نظرة عامة: السوق العالمية لتوليد الطاقة بالفحم. أنواع وأنواع محطات الطاقة الحرارية الحديثة (TPP)

تضاعفت قدرة التوليد العالمية باستخدام الفحم لتصل إلى 2000 جيجاواط منذ عام 2000 ، مدفوعة بالنمو الهائل في المشاريع الاستثمارية في الصين والهند. 200 جيجاواط أخرى قيد الإنشاء و 450 جيجاوات مخطط لها في جميع أنحاء العالم. في العقود الأخيرة ، أنتجت محطات الطاقة التي تعمل بالفحم 40-41٪ من الكهرباء في العالم - وهي الحصة الأكبر مقارنة بأنواع التوليد الأخرى. في الوقت نفسه ، تم الوصول إلى ذروة توليد الكهرباء من الفحم في عام 2014 ، والآن بدأت الموجة التاسعة من التخفيض في حمل محطات الطاقة الحرارية العاملة وإغلاقها. المزيد عن هذا في موجز الكربون.

تضاعفت قدرة التوليد العالمية باستخدام الفحم لتصل إلى 2000 جيجاواط منذ عام 2000 ، مدفوعة بالنمو الهائل في المشاريع الاستثمارية في الصين والهند. 200 جيجاواط أخرى قيد الإنشاء و 450 جيجاوات مخطط لها في جميع أنحاء العالم. هناك 77 دولة في نادي مولدات الفحم ، وتخطط 13 دولة أخرى للانضمام إليه بحلول عام 2030.

في العقود الأخيرة ، أنتجت محطات الطاقة التي تعمل بالفحم 40-41٪ من الكهرباء في العالم - وهي الحصة الأكبر مقارنة بأنواع التوليد الأخرى.

في الوقت نفسه ، تم الوصول إلى ذروة توليد الكهرباء من الفحم في عام 2014 ، والآن بدأت الموجة التاسعة من التخفيض في حمل محطات الطاقة الحرارية العاملة وإغلاقها. على مر السنين ، تم إغلاق 200 جيجاواط في الاتحاد الأوروبي والولايات المتحدة ، مع إغلاق 170 جيجاوات أخرى بحلول عام 2030. اعتبارًا من 9 أبريل 2018 ، انضمت 27 دولة إلى تحالف التخلص التدريجي من الفحم ، منها 13 دولة لديها محطات طاقة عاملة.

لاحظ أنه من عام 2010 إلى عام 2017 ، تم إكمال 34 ٪ فقط من سعة الفحم المخطط لها أو إدخالها إلى البناء (873 جيجاواط) ، بينما تم إلغاء أو تأخير 1700 جيجاواط ، وفقًا لتقارير CoalSwarm. على سبيل المثال ، قد تجذب مناقصة لبناء مصنع جديد عدة عطاءات ، سيتم احتساب كل منها ضمن "السعة المخطط لها".

وفقًا لوكالة الطاقة الدولية (IEA) ، يجب إغلاق جميع محطات الفحم الخام في غضون بضعة عقود إذا كان الاحترار سيقتصر على أقل من درجتين مئويتين فوق درجات حرارة ما قبل الصناعة. لتسليط الضوء على هذه القصة ، رسم موجز الكربون الماضي والحاضر والمستقبل لجميع محطات الطاقة التي تعمل بالفحم في جميع أنحاء العالم اعتبارًا من فبراير 2018. (https://www.carbonbrief.org/mapped-worlds-coal-power-plants) ، والذي يوضح جميع محطات الطاقة الحرارية التي تعمل بالفحم والتي يزيد وزن كل منها عن 30 ميغاواط في الفترة 2000-2017 ، بالإضافة إلى موقع المحطات المخطط لها. تتضمن الخريطة حوالي 10000 محطة فحم مغلقة وتشغيلية ومخطط لها بطاقة إجمالية 4567 جيجاواط ، منها 1،996 جيجاواط قيد التشغيل اليوم ، 210 جيجاواط قيد الإنشاء ، 443 جيجاواط مخطط لها ، 2،387 جيجاواط قيد التقاعد ، 1،681 جيجاواط تم اقتراحها من أجل يتم بناؤها ولكن تم إلغاؤها منذ عام 2010 في 95 دولة حول العالم. يوجد أيضًا حوالي 27 جيجاواط من محطات توليد الطاقة الحرارية الصغيرة بالفحم في العالم - تصل إلى 30 ميجاوات لكل منها.

نمو قدرة الفحم

يعد توليد الطاقة من الفحم ، قبل كل شيء ، وعدًا بتكلفة رخيصة للكهرباء لتحفيز النمو الاقتصادي. نمت القدرة العالمية لتوليد الطاقة بالفحم سنويًا بين عامي 2000 و 2017 ، حيث تضاعفت تقريبًا من 1.063 جيجاوات إلى 1.995 جيجاواط. ينتج الفحم 40-41٪ من كهرباء العالم ، وهي أكبر حصة في العقود الأخيرة. واليوم ، تستخدم 77 دولة حول العالم طاقة الفحم ، ارتفاعًا من 65 دولة في عام 2000. وتخطط 13 دولة أخرى للانضمام إلى نادي طاقة الفحم.

انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من التركيبات الحالية كافية لتعطيل ميزانية الكربون بمقدار 1.5 أو 2 درجة مئوية. ووفقًا للدراسة ، فإن هذه القيود تعني عدم وجود محطات طاقة جديدة تعمل بالفحم وإغلاق مبكر بنسبة 20٪ من أسطول التوليد الذي يعمل بالفحم. وفقًا لوكالة الطاقة الدولية ، سيتعين إغلاق جميع محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم الخام بحلول عام 2040 إذا كان العالم سيبقى "أقل بكثير" من 2 درجة مئوية من النمو. وهذا يعني إغلاق 100 جيجاواط من قدرة الفحم كل عام لمدة 20 عامًا ، أو ما يقرب من كتلة فحم واحدة يوميًا حتى عام 2040.

ومع ذلك ، تشير العناوين الرئيسية وتوقعات الطاقة إلى أن نمو الفحم لن يتوقف. هذه الاحتمالات القاتمة لتفاقم المناخ تخففها علامات التغير السريع في الطاقة. انخفض خط أنابيب كتل الفحم قيد الإنشاء أو المخطط له إلى النصف منذ عام 2015. ويتسارع معدل إغلاق محطات الطاقة الحرارية ، حيث وصل إلى مستوى إجمالي 197 جيجاوات بين عامي 2010 و 2017.

تباطؤ الفحم

تؤمن وكالة الطاقة الدولية بذلك ذروة الاستثمار لطاقة الفحم العالمية مرت بالفعل ودخلت الصناعة مرحلة "تباطؤ دراماتيكي". يقول تقرير وكالة الطاقة الدولية أن الصين ، التي توفر معظم الزيادة الحالية ، لم تعد بحاجة إلى محطات طاقة حرارية جديدة.

يعني الفشل في الاستثمار أن النمو في قدرة الفحم آخذ في التباطؤ. وإذا تم إدخال 82 جيجاوات في العالم في عام 2011 ، فعندئذٍ في عام 2017 - 34 جيجاوات فقط.

يتراجع عدد المحطات الجديدة قيد الإنشاء بشكل أسرع كل عام ، حيث انخفض بنسبة 73٪ منذ عام 2015 ، وفقًا لآخر تقرير سنوي صادر عن CoalSwarm و Greenpeace و Sierra Club. تقوم الصين بإغلاق عدة مئات من المصانع الأصغر والأقدم والأقل كفاءة ، واستبدالها بمصانع أكبر وأكثر كفاءة. كل هذا يعني ذلك قوة عالمية توليد الفحم قد تبلغ ذروتها في وقت مبكر من عام 2022 ، وفقًا لتقرير وكالة الطاقة الدولية عن حالة الصناعة.

ذروة انبعاثات ثاني أكسيد الكربون

تظهر بيانات وكالة الطاقة الدولية ذلك انبعاثات CO2 من طاقة الفحم ، ربما بالفعل بلغ ذروته في عام 2014 . ، على الرغم من حقيقة أن قدرة الفحم تستمر في النمو. انخفضت انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من الفحم بنسبة 3.9٪ في الفترة 2014-2016 ، وإنتاج الفحم بنسبة 4.3٪.

مع استمرار زيادة قدرة الفحم ، تعمل محطات الطاقة الحالية التي تعمل بالفحم لساعات أقل. في المتوسط ​​، عملت محطات الطاقة العالمية التي تعمل بالفحم حوالي نصف الوقت في عام 2016 ، بعامل تحميل بلغ 52.5٪. لوحظ اتجاه مماثل في الولايات المتحدة (52٪) ، الاتحاد الأوروبي (46٪) ، الصين (49٪) والهند (60٪).

يؤثر عدد من العوامل الأخرى أيضًا على العلاقة بين محطات الطاقة التي تعمل بالفحم وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون. وتشمل هذه أنواع الفحم وتقنيات الاحتراق التي يستخدمها كل مصنع. يمكن لمحطات الطاقة الحرارية التي تحرق الليغنيت منخفض الجودة أن تنبعث منها ما يصل إلى 1200 طن من ثاني أكسيد الكربون لكل جيجاوات ساعة من الكهرباء المولدة. يصدر الفحم عالي الجودة انبعاثات أقل.

تعتبر تقنية الاحتراق مهمة أيضًا ، من المصانع "دون الحرجة" الأقل كفاءة إلى فوق الحرج الأنظمة التي تزيد من كفاءة المرجل عند الضغط العالي. تعمل أقدم وأقل المحطات دون الحرجة كفاءة بنسبة 35٪. التقنيات الجديدة ترفع هذا الرقم إلى 40٪ ، وفوق الحرج تصل إلى 45٪ (هيل).

ومع ذلك ، وفقًا لرابطة الفحم العالمية ، حتى كتل الفحم HELE تنبعث منها حوالي 800 طن من ثاني أكسيد الكربون / جيجاوات. هذا هو حوالي ضعف انبعاثات محطات الطاقة التي تعمل بالغاز وحوالي 50-100 مرة أعلى من الطاقة النووية وطاقة الرياح والطاقة الشمسية. لا ترى وكالة الطاقة الدولية أي آفاق أخرى لطاقة الفحم في سيناريوهات ما قبل درجتين مئويتين لأن الانبعاثات المتبقية مرتفعة للغاية ، حتى مع احتجاز الكربون وتخزينه.

كان هناك ارتفاع طفيف في إنتاج الفحم وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون في عام 2017 ، مدفوعًا بزيادة الإنتاج في الصين ، على الرغم من أنها لا تزال أقل من ذروتها في عام 2014.

تآكل اقتصاد الفحم

يعتبر الاستخدام المنخفض لمحطات الطاقة (PLU) بمثابة "تآكل" لاقتصاد محطات الطاقة التي تعمل بالفحم. بشكل عام ، تم تصميمها للعمل على الأقل 80٪ من الوقت ، حيث أن تكاليفها ثابتة مرتفعة نسبيًا. هذا أيضًا هو أساس تقدير التكلفة لبناء كتلة فحم جديدة ، بينما يؤدي الحمل الأصغر إلى زيادة التكلفة لكل وحدة كهرباء. تعتبر ديناميكيات الانخفاض في المواد غير الغذائية سامة بشكل خاص لمشغلي المصانع التي تعمل بالفحم الذين يتنافسون مع أسعار الطاقة المتجددة المتراجعة بسرعة ، والغاز الرخيص في الولايات المتحدة ، وارتفاع أسعار الفحم في الاتحاد الأوروبي. تؤدي القيود المفروضة على إمدادات الفحم إلى ارتفاع أسعار الفحم ، مما يؤدي إلى زيادة تقويض أي مزايا باقية على البدائل.

تعمل اللوائح البيئية الجديدة على زيادة تكلفة محطات الطاقة التي تعمل بالفحم في العديد من الولايات القضائية من الاتحاد الأوروبي إلى الهند وإندونيسيا. يجب على مالكي محطات الفحم الاستثمار في محطات معالجة مياه الصرف الصحي لتلبية معايير بيئية أعلى ، أو إغلاق محطات الطاقة الحرارية المتسخة تمامًا. يعني هذا المزيج من العوامل أن معظم المحطات في "أسطول" الفحم الحالي في الاتحاد الأوروبي وحتى في الهند تواجه مشاكل اقتصادية خطيرة ، وفقًا لمركز الأبحاث المالية Carbon Tracker. لقد وجد أن بحلول عام 2030 ، على سبيل المثال ، ستكون جميع محطات الطاقة التي تعمل بالفحم تقريبًا في الاتحاد الأوروبي غير مربحة. يقول مايكل ليبريتش ، مؤسس بلومبيرج نيو إنيرجي فاينانس ، إن الفحم يواجه "نقطتي تحول". الأول هو عندما تصبح الطاقة المتجددة الجديدة أرخص من محطات الطاقة الحرارية الجديدة التي تعمل بالفحم ، وهو ما حدث بالفعل في عدة مناطق. والثاني هو عندما تكون مصادر الطاقة المتجددة الجديدة أرخص من محطات الطاقة الحالية التي تعمل بالفحم.

.لاحظ أن يمكن أن تستمر محطات الطاقة الحرارية التي تعمل بالفحم في العمل في ظروف اقتصادية معاكسة ، فمثلا، بتكلفة إضافية على الطاقة. تم تقديم هذه الممارسة من قبل عدد من دول الاتحاد الأوروبي في عام 2018.

في عام 2018 ، ألغت الصين وفيتنام وتايلاند تمامًا الرسوم الإضافية لتوليد الطاقة الشمسية. وقد خفضته الفلبين وإندونيسيا بشكل كبير. وفي الهند ، يعد توليد الطاقة الشمسية بالفعل أرخص من الفحم. أي ، في ظل ظروف المنافسة الحقيقية ، توليد الطاقة بالفحم في البلدان الجنوب الشرقي تفقد آسيا بالفعل RES وستتطور بشكل أبطأ مما كان مخططاً له.

البلدان والمناطق الرئيسية

77 دولة تستخدم الفحم لتوليد الكهرباء ، ارتفاعا من 65 دولة في عام 2000. ومنذ ذلك الحين ، قامت 13 دولة ببناء طاقة الفحم ودولة واحدة فقط ، بلجيكا ، أغلقتها. تعهدت 13 دولة أخرى ، تمثل 3 ٪ من السعة الحالية ، بالتخلص التدريجي من الفحم بحلول عام 2030 كجزء من تحالف ترك الفحم ، بقيادة المملكة المتحدة وكندا. في غضون ذلك ، ما زالت 13 دولة تأمل في الانضمام إلى نادي طاقة الفحم.

أعلى 10 تمثل دول العالم ، الموضحة على الجانب الأيسر من الجدول أدناه ، 86٪ من إجمالي عدد محطات الطاقة العاملة التي تعمل بالفحم. على الجانب الأيمن من الطاولة - أعلى 10 البلدان التي تخطط لبناء 64٪ من قدرة العالم على حرق الفحم.

البلد / ميغاواط قيد التشغيل / حصة في العالم البلد / ميغاواط قيد الإنشاء / حصة

الصين 935.472 47٪ الصين 210.903 32٪

الولايات المتحدة الأمريكية 278.823 14٪ الهند 131.359 20٪

الهند 214.910 11٪ فيتنام 46.425 7٪

ألمانيا 50،400 3٪ تركيا 42،890 7٪

روسيا 48،690 2٪ إندونيسيا 34،405 5٪

اليابان 44،578 2٪ بنغلاديش 21،998 3٪

جنوب أفريقيا 41.307 2٪ اليابان 18.575 3٪

كوريا الجنوبية 37،973 2٪ مصر 14،640 2٪

بولندا 29.401 1٪ باكستان 12.385 2٪

اندونيسيا 28.584 1٪ الفلبين 12.141 2٪

تمتلك الصين أكبر أسطول لتوليد الكهرباء يعمل بالفحم ، وهي موطن لأقوى ناقل 97 جيجاوات قيد الإنشاء في دائرة نصف قطرها 250 كم على طول دلتا نهر اليانغتسي حول شنغهاي. هذا أكثر من أي دولة باستثناء الهند والولايات المتحدة موجودة بالفعل. تمتلك روسيا خامس أكبر أسطول لتوليد الفحم في العالم ، والذي يمثل 2٪ فقط من قدرة التوليد في العالم.

الصين

على مدار العشرين عامًا الماضية ، حدثت أهم التغييرات في الصين. نما أسطولها الذي يعمل بالفحم خمسة أضعاف بين عامي 2000 و 2017. ووصل إلى 935 جيجاوات أو ما يقرب من نصف السعة العالمية.

تعد الصين أيضًا أكبر مصدر لانبعاث ثاني أكسيد الكربون في العالم وتستخدم نصف استهلاك الفحم في العالم ، لذا فإن مسارها المستقبلي مهم بشكل غير متناسب للجهود العالمية لمكافحة تغير المناخ.

تم تحفيز النشاط الصناعي واستخدام الفحم حتى تعيين الرئيس شي "قائدًا مدى الحياة". يمكن لسياسة الطاقة هذه أن تدفع نمو انبعاثات ثاني أكسيد الكربون إلى أسرع وتيرة لسنوات عديدة.

ومع ذلك ، يقول بعض المحللين إن استخدام الفحم في الصين قد ينخفض ​​إلى النصف بحلول عام 2030. وتقوم الحكومة بسن خطة وطنية لتجارة الانبعاثات وإغلاق والحد من توليد الطاقة الجديدة التي تعمل بالفحم استجابة لتلوث الهواء والمخاوف المناخية. وهذا يعني أن خط أنابيب محطات الطاقة الحرارية التي تعمل بالفحم قيد الإنشاء أو المخطط لها في عام 2017 قد انخفض بنسبة 70٪ مقارنة بعام 2016 ، وفقًا لـ CoalSwarm.

وهذا يعني أيضًا أن المشاريع المخطط لها من غير المرجح أن تحصل على التصاريح اللازمة لبنائها ، كما يقول لوري ميليفيرتا ، محلل الطاقة في شرق آسيا في منظمة السلام الأخضر. العديد من المشاريع المخطط لها في الصين والهند ماتت بالفعل. في الهند ، فهي تفتقر إلى السيولة التجارية ، ولن يقوم أي شخص في عقله الصحيح ببنائها ... في الصين ، هذا غير منطقي ، لأن هناك بالفعل الكثير من السعة ، والفائض ". وفقًا لإدارة معلومات الطاقة الأمريكية (EIA) ، وصلت الطاقة الإنتاجية وإنتاج الفحم في الصين إلى ذروتها بشكل أو بآخر.

الهند

كانت ثاني أكبر زيادة في السعة منذ عام 2000 في الهند ، حيث تضاعف أسطول الطاقة الذي يعمل بالفحم بأكثر من ثلاثة أضعاف ليصل إلى 215 جيجاوات. في الآونة الأخيرة ، تدهورت حالة توليد الفحم الهندي بشكل حاد. وكالة الطاقة الدولية تخفض توقعاتها للطلب على الفحم الهندي بسبب تباطؤ النمو في الطلب على الكهرباء ومصادر الطاقة المتجددة الأرخص. تعتبر حوالي 10 محطات غيغاواط "غير قابلة للحياة" ، والبعض الآخر 30 غيغاواط تحت "الإجهاد" ، وفقًا لوزير الطاقة الهندي في مقابلة مع بلومبرج في مايو 2018. هذا لأن "ثورة الطاقة المتجددة في الهند تدفع الفحم من منحدر الديون ، كتب ماثيو جراي محلل في شركة Carbon Tracker.

تهدف أحدث خطة وطنية للكهرباء في الهند إلى سحب 48 جيجاواط من محطات الطاقة التي تعمل بالفحم جزئيًا بسبب معايير بيئية جديدة. كما ينص على تشغيل 94 جيجاوات من السعات الجديدة ، ولكن هذا الرقم يعتبر غير واقعي من قبل المحللين الرئيسيين في العالم. البلاد لديها 44 جيجاواط من المشاريع المخطط لها ، منها 17 جيجاواط تم تعليقها لسنوات. " في الهند ، يمكن للطاقة المتجددة بالفعل توفير الطاقة بتكلفة أقل من محطات الطاقة الجديدة وحتى معظم محطات الطاقة الحالية التي تعمل بالفحم. "، كما يقول لوري ميليفيرتا ، محلل الطاقة في منظمة السلام الأخضر في شرق آسيا.

الولايات المتحدة الأمريكية

أدت موجة إيقاف تشغيل القدرات القديمة إلى خفض توليد الفحم في الولايات المتحدة بمقدار 61 جيجاوات في ست سنوات ، ومن المقرر إغلاق 58 جيجاوات أخرى ، كما يشير سرب الفحم. سيؤدي هذا إلى تقليل أسطول الفحم الأمريكي بمقدار الخمسين ، من 327 جيجاوات في عام 2000 إلى 220 جيجاوات أو أقل في المستقبل.

تتمثل إحدى طرق إنقاذ الصناعة في الخطط التي أعلنتها إدارة ترامب لإنقاذ المحطات غير المربحة التي تعمل بالفحم لأسباب تتعلق بالأمن القومي للحفاظ على موثوقية النظام مع رسوم إضافية على السعة. وتصفها بلومبرج بأنها "تدخل غير مسبوق في أسواق الطاقة الأمريكية".

من ناحية أخرى ، تفضل ظروف السوق حاليًا محطات الطاقة التي تعمل بالغاز ومصادر الطاقة المتجددة. لا توجد قدرات جديدة للفحم في الولايات المتحدة. من المتوقع أن يصل حجم إيقاف تشغيل طاقة الفحم في 2018 إلى 18 جيجاوات. في العام الماضي ، كان استهلاك الفحم في قطاع الطاقة الأمريكي هو الأدنى منذ عام 1982.

الاتحاد الأوروبي

نظرًا لخطط الاتحاد الأوروبي للتخلص التدريجي من الفحم ، يجب تخفيض أسطول توليد الطاقة بالفحم التابع للاتحاد إلى 100 جيجاوات بحلول عام 2030 ، أي نصف طاقته الإجمالية في عام 2000. جنبًا إلى جنب مع كندا ، يقود الاتحاد الأوروبي تحالف التخلص التدريجي من الفحم. أعلنت المملكة المتحدة وفرنسا وإيطاليا وهولندا والبرتغال والنمسا وإيرلندا والدنمارك والسويد وفنلندا عن التخلص التدريجي من محطات الطاقة الحرارية التي تعمل بالفحم حتى عام 2030. وتبلغ طاقتها 42 جيجاوات ، بما في ذلك محطات الطاقة الحرارية المبنية حديثًا.

في الوقت نفسه ، يعتبر رابع وتاسع أكبر أسطول وطني لتوليد الفحم في العالم في الدول الأعضاء الاتحاد الأوروبي ، أي 50 جيجاواط في ألمانيا و 29 جيجاواط في بولندا. بدأت مفوضية الاتحاد الأوروبي لتحديد موعد لإمدادات الكهرباء القائمة على الفحم في ألمانيا العمل ، على الرغم من أن مشغل الشبكة في البلاد يقول إنه يمكن إغلاق نصف أسطول الفحم فقط بحلول عام 2030 دون المساس بأمن الطاقة. لقد وعدت بولندا ببساطة بأنها لن تبني محطات طاقة حرارية جديدة تعمل بالفحم بخلاف ما هو قيد الإنشاء بالفعل.

أظهرت دراسات وكالة الطاقة الدولية أنه يجب إغلاق جميع محطات الطاقة التي تعمل بالفحم في الاتحاد الأوروبي بحلول عام 2030 من أجل تحقيق أهداف اتفاقية باريس. من المتوقع أن يؤدي ارتفاع أسعار ثاني أكسيد الكربون إلى التحول من الفحم إلى الغاز في وقت مبكر من هذا العام ، بشرط أن يكون السعر مناسبًا وأن يتوفر الغاز.

بلدان رئيسية أخرى

ضاعفت دول آسيوية أخرى ، بما في ذلك كوريا الجنوبية واليابان وفيتنام وإندونيسيا وبنغلاديش وباكستان والفلبين ، بشكل جماعي أسطول توليد الطاقة بالفحم منذ عام 2000 ، لتصل إلى 185 جيجاوات في عام 2017. معًا ، ستقوم هذه الدول بشكل مستقل ببناء 50 جيجاواط من من المقرر إنشاء محطات طاقة حرارية جديدة و 128 جيجاوات على حساب التمويل والمشاركة في بناء الصين واليابان وكوريا الجنوبية.

في العديد من هذه البلدان ، هناك علامات مختلطة على استخدام الفحم. على سبيل المثال ، تدرس أحدث مسودة لخطة الطاقة الوطنية اليابانية الدور المهم للفحم في عام 2030 ، بينما تعني اتفاقية باريس أنه يجب على طوكيو التخلص التدريجي من الفحم بحلول ذلك الوقت ، وفقًا لتحليلات المناخ.

فيتنام هي الدولة الثالثة من حيث الحجم المخطط لتوليد الفحم - 46 جيجاوات ، منها 11 جيجاوات قيد الإنشاء بالفعل. كتب أليكس بيريرا ، المدير المساعد للطاقة في معهد الموارد العالمية: "مع ذلك ، تستثمر الحكومة بشكل متزايد في تغيير هذا المسار. الطاقة المتجددة والقطاع الخاص يسعى إلى تحقيق أهداف الطاقة النظيفة الصارمة بشكل متزايد."

حظرت الحكومة الإندونيسية بناء محطات فحم جديدة في جزيرة جاوة الأكثر كثافة سكانية. وقد تعرضت شركة المرافق الحكومية لانتقادات بسبب "المبالغة في تقدير النمو في الطلب على الكهرباء" لتبرير خطط إدخال محطات طاقة جديدة تعمل بالفحم.

تركيا لديها خطط كبيرة لتوسيع أسطولها من الفحم. ومع ذلك ، يتم حاليًا بناء 1 جيجاواط فقط من خط الأنابيب المخطط له البالغ 43 جيجاوات.

دولة أخرى لديها خطط كبيرة هي مصر ، التي ليس لديها محطات فحم ولا رواسب الفحم الخاصة بها. لاحظ أن أيا من 15 جيجاواط من السعة الجديدة المخطط لها لم تتجاوز المرحلة الأولى من الموافقات ، وحصلت على أي تصاريح ، وهي ليست قيد الإنشاء.

تمتلك جنوب إفريقيا رواسب كبيرة من الفحم وسابع أكبر أسطول طاقة يعمل بالفحم في العالم. تقوم جنوب إفريقيا ببناء 6 جيجاوات من محطات الطاقة الحرارية الجديدة وتخطط لتشغيل 6 جيجاوات أخرى. ومع ذلك ، منذ انتخاب سيريل رامافوزا في وقت سابق من هذا العام ، تغير المزاج السياسي في البلاد ، وتم توقيع صفقات طويلة الأجل لبناء طاقة متجددة بقيمة 4.7 مليار دولار في أبريل. يعتقد الخبراء أن السبب في ذلك هو أن محطات الفحم الجديدة ستكون أغلى ثمناً من مصادر الطاقة المتجددة. ستجرى مناقشات تشريعية حول دور الفحم في خطة استثمار الطاقة الجديدة في جنوب إفريقيا في وقت لاحق من هذا الصيف.

في عام 1879 ، عندما توماس الفا اديسونبدأ عصر الكهرباء اخترع المصباح المتوهج. يتطلب توليد كميات كبيرة من الكهرباء وقودًا رخيصًا ومتاحًا بسهولة. استوفى الفحم هذه المتطلبات ، وكانت أولى محطات الطاقة (التي بناها إديسون بنفسه في نهاية القرن التاسع عشر) تعمل بالفحم.

مع بناء المزيد والمزيد من المحطات في جميع أنحاء البلاد ، زاد الاعتماد على الفحم. منذ الحرب العالمية الأولى ، جاء حوالي نصف الإنتاج السنوي للكهرباء في الولايات المتحدة من محطات الطاقة الحرارية التي تعمل بالفحم. في عام 1986 ، بلغت الطاقة الإنتاجية الإجمالية لمحطات الطاقة هذه 289000 ميجاوات ، واستهلكت 75 ٪ من إجمالي (900 مليون طن) من الفحم المستخرج في البلاد. بالنظر إلى أوجه عدم اليقين الحالية فيما يتعلق بآفاق تطوير الطاقة النووية ونمو إنتاج النفط والغاز الطبيعي ، يمكن الافتراض أنه بحلول نهاية القرن ، ستنتج محطات الطاقة الحرارية التي تعمل بالفحم ما يصل إلى 70٪ من إجمالي الكهرباء ولدت في البلاد.

ومع ذلك ، على الرغم من حقيقة أن الفحم كان منذ فترة طويلة وسيظل المصدر الرئيسي للكهرباء لسنوات عديدة قادمة (يمثل في الولايات المتحدة حوالي 80 ٪ من احتياطيات جميع أنواع الوقود الطبيعي) ، فإنه لم يكن أبدًا هو المصدر الرئيسي للكهرباء. الوقود الأمثل لمحطات الطاقة. محتوى الطاقة المحدد لكل وحدة وزن (أي القيمة الحرارية) للفحم أقل من محتوى النفط أو الغاز الطبيعي. من الصعب نقله ، بالإضافة إلى أن حرق الفحم يتسبب في عدد من الآثار البيئية غير المرغوب فيها ، ولا سيما الأمطار الحمضية. منذ نهاية الستينيات ، انخفضت جاذبية محطات الطاقة الحرارية التي تعمل بالفحم بشكل حاد بسبب تشديد متطلبات التلوث البيئي من خلال الانبعاثات الغازية والصلبة في شكل رماد وخبث. إن تكاليف معالجة هذه المشاكل البيئية ، إلى جانب التكلفة المتزايدة لبناء مرافق معقدة مثل محطات الطاقة الحرارية ، جعلت آفاق تطويرها أقل ملاءمة من وجهة نظر اقتصادية بحتة.

ومع ذلك ، إذا تم تغيير القاعدة التكنولوجية لمحطات الطاقة الحرارية التي تعمل بالفحم ، فقد يتم إحياء جاذبيتها السابقة. بعض هذه التغييرات تطورية بطبيعتها وتهدف بشكل أساسي إلى زيادة قدرة المنشآت القائمة. في الوقت نفسه ، يتم تطوير عمليات جديدة تمامًا لاحتراق الفحم الخالي من النفايات ، أي بأقل ضرر للبيئة. يهدف إدخال العمليات التكنولوجية الجديدة إلى ضمان إمكانية التحكم بفعالية في محطات الطاقة الحرارية التي تعمل بالفحم في المستقبل من أجل درجة التلوث البيئي ، ولديها المرونة من حيث إمكانية استخدام أنواع مختلفة من الفحم ولا تتطلب فترات بناء طويلة.

من أجل تقدير أهمية التقدم في تكنولوجيا احتراق الفحم ، فكر بإيجاز في تشغيل محطة طاقة حرارية تقليدية تعمل بالفحم. يُحرق الفحم في فرن الغلاية البخارية ، وهو عبارة عن غرفة ضخمة بها أنابيب بداخلها ، حيث يتحول الماء إلى بخار. قبل إدخاله في الفرن ، يتم سحق الفحم وتحويله إلى غبار ، مما يؤدي إلى تحقيق نفس كفاءة الاحتراق تقريبًا كما هو الحال عند حرق الغازات القابلة للاحتراق. تستهلك غلاية بخار كبيرة ما معدله 500 طن من الفحم المسحوق في الساعة وتولد 2.9 مليون كيلوجرام من البخار ، وهو ما يكفي لإنتاج مليون كيلوواط ساعة من الطاقة الكهربائية. خلال نفس الوقت ، يصدر المرجل حوالي 100000 متر مكعب من الغازات في الغلاف الجوي.
يمر البخار المتولد عبر السخان الفائق ، حيث تزداد درجة حرارته وضغطه ، ثم يدخل التوربين عالي الضغط. يتم تحويل الطاقة الميكانيكية لدوران التوربين بواسطة مولد كهربائي إلى طاقة كهربائية. من أجل الحصول على كفاءة تحويل أعلى للطاقة ، عادةً ما يتم إرجاع البخار من التوربين إلى المرجل لإعادة تسخينه ثم تشغيل واحد أو اثنين من التوربينات منخفضة الضغط ثم يتم تكثيفه عن طريق التبريد ؛ يتم إرجاع المكثف إلى دورة المرجل.

تشمل معدات محطات الطاقة الحرارية مغذيات الوقود ، والغلايات ، والتوربينات ، والمولدات ، فضلاً عن أنظمة التبريد المتطورة وتنظيف غاز المداخن وإزالة الرماد. تم تصميم كل هذه الأنظمة الرئيسية والإضافية للعمل بموثوقية عالية لمدة 40 عامًا أو أكثر بأحمال يمكن أن تتراوح من 20٪ من السعة المركبة بالمحطة إلى الحد الأقصى. عادةً ما تتجاوز التكلفة الرأسمالية لتجهيز محطة طاقة حرارية نموذجية تبلغ 1000 ميجاوات مليار دولار.

كانت الكفاءة التي يمكن بها تحويل الحرارة المنبعثة من حرق الفحم إلى كهرباء 5٪ فقط قبل عام 1900 ، لكنها وصلت بحلول عام 1967 إلى 40٪. بمعنى آخر ، خلال فترة 70 عامًا تقريبًا ، انخفض الاستهلاك المحدد للفحم لكل وحدة من الكهرباء المنتجة بمقدار ثمانية أضعاف. وعليه ، كان هناك انخفاض في تكلفة 1 كيلوواط من السعة المركبة لمحطات الطاقة الحرارية: إذا كانت 350 دولارًا في عام 1920 (بأسعار 1967) ، فقد انخفضت في عام 1967 إلى 130 دولارًا. وانخفض سعر الكهرباء المزودة أيضًا أكثر من نفس الفترة من 25 سنتًا إلى سنتان مقابل 1 كيلوواط من الشاي.

ومع ذلك ، منذ الستينيات ، بدأت وتيرة التقدم في الانخفاض. هذا الاتجاه ، على ما يبدو ، يفسر من خلال حقيقة أن محطات الطاقة الحرارية التقليدية قد وصلت إلى حد الكمال ، الذي تحدده قوانين الديناميكا الحرارية وخصائص المواد التي تصنع منها الغلايات والتوربينات. منذ بداية السبعينيات ، تفاقمت هذه العوامل الفنية لأسباب اقتصادية وتنظيمية جديدة. على وجه الخصوص ، ارتفعت النفقات الرأسمالية بشكل كبير ، وتباطأ نمو الطلب على الكهرباء ، وأصبحت متطلبات حماية البيئة من الانبعاثات الضارة أكثر صرامة ، وتم إطالة الإطار الزمني لتنفيذ مشاريع إنشاء محطات الطاقة. ونتيجة لذلك ، ارتفعت بشكل حاد تكلفة توليد الكهرباء من الفحم ، والتي كانت تتراجع لسنوات عديدة. في الواقع ، تكلف 1 كيلوواط من الكهرباء التي تنتجها محطات الطاقة الحرارية الجديدة الآن أكثر مما كانت عليه في عام 1920 (بأسعار قابلة للمقارنة).

في العشرين عامًا الماضية ، تأثرت تكلفة محطات الطاقة الحرارية التي تعمل بالفحم بشكل أكبر من خلال زيادة متطلبات إزالة الغازات ،
النفايات السائلة والصلبة. تمثل أنظمة تنظيف الغاز وإزالة الرماد في محطات الطاقة الحرارية الحديثة 40٪ من تكاليف رأس المال و 35٪ من تكاليف التشغيل. من وجهة النظر الفنية والاقتصادية ، فإن أهم عنصر في نظام التحكم في الانبعاثات هو محطة إزالة الكبريت من غاز المداخن ، والتي يشار إليها غالبًا باسم نظام الغسل الرطب. يحتفظ مجمع الغبار الرطب (جهاز التنظيف) بأكاسيد الكبريت ، وهي الملوث الرئيسي الذي يتكون أثناء احتراق الفحم.

إن فكرة جمع الغبار الرطب بسيطة ، ولكن من الناحية العملية يتبين أنها صعبة ومكلفة. يتم خلط مادة قلوية ، عادة ما تكون الجير أو الحجر الجيري ، بالماء ويتم رش المحلول في تيار غاز المداخن. يتم امتصاص أكاسيد الكبريت الموجودة في غازات المداخن بواسطة الجسيمات القلوية وترسب من المحلول على شكل كبريتات خاملة أو كبريتات الكالسيوم (الجبس). يمكن إزالة الجبس بسهولة ، وإذا كان نظيفًا بدرجة كافية ، فيمكن تسويقه كمواد بناء. في أنظمة الغسل الأكثر تعقيدًا وتكلفة ، يمكن تحويل حمأة الجبس إلى حمض الكبريتيك أو عنصر الكبريت ، والمواد الكيميائية الأكثر قيمة. منذ عام 1978 ، أصبح تركيب أجهزة تنقية الغاز إلزاميًا في جميع محطات الطاقة الحرارية قيد الإنشاء باستخدام وقود الفحم المسحوق. نتيجة لذلك ، تمتلك صناعة الطاقة الأمريكية الآن عددًا من منشآت أجهزة التنظيف أكثر من بقية العالم.
عادة ما تكون تكلفة نظام الغسيل في المصانع الجديدة 150-200 دولار لكل 1 كيلوواط من السعة المركبة. تركيب أجهزة الغسل في المحطات القائمة ، المصممة أصلاً بدون تنقية رطبة ، تكلف 10-40٪ أكثر من المصانع الجديدة. إن تكاليف تشغيل أجهزة الغسل مرتفعة للغاية سواء تم تركيبها في مصانع قديمة أو جديدة. تولد أجهزة تنقية الغاز كميات هائلة من حمأة الجبس التي يجب حفظها في أحواض الترسيب أو إغراقها ، مما يؤدي إلى مشكلة بيئية جديدة. على سبيل المثال ، تنتج محطة طاقة حرارية بسعة 1000 ميجاوات ، تعمل على الفحم المحتوي على 3٪ من الكبريت ، الكثير من الحمأة سنويًا بحيث يمكنها تغطية مساحة 1 كيلومتر مربع بطبقة تبلغ سمكها حوالي متر واحد.
بالإضافة إلى ذلك ، تستهلك أنظمة تنظيف الغاز الرطب الكثير من المياه (في محطة 1000 ميجاوات ، يكون تدفق المياه حوالي 3800 لتر / دقيقة) ، وغالبًا ما تكون معداتها وخطوط الأنابيب عرضة للانسداد والتآكل. تعمل هذه العوامل على زيادة تكاليف التشغيل وتقليل موثوقية النظام بشكل عام. أخيرًا ، في أنظمة الغسل ، يتم إنفاق من 3 إلى 8٪ من الطاقة المولدة من المحطة على مضخات القيادة وشفاطات الدخان وعلى تسخين غازات المداخن بعد تنظيف الغاز ، وهو أمر ضروري لمنع التكثيف والتآكل في المداخن.
لم يكن الاستخدام الواسع لأجهزة الغسل في صناعة الطاقة الأمريكية سهلاً ولا رخيصًا. كانت التركيبات الأولى لأجهزة الغسل أقل موثوقية بكثير من بقية معدات المحطة ، لذلك تم تصميم مكونات أنظمة الغسل بهامش كبير من الأمان والموثوقية. يمكن تفسير بعض الصعوبات المرتبطة بتركيب أجهزة الغسل وتشغيلها بحقيقة أن التطبيق الصناعي لتكنولوجيا أجهزة الغسل قد بدأ قبل الأوان. الآن فقط ، وبعد 25 عامًا من الخبرة ، وصلت موثوقية أنظمة الغسل إلى مستوى مقبول.
ارتفعت تكلفة المحطات الحرارية التي تعمل بالفحم ليس فقط بسبب أنظمة التحكم الإلزامية في الانبعاثات ، ولكن أيضًا بسبب ارتفاع تكلفة البناء بحد ذاته. حتى مع الأخذ في الاعتبار التضخم ، فإن تكلفة الوحدة للقدرة المركبة لمحطات الطاقة الحرارية التي تعمل بالفحم هي الآن أعلى بثلاث مرات مما كانت عليه في عام 1970. على مدار الخمسة عشر عامًا الماضية ، كان "تأثير المقياس" ، أي الاستفادة من بناء محطات طاقة كبيرة ، تم تعويضه من خلال زيادة كبيرة في تكاليف البناء. ويعكس هذا التقدير ، جزئياً ، التكلفة العالية لتمويل المشاريع الرأسمالية طويلة الأجل.

يمكن رؤية تأثير تأخير المشروع في مثال شركات الطاقة اليابانية. عادة ما تكون الشركات اليابانية أكثر مرونة من نظيراتها الأمريكية في التعامل مع المشكلات التنظيمية والتقنية والمالية التي غالبًا ما تؤخر التكليف بمشاريع البناء الكبيرة. في اليابان ، يمكن بناء محطة طاقة وتشغيلها في غضون 30-40 شهرًا ، بينما في الولايات المتحدة ، عادةً ما تستغرق محطة بنفس السعة من 50 إلى 60 شهرًا. مع فترات تنفيذ المشروع الطويلة هذه ، فإن تكلفة مصنع جديد قيد الإنشاء (وبالتالي تكلفة رأس المال المجمد) يمكن مقارنتها برأس المال الثابت للعديد من شركات الطاقة الأمريكية.

لذلك ، تبحث شركات الطاقة عن طرق لتقليل تكلفة بناء محطات طاقة جديدة ، لا سيما باستخدام محطات معيارية أصغر يمكن نقلها وتركيبها بسرعة في مصنع قائم لتلبية الطلب المتزايد. يمكن تشغيل هذه المصانع في وقت أقصر ، وبالتالي تسديد تكاليفها بشكل أسرع ، حتى لو ظل العائد على الاستثمار ثابتًا. يمكن أن يؤدي تثبيت وحدات جديدة فقط عند الحاجة إلى زيادة سعة النظام إلى تحقيق وفورات صافية تصل إلى 200 دولار / كيلوواط ، على الرغم من ضياع وفورات الحجم مع التركيبات الأصغر.
كبديل لبناء منشآت جديدة لتوليد الطاقة ، مارست شركات الطاقة أيضًا تعديل محطات الطاقة القديمة الحالية لتحسين أدائها وإطالة عمرها. تتطلب هذه الاستراتيجية بالطبع إنفاقًا رأسماليًا أقل من بناء المصانع الجديدة. هذا الاتجاه له ما يبرره أيضًا لأن محطات الطاقة التي تم بناؤها منذ حوالي 30 عامًا لم تتقادم أخلاقياً بعد. بل إنها تعمل في بعض الحالات بكفاءة أعلى لأنها غير مجهزة بأجهزة تنقية الغاز. تستحوذ محطات الطاقة القديمة على حصة متزايدة في قطاع الطاقة في البلاد. في عام 1970 ، كان هناك 20 منشأة توليد فقط في الولايات المتحدة يتجاوز عمرها 30 عامًا. بحلول نهاية القرن ، سيكون 30 عامًا هو متوسط ​​عمر محطات الطاقة الحرارية التي تعمل بالفحم.

تبحث شركات الطاقة أيضًا عن طرق لتقليل تكاليف التشغيل في المحطات. لمنع فقد الطاقة ، من الضروري توفير تحذير في الوقت المناسب من تدهور أداء أهم المناطق في المنشأة. لذلك ، تصبح المراقبة المستمرة لحالة الوحدات والأنظمة جزءًا مهمًا من الخدمة التشغيلية. تتيح هذه المراقبة المستمرة للعمليات الطبيعية للتآكل والتآكل والتآكل لمشغلي المحطة اتخاذ الإجراءات في الوقت المناسب ومنع الفشل الطارئ لمحطات الطاقة. يمكن تقييم أهمية مثل هذه التدابير بشكل صحيح إذا اعتبر المرء ، على سبيل المثال ، أن التوقف القسري لمحطة تعمل بالفحم بقدرة 1000 ميجاوات يمكن أن يكلف شركة الطاقة مليون دولار يوميًا ، ويرجع ذلك أساسًا إلى ضرورة تعويض الطاقة غير المولدة عن طريق توفير الطاقة من مصادر أكثر تكلفة.

أدى نمو التكاليف المحددة لنقل ومعالجة الفحم وإزالة الرماد إلى جعل جودة الفحم (التي تحددها محتوى الرطوبة والكبريت والمعادن الأخرى) عاملاً مهمًا يحدد أداء واقتصاديات محطات الطاقة الحرارية. على الرغم من أن الفحم منخفض الدرجة قد يكلف أقل من الفحم عالي الجودة ، إلا أنه يكلف أكثر بكثير لإنتاج نفس الكمية من الكهرباء. قد تفوق تكلفة نقل المزيد من الفحم منخفض الجودة فائدة انخفاض سعره. بالإضافة إلى ذلك ، عادةً ما ينتج عن الفحم منخفض الدرجة نفايات أكثر من الفحم عالي الجودة ، وبالتالي ، يلزم ارتفاع تكاليف إزالة الرماد. أخيرًا ، يخضع تكوين الفحم منخفض الدرجة لتقلبات كبيرة ، مما يجعل من الصعب "ضبط" نظام وقود المحطة للعمل بأعلى كفاءة ممكنة ؛ في هذه الحالة ، يجب تعديل النظام بحيث يمكنه العمل بأسوأ جودة متوقعة للفحم.
في محطات الطاقة الحالية ، يمكن تحسين جودة الفحم ، أو على الأقل استقرارها ، عن طريق إزالة بعض الشوائب ، مثل معادن الكبريت ، قبل الاحتراق. في محطات المعالجة ، يتم فصل الفحم "المتسخ" الأرضي عن الشوائب بعدة طرق ، باستخدام الاختلافات في الثقل النوعي أو الخصائص الفيزيائية الأخرى للفحم والشوائب.

على الرغم من هذه الجهود لتحسين أداء محطات الطاقة الحرارية الحالية التي تعمل بالفحم ، فإن هناك حاجة لتركيب 150.000 ميغاواط إضافية من قدرة الطاقة في الولايات المتحدة بحلول نهاية القرن إذا نما الطلب على الكهرباء بمعدل متوقع يبلغ 2.3٪ لكل فرد. عام. لتظل قادرة على المنافسة مع الفحم في سوق الطاقة الآخذ في التوسع باستمرار ، ستحتاج شركات الطاقة إلى اعتماد طرق جديدة ومبتكرة لحرق الفحم تكون أكثر كفاءة من الطرق التقليدية في ثلاثة مجالات رئيسية: تلوث أقل ، وأوقات بناء أقصر لمحطات الطاقة ، ومحطة أفضل الأداء والأداء.

يقلل حرق الفحم السائل من الحاجة إلى محطات إضافية لمعالجة انبعاثات محطات الطاقة. يتم إنشاء طبقة مميعة من خليط من الفحم والحجر الجيري في فرن الغلاية عن طريق تدفق الهواء الذي يتم فيه خلط الجزيئات الصلبة وتعليقها ، أي أنها تتصرف بنفس الطريقة كما في سائل الغليان. يضمن الخلط المضطرب الاحتراق الكامل للفحم ؛ بينما تتفاعل جزيئات الحجر الجيري مع أكاسيد الكبريت وتلتقط حوالي 90٪ من هذه الأكاسيد. نظرًا لأن ملفات تسخين الغلاية تلامس مباشرة الطبقة المميعة للوقود ، فإن توليد البخار يكون أكثر كفاءة من الغلايات البخارية التقليدية بالفحم المسحوق. بالإضافة إلى ذلك ، تكون درجة حرارة الفحم المحترق في الطبقة المميعة أقل ، مما يمنع حدوث ذلكصهر خبث الغلايات ويقلل من تكوين أكاسيد النيتروجين.

يمكن أن يتم تحميص الفحم عن طريق تسخين خليط من الفحم والماء في جو أكسجين. ناتج العملية عبارة عن غاز يتكون أساسًا من أول أكسيد الكربون والهيدروجين. بمجرد أن يتم تبريد الغاز ، وإزالة التوحيد وإزالة الكبريت ، يمكن استخدامه كوقود لتوربينات الغاز ومن ثم إنتاج البخار لتوربينات بخارية (دورة مركبة). ينبعث من محطة الدورة المركبة ملوثات أقل في الغلاف الجوي من محطة حرارية تقليدية تعمل بالفحم.

  حاليًا ، يتم تطوير أكثر من اثنتي عشرة طريقة لحرق الفحم بكفاءة متزايدة وضرر أقل للبيئة. أكثرها واعدة هي احتراق الطبقة المميعة وتغويز الفحم. يتم الاحتراق وفقًا للطريقة الأولى في فرن غلاية بخار ، مصمم بحيث يتم الاحتفاظ بالفحم المسحوق الممزوج بجزيئات الحجر الجيري فوق شبكة الفرن في حالة معلقة ("مسالة زائفة") عن طريق تدفق هواء تصاعدي قوي. تتصرف الجسيمات المعلقة بشكل أساسي بنفس الطريقة التي تتصرف بها السوائل المغلية ، أي أنها في حركة مضطربة ، مما يضمن الكفاءة العالية لعملية الاحتراق. تكون أنابيب المياه لمثل هذه الغلاية على اتصال مباشر مع "الطبقة المميعة" للوقود المحترق ، ونتيجة لذلك يتم نقل نسبة كبيرة من الحرارة عن طريق التوصيل الحراري ، وهو أكثر كفاءة بكثير من الحرارة الإشعاعية والحمل الحراري نقل في غلاية بخار تقليدية.

تحتوي غلاية الفرن ذات القاعدة المميعة التي تعمل بحرق الفحم على مساحة سطح أنبوب نقل حرارة أكبر من غلاية الفحم المسحوقة التقليدية ، مما يقلل درجة حرارة الفرن وبالتالي يقلل من تكوين أكاسيد النيتروجين. (في حين أن درجة الحرارة في الغلاية التقليدية يمكن أن تكون أعلى من 1650 درجة مئوية ، في غلاية الطبقة المميعة تكون في حدود 780-870 درجة مئوية.) علاوة على ذلك ، فإن الحجر الجيري الممزوج بالفحم يربط 90 في المائة أو أكثر من الكبريت المنبعث من الفحم أثناء الاحتراق ، حيث أن درجة حرارة التشغيل المنخفضة تعزز التفاعل بين الكبريت والحجر الجيري مع تكوين كبريتات أو كبريتات الكالسيوم. بهذه الطريقة ، يتم تحييد المواد الضارة بيئيًا التي تتشكل أثناء احتراق الفحم في مكان التكوين ، أي في الفرن.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن غلاية الطبقة المميعة أقل حساسية للتقلبات في جودة الفحم بسبب تصميمها ومبدأ التشغيل. في فرن غلاية الفحم المسحوقة التقليدية ، يتم تكوين كمية كبيرة من الخبث المصهور ، والذي غالبًا ما يسد أسطح نقل الحرارة وبالتالي يقلل من كفاءة وموثوقية المرجل. في غلاية الطبقة المميعة ، يحترق الفحم عند درجة حرارة أقل من نقطة انصهار الخبث ، وبالتالي لا تنشأ مشكلة تلوث أسطح التسخين بالخبث. يمكن أن تعمل هذه الغلايات على الفحم الأقل جودة ، والذي في بعض الحالات يمكن أن يقلل بشكل كبير من تكاليف التشغيل.
يتم تنفيذ طريقة الاحتراق في الطبقة المميعة بسهولة في الغلايات ذات التصميم المعياري بسعة بخار صغيرة. وفقًا لبعض التقديرات ، يمكن أن يكون الاستثمار في محطة طاقة حرارية بها غلايات ذات قاعدة مميعة مدمجة بنسبة 10-20٪ أقل من الاستثمار في محطة حرارية تقليدية بنفس السعة. يتم تحقيق التوفير عن طريق تقليل وقت البناء. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن زيادة قوة هذا المصنع بسهولة مع زيادة الحمل الكهربائي ، وهو أمر مهم لتلك الحالات عندما لا يكون نموها في المستقبل معروفًا مسبقًا. يتم أيضًا تبسيط مشكلة التخطيط ، حيث يمكن تثبيت مثل هذه التركيبات المدمجة بسرعة بمجرد ظهور الحاجة إلى زيادة توليد الطاقة.
يمكن أيضًا دمج الغلايات ذات القاعدة المميعة في محطات الطاقة الحالية عند الحاجة إلى زيادة توليد الطاقة بسرعة. على سبيل المثال ، قامت شركة الطاقة Northern States Power بتحويل أحد غلايات الفحم المسحوق في المحطة إلى أجهزة كمبيوتر. مينيسوتا في مرجل طبقة مميعة. تم إجراء التعديل من أجل زيادة سعة محطة الطاقة بنسبة 40٪ ، وتقليل متطلبات جودة الوقود (يمكن أن تعمل الغلاية حتى على النفايات المحلية) ، وتنظيف أكثر شمولاً للانبعاثات وإطالة عمر المحطة حتى 40 عامًا.
على مدى السنوات الخمس عشرة الماضية ، توسعت التكنولوجيا المستخدمة في محطات الطاقة الحرارية المجهزة حصريًا بغلايات الطبقة المميعة من محطات تجريبية صغيرة وشبه صناعية إلى محطات "عرضية" كبيرة. يتم بناء مثل هذه المحطة بسعة إجمالية تبلغ 160 ميغاواط بشكل مشترك من قبل هيئة وادي تينيسي وديوك باور وكومنولث كنتاكي ؛ كولورادو-يوت إلكتريك أسوسيشن ، إنك. بتكليف بمحطة لتوليد الطاقة بقدرة 110 ميجاوات مع غلايات ذات قاعدة مميعة. إذا نجح هذان المشروعان ، وكذلك مشروع Northern States Power ، وهو مشروع مشترك للقطاع الخاص برأس مال إجمالي يقارب 400 مليون دولار ، فإن المخاطر الاقتصادية المرتبطة باستخدام غلايات الطبقة المميعة في صناعة الطاقة ستنخفض بشكل كبير.
طريقة أخرى ، مع ذلك ، كانت موجودة بالفعل في شكل أبسط في وقت مبكر من منتصف القرن التاسع عشر ، وهي تغويز الفحم بإنتاج غاز "يحترق تمامًا". هذا الغاز مناسب للإضاءة والتدفئة وكان يستخدم على نطاق واسع في الولايات المتحدة حتى الحرب العالمية الثانية ، حتى تم استبداله بالغاز الطبيعي.
في البداية ، جذب تغويز الفحم انتباه شركات الطاقة التي كانت تأمل في استخدام هذه الطريقة للحصول على وقود يحترق دون نفايات وبالتالي التخلص من تنظيف أجهزة التنظيف. أصبح من الواضح الآن أن تغويز الفحم له ميزة أكثر أهمية: يمكن استخدام المنتجات الساخنة لاحتراق الغاز المنتج مباشرة لتشغيل التوربينات الغازية. في المقابل ، يمكن استخدام الحرارة المهدرة لنواتج الاحتراق بعد التوربين الغازي للحصول على بخار لتشغيل التوربين البخاري. هذا الاستخدام المشترك لتوربينات الغاز والبخار ، والذي يسمى الدورة المركبة ، هو الآن أحد أكثر الطرق فعالية لإنتاج الطاقة الكهربائية.
يُعد الغاز الناتج عن تغويز الفحم وتحرره من الكبريت والجسيمات وقودًا ممتازًا لتوربينات الغاز ، كما هو الحال مع الغاز الطبيعي ، فهو يحترق بدون نفايات تقريبًا. تعوض الكفاءة العالية للدورة المركبة الخسائر الحتمية المرتبطة بتحويل الفحم إلى غاز. علاوة على ذلك ، تستهلك محطة الدورة المركبة كمية أقل من المياه ، حيث يتم تطوير ثلثي الطاقة بواسطة توربين غازي ، لا يحتاج إلى الماء ، على عكس التوربينات البخارية.
تم إثبات جدوى محطات توليد الطاقة ذات الدورة المركبة التي تعمل على مبدأ تغويز الفحم من خلال تجربة تشغيل محطة Cool Water في جنوب كاليفورنيا إديسون. تم تشغيل هذه المحطة التي تبلغ طاقتها حوالي 100 ميغاواط في مايو 1984. ويمكن أن تعمل على درجات مختلفة من الفحم. لا تختلف انبعاثات المحطة في النقاوة عن انبعاثات محطة الغاز الطبيعي المجاورة. يتم الاحتفاظ بمحتوى أكسيد الكبريت لغازات المداخن أقل بكثير من المستويات التنظيمية من خلال نظام استرداد الكبريت الإضافي الذي يزيل تقريبًا كل الكبريت الموجود في وقود التغذية وينتج الكبريت النقي للاستخدام الصناعي. يتم منع تكوين أكاسيد النيتروجين عن طريق إضافة الماء إلى الغاز قبل الاحتراق ، مما يقلل من درجة حرارة احتراق الغاز. علاوة على ذلك ، يتم صهر الفحم غير المحترق المتبقي في جهاز التحويل وتحويله إلى مادة زجاجية خاملة تلبي ، عند تبريدها ، متطلبات النفايات الصلبة في كاليفورنيا.
بالإضافة إلى الكفاءة العالية والتلوث البيئي المنخفض ، تتمتع محطات الدورة المركبة بميزة أخرى: يمكن بناؤها على عدة مراحل ، بحيث يتم زيادة السعة المركبة في الكتل. تقلل مرونة البناء هذه من مخاطر الاستثمار المفرط أو الناقص المرتبط بعدم اليقين بشأن نمو الطلب على الكهرباء. على سبيل المثال ، قد تعمل المرحلة الأولى من السعة المركبة على توربينات الغاز وتستخدم النفط أو الغاز الطبيعي بدلاً من الفحم كوقود إذا كانت الأسعار الحالية لهذه المنتجات منخفضة. بعد ذلك ، مع تزايد الطلب على الكهرباء ، يتم أيضًا تشغيل غلاية الحرارة المهدرة والتوربينات البخارية ، مما سيزيد ليس فقط الطاقة ، ولكن أيضًا من كفاءة المحطة. بعد ذلك ، عندما يزداد الطلب على الكهرباء مرة أخرى ، يمكن بناء محطة تغويز الفحم في المحطة.
يعد دور محطات الطاقة الحرارية التي تعمل بالفحم موضوعًا رئيسيًا عندما يتعلق الأمر بالحفاظ على الموارد الطبيعية وحماية البيئة وتطوير الاقتصاد. هذه الجوانب من المشكلة المطروحة ليست بالضرورة متضاربة. تُظهر تجربة استخدام العمليات التكنولوجية الجديدة لحرق الفحم أنها قادرة على حل مشاكل حماية البيئة وتقليل تكلفة الكهرباء بنجاح وفي نفس الوقت. تم أخذ هذا المبدأ في الاعتبار في تقرير أمريكي كندي مشترك حول المطر الحمضي نُشر العام الماضي. على أساس مقترحات التقرير ، ينظر الكونجرس الأمريكي حاليًا في إنشاء مبادرة وطنية عامة لإثبات وتطبيق عمليات احتراق الفحم "النظيف". تهدف هذه المبادرة ، التي ستجمع بين رأس المال الخاص والاستثمار الفيدرالي ، إلى تسويق عمليات احتراق الفحم الجديدة في التسعينيات ، بما في ذلك غلايات الطبقة المميعة ومولدات الغاز. ومع ذلك ، حتى مع الاستخدام الواسع النطاق لعمليات احتراق الفحم الجديدة في المستقبل القريب ، لا يمكن تلبية الطلب المتزايد على الكهرباء بدون مجموعة كاملة من التدابير المنسقة للحفاظ على الكهرباء وتنظيم استهلاكها وزيادة إنتاجية محطات الطاقة الحرارية القائمة التي تعمل على المبادئ التقليدية. من المحتمل أن تؤدي القضايا الاقتصادية والبيئية التي تكون على جدول الأعمال باستمرار إلى ظهور تطورات تكنولوجية جديدة تمامًا تختلف اختلافًا جوهريًا عن تلك الموضحة هنا. في المستقبل ، يمكن أن تتحول محطات الطاقة الحرارية التي تعمل بالفحم إلى شركات متكاملة لمعالجة الموارد الطبيعية. ستقوم هذه الشركات بمعالجة الوقود المحلي والموارد الطبيعية الأخرى وإنتاج الكهرباء والحرارة ومنتجات مختلفة ، مع مراعاة احتياجات الاقتصاد المحلي. بالإضافة إلى غلايات الطبقة المميعة ومحطات تغويز الفحم ، سيتم تجهيز هذه المحطات بتشخيص تقني إلكتروني وأنظمة تحكم مؤتمتة ، بالإضافة إلى أنه سيكون من المفيد استخدام معظم المنتجات الثانوية لاحتراق الفحم.

وبالتالي ، فإن فرص تحسين العوامل الاقتصادية والبيئية لإنتاج الكهرباء القائمة على الفحم واسعة للغاية. ومع ذلك ، فإن استخدام هذه الفرص في الوقت المناسب يعتمد على ما إذا كان بإمكان الحكومة اتباع سياسة إنتاج الطاقة المتوازنة والسياسة البيئية التي من شأنها أن تخلق الحوافز اللازمة لصناعة الكهرباء. يجب توخي الحذر لضمان تطوير عمليات احتراق الفحم الجديدة وتنفيذها بشكل رشيد ، بالتعاون مع شركات الطاقة ، وليس بالطريقة التي كان عليها الحال مع إدخال تنظيف غاز أجهزة التنظيف. كل هذا يمكن تحقيقه من خلال تقليل التكلفة والمخاطر من خلال التصميم المدروس جيدًا والاختبار والتحسين للمصانع التجريبية الصغيرة ، يليها تنفيذ صناعي واسع النطاق للأنظمة المطورة.

23 مارس 2013

ذات مرة ، عندما كنا نقود السيارة إلى مدينة تشيبوكساري الرائعة ، من الشرق ، لاحظت زوجتي برجين ضخمين يقفان على طول الطريق السريع. "وما هو؟" هي سألت. بما أنني لم أرغب مطلقًا في إظهار جهلي لزوجتي ، فقد حفرت قليلاً في ذاكرتي وأعطيت واحدة منتصرة: "هذه أبراج تبريد ، ألا تعرف؟". شعرت بالحرج قليلاً: "لماذا هم؟" "حسنًا ، شيء رائع هناك ، على ما يبدو." "و ماذا؟". ثم شعرت بالحرج ، لأنني لم أكن أعرف على الإطلاق كيف أخرج أكثر.

ربما بقي هذا السؤال في الذاكرة إلى الأبد دون إجابة ، لكن المعجزات تحدث. بعد أشهر قليلة من هذه الحادثة ، رأيت منشورًا في خلاصة أصدقائي z_alexey حول تجنيد المدونين الذين يرغبون في زيارة Cheboksary CHPP-2 ، وهو نفس الشخص الذي رأيناه من الطريق. اضطررت إلى تغيير كل خططك بشكل جذري ، سيكون أمرًا لا يغتفر تفويت مثل هذه الفرصة!

إذن ما هو CHP؟

هذا هو قلب مصنع CHP ، وهنا يتم العمل الرئيسي. يحترق الغاز الذي يدخل المرجل ويطلق كمية هائلة من الطاقة. هذا هو المكان الذي يأتي فيه Pure Water. بعد التسخين ، يتحول إلى بخار ، وبصورة أدق إلى بخار شديد السخونة ، بدرجة حرارة مخرج تبلغ 560 درجة وضغط 140 جوًا. كما نسميه "بخار نقي" لأنه يتكون من ماء محضر.
بالإضافة إلى البخار ، لدينا أيضًا عادم عند المخرج. بأقصى طاقة ، تستهلك جميع الغلايات الخمس ما يقرب من 60 مترًا مكعبًا من الغاز الطبيعي في الثانية! لإزالة نواتج الاحتراق ، يلزم وجود أنبوب "دخان" غير طفولي. وهناك واحد أيضا.

يمكن رؤية الأنبوب من أي منطقة في المدينة تقريبًا ، نظرًا لارتفاع 250 مترًا. أظن أن هذا هو أطول مبنى في تشيبوكساري.

في الجوار يوجد أنبوب أصغر قليلاً. احجز مرة أخرى.

إذا كانت محطة CHP تعمل بالفحم ، فستكون هناك حاجة إلى معالجة إضافية للعادم. لكن في حالتنا ، هذا غير مطلوب ، حيث يتم استخدام الغاز الطبيعي كوقود.

يوجد في القسم الثاني من ورشة الغلايات والتوربينات منشآت لتوليد الكهرباء.

تم تركيب أربعة منها في غرفة المحرك في Cheboksary CHPP-2 ، بسعة إجمالية تبلغ 460 ميجاوات (ميجاوات). هنا يتم توفير البخار المحمص من غرفة المرجل. يتم إرساله ، تحت ضغط كبير ، إلى شفرات التوربينات ، مما يجبر الدوار الذي يبلغ وزنه ثلاثين طنًا على الدوران بسرعة 3000 دورة في الدقيقة.

يتكون التركيب من جزأين: التوربين نفسه ، ومولد يولد الكهرباء.

وهذا ما يبدو عليه دوار التوربين.

أجهزة الاستشعار والمقاييس في كل مكان.

يمكن إيقاف كل من التوربينات والغلايات على الفور في حالة الطوارئ. لهذا ، هناك صمامات خاصة يمكنها إيقاف إمداد البخار أو الوقود في جزء من الثانية.

ومن المثير للاهتمام ، هل يوجد شيء اسمه مشهد صناعي ، أو صورة صناعية؟ لها جمالها الخاص.

يوجد ضجيج رهيب في الغرفة ، ولكي تسمع أحد الجيران ، عليك إجهاد سمعك كثيرًا. الى جانب ذلك ، الجو حار جدا. أريد أن أخلع خوذتي وأرتدي قميصي ، لكن لا يمكنني فعل ذلك. لأسباب تتعلق بالسلامة ، يُحظر ارتداء الملابس ذات الأكمام القصيرة في مصنع CHP ، فهناك الكثير من الأنابيب الساخنة.
في معظم الأوقات ، تكون ورشة العمل فارغة ، ويظهر الناس هنا مرة كل ساعتين ، خلال الجولة. ويتم التحكم في تشغيل المعدات من لوحة التحكم الرئيسية (لوحات تحكم المجموعة للغلايات والتوربينات).

هذا ما يبدو عليه مركز العمل.

هناك مئات الأزرار حولها.

وعشرات من أجهزة الاستشعار.

بعضها ميكانيكي وبعضها إلكتروني.

هذه رحلتنا والناس يعملون.

إجمالاً ، بعد ورشة الغلاية والتوربينات ، لدينا كهرباء وبخار عند الإخراج تم تبريده جزئيًا وفقد جزءًا من ضغطه. مع الكهرباء ، يبدو أنه أسهل. عند الإخراج من مولدات مختلفة ، يمكن أن يكون الجهد من 10 إلى 18 كيلو فولت (كيلو فولت). بمساعدة محولات الكتلة ، يرتفع إلى 110 كيلو فولت ، ومن ثم يمكن نقل الكهرباء لمسافات طويلة باستخدام خطوط الكهرباء (خطوط الكهرباء).

من غير المربح إطلاق "البخار النظيف" المتبقي على الجانب. نظرًا لأنه يتكون من "المياه النقية" ، والتي يعد إنتاجها عملية معقدة ومكلفة إلى حد ما ، فمن الأنسب تبريدها وإعادتها إلى المرجل. لذلك في حلقة مفرغة. ولكن بمساعدتها وبمساعدة المبادلات الحرارية ، يمكنك تسخين المياه أو إنتاج بخار ثانوي ، والذي يمكن بيعه بسهولة للمستهلكين الخارجيين.

بشكل عام ، بهذه الطريقة نحصل على التدفئة والكهرباء في منازلنا ، مع التمتع بالراحة والراحة المعتادة.

نعم بالتأكيد. لماذا هناك حاجة لأبراج التبريد على أي حال؟

اتضح أن كل شيء بسيط للغاية. من أجل تبريد "البخار النقي" المتبقي ، قبل إمداد الغلاية بإمداد جديد ، يتم استخدام نفس المبادلات الحرارية. يتم تبريده بمساعدة المياه التقنية ، في CHPP-2 يتم أخذها مباشرة من نهر الفولغا. لا يتطلب أي تدريب خاص ويمكن أيضًا إعادة استخدامه. بعد المرور عبر المبادل الحراري ، يتم تسخين مياه المعالجة وتذهب إلى أبراج التبريد. هناك يتدفق في طبقة رقيقة أو يسقط على شكل قطرات ويتم تبريده بواسطة تدفق الهواء القادم الناتج عن المراوح. وفي أبراج التبريد بالطرد ، يتم رش الماء باستخدام فوهات خاصة. على أي حال ، يحدث التبريد الرئيسي بسبب تبخر جزء صغير من الماء. يخرج الماء المبرد من أبراج التبريد عبر قناة خاصة ، وبعد ذلك ، بمساعدة محطة ضخ ، يتم إرساله لإعادة الاستخدام.
باختصار ، هناك حاجة لأبراج التبريد لتبريد الماء الذي يبرد البخار الذي يعمل في نظام توربينات الغلاية.

يتم التحكم في جميع أعمال CHP من لوحة التحكم الرئيسية.

هناك حاضر هنا في جميع الأوقات.

يتم تسجيل جميع الأحداث.

لا تطعمني بالخبز ، دعني ألتقط صورا للأزرار وأجهزة الاستشعار ...

في هذا ، كل شيء تقريبًا. في الختام هناك صور قليلة للمحطة.

هذا أنبوب قديم لم يعد يعمل. على الأرجح سيتم إزالته قريبًا.

هناك الكثير من الدعاية في المؤسسة.

إنهم فخورون بموظفيهم هنا.

وإنجازاتهم.

لا يبدو صحيحا ...

يبقى أن نضيف ذلك ، كما هو الحال في مزحة - "لا أعرف من هم هؤلاء المدونون ، لكن دليلهم هو مدير الفرع في ماري إل وتشوفاشيا من OAO TGC-5 ، IES من القابضة - Dobrov S.V. "

جنبا إلى جنب مع مدير المحطة S.D. ستولياروف.

بدون مبالغة - محترفون حقيقيون في مجالهم.

وبالطبع ، شكراً جزيلاً لإرينا رومانوفا ، ممثلة الخدمة الصحفية للشركة ، على الجولة المنظمة بشكل مثالي.

يعتمد مبدأ تشغيل محطة توليد الحرارة والطاقة المشتركة (CHP) على الخاصية الفريدة لبخار الماء - ليكون ناقلًا للحرارة. عند تسخينها ، تحت الضغط ، تتحول إلى مصدر قوي للطاقة يحرك توربينات محطات الطاقة الحرارية (TPPs) - إرث من عصر البخار البعيد.

تم بناء أول محطة للطاقة الحرارية في نيويورك في شارع بيرل (مانهاتن) في عام 1882. بعد عام ، أصبحت سانت بطرسبرغ مسقط رأس أول محطة حرارية روسية. قد يبدو الأمر غريبًا ، ولكن حتى في عصر التقنيات العالية لدينا ، لم يتم العثور على محطات الطاقة الحرارية كبديل كامل: حصتها في قطاع الطاقة العالمي تزيد عن 60٪.

وهناك شرح بسيط لذلك يحتوي على مزايا وعيوب الطاقة الحرارية. ولا يزال "الدم" - الوقود العضوي - والفحم وزيت الوقود والصخر الزيتي والجفت والغاز الطبيعي متاحًا نسبيًا ، واحتياطياتها كبيرة جدًا.

العيب الكبير هو أن منتجات احتراق الوقود تسبب ضررًا خطيرًا للبيئة. نعم ، وسيستنفد المخزن الطبيعي في يوم من الأيام بالكامل ، وستتحول آلاف محطات الطاقة الحرارية إلى "آثار" صدئة لحضارتنا.

مبدأ التشغيل

بادئ ذي بدء ، يجدر اتخاذ قرار بشأن شروط "CHP" و "TPP". بكل بساطة ، إنهما أخوات. محطة طاقة حرارية "نظيفة" - تم تصميم TPP حصريًا لإنتاج الكهرباء. اسمها الآخر هو "محطة توليد الكهرباء التكثيف" - IES.

وحدة توليد الحرارة والطاقة المشتركة - CHP - نوع من محطات الطاقة الحرارية. بالإضافة إلى توليد الكهرباء ، فهي توفر الماء الساخن لنظام التدفئة المركزية وللاحتياجات المنزلية.

مخطط تشغيل حزب الشعب الجمهوري بسيط للغاية. يستقبل الفرن الوقود والهواء الساخن في نفس الوقت - عامل مؤكسد. الوقود الأكثر شيوعًا في محطات الطاقة الحرارية الروسية هو الفحم المسحوق. تعمل الحرارة الناتجة عن احتراق غبار الفحم على تحويل الماء الداخل إلى المرجل إلى بخار ، ثم يتم تغذيته تحت الضغط إلى التوربينات البخارية. يعمل تدفق البخار القوي على جعله يدور ، مما يؤدي إلى تحريك دوار المولد ، والذي يحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية.

علاوة على ذلك ، يدخل البخار ، الذي فقد بالفعل مؤشراته الأولية - درجة الحرارة والضغط - إلى المكثف ، حيث يتحول مرة أخرى إلى الماء بعد "دش الماء" البارد. ثم تضخه مضخة التكثيف إلى السخانات المتجددة ثم إلى جهاز نزع الهواء. هناك ، يتم تحرير الماء من الغازات - الأكسجين وثاني أكسيد الكربون ، مما قد يسبب التآكل. بعد ذلك ، يتم تسخين الماء مرة أخرى بالبخار وإعادته إلى الغلاية.

إمداد الحرارة

الوظيفة الثانية ، التي لا تقل أهمية عن CHPP ، هي توفير الماء الساخن (البخار) المخصص لأنظمة التدفئة المركزية للمستوطنات القريبة والاستخدام المنزلي. في السخانات الخاصة ، يتم تسخين الماء البارد إلى 70 درجة في الصيف و 120 درجة في الشتاء ، وبعد ذلك يتم توفيره إلى غرفة الخلط المشتركة عن طريق مضخات الشبكة ثم يذهب إلى المستهلكين من خلال نظام التدفئة الرئيسي. يتم تجديد إمدادات المياه في محطة الطاقة الحرارية باستمرار.

كيف تعمل محطات الطاقة الحرارية التي تعمل بالغاز

بالمقارنة مع CHPs التي تعمل بالفحم ، فإن CHPs مع التوربينات الغازية أكثر إحكاما وصديقة للبيئة. يكفي أن نقول أن مثل هذه المحطة لا تحتاج إلى غلاية بخارية. محطة التوربينات الغازية هي في الأساس نفس محرك الطائرات النفاثة ، حيث ، على عكس ذلك ، لا ينبعث التيار النفاث في الغلاف الجوي ، ولكنه يقوم بتدوير دوار المولد. في الوقت نفسه ، تكون انبعاثات منتجات الاحتراق ضئيلة.

تقنيات احتراق الفحم الجديدة

كفاءة CHPs الحديثة محدودة بـ 34٪. لا تزال الغالبية العظمى من محطات الطاقة الحرارية تعمل على الفحم ، وهو ما يمكن تفسيره بكل بساطة - لا تزال احتياطيات الفحم على الأرض ضخمة ، وبالتالي فإن حصة محطات الطاقة الحرارية في إجمالي كمية الكهرباء المولدة تبلغ حوالي 25٪.

تظل عملية حرق الفحم لعدة عقود دون تغيير تقريبًا. ومع ذلك ، فقد ظهرت هنا أيضًا تقنيات جديدة.

تكمن خصوصية هذه الطريقة في أنه بدلاً من الهواء ، يتم استخدام الأكسجين النقي المنطلق من الهواء كعامل مؤكسد أثناء احتراق غبار الفحم. نتيجة لذلك ، يتم إزالة الشوائب الضارة - أكاسيد النيتروجين - من غازات المداخن. يتم تصفية الشوائب الضارة المتبقية خلال عدة مراحل من التنقية. يتم ضخ ثاني أكسيد الكربون المتبقي في المخرج في الخزانات تحت ضغط عالٍ ويخضع للدفن على عمق يصل إلى كيلومتر واحد.

طريقة "التقاط وقود أوكسي"

هنا أيضًا ، عندما يتم حرق الفحم ، يتم استخدام الأكسجين النقي كعامل مؤكسد. فقط على عكس الطريقة السابقة ، في لحظة الاحتراق ، يتكون البخار ، مما يدفع التوربين إلى الدوران. يتم بعد ذلك إزالة الرماد وأكاسيد الكبريت من غازات المداخن ، ويتم إجراء التبريد والتكثيف. يتم تحويل ثاني أكسيد الكربون المتبقي تحت ضغط 70 جوًا إلى حالة سائلة ويوضع تحت الأرض.

طريقة "الاحتراق المسبق"

يتم حرق الفحم في الوضع "العادي" - في غلاية ممزوجة بالهواء. بعد ذلك ، تتم إزالة الرماد وثاني أكسيد الكبريت. بعد ذلك ، تتم إزالة ثاني أكسيد الكربون باستخدام مادة ماصة سائلة خاصة ، وبعد ذلك يتم التخلص منه في مكب النفايات.

أقوى خمس محطات طاقة حرارية في العالم

تنتمي البطولة إلى محطة الطاقة الحرارية الصينية Tuoketuo بسعة 6600 ميجاوات (5 أونصات / وحدة × 1200 ميجاوات) ، وتحتل مساحة 2.5 متر مربع. كم. يتبعها "مواطنها" - Taichung TPP بسعة 5824 ميجاوات. تم إغلاق المراكز الثلاثة الأولى من قبل أكبر سورجوتسكايا GRES-2 في روسيا - 5597.1 ميجاوات. في المرتبة الرابعة ، تأتي شركة Belchatow TPP البولندية - 5354 ميجاوات ، والخامسة - Futtsu CCGT Power Plant (اليابان) - TPP التي تعمل بالغاز بسعة 5040 ميجاوات.

حتى يوم أمس ، في رأيي ، كانت جميع محطات الطاقة التي تعمل بالفحم متشابهة إلى حد كبير ، مجموعات أفلام الرعب المثالية. مع الهياكل المسودة بمرور الوقت ، الغلايات ، التوربينات ، ملايين الأنابيب المختلفة وضفائرها المعقدة مع طبقة سخية من غبار الفحم الأسود. عمال نادرون ، مثل عمال المناجم ، في الإضاءة السيئة لمصابيح الغاز الخضراء ، يقومون بإصلاح بعض الوحدات المعقدة ، هنا وهناك ، هسهسة ، سحب من البخار والدخان ، تسربت برك كثيفة من السائل الداكن اللون على الأرض ، شيء ما يقطر في كل مكان. هذا يتعلق بالطريقة التي رأيت بها محطات الفحم واعتقدت أن قرنهم قد بدأ بالفعل. اعتقدت أن الغاز هو المستقبل.

اتضح لا على الإطلاق.

قمت بالأمس بزيارة أحدث وحدة طاقة تعمل بالفحم في Cherepetskaya GRES في منطقة تولا. اتضح أن محطات الفحم الحديثة ليست قذرة على الإطلاق ، والدخان من مداخنها ليس سميكًا ولا أسودًا.

1. بضع كلمات حول مبدأ تشغيل GRES. يتم توفير الماء والوقود والهواء الجوي للغلاية بمساعدة المضخات تحت ضغط عالٍ. تتم عملية الاحتراق في فرن الغلاية - يتم تحويل الطاقة الكيميائية للوقود إلى حرارة. يتدفق الماء من خلال نظام الأنابيب الموجود داخل المرجل.

2. الوقود المحترق هو مصدر قوي للحرارة المنقولة إلى الماء ، والتي تسخن إلى درجة الغليان وتتبخر. يتم تسخين البخار الناتج في نفس الغلاية فوق نقطة الغليان ، حتى 540 درجة مئوية تقريبًا ، وتحت ضغط مرتفع من 13-24 ميجا باسكال ، يتم تغذيته من خلال واحد أو أكثر من خطوط الأنابيب إلى التوربينات البخارية.

3. التوربينات البخارية والمولدات الكهربائية والمثيرات تشكل وحدة التوربينات بأكملها. في التوربينات البخارية ، يتمدد البخار إلى ضغط منخفض جدًا (حوالي 20 مرة أقل من الضغط الجوي) ، ويتم تحويل الطاقة الكامنة للبخار المضغوط والمسخن إلى درجة حرارة عالية إلى الطاقة الحركية لدوران التوربين الدوار. يدير التوربين مولدًا كهربائيًا يحول الطاقة الحركية لدوران دوار المولد إلى تيار كهربائي.

4. يؤخذ الماء مباشرة من خزان Cherepet.

5. يخضع الماء لمعالجة كيميائية وتحلية عميقة بحيث لا تظهر الرواسب على الأسطح الداخلية للمعدات في الغلايات البخارية والتوربينات.

6. يتم تسليم الفحم وزيت الوقود إلى المحطة عن طريق السكك الحديدية.

7. في مستودع الفحم المفتوح ، تفرغ الرافعات الشاحنة العربات. ثم يأتي الدور الكبير ، والذي يغذي الناقل.

8. لذلك يصل الفحم إلى مناطق معمل التكسير للطحن الأولي للفحم والسحق اللاحق. يتم تغذية الفحم في المرجل نفسه على شكل خليط من غبار الفحم والهواء.

10. يقع مصنع الغلايات في غرفة المرجل بالمبنى الرئيسي. المرجل نفسه شيء بارع. آلية معقدة ضخمة يصل ارتفاعها إلى مبنى مكون من 10 طوابق.

14. يمكنك المشي عبر متاهات مصنع المرجل إلى الأبد. نجح الوقت المخصص للتصوير مرتين في النهاية ، لكن كان من المستحيل الابتعاد عن هذا الجمال الصناعي!

16. صالات العرض وأعمدة المصاعد والممرات والسلالم والجسور. في كلمة واحدة ، الفضاء

17. أضاءت أشعة الشمس شخصًا صغيرًا جدًا على خلفية كل ما كان يحدث ، واعتقدت بشكل لا إرادي أن كل هذه الهياكل العملاقة المعقدة اخترعها وبناها شخص ما. هنا شخص صغير ابتكر أفرانًا من عشرة طوابق لتوليد الكهرباء على نطاق صناعي من معدن.

18. الجمال!

20. تم تشغيل وحدة الطاقة رقم 9 رسميًا أمس ، والتي كانت المرحلة الأخيرة من مشروع توسعة Cherepetskaya GRES. تضمن المشروع إنشاء وحدتين حديثتين لتوليد الطاقة من الفحم المسحوق بطاقة 225 ميغاواط لكل منهما.

21. السعة الكهربائية المضمونة لوحدة الطاقة الجديدة - 225 ميغاواط.
الكفاءة الكهربائية - 37.2٪ ؛
استهلاك الوقود المرجعي المحدد لتوليد الطاقة - 330 جم / كيلو واط * ساعة.

23. تشتمل المعدات الرئيسية على اثنين من توربينات التكثيف البخارية المصنعة من قبل شركة OJSC Power Machines ووحدتين من الغلايات تم تصنيعها بواسطة OJSC EMAlliance. الوقود الرئيسي لوحدة الطاقة الجديدة هو فحم Kuznetsk DG.

24. وحدة التحكم.

25- وقد تم تجهيز وحدات الطاقة بأول نظام متكامل لتنظيف الغبار الجاف والكبريت لغازات المداخن باستخدام المرشحات الكهروستاتيكية في السوق الروسية.

26. المحولات الكهربائية الخارجية.

28. سيسمح تشغيل وحدة طاقة جديدة بإيقاف تشغيل المعدات القديمة التي تعمل بالفحم في المرحلة الأولى دون تقليل حجم توليد الكهرباء وإجمالي القدرة المركبة للمحطة.

29- وإلى جانب وحدة الطاقة الجديدة ، تم بناء برجي تبريد بطول 87 متراً - جزء من نظام إمداد المياه بالعملية ، والذي يوفر كمية كبيرة من الماء البارد لتبريد مكثفات التوربينات.

30. سبعة امتدادات 12 مترا. من الأسفل ، لا يبدو هذا الارتفاع خطيرًا جدًا.

31. في الجزء العلوي من الأنبوب كان الجو حارًا وباردًا في نفس الوقت. كانت الكاميرا تتعفن باستمرار.

32. منظر لوحدة الطاقة من برج التبريد. تم تصميم قدرات الطاقة الجديدة للمحطة بطريقة تقلل بشكل كبير انبعاثات الملوثات ، وتقليل انبعاثات الغبار من تخزين الفحم ، وتقليل كمية المياه المستهلكة ، والقضاء على إمكانية التلوث البيئي من مياه الصرف الصحي.

34. داخل برج التبريد ، اتضح أن كل شيء بسيط للغاية وممل)

36. تظهر الصورة بوضوح وحدة الطاقة الجديدة واثنين من الوحدات القديمة. كيف يدخن أنبوب وحدة الطاقة القديمة والجديدة. تدريجيا ، سيتم إخراج وحدات الطاقة القديمة من الخدمة وتفكيكها. هكذا يذهب.