Расчетные значения КПД брутто пылеугольных котлов составляют 90-92,5%. При длительной эксплуатации они на 1-2% ниже из-за увеличенных присосов воздуха в газовый тракт, загрязнения и шлакования поверхностей нагрева, ухудшения качества угля. Имеются реальные возможности значительного улучшения КПД котлов.

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา บล็อกถ่านหินได้ดำเนินการในโหมดตัวแปรที่มีการขนถ่ายออกอย่างลึกล้ำหรือการปิดระบบข้ามคืน สูงใกล้เคียงกับประสิทธิภาพเล็กน้อยเมื่อขนถ่ายไปยัง N3JI=0.4-=-0.5 NH0M

ที่แย่กว่านั้นคือสถานการณ์ที่มีการปกป้องสิ่งแวดล้อม ที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงในรัสเซียไม่มีระบบกำจัดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ที่ใช้งานได้ ไม่มีระบบเร่งปฏิกิริยาสำหรับการทำให้บริสุทธิ์จาก NOX เครื่องตกตะกอนไฟฟ้าสถิตที่ติดตั้งสำหรับเก็บเถ้ายังมีประสิทธิภาพไม่เพียงพอ ในหม้อไอน้ำที่มีความจุสูงถึง 640 t / h มีการใช้ไซโคลนและอุปกรณ์เปียกที่มีประสิทธิภาพน้อยกว่าต่างๆ

ในขณะเดียวกัน สำหรับอนาคตของพลังงานความร้อน การปรับให้เข้ากับสิ่งแวดล้อมมีความสำคัญอย่างยิ่ง เป็นเรื่องยากที่สุดที่จะบรรลุได้เมื่อใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิง ซึ่งประกอบด้วยชิ้นส่วนแร่ที่ไม่ติดไฟและสารประกอบอินทรีย์ของกำมะถัน ไนโตรเจน และองค์ประกอบอื่นๆ ที่ก่อให้เกิดสารที่เป็นอันตรายต่อธรรมชาติ คนหรืออาคารหลังการเผาไหม้ถ่านหิน

ในระดับท้องถิ่นและระดับภูมิภาค มลพิษทางอากาศหลักที่มีการควบคุมการปล่อยมลพิษ ได้แก่ ก๊าซออกไซด์ของซัลเฟอร์และไนโตรเจนและฝุ่นละออง (เถ้า) ข้อ จำกัด ของพวกเขาต้องการความสนใจและค่าใช้จ่ายเป็นพิเศษ

ไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง การปล่อยสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (สารมลพิษที่ร้ายแรงที่สุด โดยเฉพาะเบนโซไพรีน) โลหะหนัก (เช่น ปรอท วานาเดียม นิกเกิล) และของเสียที่ปนเปื้อนลงสู่แหล่งน้ำก็จะถูกควบคุมเช่นกัน

เมื่อมีการปันส่วนการปล่อยมลพิษจากโรงไฟฟ้าพลังความร้อน รัฐจะจำกัดการปล่อยพวกมันให้อยู่ในระดับที่ไม่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อมหรือสุขภาพของมนุษย์ที่ไม่อาจแก้ไขกลับคืนมาได้ ซึ่งอาจส่งผลเสียต่อสภาพความเป็นอยู่ของคนรุ่นปัจจุบันและรุ่นอนาคต การกำหนดระดับนี้เกี่ยวข้องกับความไม่แน่นอนหลายประการ และขึ้นอยู่กับความเป็นไปได้ทางเทคนิคและเศรษฐกิจในระดับมาก ข้อกำหนดที่เข้มงวดเกินควรสามารถนำไปสู่ต้นทุนที่เพิ่มขึ้นและทำให้สถานการณ์ทางเศรษฐกิจของประเทศแย่ลง

ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีและการเสริมสร้างความเข้มแข็งทางเศรษฐกิจ โอกาสในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากโรงไฟฟ้าพลังความร้อนจึงมีการขยายตัว ดังนั้นจึงเป็นเรื่องถูกต้องตามกฎหมายที่จะพูด (และพยายาม!) สำหรับผลกระทบขั้นต่ำในทางเทคนิคและเชิงเศรษฐกิจของ TPP ที่มีต่อสิ่งแวดล้อมและเพื่อลดต้นทุน อย่างไรก็ตาม เพื่อให้สามารถแข่งขันกับ TPP ได้ ขณะนี้กำลังดำเนินการสิ่งที่คล้ายกันในประเทศที่พัฒนาแล้วหลายแห่ง

ให้เรากลับไปที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อนถ่านหินแบบดั้งเดิม

แน่นอน ควรใช้ตัวกรองไฟฟ้าและผ้าที่มีราคาไม่แพง เชี่ยวชาญ และมีประสิทธิภาพสำหรับการกำจัดก๊าซไอเสียที่ปล่อยสู่บรรยากาศอย่างรุนแรงก่อนเป็นอันดับแรก ปัญหากับเครื่องตกตะกอนไฟฟ้าสถิตโดยทั่วไปสำหรับอุตสาหกรรมพลังงานของรัสเซียสามารถขจัดออกได้โดยปรับขนาดและการออกแบบให้เหมาะสม ปรับปรุงระบบไฟฟ้าโดยใช้พรีอิออไนเซชันและไฟฟ้ากระแสสลับ แหล่งจ่ายไฟแบบไม่สม่ำเสมอหรือแบบพัลซิ่ง และระบบควบคุมการทำงานของตัวกรองอัตโนมัติ ในหลายกรณี แนะนำให้ลดอุณหภูมิของก๊าซที่เข้าสู่เครื่องตกตะกอนด้วยไฟฟ้าสถิต

เพื่อลดการปล่อยไนโตรเจนออกไซด์สู่ชั้นบรรยากาศจึงใช้มาตรการทางเทคโนโลยีเป็นหลัก ประกอบด้วยอิทธิพลต่อกระบวนการเผาไหม้โดยการเปลี่ยนโหมดการออกแบบและการทำงานของหัวเผาและอุปกรณ์เตาหลอม และการสร้างสภาวะภายใต้การก่อตัวของไนโตรเจนออกไซด์ที่มีขนาดเล็กหรือเป็นไปไม่ได้

ในหม้อไอน้ำที่ใช้ถ่านหิน Kansk-Achinsk ขอแนะนำให้ใช้หลักการที่พิสูจน์แล้วของการเผาไหม้ที่อุณหภูมิต่ำเพื่อลดการก่อตัวของไนโตรเจนออกไซด์ ด้วยการจ่ายเชื้อเพลิงสามขั้นตอน ค่าสัมประสิทธิ์ของอากาศส่วนเกินในเขตการเผาไหม้แบบแอคทีฟจะอยู่ที่ 1.0-1.05 สารออกซิไดซ์ส่วนเกินในโซนนี้ เมื่อมีการถ่ายโอนมวลอย่างเข้มข้นในปริมาตร จะทำให้อัตราการเกิดตะกรันต่ำ เพื่อให้การกำจัดส่วนหนึ่งของอากาศออกจากโซนการเผาไหม้แบบแอคทีฟจะไม่เพิ่มอุณหภูมิของก๊าซในปริมาตรจึงจะมีการป้อนก๊าซหมุนเวียนจำนวนทดแทนเข้าไปในไฟฉาย ด้วยโครงสร้างการเผาไหม้ดังกล่าว สามารถลดความเข้มข้นของไนโตรเจนออกไซด์ลงเหลือ 200-250 มก./ลบ.ม. ที่โหลดพิกัดของหน่วยกำลัง

SibVTI กำลังพัฒนาระบบทำความร้อนล่วงหน้าสำหรับฝุ่นถ่านหินก่อนการเผา เพื่อลดการปล่อยไนโตรเจนออกไซด์ ซึ่งจะลดการปล่อย NOx ให้เหลือน้อยกว่า 200 มก./ลบ.ม.

เมื่อใช้ถ่านหิน Kuznetsk กับหน่วย 300-500 MW ควรใช้หัวเผาที่เป็นพิษต่ำและการเผาไหม้เชื้อเพลิงเป็นระยะเพื่อลดการก่อตัวของ NOX การรวมกันของกิจกรรมเหล่านี้สามารถให้การปล่อย NOX<350 мг/м3.

การลดการก่อตัวของ NOX ระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่มีปฏิกิริยาต่ำ (เถ้าและ Kuznetsk ไม่ติดมัน) นั้นเป็นเรื่องยากโดยเฉพาะอย่างยิ่งในหม้อไอน้ำที่มีการกำจัดเถ้าเหลว ปัจจุบันความเข้มข้นของ NOX ในหม้อไอน้ำดังกล่าวอยู่ที่ 1200-1500 มก./ลบ.ม. หากมีก๊าซธรรมชาติในโรงไฟฟ้า ขอแนะนำให้จัดระเบียบการเผาไหม้สามขั้นตอนโดยลด NOX ที่ส่วนบนของเตาเผา (กระบวนการเผาไหม้ซ้ำ) ในกรณีนี้ หัวเผาหลักทำงานโดยมีค่าสัมประสิทธิ์อากาศส่วนเกิน ahor= 1.0-1.1 และก๊าซธรรมชาติถูกป้อนเข้าไปในเตาเผาร่วมกับสารทำให้แห้งเพื่อสร้างโซนลดขนาด รูปแบบการเผาไหม้ดังกล่าวสามารถให้ความเข้มข้นของ NOX สูงถึง 500-700 มก./ลบ.ม.

วิธีการทางเคมีใช้ในการทำความสะอาดก๊าซไอเสียจากไนโตรเจนออกไซด์ เทคโนโลยีการบำบัดไนโตรเจนสองแบบที่ใช้ในอุตสาหกรรม ได้แก่ Selected Non-catalytic Reduction (SNCR) และ Selective Catalytic Reduction (SCR) ของไนโตรเจนออกไซด์

ด้วยเทคโนโลยี SCR ที่มีประสิทธิภาพสูง ต้นทุนเฉพาะในนั้นจึงมีลำดับความสำคัญสูงกว่าใน SNCR ในทางตรงกันข้าม การใช้สารรีดิวซ์ ซึ่งส่วนใหญ่มักเป็นแอมโมเนีย จะลดลง 2-3 เท่าในเทคโนโลยี SCR เนื่องจากการเลือกใช้แอมโมเนียที่สูงกว่าเมื่อเทียบกับ SNCR

เทคโนโลยี SNCR ที่ทดสอบกับหม้อไอน้ำที่มีความจุ 420 ตัน/ชม. ที่ Togliatti CHPP สามารถนำมาใช้ในอุปกรณ์ทางเทคนิคใหม่ของโรงไฟฟ้าที่ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงซึ่งมีหม้อไอน้ำที่ทำงานด้วยการกำจัดเถ้าเหลว ซึ่งจะทำให้ระดับการปล่อย NOX = 300-350 มก./ลบ.ม. ในพื้นที่ที่มีความกดดันต่อสิ่งแวดล้อม สามารถใช้เทคโนโลยี SCR เพื่อให้ปล่อย NOX ได้ประมาณ 200 มก./ลบ.ม. ในทุกกรณี การใช้เครื่องฟอกไนโตรเจนควรนำหน้าด้วยมาตรการทางเทคโนโลยีเพื่อลดการก่อตัวของ NOX

ด้วยความช่วยเหลือของเทคโนโลยีที่เชี่ยวชาญในปัจจุบัน การทำให้ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงเปรี้ยวบริสุทธิ์ที่ยอมรับได้ในเชิงเศรษฐกิจด้วยการดักจับ SO2 95-97% เป็นไปได้ ในกรณีนี้มักใช้หินปูนธรรมชาติเป็นตัวดูดซับ ยิปซั่มเชิงพาณิชย์เป็นผลพลอยได้จากการทำให้บริสุทธิ์

ในประเทศของเราที่ Dorogobuzhskaya GRES โรงงานที่มีความจุ 500-103 nm3 / h ได้รับการพัฒนาและดำเนินการเชิงพาณิชย์โดยใช้เทคโนโลยีแอมโมเนีย - ซัลเฟต desulphurization ซึ่งแอมโมเนียเป็นตัวดูดซับและแอมโมเนียมซัลเฟตในเชิงพาณิชย์ซึ่งเป็น ปุ๋ยที่มีคุณค่าเป็นผลพลอยได้

ภายใต้มาตรฐานที่บังคับใช้ในรัสเซีย การรวม SO2 90-95% เป็นสิ่งจำเป็นเมื่อใช้เชื้อเพลิงที่มีปริมาณกำมะถันลดลง S > 0.15% กก./MJ เมื่อเผาเชื้อเพลิงกำมะถันต่ำและปานกลาง S< 0,05% кг/МДж целесообразно использовать менее капиталоемкие технологии.

ต่อไปนี้ถือเป็นแนวทางหลักในการปรับปรุงประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนจากถ่านหิน:

พารามิเตอร์ไอน้ำเพิ่มขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับต้นแบบ 24 MPa, 540/540 ° C พร้อมการปรับปรุงอุปกรณ์และระบบของโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำพร้อมกัน

การพัฒนาและปรับปรุง CCGT ที่ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิง

การปรับปรุงและพัฒนาระบบทำความสะอาดก๊าซไอเสียแบบใหม่

การปรับปรุงแบบแผนและอุปกรณ์อย่างครอบคลุมทำให้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพของหน่วยพลังงานถ่านหินวิกฤตยิ่งยวดจากประมาณ 40 เป็น 43-43.5% โดยไม่ต้องเปลี่ยนพารามิเตอร์ไอน้ำ การเพิ่มพารามิเตอร์จาก 24 MPa, 545/540 °C เป็น 29 MPa, 600/620 °C จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในโครงการจริงเกี่ยวกับถ่านหินได้ถึง 47% ต้นทุนที่เพิ่มขึ้นของโรงไฟฟ้าที่มีหน่วยขนาดใหญ่ (600-800 MW) เนื่องจากการใช้วัสดุที่มีราคาแพงกว่าที่พารามิเตอร์ที่สูงขึ้น (เช่น หลอดออสเทนนิติกของเครื่องทำความร้อนพิเศษ) ค่อนข้างเล็ก มันคือ 2.5% โดยเพิ่มประสิทธิภาพจาก 43 เป็น 45% และ 5.5 - เป็น 47% อย่างไรก็ตาม แม้การขึ้นราคาดังกล่าวก็สามารถจ่ายให้กับราคาถ่านหินที่สูงมากได้

การทำงานเกี่ยวกับพารามิเตอร์ไอน้ำวิกฤตยิ่งยวดซึ่งเริ่มขึ้นในช่วงกลางศตวรรษที่ผ่านมาในสหรัฐอเมริกาและสหภาพโซเวียต พบว่ามีการนำอุตสาหกรรมในญี่ปุ่นและประเทศในยุโรปตะวันตกที่มีราคาพลังงานสูงมาใช้ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา

ในเดนมาร์กและญี่ปุ่น หน่วยพลังงานที่มีความจุ 380-1050 MW พร้อมแรงดันไอน้ำแบบสด 24-30 MPa และความร้อนสูงพิเศษสูงถึง 580-610 °C ได้ถูกสร้างขึ้นและใช้งานกับถ่านหินได้สำเร็จ ในหมู่พวกเขามีบล็อกที่มีการอุ่นสองครั้งสูงถึง 580 ° C ประสิทธิภาพของบล็อกญี่ปุ่นที่ดีที่สุดอยู่ที่ระดับ 45-46% ส่วนบล็อกของเดนมาร์กที่ทำงานบนน้ำหมุนเวียนเย็นที่มีสุญญากาศลึกนั้นสูงกว่า 2-3%

ในประเทศเยอรมนี หน่วยพลังงานลิกไนต์ที่มีความจุ 800-1000 MW ถูกสร้างขึ้นด้วยพารามิเตอร์ไอน้ำสูงถึง 27 MPa, 580/600 °C และประสิทธิภาพสูงถึง 45%

ทำงานบนหน่วยพลังงานที่มีพารามิเตอร์ไอน้ำวิกฤตยิ่งยวด (30 MPa, 600/600 °C) ซึ่งจัดในประเทศของเรา ได้ยืนยันความเป็นจริงของการสร้างหน่วยดังกล่าวที่มีความจุ 300-525 MW โดยมีประสิทธิภาพประมาณ 46% ในปีต่อๆ ไป

การเพิ่มประสิทธิภาพทำได้ไม่เพียงเนื่องจากการเพิ่มขึ้นของพารามิเตอร์ไอน้ำ (การมีส่วนร่วมของพวกเขาคือประมาณ 5%) แต่ยัง - ในระดับที่มากขึ้น - เนื่องจากการเพิ่มประสิทธิภาพของกังหัน (4.5%) และหม้อไอน้ำ (2.5) %) และการปรับปรุงอุปกรณ์สถานีโดยลดการสูญเสียลักษณะงานของเขา

งานในมือที่มีอยู่ในประเทศของเรามุ่งเน้นไปที่อุณหภูมิไอน้ำ 650 ° C และการใช้เหล็กกล้าออสเทนนิติกอย่างแพร่หลาย หม้อไอน้ำทดลองขนาดเล็กที่มีพารามิเตอร์ดังกล่าวและแรงดันไอน้ำ 30.0 MPa เริ่มดำเนินการตั้งแต่ปี พ.ศ. 2492 ที่ CHPP รุ่นทดลอง VTI มานานกว่า 200,000 ชั่วโมง อยู่ในสภาพการทำงานและสามารถใช้เพื่อการวิจัยและการทดสอบระยะยาว หน่วยพลังงาน SKR-100 ที่ Kashirskaya GRES พร้อมหม้อไอน้ำที่มีความจุ 720 ตันต่อชั่วโมงและกังหันสำหรับ 30 MPa/650 °С

ทำงานในปี 2512 กว่า 30,000 ชั่วโมง หลังจากสิ้นสุดการทำงานด้วยเหตุผลที่ไม่เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ ในปี 1955 K. Rakov ที่ VTI ได้คิดค้นความเป็นไปได้ในการสร้างหม้อไอน้ำที่มีพารามิเตอร์ไอน้ำ 30 MPa/700 °C

การใช้เหล็กกล้าออสเทนนิติกที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นสูงและค่าการนำความร้อนต่ำสำหรับการผลิตชิ้นส่วนขนาดใหญ่ที่ไม่ได้รับความร้อน: ท่อส่งไอน้ำ โรเตอร์ และปลอกหุ้มและข้อต่อเทอร์ไบน์ทำให้เกิดปัญหาอย่างชัดเจนภายใต้โหลดแบบวนรอบที่หลีกเลี่ยงไม่ได้สำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้า ด้วยเหตุนี้ โลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลักซึ่งสามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิสูงขึ้นอย่างมากจึงอาจเหมาะสมกว่าในทางปฏิบัติ

ดังนั้น ในสหรัฐอเมริกา ซึ่งหลังจากพักไปนาน งานได้กลับมาทำงานต่อโดยมีเป้าหมายเพื่อแนะนำพารามิเตอร์ไอน้ำที่วิกฤตยิ่งยวด โดยส่วนใหญ่จะมุ่งเน้นที่การพัฒนาและทดสอบวัสดุที่จำเป็นสำหรับสิ่งนี้

สำหรับชิ้นส่วนที่ทำงานที่แรงดันและอุณหภูมิสูงสุด: ท่อฮีทเตอร์ ฮีทเตอร์ ท่อไอน้ำหลัก โลหะผสมนิกเกิลหลายตัวได้รับการคัดเลือก สำหรับเส้นทางการอุ่นซ้ำซึ่งมีแรงดันต่ำกว่ามาก จะพิจารณาเหล็กกล้าออสเทนนิติกด้วย และสำหรับอุณหภูมิที่ต่ำกว่า 650 °C จะพิจารณาเหล็กกล้าเฟอร์ริติกที่มีแนวโน้มว่าจะนำมาใช้

ในช่วงปี พ.ศ. 2546 มีการวางแผนที่จะระบุโลหะผสมที่ได้รับการปรับปรุง กระบวนการผลิต และวิธีการเคลือบ เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานของหม้อไอน้ำไฟฟ้าที่อุณหภูมิไอน้ำสูงถึง 760 ° C โดยคำนึงถึงการจัดตำแหน่งลักษณะเฉพาะ การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ และการกัดกร่อนที่อาจเกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมของการเผาไหม้ถ่านหินจริง สินค้า.

มีการวางแผนที่จะแก้ไขมาตรฐานการคำนวณ ASME สำหรับวัสดุและกระบวนการใหม่ และพิจารณาการออกแบบและการทำงานของอุปกรณ์ที่อุณหภูมิไอน้ำสูงถึง 870 ° C และแรงดันสูงสุด 35 MPa

ในประเทศของสหภาพยุโรป บนพื้นฐานของการจัดหาเงินทุนสหกรณ์ หน่วยพลังงานถ่านหินแหลกลาญที่ได้รับการปรับปรุงซึ่งมีอุณหภูมิไอน้ำสูงสุดที่สูงกว่า 700 °C กำลังได้รับการพัฒนาโดยมีส่วนร่วมของกลุ่มบริษัทด้านพลังงานและเครื่องจักรขนาดใหญ่ ด้วยเหตุนี้จึงใช้พารามิเตอร์ของไอน้ำสด

37.5 MPa/700 °С และอุ่นซ้ำได้ถึง 720 °С ที่แรงดัน 12 และ 2.35 MPa ด้วยแรงดันในคอนเดนเซอร์ 1.5-2.1 kPa ประสิทธิภาพของหน่วยดังกล่าวควรสูงกว่า 50% และสามารถเข้าถึง 53-54% และนี่คือวัสดุที่มีความสำคัญ พวกเขาได้รับการออกแบบมาเพื่อให้มีความแข็งแรงในระยะยาวมากกว่า 100,000 ชั่วโมงเท่ากับ 100 MPa ที่อุณหภูมิ:

โลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลักสำหรับท่อของฮีทเตอร์ฮีทเตอร์, ท่อร่วมทางออก, ท่อส่งไอน้ำ, ปลอกกังหันและใบพัด - 750 °C;

เหล็กกล้าออสเทนนิติกสำหรับเครื่องทำความร้อนพิเศษ - 700 °C;

เหล็กกล้าเฟอริติก-มาร์เทนซิติกสำหรับท่อหม้อน้ำและตัวสะสม - 650 °C

การออกแบบหม้อไอน้ำและเทอร์ไบน์ใหม่ เทคนิคการผลิต (เช่น การเชื่อม) และรูปแบบใหม่ที่รัดกุมกำลังได้รับการพัฒนาเพื่อลดความต้องการวัสดุที่มีราคาแพงที่สุดและต้นทุนต่อหน่วยโดยไม่กระทบต่อความน่าเชื่อถือและคุณลักษณะด้านประสิทธิภาพของหน่วยพลังงานไอน้ำในปัจจุบัน

การดำเนินการของบล็อกมีกำหนดหลังจากปี 2010 และเป้าหมายสูงสุดในอีก 20 ปีคือการบรรลุประสิทธิภาพสุทธิสูงถึง 55% ที่อุณหภูมิไอน้ำสูงถึง 800 °C

แม้จะประสบความสำเร็จไปแล้วและมีแนวโน้มว่าจะปรับปรุงหน่วยพลังงานไอน้ำต่อไป แต่ประโยชน์ทางอุณหพลศาสตร์จากโรงไฟฟ้าแบบผสมผสานนั้นยอดเยี่ยมมากจนให้ความสนใจอย่างมากต่อการพัฒนา CCGT ที่ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิง

เนื่องจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่ประกอบด้วยเถ้าในกังหันก๊าซทำได้ยากเนื่องจากการก่อตัวของตะกอนในเส้นทางการไหลของกังหันและการกัดกร่อนของชิ้นส่วน การทำงานเกี่ยวกับการใช้ถ่านหินในกังหันก๊าซจึงดำเนินการในสองทิศทางเป็นหลัก:

การแปรสภาพเป็นแก๊สภายใต้ความกดดัน การทำให้ก๊าซที่ติดไฟได้บริสุทธิ์และการเผาไหม้ในกังหันก๊าซ หน่วยการแปรสภาพเป็นแก๊สถูกรวมเข้ากับ CCGT ซึ่งวัฏจักรและโครงร่างยังคงเหมือนเดิมสำหรับก๊าซธรรมชาติ

การเผาไหม้ถ่านหินโดยตรงภายใต้ความกดดันในเครื่องกำเนิดไอน้ำแรงดันสูงแบบฟลูอิไดซ์เบด การทำให้บริสุทธิ์ และการขยายตัวของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ในกังหันก๊าซ

การใช้กระบวนการแปรสภาพเป็นแก๊สและทำให้บริสุทธิ์ของก๊าซเทียมจากเถ้าถ่านหินและสารประกอบกำมะถันที่แรงดันสูงทำให้สามารถเพิ่มความเข้มข้น ลดขนาดและต้นทุนของอุปกรณ์ ความร้อนที่ถูกเอาออกระหว่างการแปรสภาพเป็นแก๊สนั้นถูกใช้ภายในวัฏจักร CCGT และไอน้ำและน้ำที่ใช้ในการแปรสภาพเป็นแก๊สและบางครั้งก็ใช้อากาศด้วย ความสูญเสียที่เกิดจากการแปรสภาพเป็นแก๊สถ่านหินและการทำให้บริสุทธิ์ด้วยก๊าซจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะลดประสิทธิภาพของ CCGT อย่างไรก็ตามด้วยการออกแบบที่มีเหตุผลก็ค่อนข้างสูง

เทคโนโลยีของการแปรสภาพเป็นแก๊สถ่านหินในเทกอง เบด ในฟลูอิไดซ์เบด และในลำธาร ได้รับการพัฒนาและนำไปใช้ได้จริงมากที่สุด ออกซิเจนถูกใช้เป็นสารออกซิไดซ์ซึ่งมักเป็นอากาศ การใช้เทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นทางอุตสาหกรรมในการทำความสะอาดก๊าซสังเคราะห์จากสารประกอบกำมะถันจำเป็นต้องทำให้ก๊าซเย็นลงถึง 40 °C ซึ่งมาพร้อมกับแรงดันที่เพิ่มขึ้นและการสูญเสียประสิทธิภาพการทำงาน ต้นทุนของระบบทำความเย็นและการทำให้บริสุทธิ์ด้วยแก๊สอยู่ที่ 15-20% ของต้นทุนทั้งหมดของ TPP ขณะนี้เทคโนโลยีการทำความสะอาดด้วยก๊าซที่อุณหภูมิสูง (สูงถึง 540-600 °C) กำลังได้รับการพัฒนาอย่างจริงจัง ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนของระบบและทำให้การทำงานง่ายขึ้น รวมทั้งลดความสูญเสียที่เกี่ยวข้องกับการทำความสะอาด โดยไม่คำนึงถึงเทคโนโลยีการทำให้เป็นแก๊ส 98-99% ของพลังงานถ่านหินจะถูกแปลงเป็นก๊าซที่ติดไฟได้

ในปี 2530-2534 ในสหภาพโซเวียตภายใต้โครงการของรัฐ "พลังงานสะอาด", VTI และ CKTI ร่วมกับสถาบันการออกแบบ CCGT หลายแห่งที่มีการแปรสภาพเป็นแก๊สจากถ่านหินได้รับการพิจารณาอย่างละเอียด

กำลังการผลิตต่อหน่วย (สุทธิ) คือ 250-650 เมกะวัตต์ เทคโนโลยีการแปรสภาพเป็นแก๊สทั้งสามที่กล่าวถึงข้างต้นได้รับการพิจารณาว่าเกี่ยวข้องกับถ่านหินที่พบบ่อยที่สุด: สีน้ำตาลเบเรซอฟสกี, หิน Kuznetsk และ AS ซึ่งมีองค์ประกอบและคุณสมบัติแตกต่างกันมาก มีประสิทธิภาพ 39 ถึง 45% และได้ประสิทธิภาพด้านสิ่งแวดล้อมที่ดีมาก โดยทั่วไปแล้ว โครงการเหล่านี้ค่อนข้างสอดคล้องกับระดับโลกในขณะนั้น ในต่างประเทศ CCGT ที่คล้ายกันได้ถูกนำมาใช้กับตัวอย่างการสาธิตที่มีกำลังการผลิต 250-300 เมกะวัตต์ และโครงการในประเทศถูกยกเลิกเมื่อ 10 ปีที่แล้ว

อย่างไรก็ตามเรื่องนี้เทคโนโลยีการทำให้เป็นแก๊สเป็นที่สนใจของประเทศของเรา โดยเฉพาะ VTI ยังคงดำเนินต่อไป

งานทดลองในโรงงานแปรสภาพเป็นแก๊สตามวิธี "เตาไฟ" (ด้วยการกำจัดชั้นจำนวนมากและการกำจัดเถ้าเหลว) และการศึกษาหาประสิทธิภาพของแผน CCGT

เมื่อพิจารณาถึงปริมาณกำมะถันปานกลางของถ่านหินในประเทศที่มีแนวโน้มมากที่สุด และความคืบหน้าในการดำเนินการทางเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อมของหน่วยพลังงานถ่านหินแบบแหลกลาญแบบดั้งเดิมซึ่ง CCGT เหล่านี้จะต้องแข่งขัน เหตุผลหลักสำหรับการพัฒนาคือความเป็นไปได้ที่จะบรรลุประสิทธิภาพเชิงความร้อนที่สูงขึ้น และความยากง่ายในการขจัด CO2 ออกจากวงจร ในกรณีที่จำเป็น (ดูด้านล่าง) โดยคำนึงถึงความซับซ้อนของ CCGT ด้วยการแปรสภาพเป็นแก๊สและค่าใช้จ่ายสูงในการพัฒนาและการพัฒนา ขอแนะนำให้ใช้ประสิทธิภาพของ CCGT ที่ระดับ 52-55% ต้นทุนเฉพาะ 1-1.05 ของต้นทุนบล็อกถ่านหิน SO2 และการปล่อย NOX เป็นเป้าหมายสุดท้าย< 20 мг/м3 и частиц не более 10 мг/м3. Для достижения их необходимо дальнейшее развитие элементов и систем ПГУ.

โดยการลดอุณหภูมิของก๊าซที่ติดไฟได้ที่ทางออกของเครื่องสร้างก๊าซให้เป็น 900-1000 °C ทำให้บริสุทธิ์จากสารประกอบและอนุภาคกำมะถัน และนำไปยังห้องเผาไหม้กังหันก๊าซที่อุณหภูมิสูง (เช่น 500-540 °C ซึ่งท่อและข้อต่อสามารถทำจากเหล็กราคาไม่แพง ) โดยใช้อากาศแทนการระเบิดด้วยออกซิเจน ลดความดันและการสูญเสียความร้อนในเส้นทางก๊าซและอากาศของระบบการทำให้เป็นแก๊ส และใช้วงจรแลกเปลี่ยนความร้อนที่ปิดอยู่ภายในนั้น สามารถลด สูญเสียประสิทธิภาพที่เกี่ยวข้องกับการแปรสภาพเป็นแก๊สจาก 16-20 เป็น 10-12% และลดการใช้ไฟฟ้าได้อย่างมากตามความต้องการของตนเอง

โครงการที่ดำเนินการในต่างประเทศยังเป็นเครื่องยืนยันถึงการลดต้นทุนต่อหน่วยของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนด้วย CCGT ที่มีการแปรสภาพเป็นแก๊สจากถ่านหิน โดยมีการเพิ่มผลผลิตและความจุต่อหน่วยของอุปกรณ์ ตลอดจนการพัฒนาเทคโนโลยีที่เพิ่มขึ้น

ความเป็นไปได้อีกประการหนึ่งคือหน่วย CCGT ที่มีการเผาไหม้ถ่านหินในฟลูอิไดซ์เบดภายใต้ความกดดัน อากาศที่ต้องการจะถูกส่งไปยังชั้นโดยคอมเพรสเซอร์กังหันก๊าซที่มีแรงดัน 1-1.5 MPa ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้หลังจากทำความสะอาดจากเถ้าและการขึ้นรถไฟจะขยายตัวในกังหันก๊าซและทำให้เกิดงานที่เป็นประโยชน์ ความร้อนที่ปล่อยออกมาในชั้นและความร้อนของก๊าซที่ระบายออกในกังหันจะถูกนำมาใช้ในวงจรไอน้ำ

ดำเนินการตามกระบวนการภายใต้ความกดดัน ในขณะที่ยังคงรักษาคุณลักษณะข้อดีทั้งหมดของการเผาไหม้ถ่านหินในฟลูอิไดซ์เบด ทำให้สามารถเพิ่มกำลังหน่วยของเครื่องกำเนิดไอน้ำได้อย่างมีนัยสำคัญ และลดขนาดด้วยการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นของถ่านหินและกำมะถัน

ข้อดีของ CCGT พร้อม KSD คือการเผาไหม้ถ่านหินประเภทต่างๆ ที่สมบูรณ์ (ด้วยประสิทธิภาพ > 99%) ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนสูงและพื้นผิวความร้อนขนาดเล็ก อุณหภูมิการเผาไหม้ต่ำ (สูงถึง 850 °C) และส่งผลให้มีขนาดเล็ก ( น้อยกว่า 200 มก./ลบ.ม.) การปล่อย NOX, ไม่มีตะกรัน, ความเป็นไปได้ในการเพิ่มตัวดูดซับ (หินปูน, โดโลไมต์) ให้กับชั้นและจับ 90-95% ของกำมะถันที่มีอยู่ในถ่านหินในนั้น

ประสิทธิภาพสูง (40-42% ในโหมดควบแน่น) ทำได้ใน CCGT ด้วย PCR ที่กำลังไฟปานกลาง (ประมาณ 100 เมกะวัตต์) และพารามิเตอร์ไอน้ำแบบวิกฤตกึ่งวิกฤต

เนื่องจากหม้อไอน้ำมีขนาดเล็กและไม่มีการกำจัดซัลเฟอร์ไดออกไซด์ พื้นที่ CCGT ที่มี KSD ครอบครองจึงมีขนาดเล็ก การส่งมอบอุปกรณ์และโครงสร้างโมดูลาร์ให้เสร็จสมบูรณ์โดยลดต้นทุนและเงื่อนไขลงได้

สำหรับรัสเซีย CCGT ที่มี KSD มีแนวโน้มที่ดี ประการแรกเลย สำหรับอุปกรณ์ทางเทคนิคใหม่ของ CHPP ที่ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงในพื้นที่คับแคบ ซึ่งยากต่อการค้นหาอุปกรณ์ด้านสิ่งแวดล้อมที่จำเป็น การเปลี่ยนหม้อไอน้ำแบบเก่าด้วย HPG ด้วยกังหันก๊าซจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของ CHPP เหล่านี้อย่างมีนัยสำคัญและเพิ่มกำลังการผลิตไฟฟ้าได้ถึง 20%

ที่ VTI บนพื้นฐานของอุปกรณ์ภายในประเทศ CCGT หลายขนาดมาตรฐานพร้อม KSD ได้รับการพัฒนา

ภายใต้สภาวะเศรษฐกิจที่เอื้ออำนวย หน่วย CCGT ดังกล่าวสามารถขายในประเทศของเราได้ในเวลาอันสั้น

เทคโนโลยี CCGT พร้อม KSD นั้นง่ายกว่าและคุ้นเคยกับวิศวกรไฟฟ้ามากกว่าโรงงานแปรสภาพเป็นแก๊ส ซึ่งเป็นการผลิตสารเคมีที่ซับซ้อน สามารถผสมผสานเทคโนโลยีทั้งสองเข้าด้วยกันได้หลากหลาย จุดประสงค์ของพวกเขาคือเพื่อลดความซับซ้อนของระบบการทำให้เป็นแก๊สและการทำให้บริสุทธิ์ด้วยแก๊ส และลดการสูญเสียลักษณะเฉพาะ ในแง่หนึ่ง และเพิ่มอุณหภูมิของแก๊สที่ด้านหน้าของกังหันและกำลังกังหันก๊าซในรูปแบบที่มี KSD ในอีกทางหนึ่ง

ความนิ่งเฉยของสาธารณชน ผู้เชี่ยวชาญ และรัฐบาลที่สะท้อนให้เห็นในการประเมินโอกาสสำหรับการใช้ถ่านหินอย่างแพร่หลายและในระยะยาวนั้นสัมพันธ์กับการปล่อย CO2 ที่เพิ่มขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศ และกลัวว่าการปล่อยมลพิษเหล่านี้อาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโลก ซึ่งจะส่งผลร้ายแรง

การอภิปรายเกี่ยวกับความถูกต้องของความกลัวเหล่านี้ (ไม่ได้แชร์โดยผู้เชี่ยวชาญที่มีความสามารถหลายคน) ไม่ใช่หัวข้อของบทความ

อย่างไรก็ตาม แม้จะกลายเป็นว่าถูกต้อง ใน 40-60 ปี เมื่อจำเป็นหรือเร็วกว่านั้น การสร้างโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่สามารถแข่งขันได้ (หรือสถานประกอบการด้านเทคโนโลยีพลังงาน) ที่ทำงานบนถ่านหินที่มีการปล่อย CO2 เล็กน้อยเข้าไป บรรยากาศ.

ในปัจจุบัน การลดการปล่อย CO2 สู่ชั้นบรรยากาศจากโรงไฟฟ้าพลังความร้อนโดยเฉพาะอย่างยิ่งโรงไฟฟ้าถ่านหินเป็นไปได้อย่างมากด้วยการผลิตไฟฟ้าและความร้อนร่วมกันและการเพิ่มประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน

ด้วยการใช้กระบวนการและอุปกรณ์ที่เชี่ยวชาญอยู่แล้ว จึงสามารถออกแบบ CCGT ด้วยการแปรสภาพเป็นแก๊สถ่านหิน แปลง CO + H2O เป็น H2O และ CO2 และกำจัด CO2 ออกจากก๊าซสังเคราะห์

โปรเจ็กต์นี้ใช้ GTU U94.3A จาก Siemens โดยมีอุณหภูมิก๊าซเริ่มต้นตามมาตรฐาน ISO1190 °C เครื่องผลิตก๊าซ PRENFLO (ในสายการผลิต บนฝุ่นแห้งของถ่านหิน Pittsburgh No. 8 และ Oxygen Blast) เครื่องปฏิกรณ์แบบกะและการกำจัดก๊าซกรด: H2S, COS และ CO2 ในระบบ Rectizol จาก Lurgi

ข้อดีของระบบคืออุปกรณ์ขนาดเล็กเมื่อดำเนินการกระบวนการกำจัด CO2 ที่ความดันสูง (2 MPa) ความดันบางส่วนสูงและความเข้มข้นของ CO2 การกำจัด CO2 ประมาณ 90% เป็นที่ยอมรับด้วยเหตุผลทางเศรษฐกิจ

การลดลงของประสิทธิภาพของ CCGT เดิมเมื่อกำจัด CO2 เกิดขึ้นเนื่องจากการสูญเสีย exergy ระหว่างการแปลงแบบคายความร้อนของ CO (2.5-5%) การสูญเสียพลังงานเพิ่มเติมในระหว่างการแยก CO2 (โดย 1%) และเนื่องจากการลดลงใน ปริมาณการใช้ผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ผ่านกังหันก๊าซและผู้ใช้ประโยชน์จากหม้อไอน้ำหลังจากแยก CO2 (1%)

การรวมในวงจรของอุปกรณ์สำหรับการแปลง CO และการกำจัดออกจากวงจร CO2 จะเพิ่มต้นทุนต่อหน่วยของ CCGT ด้วย GF ขึ้น 20% การทำให้คาร์บอนไดออกไซด์เป็นของเหลวจะเพิ่มอีก 20% ค่าไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้น 20 และ 50% ตามลำดับ

ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้น การศึกษาในประเทศและต่างประเทศบ่งชี้ถึงความเป็นไปได้ที่จะมีนัยสำคัญเพิ่มขึ้นถึง 50-53% ในการเพิ่มประสิทธิภาพของ CCGT ด้วยการแปรสภาพเป็นแก๊สจากถ่านหิน และด้วยเหตุนี้ การดัดแปลงด้วยการกำจัด CO2

EPRI ในสหรัฐอเมริกาส่งเสริมการสร้างคอมเพล็กซ์พลังงานถ่านหินซึ่งสามารถแข่งขันกับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ใช้ก๊าซธรรมชาติได้ ขอแนะนำให้สร้างเป็นขั้นตอนเพื่อลดการลงทุนเริ่มต้นและชำระคืนให้เร็วขึ้น ในขณะเดียวกันก็ปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมในปัจจุบันด้วย

ขั้นตอนแรก: สัญญา CCGT ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมกับ GF

ขั้นตอนที่สอง: การดำเนินการตามระบบกำจัดและขนส่ง CO2

ขั้นตอนที่สาม: องค์กรของการผลิตไฮโดรเจนหรือเชื้อเพลิงการขนส่งที่สะอาด

มีข้อเสนอที่รุนแรงกว่านี้มาก ตัวอย่างเช่น B พิจารณาว่าโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงซึ่งมีการปล่อยมลพิษ "เป็นศูนย์" วัฏจักรเทคโนโลยีมีดังนี้ ขั้นตอนแรกคือการทำให้เป็นแก๊สของสารละลายถ่านหินน้ำด้วยการเติมไฮโดรเจนและการผลิต CH4 และ H2O เถ้าถ่านหินจะถูกลบออกจากเครื่องผลิตแก๊สและส่วนผสมของก๊าซและไอจะถูกทำให้บริสุทธิ์

ในขั้นตอนที่สอง คาร์บอนที่ผ่านเข้าสู่สถานะก๊าซในรูปของ CO2 จะถูกจับโดยแคลเซียมออกไซด์ในตัวปฏิรูป ซึ่งจะจ่ายน้ำบริสุทธิ์ให้ด้วย ไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นในนั้นถูกใช้ในกระบวนการไฮโดรแก๊สซิฟิเคชั่นและป้อนหลังจากการทำให้บริสุทธิ์อย่างละเอียดในเซลล์เชื้อเพลิงโซลิดออกไซด์เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า

ในขั้นตอนที่สาม CaCO3 ที่เกิดขึ้นในตัวปฏิรูปจะถูกเผาโดยใช้ความร้อนที่ปล่อยออกมาในเซลล์เชื้อเพลิงและการก่อตัวของ CaO และ CO2 เข้มข้นซึ่งเหมาะสำหรับการแปรรูปต่อไป

ขั้นตอนที่สี่คือการแปลงพลังงานเคมีของไฮโดรเจนเป็นไฟฟ้าและความร้อนซึ่งจะกลับสู่วัฏจักร

CO2 ถูกกำจัดออกจากวัฏจักรและถูกทำให้เป็นแร่ในกระบวนการถ่านกัมมันต์ของแร่ธาตุ เช่น แมกนีเซียม ซิลิเกต ซึ่งมีอยู่ทั่วไปในธรรมชาติในปริมาณที่มีลำดับความสำคัญมากกว่าปริมาณสำรองถ่านหิน ผลิตภัณฑ์สุดท้ายของถ่านอาจถูกฝังอยู่ในเหมืองที่หมดแล้ว

ประสิทธิภาพของการแปลงถ่านหินเป็นไฟฟ้าในระบบดังกล่าวจะอยู่ที่ประมาณ 70% ด้วยต้นทุนการกำจัด CO2 ทั้งหมด 15-20 เหรียญสหรัฐต่อตัน จะทำให้ค่าไฟฟ้าเพิ่มขึ้นประมาณ 0.01 เหรียญสหรัฐต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง

เทคโนโลยีที่พิจารณายังคงเป็นเรื่องของอนาคตอันไกลโพ้น

ในปัจจุบัน มาตรการที่สำคัญที่สุดในการรับประกันการพัฒนาที่ยั่งยืนคือการประหยัดพลังงานที่สมเหตุสมผลในเชิงเศรษฐกิจ ในด้านการผลิต มีความเกี่ยวข้องกับการเพิ่มประสิทธิภาพของการแปลงพลังงาน (ในกรณีของเรา ที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อน) และการใช้เทคโนโลยีเสริมฤทธิ์กัน กล่าวคือ รวมการผลิตสินค้าหลายประเภทในการติดตั้งครั้งเดียว อย่างเช่น เทคโนโลยีพลังงาน ซึ่งเป็นที่นิยมในประเทศเราเมื่อ 40-50 ปีที่แล้ว แน่นอนว่าตอนนี้ดำเนินการบนพื้นฐานทางเทคนิคที่แตกต่างกัน

ตัวอย่างแรกของหน่วยดังกล่าวคือ CCGT ที่มีการแปรสภาพเป็นแก๊สของกากน้ำมันซึ่งใช้ในเชิงพาณิชย์แล้ว เชื้อเพลิงสำหรับพวกเขาคือของเสียจากโรงกลั่นน้ำมัน (เช่น โค้กหรือแอสฟัลต์) และผลิตภัณฑ์ ได้แก่ ไฟฟ้า ไอน้ำสำหรับกระบวนการผลิตและความร้อน กำมะถันเชิงพาณิชย์และไฮโดรเจนที่ใช้ในโรงกลั่น

โคเจนเนอเรชั่นที่มีการผลิตไฟฟ้าและความร้อนแบบผสมผสานซึ่งแพร่หลายในประเทศของเรานั้นเป็นเทคโนโลยีการทำงานร่วมกันแบบประหยัดพลังงานโดยพื้นฐานแล้วและสมควรได้รับความสนใจมากกว่าความสามารถนี้มากกว่าที่ได้รับในปัจจุบัน

ภายใต้เงื่อนไข "ตลาด" ที่มีอยู่ทั่วไปในประเทศ ต้นทุนในการผลิตไฟฟ้าและความร้อนที่โรงงาน CHP ของกังหันไอน้ำที่ติดตั้งอุปกรณ์ที่ล้าสมัยและไม่ได้รับโหลดอย่างเหมาะสมนั้น ในหลายกรณีนั้นสูงเกินไปและไม่รับประกันความสามารถในการแข่งขัน

ไม่ควรใช้บทบัญญัตินี้เพื่อแก้ไขแนวคิดพื้นฐานที่ดีของความร้อนและการผลิตไฟฟ้าแบบผสมผสาน แน่นอนว่าปัญหานี้ไม่ได้แก้ไขได้ด้วยการกระจายต้นทุนระหว่างไฟฟ้าและความร้อน ซึ่งเป็นหลักการที่ได้มีการพูดคุยกันอย่างไร้ผลในประเทศของเรามาหลายปีแล้ว แต่เศรษฐกิจของ CHPP และระบบจ่ายความร้อนโดยทั่วไปสามารถปรับปรุงได้อย่างมีนัยสำคัญโดยการปรับปรุงเทคโนโลยี (CCGT ที่ใช้ก๊าซแบบไบนารี, CCP ที่ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิง, ท่อส่งความร้อนที่หุ้มฉนวนล่วงหน้า, ระบบอัตโนมัติ ฯลฯ ) การเปลี่ยนแปลงองค์กรและโครงสร้าง และกฎระเบียบของรัฐบาล มาตรการ พวกมันมีความจำเป็นอย่างยิ่งในประเทศที่อากาศหนาวอย่างเรา โดยมีฤดูร้อนที่ยาวนาน

เป็นเรื่องที่น่าสนใจที่จะเปรียบเทียบเทคโนโลยีความร้อนและพลังงานที่แตกต่างกัน ประสบการณ์ของรัสเซีย ทั้งแบบดิจิทัล (การกำหนดราคา) และระเบียบวิธี ไม่ได้ให้เหตุผลสำหรับการเปรียบเทียบดังกล่าว และความพยายามในทิศทางนี้ก็ไม่น่าเชื่อถือเพียงพอ ไม่ทางใดก็ทางหนึ่งเราต้องดึงดูดแหล่งต่างประเทศ

การคำนวณโดยหลายองค์กรดำเนินการโดยไม่ประสานกันของข้อมูลเบื้องต้นทั้งในประเทศของเราและต่างประเทศแสดงให้เห็นว่าไม่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงในอัตราส่วนราคาระหว่างก๊าซธรรมชาติและถ่านหินซึ่งขณะนี้ได้พัฒนาในต่างประเทศ (ก๊าซต่อหน่วยความร้อนประมาณ ราคาแพงกว่าถ่านหินถึงสองเท่า) CCGT สมัยใหม่ยังคงความได้เปรียบในการแข่งขันเหนือหน่วยพลังงานถ่านหิน เพื่อให้ตำแหน่งนี้เปลี่ยนแปลง อัตราส่วนของราคาเหล่านี้ต้องเพิ่มขึ้นเป็น ~4

มีการคาดการณ์ที่น่าสนใจสำหรับการพัฒนาเทคโนโลยี จะเห็นได้จากมัน ตัวอย่างเช่น คาดการณ์การใช้หน่วยพลังงานไอน้ำของน้ำมันเชื้อเพลิงจนถึงปี 2025 และก๊าซ - จนถึงปี 2035 การใช้ CCGT กับการแปรสภาพเป็นแก๊สถ่านหิน - ตั้งแต่ปี 2568 และเซลล์เชื้อเพลิงที่ใช้ก๊าซ - ตั้งแต่ปี 2578 CCGT ที่ใช้ก๊าซธรรมชาติจะถูกนำมาใช้หลังจากปี 2100 เช่นกัน การปล่อย CO2 จะเริ่มหลังจากปี 2025 และที่ CCGT ที่มีการแปรสภาพเป็นแก๊สจากถ่านหินหลังจากปี 2055

ด้วยความไม่แน่นอนทั้งหมดของการคาดการณ์ดังกล่าว พวกเขาจึงดึงความสนใจไปที่แก่นแท้ของปัญหาพลังงานระยะยาวและแนวทางแก้ไขที่เป็นไปได้

ด้วยการพัฒนาทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีซึ่งเกิดขึ้นในสมัยของเรา กระบวนการที่เกิดขึ้นในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนจึงทวีความรุนแรงและซับซ้อนขึ้นเรื่อยๆ แนวทางในการเพิ่มประสิทธิภาพกำลังเปลี่ยนแปลง มันไม่ได้ดำเนินการตามทางเทคนิคอย่างที่เคยเป็น แต่ตามเกณฑ์ทางเศรษฐกิจที่สะท้อนถึงความต้องการของตลาดที่เปลี่ยนแปลงและต้องการความยืดหยุ่นที่เพิ่มขึ้นของสิ่งอำนวยความสะดวกด้านพลังงานความร้อน ความสามารถในการปรับตัวให้เข้ากับสภาวะที่เปลี่ยนแปลง การออกแบบโรงไฟฟ้าเป็นเวลา 30 ปีโดยแทบไม่มีการเปลี่ยนแปลงการทำงานตอนนี้เป็นไปไม่ได้

การเปิดเสรีและการแนะนำความสัมพันธ์ทางการตลาดในอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้าในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาได้ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างร้ายแรงในเทคโนโลยีความร้อนและพลังงาน โครงสร้างการเป็นเจ้าของ และวิธีการจัดหาเงินทุนสำหรับการก่อสร้างพลังงาน โรงไฟฟ้าเชิงพาณิชย์ได้เกิดขึ้นแล้วซึ่งดำเนินการในตลาดไฟฟ้าฟรี แนวทางการเลือกและออกแบบโรงไฟฟ้าดังกล่าวแตกต่างจากโรงไฟฟ้าทั่วไปมาก บ่อยครั้ง โรงไฟฟ้าพลังความร้อนเชิงพาณิชย์ที่ติดตั้งโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมที่มีประสิทธิภาพไม่ได้รับสัญญาที่รับประกันการจ่ายเชื้อเพลิงก๊าซอย่างต่อเนื่องตลอดทั้งปี และต้องทำสัญญาไม่รับประกันกับซัพพลายเออร์ก๊าซหลายรายหรือสำรองด้วยเชื้อเพลิงเหลวที่มีราคาแพงกว่า โดยเพิ่มต้นทุนต่อหน่วยของ TPP ขึ้น 4-5%

เนื่องจาก 65% ของต้นทุนตลอดอายุการใช้งานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนพื้นฐานและกึ่งพีคเป็นต้นทุนเชื้อเพลิง การปรับปรุงประสิทธิภาพจึงเป็นความท้าทายหลัก ความเกี่ยวข้องในปัจจุบันเพิ่มขึ้น โดยคำนึงถึงความจำเป็นในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกเฉพาะสู่ชั้นบรรยากาศ

ในสภาวะตลาด ข้อกำหนดสำหรับความน่าเชื่อถือและความพร้อมของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนได้เพิ่มขึ้น ซึ่งขณะนี้กำลังได้รับการประเมินจากจุดยืนทางการค้า: ความพร้อมเป็นสิ่งจำเป็นเมื่อมีความต้องการการดำเนินงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน และราคาไม่พร้อมใช้งานที่แตกต่างกัน เวลาแตกต่างกันอย่างมาก

การปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมและการสนับสนุนจากหน่วยงานท้องถิ่นและสาธารณชนเป็นสิ่งสำคัญ

ตามกฎแล้ว ขอแนะนำให้เพิ่มกำลังไฟฟ้าในช่วงที่มีภาระสูงสุด แม้ว่าจะมีค่าใช้จ่ายในการลดประสิทธิภาพลงก็ตาม

มีการพิจารณาเป็นพิเศษสำหรับมาตรการเพื่อรับรองความน่าเชื่อถือและความพร้อมของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ในขั้นตอนการออกแบบ MTBF และเวลาการกู้คืนเฉลี่ยจะถูกคำนวณ และประเมินประสิทธิภาพเชิงพาณิชย์ของวิธีการที่เป็นไปได้ในการปรับปรุงความพร้อมใช้งาน ให้ความสนใจเป็นอย่างมาก

การปรับปรุงและควบคุมคุณภาพของซัพพลายเออร์อุปกรณ์และส่วนประกอบ และในการออกแบบและก่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังความร้อน ตลอดจนด้านเทคนิคและองค์กรของการบำรุงรักษาและซ่อมแซม

ในหลายกรณี การบังคับปิดหน่วยไฟฟ้าเป็นผลมาจากการทำงานผิดพลาดกับอุปกรณ์เสริมของโรงงาน ด้วยเหตุนี้ แนวความคิดในการบำรุงรักษาโรงงาน CHP ทั้งหมดจึงเริ่มมีขึ้น

การพัฒนาที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือการขยายตัวของบริการที่มีตราสินค้า สัญญาให้การรับประกันของผู้รับเหมาสำหรับการซ่อมแซมในปัจจุบัน กลาง และใหญ่ภายในเวลาที่กำหนด งานจะดำเนินการและควบคุมโดยบุคลากรที่มีคุณสมบัติหากจำเป็นในโรงงาน ปัญหาเรื่องอะไหล่จะลดลง ฯลฯ ทั้งหมดนี้ช่วยเพิ่มความพร้อมของ HPP และลดความเสี่ยงของเจ้าของ

ประมาณสิบห้าหรือยี่สิบปีที่แล้ว อุตสาหกรรมพลังงานในประเทศของเราอยู่ในระดับที่ทันสมัยที่สุด ยกเว้นกังหันก๊าซและระบบอัตโนมัติ เทคโนโลยีและอุปกรณ์ใหม่ได้รับการพัฒนาอย่างแข็งขันไม่ด้อยกว่าในระดับเทคนิคกับต่างประเทศ โครงการอุตสาหกรรมมีพื้นฐานมาจากการวิจัยของอุตสาหกรรมที่มีประสิทธิภาพและสถาบันการศึกษาและมหาวิทยาลัย

ในช่วง 10-12 ปีที่ผ่านมา ศักยภาพในอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้าและวิศวกรรมกำลังสูญเสียไปอย่างมาก การพัฒนาและการก่อสร้างโรงไฟฟ้าใหม่และอุปกรณ์ขั้นสูงได้ยุติลงแล้ว ข้อยกเว้นที่หายากคือการพัฒนากังหันก๊าซ GTE-110 และ GTE-180 และระบบควบคุมกระบวนการอัตโนมัติ KVINT และ Kosmotronik ซึ่งกลายเป็นก้าวสำคัญไปข้างหน้า แต่ไม่ได้ขจัดงานในมือที่มีอยู่

ทุกวันนี้ เมื่อคำนึงถึงการเสื่อมสภาพทางกายภาพและความล้าสมัยของอุปกรณ์ อุตสาหกรรมพลังงานของรัสเซียจึงจำเป็นต้องต่ออายุอย่างมาก น่าเสียดายที่ขณะนี้ไม่มีภาวะเศรษฐกิจสำหรับการลงทุนด้านพลังงานอย่างแข็งขัน หากเงื่อนไขดังกล่าวเกิดขึ้นในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า องค์กรด้านวิทยาศาสตร์และเทคนิคภายในประเทศจะสามารถพัฒนาและผลิตอุปกรณ์ขั้นสูงซึ่งจำเป็นสำหรับภาคพลังงานโดยมีข้อยกเว้นน้อยมาก

แน่นอน การพัฒนาการผลิตจะเกี่ยวข้องกับต้นทุนจำนวนมากสำหรับผู้ผลิต และการใช้งาน - ก่อนที่จะสั่งสมประสบการณ์ - โดยมีความเสี่ยงที่ทราบกันดีอยู่แล้วสำหรับเจ้าของโรงไฟฟ้า

เราต้องมองหาแหล่งที่มาเพื่อชดเชยต้นทุนและความเสี่ยงเหล่านี้ เนื่องจากเป็นที่ชัดเจนว่าการผลิตอุปกรณ์ไฟฟ้าเฉพาะของเราสอดคล้องกับผลประโยชน์ของประเทศชาติ

อุตสาหกรรมวิศวกรรมพลังงานสามารถทำอะไรได้หลายอย่างเพื่อตัวเองโดยการพัฒนาการส่งออกผลิตภัณฑ์ ซึ่งทำให้เกิดการสะสมสำหรับการปรับปรุงทางเทคนิคและการปรับปรุงคุณภาพ ประการหลังเป็นเงื่อนไขที่สำคัญที่สุดสำหรับความมั่นคงและความเจริญรุ่งเรืองในระยะยาว

เอกสารที่คล้ายกัน

    หลักการทำงานของกังหันไอน้ำความร้อน โรงไฟฟ้ากังหันไอน้ำ และกังหันก๊าซ การจำแนกประเภทของหม้อไอน้ำ: พารามิเตอร์และการทำเครื่องหมาย ลักษณะสำคัญของกังหันไอพ่นและหลายใบพัด ปัญหาเชิงนิเวศน์ของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน

    ภาคเรียนที่เพิ่ม 06/24/2009

    การใช้งานและตัวบ่งชี้ความน่าเชื่อถือของกังหันก๊าซที่มีกำลังไฟฟ้าขนาดเล็กและขนาดกลาง หลักการทำงานของโรงไฟฟ้ากังหันก๊าซ การออกแบบและคำอธิบายโดยวงจรอุณหพลศาสตร์ Brayton/Joule ประเภทและข้อดีหลักของโรงไฟฟ้ากังหันก๊าซ

    บทคัดย่อ เพิ่มเมื่อ 14/14/2012

    ลักษณะของโรงไฟฟ้าประเภทต่างๆ อุปกรณ์ควบแน่นความร้อน, โคเจนเนอเรชั่น, นิวเคลียร์, โรงไฟฟ้าดีเซล, โรงไฟฟ้าพลังน้ำ, พลังงานลม, การติดตั้งกังหันก๊าซ การควบคุมแรงดันไฟฟ้าและการชดเชยพลังงานสำรอง

    กระดาษภาคเรียนเพิ่ม 10/10/2013

    ความสำคัญของอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้าในระบบเศรษฐกิจของสหพันธรัฐรัสเซีย หัวข้อและทิศทางการพัฒนา ปัญหาหลักและแนวโน้ม ลักษณะทั่วไปของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนและนิวเคลียร์ที่ใหญ่ที่สุด ระบบพลังงานแบบครบวงจรของกลุ่มประเทศ CIS

    งานคุมเพิ่ม 03/01/2011

    องค์ประกอบการจำแนกประเภทของถ่านหิน ผลิตภัณฑ์เถ้าและตะกรันและองค์ประกอบ เนื้อหาขององค์ประกอบใน ZSHM ของถ่านหิน Kuznetsk โครงสร้างและโครงสร้างของถ่านหิน หน่วยโครงสร้างของโมเลกุลขนาดใหญ่ ความจำเป็นวิธีการขจัดแร่ธาตุลึกของถ่านหินความร้อน

    บทคัดย่อ เพิ่มเมื่อ 02/05/2011

    ที่มาของการพัฒนาวิศวกรรมพลังงานความร้อน การแปลงพลังงานภายในของเชื้อเพลิงเป็นพลังงานกล การเกิดขึ้นและการพัฒนาของการผลิตภาคอุตสาหกรรมในตอนต้นของศตวรรษที่ XVII เครื่องยนต์ไอน้ำและวิธีการทำงาน การทำงานของเครื่องยนต์ไอน้ำสองจังหวะ

    บทคัดย่อ เพิ่มเมื่อ 06/21/2012

    ลักษณะของโรงงานกังหันไอน้ำเป็นอุปกรณ์หลักของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนและนิวเคลียร์ที่ทันสมัย วัฏจักรอุณหพลศาสตร์ กระบวนการที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงาน วิธีเพิ่มประสิทธิภาพวงจรอาชีวศึกษา อนาคตสำหรับการสร้างกังหันไอน้ำในรัสเซีย

    บทคัดย่อ เพิ่ม 01/29/2012

    คำอธิบายของกระบวนการรับไฟฟ้าที่สถานีไฟฟ้าควบแน่นด้วยความร้อน การติดตั้งกังหันก๊าซ และโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมและโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม การศึกษาอุปกรณ์ของโรงไฟฟ้าพลังไฮดรอลิกและโรงเก็บ พลังงานความร้อนใต้พิภพและพลังงานลม

    บทคัดย่อ เพิ่มเมื่อ 10/25/2556

    การผลิตพลังงานไฟฟ้า โรงไฟฟ้าประเภทหลัก ผลกระทบของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนและนิวเคลียร์ที่มีต่อสิ่งแวดล้อม การก่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังน้ำที่ทันสมัย ข้อดีของสถานีน้ำขึ้นน้ำลง ร้อยละของประเภทโรงไฟฟ้า

    การนำเสนอ, เพิ่ม 03/23/2015

    การศึกษาเชิงตัวเลขของการทำงานอย่างมีประสิทธิภาพด้านพลังงานของชุดคอนเดนเซอร์ขนาดเล็ก CHP ภายใต้สภาวะต่างๆ ของการแลกเปลี่ยนความร้อนกับสิ่งแวดล้อม การพิจารณาการพึ่งพาการดำเนินงานของโรงไฟฟ้าโดยทั่วไปเกี่ยวกับการใช้สารอินทรีย์ทำงานต่างๆ

อุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้าก็เหมือนกับอุตสาหกรรมอื่นๆ ที่มีปัญหาและแนวโน้มในการพัฒนา

ปัจจุบันอุตสาหกรรมไฟฟ้าของรัสเซียอยู่ในภาวะวิกฤต แนวคิดของ "วิกฤตพลังงาน" สามารถกำหนดได้ว่าเป็นสภาวะของความตึงเครียดที่เกิดขึ้นจากความไม่สอดคล้องระหว่างความต้องการของสังคมสมัยใหม่ในด้านพลังงานและพลังงานสำรอง ซึ่งรวมถึงโครงสร้างการบริโภคที่ไม่ลงตัว

ในรัสเซียปัจจุบันสามารถแยกแยะได้ 10 กลุ่มปัญหาเร่งด่วนที่สุด:

  • หนึ่ง). การปรากฏตัวของอุปกรณ์ที่ล้าสมัยทางร่างกายและทางศีลธรรมจำนวนมาก การเพิ่มขึ้นของส่วนแบ่งของกองทุนที่เสื่อมสภาพทำให้เกิดอุบัติเหตุ การซ่อมแซมบ่อยครั้ง และความน่าเชื่อถือของแหล่งจ่ายไฟลดลง ซึ่งรุนแรงขึ้นจากการใช้กำลังการผลิตที่มากเกินไปและการสำรองไม่เพียงพอ วันนี้การสึกหรอของอุปกรณ์เป็นปัญหาที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งในอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้า ที่โรงไฟฟ้าของรัสเซียนั้นมีขนาดใหญ่มาก การปรากฏตัวของอุปกรณ์ที่ล้าสมัยทางร่างกายและทางศีลธรรมจำนวนมากทำให้สถานการณ์ซับซ้อนขึ้นด้วยการรับรองความปลอดภัยของโรงไฟฟ้า ประมาณหนึ่งในห้าของสินทรัพย์การผลิตในอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้าใกล้ถึงหรือเกินอายุการออกแบบแล้ว และจำเป็นต้องสร้างใหม่หรือเปลี่ยนใหม่ อุปกรณ์กำลังได้รับการอัพเกรดด้วยความเร็วที่ช้าอย่างไม่อาจยอมรับได้และมีปริมาณไม่เพียงพอ (ตาราง) อย่างชัดเจน
  • 2). ปัญหาหลักของพลังงานก็คือ พลังงานที่ส่งผลกระทบด้านลบต่อสิ่งแวดล้อมร่วมกับโลหะเหล็กและอโลหะ บริษัทพลังงานก่อกำเนิด 25% ของการปล่อยมลพิษทางอุตสาหกรรมทั้งหมด

ในปี 2543 การปล่อยสารอันตรายสู่ชั้นบรรยากาศมีจำนวน 3.9 ตันรวมถึงการปล่อยจากโรงไฟฟ้าพลังความร้อน 3.5 ล้านตัน ซัลเฟอร์ไดออกไซด์คิดเป็น 40% ของการปล่อยทั้งหมด ของแข็ง - 30% ไนโตรเจนออกไซด์ - 24% นั่นคือ TPPs เป็นสาเหตุหลักของการก่อตัวของกรดตกค้าง

มลพิษที่ใหญ่ที่สุดในบรรยากาศคือ Raftinskaya GRES (เมือง Asbest, ภูมิภาค Sverdlovsk) - 360,000 ตัน, Novocherkasskaya (Novocherkassk, ภูมิภาค Rostov) - 122,000 ตัน, Troitskaya (Troitsk-5, ภูมิภาค Chelyabinsk) - 103,000 ตัน, Verkhnetagilskaya (ภูมิภาค Sverdlovsk) - 72,000 ตัน

อุตสาหกรรมพลังงานยังเป็นผู้บริโภคน้ำจืดและน้ำทะเลรายใหญ่ที่สุด ซึ่งใช้สำหรับทำความเย็นหน่วยและใช้เป็นตัวพาความร้อน อุตสาหกรรมคิดเป็น 77% ของปริมาณน้ำจืดทั้งหมดที่อุตสาหกรรมรัสเซียใช้

ปริมาณน้ำเสียที่ผู้ประกอบการอุตสาหกรรมปล่อยลงสู่แหล่งน้ำผิวดินในปี 2543 มีจำนวน 26.8 พันล้านลูกบาศก์เมตร ม. (มากกว่าปี 2542 5.3%) แหล่งที่มาของมลพิษทางน้ำที่ใหญ่ที่สุดคือโรงไฟฟ้าพลังความร้อน ในขณะที่โรงไฟฟ้าในเขตรัฐเป็นแหล่งหลักของมลพิษทางอากาศ นี่คือ CHPP-2 (วลาดิวอสต็อก) - 258 ล้านลูกบาศก์เมตร m, Bezymyanskaya CHPP (ภูมิภาค Samara) - 92 ล้านลูกบาศก์เมตร m, CHPP-1 (ยาโรสลาฟล์) - 65 ล้านลูกบาศก์เมตร m, CHPP-10 (Angarsk, ภูมิภาค Irkutsk) - 54 ล้านลูกบาศก์เมตร m, CHPP-15 และ Pervomaiskaya CHPP (เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก) - รวม 81 ล้านลูกบาศก์เมตร เมตร

ในภาคพลังงาน ของเสียที่เป็นพิษจำนวนมาก (ตะกรัน เถ้า) ก็ถูกสร้างขึ้นเช่นกัน ในปี 2543 ขยะพิษมีปริมาณ 8.2 ล้านตัน

นอกจากมลพิษทางอากาศและทางน้ำแล้ว ผู้ประกอบการด้านพลังงานยังก่อให้เกิดมลพิษในดิน และโรงไฟฟ้าพลังน้ำยังส่งผลกระทบอย่างมากต่อระบอบการปกครองของแม่น้ำ แม่น้ำ และระบบนิเวศที่ราบน้ำท่วมถึง

  • 3). นโยบายภาษีที่เข้มงวด ในอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้า มีการตั้งคำถามเกี่ยวกับการใช้พลังงานอย่างประหยัดและภาษีศุลกากร เราสามารถพูดคุยเกี่ยวกับความจำเป็นในการประหยัดพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้ ปัจจุบันประเทศใช้พลังงานต่อหน่วยการผลิตมากกว่าในสหรัฐอเมริกาถึง 3 เท่า ยังมีงานอีกมากที่ต้องทำในพื้นที่นี้ ในทางกลับกัน อัตราค่าไฟฟ้ากำลังเติบโตอย่างรวดเร็ว อัตราภาษีที่บังคับใช้ในรัสเซียและความสัมพันธ์ไม่สอดคล้องกับแนวปฏิบัติของโลกและยุโรป นโยบายภาษีที่มีอยู่ได้นำไปสู่กิจกรรมที่ไม่ได้ผลกำไรและผลกำไรต่ำของ AO-energos จำนวนหนึ่ง
  • 4). หลายเขตประสบปัญหาด้านการจัดหาไฟฟ้าอยู่แล้ว นอกจากภาคกลางแล้ว ยังมีปัญหาการขาดแคลนไฟฟ้าในพื้นที่ Central Black Earth, Volga-Vyatka และเขตเศรษฐกิจทางตะวันตกเฉียงเหนือ ตัวอย่างเช่นในเขตเศรษฐกิจกลางในปี 2538 มีการผลิตไฟฟ้าจำนวนมาก - 19% ของตัวชี้วัดทั้งหมดของรัสเซีย (154.7 พันล้านกิโลวัตต์) แต่มีการบริโภคทั้งหมดในภูมิภาค
  • ห้า). พลังที่เพิ่มขึ้นจะลดลง เนื่องจากเชื้อเพลิงคุณภาพต่ำ ค่าเสื่อมราคาอุปกรณ์ งานปรับปรุงความปลอดภัยของหน่วย และสาเหตุอื่นๆ อีกหลายประการ การใช้ความจุ HPP ที่ไม่สมบูรณ์นั้นเกิดจากปริมาณน้ำในแม่น้ำต่ำ ในปัจจุบัน 16% ของกำลังการผลิตของโรงไฟฟ้าในรัสเซียได้ใช้ทรัพยากรไปแล้ว ในจำนวนนี้โรงไฟฟ้าพลังน้ำคิดเป็น 65% โรงไฟฟ้าพลังความร้อน - 35% การทดสอบเดินเครื่องของกำลังการผลิตใหม่ลดลงเหลือ 0.6-1.5 ล้านกิโลวัตต์ต่อชั่วโมงต่อปี (พ.ศ. 2535-2543) เทียบกับ 6-7 ล้านกิโลวัตต์ต่อชั่วโมงต่อปี (พ.ศ. 2519-2528)
  • 6). การคัดค้านของภาครัฐและหน่วยงานท้องถิ่นในการจัดวางสิ่งอำนวยความสะดวกด้านพลังงานไฟฟ้าเนื่องจากความปลอดภัยด้านสิ่งแวดล้อมต่ำมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง หลังจากเกิดภัยพิบัติที่เชอร์โนบิล งานสำรวจ การก่อสร้างและการขยายโรงไฟฟ้านิวเคลียร์หลายแห่งในไซต์งาน 39 แห่ง ที่มีกำลังการผลิตรวม 109 ล้านกิโลวัตต์ได้หยุดชะงักลง
  • 7). ไม่ชำระเงินทั้งในส่วนของผู้ใช้ไฟฟ้าและในส่วนของ บริษัท พลังงานสำหรับเชื้อเพลิงอุปกรณ์ ฯลฯ
  • 8) ขาดการลงทุนที่เกี่ยวข้องกับนโยบายภาษีศุลกากรอย่างต่อเนื่องและ "ความทึบ" ทางการเงินของอุตสาหกรรม นักลงทุนเชิงกลยุทธ์รายใหญ่ที่สุดของตะวันตกพร้อมที่จะลงทุนในอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้าของรัสเซียเฉพาะภายใต้เงื่อนไขของการเพิ่มภาษีศุลกากรเพื่อให้มั่นใจว่าจะได้รับผลตอบแทนจากการลงทุน
  • เก้า). การหยุดชะงักของแหล่งจ่ายไฟในบางภูมิภาคโดยเฉพาะ Primorye
  • 10). ค่าสัมประสิทธิ์การใช้พลังงานอย่างมีประโยชน์ต่ำ ซึ่งหมายความว่า 57% ของทรัพยากรพลังงานสูญเสียไปทุกปี ความสูญเสียส่วนใหญ่เกิดขึ้นในโรงไฟฟ้า ในเครื่องยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงโดยตรง ตลอดจนในกระบวนการทางเทคโนโลยีที่ใช้เชื้อเพลิงเป็นวัตถุดิบ เมื่อขนส่งเชื้อเพลิง การสูญเสียทรัพยากรพลังงานจำนวนมากก็เกิดขึ้นเช่นกัน

ส่วน แนวโน้มการพัฒนาอุตสาหกรรมพลังงานในรัสเซียถึงแม้จะมีปัญหาทั้งหมด แต่อุตสาหกรรมพลังงานก็มีโอกาสเพียงพอ

ตัวอย่างเช่น การดำเนินงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนต้องการการสกัดทรัพยากรที่ไม่สามารถหมุนเวียนได้จำนวนมาก มีประสิทธิภาพค่อนข้างต่ำ และนำไปสู่มลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม ในรัสเซีย โรงไฟฟ้าพลังความร้อนใช้น้ำมันเชื้อเพลิง ก๊าซ และถ่านหิน อย่างไรก็ตาม ในขั้นตอนนี้ บริษัทพลังงานระดับภูมิภาคที่มีสัดส่วนก๊าซสูงในโครงสร้างสมดุลเชื้อเพลิงนั้นมีความน่าดึงดูดใจเนื่องจากเป็นเชื้อเพลิงที่มีประสิทธิภาพและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สามารถสังเกตได้ว่าโรงไฟฟ้าที่ใช้ก๊าซธรรมชาติปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สู่ชั้นบรรยากาศน้อยลง 40% นอกจากนี้ ปั๊มน้ำมันยังมีปัจจัยการใช้กำลังการผลิตติดตั้งที่สูงกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับสถานีบริการน้ำมันเตาและสถานีเชื้อเพลิงถ่านหิน มีแหล่งความร้อนที่เสถียรกว่าและไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายในการจัดเก็บเชื้อเพลิง สถานีเชื้อเพลิงก๊าซมีสภาพดีกว่าสถานีที่ใช้เชื้อเพลิงถ่านหินและเชื้อเพลิง เนื่องจากเพิ่งเริ่มดำเนินการได้ไม่นาน เช่นเดียวกับราคาก๊าซจะถูกควบคุมโดยรัฐ ดังนั้นการก่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ใช้ก๊าซจึงมีแนวโน้มมากขึ้น นอกจากนี้ ที่ TPP ยังมีแนวโน้มว่าจะใช้อุปกรณ์ทำความสะอาดฝุ่นอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด ในขณะที่ใช้ขี้เถ้าที่เป็นวัตถุดิบในการผลิตวัสดุก่อสร้าง

ในทางกลับกัน การก่อสร้างสถานีไฟฟ้าพลังน้ำจำเป็นต้องมีน้ำท่วมจากพื้นที่อุดมสมบูรณ์จำนวนมาก หรือเป็นผลมาจากแรงดันน้ำบนเปลือกโลก โรงไฟฟ้าพลังน้ำอาจทำให้เกิดแผ่นดินไหวได้ นอกจากนี้ ปริมาณปลาในแม่น้ำยังลดลงอีกด้วย ความหวังคือการก่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดค่อนข้างเล็กที่ไม่ต้องการการลงทุนอย่างจริงจัง โดยดำเนินการในโหมดอัตโนมัติในพื้นที่ภูเขาเป็นหลัก เช่นเดียวกับการสร้างเขื่อนเก็บกักเพื่อเพิ่มพื้นที่อุดมสมบูรณ์

สำหรับพลังงานนิวเคลียร์ การก่อสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์มีความเสี่ยงบางประการ เนื่องจากเป็นการยากที่จะคาดการณ์ขนาดของผลที่ตามมา ในกรณีที่การดำเนินงานของหน่วยพลังงานนิวเคลียร์มีความซับซ้อนหรือในสถานการณ์เหตุสุดวิสัย นอกจากนี้ ปัญหาการกำจัดกากกัมมันตรังสีที่เป็นของแข็งยังไม่ได้รับการแก้ไข และระบบป้องกันก็ไม่สมบูรณ์เช่นกัน อุตสาหกรรมพลังงานนิวเคลียร์มีแนวโน้มสูงสุดในการพัฒนาโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบแสนสาหัส เป็นแหล่งพลังงานเกือบชั่วนิรันดร์ แทบไม่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม การพัฒนาอุตสาหกรรมพลังงานนิวเคลียร์ในอนาคตอันใกล้นี้จะขึ้นอยู่กับการทำงานที่ปลอดภัยของกำลังการผลิตที่มีอยู่ โดยจะค่อยๆ แทนที่หน่วยรุ่นแรกด้วยเครื่องปฏิกรณ์รัสเซียที่ล้ำหน้าที่สุด กำลังการผลิตที่คาดว่าจะเพิ่มขึ้นมากที่สุดจะเกิดขึ้นเนื่องจากการก่อสร้างสถานีที่เริ่มดำเนินการแล้วเสร็จ

มีแนวคิดที่ตรงกันข้าม 2 ประการเกี่ยวกับการดำรงอยู่ต่อไปของพลังงานนิวเคลียร์ในประเทศ

  • 1. ข้าราชการซึ่งได้รับการสนับสนุนจากประธานาธิบดีและรัฐบาล จากคุณสมบัติเชิงบวกของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ พวกเขาเสนอโปรแกรมสำหรับการพัฒนาอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้าของรัสเซียในวงกว้าง
  • 2. เชิงนิเวศน์ นำโดย Academician Yablokov ผู้สนับสนุนแนวคิดนี้ปฏิเสธความเป็นไปได้ของการก่อสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งใหม่โดยสิ้นเชิง ทั้งด้วยเหตุผลด้านสิ่งแวดล้อมและเศรษฐกิจ

นอกจากนี้ยังมีแนวคิดระดับกลาง ตัวอย่างเช่น ผู้เชี่ยวชาญจำนวนหนึ่งเชื่อว่าจำเป็นต้องแนะนำการเลื่อนการชำระหนี้เกี่ยวกับการก่อสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์โดยพิจารณาจากข้อบกพร่องของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ คนอื่นแนะนำว่าการหยุดการพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์อาจนำไปสู่ความจริงที่ว่ารัสเซียจะสูญเสียศักยภาพทางวิทยาศาสตร์ เทคนิค และอุตสาหกรรมในพลังงานนิวเคลียร์โดยสิ้นเชิง

จากผลกระทบด้านลบทั้งหมดของพลังงานแบบดั้งเดิมที่มีต่อสิ่งแวดล้อม เราให้ความสนใจอย่างมากกับการศึกษาความเป็นไปได้ของการใช้แหล่งพลังงานทางเลือกที่ไม่ใช่แบบดั้งเดิม พลังงานของกระแสน้ำและความร้อนภายในของโลกได้รับการใช้งานจริงแล้ว โรงไฟฟ้าพลังงานลมมีให้บริการในพื้นที่ที่อยู่อาศัยของ Far North งานอยู่ระหว่างการศึกษาความเป็นไปได้ของการใช้ชีวมวลเป็นแหล่งพลังงาน ในอนาคตพลังงานแสงอาทิตย์อาจมีบทบาทอย่างมาก

ประสบการณ์ในการพัฒนาอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้าภายในประเทศได้พัฒนาดังต่อไปนี้ หลักการที่ตั้งและการดำเนินงานของสถานประกอบการอุตสาหกรรมนี้:

  • 1. ความเข้มข้นของการผลิตไฟฟ้าในโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่ในภูมิภาคโดยใช้เชื้อเพลิงและแหล่งพลังงานที่ค่อนข้างถูก
  • 2. การรวมการผลิตไฟฟ้าและความร้อนเพื่อให้ความร้อนแก่การตั้งถิ่นฐานซึ่งส่วนใหญ่เป็นเมือง
  • 3. การพัฒนาแหล่งน้ำในวงกว้าง โดยคำนึงถึงการแก้ปัญหาแบบบูรณาการในอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้า การขนส่ง และการจ่ายน้ำ
  • 4. ความจำเป็นในการพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์โดยเฉพาะในพื้นที่ที่มีเชื้อเพลิงตึงตัวและสมดุลพลังงาน โดยคำนึงถึงความปลอดภัยในการใช้โรงไฟฟ้านิวเคลียร์
  • 5. การสร้างระบบพลังงานที่เป็นโครงข่ายไฟฟ้าแรงสูงแห่งเดียวของประเทศ

ในขณะนี้ รัสเซียต้องการนโยบายด้านพลังงานใหม่ที่จะยืดหยุ่นเพียงพอและให้คุณสมบัติทั้งหมดของอุตสาหกรรมนี้ รวมถึงสถานที่เฉพาะ เนื่องจาก งานหลักของการพัฒนาพลังงานรัสเซียสามารถแยกแยะสิ่งต่อไปนี้:

l ลดความเข้มของพลังงานในการผลิต

ь การรักษาความสมบูรณ์และการพัฒนาของระบบพลังงานรวมของรัสเซีย การรวมเข้ากับสมาคมพลังงานอื่น ๆ ในทวีปเอเชีย

ь การเพิ่มตัวประกอบกำลังของโรงไฟฟ้า เพิ่มประสิทธิภาพการทำงาน และการพัฒนาอย่างยั่งยืนของอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้าบนพื้นฐานของเทคโนโลยีที่ทันสมัย

ü การเปลี่ยนแปลงอย่างเต็มรูปแบบสู่ความสัมพันธ์ทางการตลาด การปลดปล่อยราคาพลังงาน การเปลี่ยนแปลงอย่างเต็มรูปแบบสู่ราคาโลก

l การต่ออายุกองเรือของโรงไฟฟ้าอย่างรวดเร็ว

ь นำพารามิเตอร์ด้านสิ่งแวดล้อมของโรงไฟฟ้ามาสู่ระดับมาตรฐานโลก ลดผลกระทบที่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม

จากงานเหล่านี้ "โครงการทั่วไปสำหรับการจัดวางสิ่งอำนวยความสะดวกพลังงานไฟฟ้าจนถึงปี 2020" ได้รับการอนุมัติจากรัฐบาลสหพันธรัฐรัสเซีย (แผนภาพ 2)

ลำดับความสำคัญของโครงการทั่วไปภายในแนวทางที่กำหนดไว้สำหรับนโยบายของรัฐในระยะยาวในอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้าคือ:

ล. การพัฒนาขั้นสูงของอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้า การสร้างโครงสร้างที่เหมาะสมทางเศรษฐกิจของกำลังการผลิตและสิ่งอำนวยความสะดวกด้านโครงข่ายไฟฟ้าในนั้น เพื่อให้ผู้บริโภคของประเทศได้รับพลังงานไฟฟ้าและพลังงานความร้อนอย่างน่าเชื่อถือ

ь การเพิ่มประสิทธิภาพของสมดุลเชื้อเพลิงของอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้าด้วยการใช้ศักยภาพสูงสุดที่เป็นไปได้ในการพัฒนานิวเคลียร์ ไฮดรอลิค ตลอดจนโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ใช้ถ่านหิน และลดความสมดุลของเชื้อเพลิงของอุตสาหกรรมก๊าซ

ь การสร้างโครงสร้างพื้นฐานเครือข่ายที่พัฒนาเร็วกว่าการพัฒนาโรงไฟฟ้าและช่วยให้ บริษัท พลังงานและผู้บริโภคมีส่วนร่วมอย่างเต็มที่ในการทำงานของตลาดไฟฟ้าและกำลังการผลิตการเสริมความแข็งแกร่งของการเชื่อมต่อระหว่างกันที่รับประกันความน่าเชื่อถือของการจ่ายไฟฟ้าร่วมกัน และความจุระหว่างภูมิภาคของรัสเซียตลอดจนความเป็นไปได้ของการส่งออกไฟฟ้า ;

ь การลดการใช้เชื้อเพลิงจำเพาะสำหรับการผลิตพลังงานไฟฟ้าและความร้อนผ่านการแนะนำอุปกรณ์ที่ทันสมัยที่ประหยัดอย่างมากซึ่งทำงานกับเชื้อเพลิงแข็งและก๊าซ

ь การลดผลกระทบที่มนุษย์สร้างขึ้นของโรงไฟฟ้าที่มีต่อสิ่งแวดล้อมด้วยการใช้เชื้อเพลิงและทรัพยากรพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ, การปรับโครงสร้างอุตสาหกรรมของอุตสาหกรรมให้เหมาะสม, การปรับเทคโนโลยีใหม่และการรื้อถอนอุปกรณ์ที่ล้าสมัย, การเพิ่มขอบเขตของมาตรการป้องกันสิ่งแวดล้อมที่ โรงไฟฟ้าและการดำเนินโครงการเพื่อการพัฒนาและการใช้แหล่งพลังงานหมุนเวียน

จากผลการตรวจสอบรายงานการดำเนินการตามโครงการทั่วไปถูกส่งไปยังรัฐบาลสหพันธรัฐรัสเซียเป็นประจำทุกปี ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า จะเห็นได้ว่ามีประสิทธิภาพเพียงใดและมีการใช้บทบัญญัติมากน้อยเพียงใดเพื่อใช้โอกาสทั้งหมดในการพัฒนาภาคพลังงานของรัสเซีย

ในอนาคต รัสเซียควรละทิ้งการก่อสร้างสถานีระบายความร้อนและไฮดรอลิกขนาดใหญ่แห่งใหม่ ซึ่งต้องใช้เงินลงทุนจำนวนมากและสร้างความตึงเครียดด้านสิ่งแวดล้อม มีการวางแผนที่จะสร้างโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่มีกำลังการผลิตขนาดเล็กและขนาดกลางและโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ขนาดเล็กในพื้นที่ภาคเหนือและภาคตะวันออกที่ห่างไกล ในตะวันออกไกล การพัฒนาไฟฟ้าพลังน้ำถูกกำหนดโดยการสร้างน้ำตกของโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดกลางและขนาดเล็ก โรงไฟฟ้าพลังความร้อนแห่งใหม่จะถูกสร้างขึ้นจากก๊าซ และมีเพียงในลุ่มน้ำ Kansk-Achinsk เท่านั้นที่มีการวางแผนที่จะสร้างโรงไฟฟ้าพลังความร้อนแบบควบแน่นอันทรงพลังเนื่องจากการขุดถ่านหินแบบเปิดในราคาถูก มีโอกาสใช้พลังงานความร้อนใต้พิภพ พื้นที่ที่มีแนวโน้มมากที่สุดสำหรับการใช้น้ำร้อนในวงกว้างคือไซบีเรียตะวันตกและตะวันออกรวมถึง Kamchatka, Chukotka, Sakhalin ในอนาคตปริมาณการใช้น้ำร้อนจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ กำลังดำเนินการวิจัยที่เกี่ยวข้องกับแหล่งพลังงานที่ไม่รู้จักเหนื่อย เช่น พลังงานจากดวงอาทิตย์ ลม กระแสน้ำ เป็นต้น หมุนเวียนทางเศรษฐกิจ ซึ่งจะทำให้สามารถประหยัดทรัพยากรพลังงานในประเทศได้ โดยเฉพาะเชื้อเพลิงแร่

ส่วนความร้อนของโรงไฟฟ้าในแต่ละขั้นตอนของการพัฒนานั้นพิจารณาจากระดับทางเทคนิคของหน่วยความร้อนและอุปกรณ์ไฟฟ้าหลัก ได้แก่ หม้อไอน้ำและเครื่องยนต์ไอน้ำ

ปัญหาของเค้าโครงสถานีได้รับการแก้ไขแล้วโดยขึ้นอยู่กับกำลัง พารามิเตอร์และขนาดของอุปกรณ์นี้ ในการพัฒนาซึ่งสามารถแยกแยะ 4 ขั้นตอนได้

ขั้นตอนแรกมีลักษณะเฉพาะโดยการใช้เรือนไฟแบบแมนนวลที่มีการเผาไหม้เชื้อเพลิงแบบหลายชั้นบนตะแกรงแบนที่อยู่ใต้หม้อไอน้ำประเภทต่างๆ ตั้งแต่ท่อดับเพลิงไปจนถึงท่อน้ำแนวนอน ความจุไอน้ำของหม้อไอน้ำแบบท่อน้ำคือ 3 ตันต่อชั่วโมง และกำลังของเครื่องยนต์ไอน้ำสูงถึง 5,000 กิโลวัตต์ ใช้แรงดันไอน้ำสูงถึง 15 atm ด้วยความร้อนสูงเกินไปถึง 300 ° C

ขั้นตอนนี้สำหรับประเทศที่พัฒนาทางเศรษฐกิจมากที่สุดหมายถึงช่วงปลายศตวรรษที่ 19 เป็นหลัก

ไตรมาสแรกของศตวรรษที่ 20 มีการเปลี่ยนแปลงเชิงคุณภาพในสามทิศทาง:

การใช้เครื่องจักรของเตาหลอมเนื่องจากการโหลดแบบแมนนวลนั้นทนไม่ได้ด้วยผลผลิตที่เพิ่มขึ้น: สำหรับถ่านหินสีน้ำตาลได้มีการพัฒนาการออกแบบเตาเผาแบบขั้นบันไดสำหรับเตาหิน - ที่มีตะแกรงโซ่

การเปลี่ยนไปใช้หม้อไอน้ำแบบท่อน้ำที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของดรัมที่เล็กกว่าและมีท่อเพิ่มขึ้นเนื่องจากแรงดันไอน้ำและความจุของหม้อไอน้ำที่เพิ่มขึ้น หม้อไอน้ำประเภทหลักในช่วงเวลานี้คือหม้อไอน้ำแบบท่อน้ำแนวนอนและแนวตั้ง

การเปลี่ยนเครื่องยนต์ไอน้ำด้วยกังหันไอน้ำ ลักษณะเชิงปริมาณเพิ่มขึ้นอย่างมาก: ความจุไอน้ำสูงถึง 30 ตันต่อชั่วโมง, กำลังเทอร์โบเจเนอเรเตอร์ - 30,000 กิโลวัตต์ ลักษณะเชิงคุณภาพ: แรงดันไอน้ำสูงถึง 40 atm. ความร้อนสูงถึง 420 °C

ขั้นตอนที่สองมีลักษณะโดยอัตราส่วนระหว่างจำนวนกังหันและหม้อไอน้ำ 1: 5 - 1: 8 ความจำเป็นในการติดตั้งหม้อไอน้ำ 5-8 ตัวต่อกังหันส่งผลกระทบต่อเค้าโครงของส่วนความร้อนของโรงไฟฟ้าที่มีหม้อไอน้ำ 2 แถวเป็นหลัก

ในขั้นตอนที่สาม มีการเปลี่ยนแปลงไปสู่การลุกเป็นไฟของฝุ่นถ่านหินในเตาเผาห้องขนาดใหญ่ ซึ่งหุ้มฉนวนเพื่อป้องกันการบุผิวด้วยพื้นผิวที่ให้ความร้อนจากการแผ่รังสี ซึ่งเพิ่มการผลิตไอน้ำเฉพาะ ความปรารถนาที่จะเพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการเผาไหม้ทำให้เกิดการแนะนำเครื่องทำความร้อนด้วยอากาศ ความจุไอน้ำของหม้อไอน้ำสูงถึง 400 ตันต่อชั่วโมง พลังของเทอร์โบเจนเนอเรเตอร์คือ 120,000 กิโลวัตต์ แรงดันไอน้ำเพิ่มขึ้นเป็น 125 atm. ซึ่งบังคับให้ใช้ไอน้ำร้อนยวดยิ่งปานกลางเพื่อหลีกเลี่ยงความชื้นมากเกินไปบนดิสก์สุดท้ายของเทอร์ไบน์ควบแน่น อุณหภูมิไอน้ำด้านหน้ากังหันสูงถึง 525 องศาเซลเซียส

ช่วงเวลานี้มีลักษณะเฉพาะโดยการใช้หม้อไอน้ำแบบกลองเดียวและแบบไม่ใช้ดรัม จำนวนของพวกเขาต่อกังหันลดลงและถึงหนึ่งและโรงต้มน้ำกลายเป็นแถวเดี่ยวซึ่งขนานกับห้องเครื่อง นี่คือลักษณะที่เกิดขึ้นของสถานี "บล็อก" (บล็อก: หม้อไอน้ำ - กังหัน)


การพัฒนาการติดตั้งบล็อกมีลักษณะเป็นขั้นตอนที่สี่ ระยะปัจจุบันมีความโดดเด่นด้วยกำลังการผลิตไอน้ำสูงของหม้อไอน้ำ (สูงถึง 2,500 ตันต่อชั่วโมงขึ้นไป) ซึ่งสามารถจ่ายไอน้ำไปยังกังหันที่มีความจุ 300, 500 และ 800 เมกะวัตต์ได้ พารามิเตอร์ไอน้ำวิกฤตยิ่งยวดต้องการการอุ่นซ้ำสองครั้ง

โรงไฟฟ้าพลังความร้อนประเภทหลัก ได้แก่ กังหันไอน้ำควบแน่น (CPP) และโคเจนเนอเรชั่น (CHP)

ทิศทางหลักของการพัฒนาคือการเพิ่มความสามารถของอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ติดตั้งอยู่เสมอ

ในเวลาเดียวกัน หากในช่วง 20-30 ของศตวรรษที่ 20 ความจุของหน่วยอุปกรณ์ไฟฟ้าถูกจำกัดด้วยขนาดของสำรองที่เป็นไปได้ - ในระบบพลังงานที่มีความจุจำกัด ความล้มเหลวของหน่วยขนาดใหญ่อาจนำไปสู่ความร้ายแรง ผลที่ตามมาสำหรับทั้งระบบ แต่ตอนนี้ เมื่อมีการสร้างระบบพลังงานแบบบูรณาการที่ใหญ่ที่สุด ข้อ จำกัด เหล่านี้ถูกลบออก - ตอนนี้ความจุของหน่วยเดียวไม่ได้ถูก จำกัด ด้วยความสามารถของอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้า แต่ด้วยระดับความสำเร็จของโลหะและ อุตสาหกรรมการสร้างเครื่องจักร

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การพัฒนาโรงไฟฟ้าควบแน่นในประเทศที่พัฒนาแล้วทั้งหมดเป็นไปตามรูปแบบบล็อก (บล็อกที่ทันสมัยที่สุดคือหนึ่งหม้อไอน้ำและกังหันเพลาเดียว) พลังของบล็อกดังกล่าวถึง 800 MW (Slavyanskaya GRES) แล้วและพลังของโรงไฟฟ้าเองก็สูงถึง 3,000 - 4000 MW

โรงไฟฟ้าพลังความร้อนเป็นที่แพร่หลายมากขึ้นเรื่อย ๆ ในอุตสาหกรรมพลังงานความร้อนของโลก ลักษณะเฉพาะของพวกเขาอยู่ในความจริงที่ว่าไอน้ำที่นำมาจากหลายส่วนของเส้นทางการไหลของกังหันไอน้ำโคเจนเนอเรชั่นจะทำให้ความร้อนแก่น้ำที่ไหลผ่านเครื่องทำน้ำอุ่นจำนวนหนึ่งแล้วส่งไปยังเครือข่ายความร้อนสำหรับผู้บริโภคในภาคอุตสาหกรรมและในเมือง

ในด้านการผลิตความร้อนและไฟฟ้าร่วมกัน ประเทศของเราเป็นผู้นำเสมอมา โรงไฟฟ้าแห่งแรกคือโรงไฟฟ้าหมายเลข 3 ในเลนินกราด (1924)

กำลังการผลิตของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนแห่งเดียวถึง 1,000 MW หรือมากกว่า อย่างไรก็ตาม ความจุของ CHP ไม่สามารถเพิ่มขึ้นเกินค่าที่กำหนดได้ ซึ่งไม่ได้จำกัดโดยความต้องการไฟฟ้าที่จ่ายให้กับระบบพลังงาน แต่ด้วยความต้องการพลังงานความร้อนและความยาวที่อนุญาตของเครือข่ายความร้อน ตัวอย่างเช่น ในเมืองที่มีประชากรน้อยกว่า 1 ล้านคน สมควรสร้าง CHPP ด้วยหน่วยกังหันที่มีกำลังการผลิต 250 MW

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์มีบทบาทสำคัญในอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้าสมัยใหม่

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์อุตสาหกรรมแห่งแรก (NPP) ที่มีกำลังการผลิต 5 เมกะวัตต์เริ่มดำเนินการในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2497 ในเมืองออบนินสค์

ประสบการณ์ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ในประเทศของเราและในประเทศที่มีประชากรหนาแน่น เช่น อังกฤษ ฝรั่งเศส เยอรมนี และญี่ปุ่น แสดงให้เห็นว่าเมื่อปฏิบัติตามข้อกำหนดทางเทคนิคที่เฉพาะเจาะจงจำนวนหนึ่ง จะสังเกตความปลอดภัยจากรังสีอย่างสมบูรณ์สำหรับบุคลากรในโรงงานและประชากรในพื้นที่ใกล้เคียง .

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ไม่จำเป็นต้องสร้างแหล่งเชื้อเพลิงขนาดใหญ่ และจัดหาพื้นที่ขนาดใหญ่สำหรับทิ้งขี้เถ้าและตะกรัน

ด้วยเหตุผลทางเทคนิคและสิ่งแวดล้อม ควรมีความคืบหน้าอย่างรวดเร็วในการก่อสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

การบรรลุระดับใหม่ของการพัฒนาสาขาเทคโนโลยีใด ๆ จะก่อให้เกิดปัญหาใหม่ ๆ อยู่เสมอ ดังนั้น การเพิ่มกำลังการผลิตของโรงไฟฟ้าโดยการว่าจ้างหน่วยขนาดใหญ่ที่พารามิเตอร์ไอน้ำวิกฤตยิ่งยวดจึงทำให้การแก้ไขปัญหาเรื่องการควบคุมตารางการโหลดรายวันเป็นเรื่องเร่งด่วน เพื่อให้ครอบคลุมยอดโหลด จึงได้มีการพัฒนาโรงไฟฟ้าและหน่วยไฟฟ้ารูปแบบใหม่ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมานี้ อุตสาหกรรมพลังงานความร้อนได้เริ่มใช้กังหันก๊าซและโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม

ในหน่วยกังหันก๊าซ (GTP) บทบาทของเครื่องกำเนิดก๊าซแรงดันสูงนั้นเล่นโดยเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ท โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เครื่องยนต์อากาศยานและเครื่องยนต์ทางทะเลที่หมดอายุการใช้งานแล้ว พวกมันคล่องแคล่วมาก เริ่มทำงานในไม่กี่นาที ใช้งานง่ายกว่ามาก และราคาถูกกว่ากังหันไอน้ำ การไม่มีหน่วยหม้อไอน้ำและระบบเสริมจำนวนหนึ่งรวมถึงข้อดีข้างต้นทำให้กังหันก๊าซประหยัดและมีแนวโน้ม

อีกตัวอย่างหนึ่งของความสำเร็จครั้งใหม่ในแง่ของการเพิ่มประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจของวัฏจักรความร้อนและความคล่องแคล่วคือโรงงานวงจรรวม (CCP) ซึ่งรวมข้อดีของเทอร์ไบน์แก๊ส (อุณหภูมิรอบเริ่มต้นสูง) และกังหันไอน้ำ (อุณหภูมิสุดท้ายต่ำ)

วิธีใหม่ในการใช้พลังงานธรรมชาติ ได้แก่ การสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพ ในปีพ.ศ. 2509 เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันรุ่นทดลองที่มีความจุ 2,500 กิโลวัตต์ถูกนำไปใช้งานในคัมชัตกา อย่างไรก็ตาม การก่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพขนาดใหญ่ไม่คาดว่าจะเกิดขึ้นในอนาคตอันใกล้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เนื่องจากมีเกลือแร่จำนวนมากที่มีอยู่ในแหล่งน้ำจากความร้อนใต้พิภพ ซึ่งควบคุมได้ยากมาก

ในทางตรงกันข้าม ข้อได้เปรียบที่ยอดเยี่ยมอย่างมากในแวดวงพลังงานอุณหภูมิสูงล่าสุดคือ การใช้พลาสมาเพื่อแปลงพลังงานความร้อนเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยข้ามวงจรความร้อนตามปกติ การดำเนินการที่ใกล้เคียงที่สุดของทิศทางนี้คือการใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบแมกนีโตไฮโดรไดนามิก (เครื่องกำเนิด MHD)

ในเครื่องกำเนิด MHD การไหลของก๊าซนำไฟฟ้า "ร้อน" จะถูกส่งตรงไปยังช่องว่างระหว่างขั้วของแม่เหล็กไฟฟ้าอันทรงพลัง การเคลื่อนที่ของก๊าซดังกล่าวจะเทียบเท่ากับการเคลื่อนที่ของกระดองที่มีตัวนำในสนามแม่เหล็ก มีเพียง EMF เท่านั้นที่ถูกเหนี่ยวนำในตัวนำ "จิต" ที่เกิดขึ้นในชั้นก๊าซ ด้วยความช่วยเหลือของอิเล็กโทรดที่ติดตั้งตลอดความยาวของช่องสัญญาณ พลังงานไฟฟ้าจะถูกเปลี่ยนเส้นทางไปยังวงจรภายนอก ดังนั้นการแปลงพลังงานความร้อนจึงเกิดขึ้นโดยไม่มีกังหันและไม่มีชิ้นส่วนที่หมุนได้

การทำงานที่อุณหภูมิสูง (~ 2500 °C) ทำให้วงจรทั้งหมดเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมเป็นพิเศษ การใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้า MHD ในวิศวกรรมพลังงานขนาดใหญ่จะช่วยลดต้นทุนเชื้อเพลิงสำหรับการผลิตไฟฟ้าได้ประมาณ 1.5 เท่า เมื่อเทียบกับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนทั่วไป คุณลักษณะที่โดดเด่นของเครื่องกำเนิด MHD คือไม่ต้องใช้น้ำหล่อเย็น ดังนั้นจึงไม่ก่อให้เกิดมลพิษต่อแหล่งน้ำ ในขณะที่การใช้เชื้อเพลิงสัมพัทธ์ที่ต่ำลงและการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นช่วยลดมลภาวะในชั้นบรรยากาศ เรามีเครื่องกำเนิดไฟฟ้า MHD ขนาด 200 กิโลวัตต์แล้ว และโรงไฟฟ้าอุตสาหกรรมที่มีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาด 25 เมกะวัตต์ MHD อยู่ระหว่างการก่อสร้าง

การพัฒนาเพิ่มเติมของการใช้พลาสม่าคือการสร้างเครื่องกำเนิดความร้อนแสนสาหัส ซึ่งจะใช้การไหลของไฮโดรเจนที่มีความร้อนสูงยิ่งยวดในสนามแม่เหล็กที่มีความเข้มข้นสูงซึ่งเกิดขึ้นจากแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีตัวนำยิ่งยวดเป็นขดลวดกระตุ้น