Pregled: globalno tržište proizvodnje ugljena. Vrste i vrste modernih termoelektrana (TE)

Od 2000. godine, svjetski proizvodni kapaciteti na ugljen udvostručili su se na 2000 GW kao rezultat eksplozivnog rasta investicijskih projekata u Kini i Indiji. U izgradnji je još 200 GW, a planirano je 450 GW u cijelom svijetu. Posljednjih desetljeća elektrane na ugljen proizvele su 40-41% svjetske električne energije, što je najveći udio u usporedbi s drugim vrstama proizvodnje. Istovremeno, vrhunac proizvodnje električne energije iz ugljena dosegnut je 2014. godine, a sada je započeo deveti val smanjenja opterećenja pogonskih TE i njihovog zatvaranja. Više o tome u našoj recenziji Carbon Brief.

Od 2000. godine, svjetski proizvodni kapaciteti na ugljen udvostručili su se na 2000 GW kao rezultat eksplozivnog rasta investicijskih projekata u Kini i Indiji. U izgradnji je još 200 GW, a planirano je 450 GW u cijelom svijetu. U klubu proizvođača ugljena je 77 zemalja, a još 13 mu se planira pridružiti do 2030. godine.

Posljednjih desetljeća elektrane na ugljen proizvele su 40-41% svjetske električne energije, što je najveći udio u usporedbi s drugim vrstama proizvodnje.

Istovremeno, vrhunac proizvodnje električne energije iz ugljena dosegnut je 2014. godine, a sada je započeo deveti val smanjenja opterećenja pogonskih TE i njihovog zatvaranja. Tijekom godina, EU i SAD zatvorile su 200 GW, još 170 GW mora biti zatvoreno do 2030. Od 9. travnja 2018. 27 zemalja pristupilo je Savezu za postupno ukidanje ugljena, od kojih 13 ima operativne elektrane.

Napominjemo da je od 2010. do 2017. izgrađeno ili pušteno u izgradnju samo 34% planiranih kapaciteta ugljena (873 GW), dok je 1700 GW otkazano ili odgođeno, prenosi CoalSwarm. Na primjer, natječaj za izgradnju jedne nove postaje može privući više ponuda, od kojih će se svaka uračunati u “planirani kapacitet”.

Prema Međunarodnoj energetskoj agenciji (IEA), sve elektrane na neobrađeni ugljen trebale bi se zatvoriti u roku od nekoliko desetljeća ako se zagrijavanje ograniči na manje od 2C iznad predindustrijskih temperatura. Kako bi rasvijetlio ovu priču, Carbon Brief je mapirao prošlost, sadašnjost i budućnost svih elektrana na ugljen u svijetu od veljače 2018. (https://www.carbonbrief.org/mapped-worlds-coal-power-plants), koji prikazuje sve termoelektrane na ugljen preko 30 MW svaka, koje rade u razdoblju 2000.-2017., kao i lokaciju planirane. Karta uključuje oko 10.000 zatvorenih, operativnih i planiranih elektrana na ugljen ukupnog kapaciteta 4.567 GW, od čega je 1.996 GW danas u pogonu, 210 GW je u izgradnji, 443 GW planirano, 2.387 GW se gasi i 1.681 GW je bila predložena za izgradnju, ali je potom otkazana od 2010. u 95 zemalja svijeta. U svijetu postoji i oko 27 GW malih termoelektrana na ugljen - do 30 MW svaka.

Povećanje kapaciteta ugljena

Proizvodnja ugljena prvenstveno se odnosi na obećanje jeftine električne energije koja će potaknuti gospodarski rast. Globalni proizvodni kapaciteti na ugljen rastao je godišnje između 2000. i 2017., gotovo se udvostručivši s 1,063 GW na 1,995 GW. Ugljen proizvodi 40-41% svjetske električne energije, što je najveći udio u posljednjih nekoliko desetljeća. Danas energiju ugljena koristi 77 zemalja svijeta u odnosu na 65 2000. godine. Još 13 se planira pridružiti klubu za energiju ugljena.

Emisije CO2 iz postojećih postrojenja dovoljne su da razbiju proračun ugljika za 1,5 ili 2 stupnja Celzijusa. Prema studiji, ova ograničenja značila bi da nema novih elektrana na ugljen i da bi se prijevremeno zatvorilo 20% flote na ugljen. Sve elektrane na sirovi ugljen morat će se zatvoriti do 2040. kako bi svijet zadržao rast od 2 stupnja Celzijusa, prema IEA. To bi značilo zatvaranje 100 GW kapaciteta ugljena svake godine na 20 godina, ili otprilike jedan blok ugljena svaki dan do 2040. godine.

Međutim, novinski naslovi i energetske prognoze ukazuju na to da se rast ugljena neće zaustaviti. Ovi sumorni izgledi za pogoršanje klime ublaženi su znakovima brzih promjena u energetskom sektoru. Pokretna traka za blokove ugljena u izgradnji ili planiranju prepolovljena je od 2015. Tempo zatvaranja TE se ubrzava, dostižući kumulativnu razinu od 197 GW između 2010. i 2017. godine.

Usporavanje rasta ugljena

IEA vjeruje u to vrhunac ulaganja svjetskoj energiji ugljena već je prošlo i industrija je ušla u fazu "dramatičnog usporavanja". Izvješće IEA kaže da Kini, koja osigurava većinu sadašnjeg rasta, više nisu potrebne nove termoelektrane.

Neuspjeh ulaganja znači da se rast kapaciteta za ugljen usporava. I ako je 2011. u svijetu pušteno 82 GW, onda 2017. - samo 34 GW.

Broj novih postaja u izgradnji svake godine opada sve brže, 73% u odnosu na 2015., prema posljednjem godišnjem izvješću CoalSwarma, Greenpeacea i Sierra Cluba. Kina zatvara stotine manjih, starijih i manje učinkovitih objekata, zamjenjujući ih većim i učinkovitijim. Sve ovo znači da globalna moć proizvodnja ugljena može dostići vrhunac već 2022. stoji u izvješću o stanju IEA industrije.

Maksimalna emisija CO2

Podaci IEA to pokazuju emisije CO2 iz energije ugljena, možda već dostigla vrhunac 2014 ., unatoč činjenici da kapacitet ugljena i dalje raste. Emisije ugljena CO2 pale su za 3,9% između 2014.-2016., proizvodnja ugljena pala je za 4,3%.

Kako se kapacitet ugljena nastavlja povećavati, postojeće elektrane na ugljen rade manje sati. U prosjeku, globalne elektrane na ugljen bile su u pogonu otprilike upola kraće u 2016., sa stopom iskorištenja od 52,5%. Sličan trend je uočen u SAD-u (52%), EU (46%), Kini (49%) i Indiji (60%).

Brojni drugi čimbenici također utječu na odnos između elektrana na ugljen i emisije CO2. To uključuje vrstu ugljena i tehnologije izgaranja koje koristi svako postrojenje. Termoelektrane koje izgaraju nekvalitetni lignit mogu ispustiti do 1200 tona CO2 po GWh proizvedene električne energije. Visokokvalitetni ugljen ispušta manje emisija.

Važna je i tehnologija izgaranja, od manje učinkovitih "podkritičnih" instalacija do ultra-superkritičnog sustava koji povećavaju učinkovitost kotla pri višim tlakovima. Najstarije i najmanje učinkovite podkritične jedinice rade s 35% učinkovitosti. Nove tehnologije podižu ovaj pokazatelj do 40%, i ultra-superkritična do 45% (HELE).

Međutim, prema Svjetskoj udruzi za ugljen, čak i HELE blokovi ugljena emitiraju oko 800 tCO2 / GWh. To je otprilike dvostruko više od emisija plinskih elektrana i oko 50-100 puta veće od nuklearnih, vjetroelektrana i sunca. IEA ne vidi daljnju perspektivu za energiju iz ugljena u scenarijima prije 2C jer su preostale emisije previsoke, čak i uz hvatanje i skladištenje ugljika.

Došlo je do malog skoka u proizvodnji ugljena i emisijama CO2 u 2017., potaknuti povećanom proizvodnjom u Kini, iako su oni ostali ispod vrha iz 2014. godine.

Erozija gospodarstva ugljena

Niska razina iskorištenosti elektrana (CCI) je „korozivna“ za gospodarstvo TE na ugljen. Općenito, dizajnirani su za rad najmanje 80% vremena, budući da imaju relativno visoke fiksne troškove. To je ujedno i osnova za troškovnik izgradnje novog ugljenog bloka, dok manja iskorištenost povećava cijenu po jedinici električne energije. Silazni trend CCI-ja posebno je toksičan za operatere elektrana na ugljen, natječući se s brzim padom cijena obnovljive energije, jeftinog plina u SAD-u i rastućih cijena ugljena u EU. Ograničenja u opskrbi ugljenom povećavaju cijene ugljena, dodatno potkopavajući sve preostale prednosti u odnosu na alternative.

Novi propisi o zaštiti okoliša povećavaju troškove elektrana na ugljen u mnogim jurisdikcijama od EU do Indije i Indonezije. Vlasnici elektrana na ugljen moraju ulagati u postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda kako bi zadovoljili više ekološke standarde ili u potpunosti zatvoriti svoje prljave elektrane. Ova kombinacija čimbenika znači da se većina postaja u postojećoj floti ugljena u EU-u, pa čak i Indiji, suočava s ozbiljnim gospodarskim problemima, prema Financial thinktanku Carbon Tracker. Ustanovljeno je da do 2030., primjerice, gotovo sve elektrane na ugljen u EU bit će neisplative. Osnivač Bloomberg New Energy Finance Michael Libreich kaže da se ugljen suočava s dvije "prelomne točke". Prvi je kada nova obnovljiva energija postane jeftinija od novih elektrana na ugljen, što se već dogodilo u nekoliko regija. Drugo, kada su novi obnovljivi izvori energije jeftiniji od postojećih elektrana na ugljen.

primijetite da elektrane na ugljen mogu nastaviti s radom u nepovoljnim gospodarskim uvjetima, Na primjer, uz doplatu za struju. Ovu praksu uvele su brojne zemlje EU 2018. godine.

U 2018. Kina, Vijetnam i Tajland u potpunosti su ukinuli solarnu doplatu. Filipini i Indonezija značajno su ga smanjili. A u Indiji je solarna proizvodnja već jeftinija od ugljena. Odnosno, u uvjetima stvarne konkurencije, proizvodnja ugljena u zemljama Jugoistok Azija već gubi na OIE i razvijat će se sporije nego što je planirano.

Ključne zemlje i regije

77 zemalja koristi ugljen za proizvodnju električne energije, u odnosu na 65 u 2000. Od tada je 13 zemalja izgradilo postrojenja za ugljen, a samo jedna zemlja - Belgija - ih je zatvorila. Još 13 zemalja, koje čine 3% sadašnjih kapaciteta, obvezalo se da će postupno izbaciti ugljen do 2030. u okviru Saveza za ugljen iz prošlosti, na čelu s Ujedinjenim Kraljevstvom i Kanadom. U međuvremenu, 13 zemalja i dalje se nada da će se pridružiti klubu za energiju ugljena.

Top 10 zemlje svijeta prikazane na lijevoj strani donje tablice čine 86% ukupnog broja elektrana na ugljen u pogonu. Desno u tablici - Top 10 zemlje koje planiraju izgraditi 64% svjetskih kapaciteta na ugljen.

Država / operativni MW / udio u svijetu Država / MW u izgradnji / udio

Kina 935.472 47% Kina 210.903 32%

SAD 278.823 14% Indija 131.359 20%

Indija 214.910 11% Vijetnam 46.425 7%

Njemačka 50.400 3% Turska 42.890 7%

Rusija 48.690 2% Indonezija 34.405 5%

Japan 44.578 2% Bangladeš 21.998 3%

Južna Afrika 41.307 2% Japan 18.575 3%

Južna Koreja 37.973 2% Egipat 14.640 2%

Poljska 29.401 1% Pakistan 12.385 2%

Indonezija 28.584 1% Filipini 12.141 2%

Kina ima najveću operativnu flotu na ugljen i dom je najvećeg plinovoda od 97 GW u izgradnji u radijusu od 250 km duž delte rijeke Yangtze oko Šangaja. To je više nego što već postoji u bilo kojoj zemlji s izuzetkom Indije i Sjedinjenih Država. Rusija ima petu najveću flotu na ugljen na svijetu, koja čini samo 2% svjetskih proizvodnih kapaciteta.

Kina

U proteklih 20 godina najznačajnije promjene su se dogodile u Kini. Njegova flota na ugljen upeterostručila se između 2000. i 2017. godine. i dosegao 935 GW, odnosno gotovo polovicu svjetskog kapaciteta.

Kina je također najveći svjetski emiter CO2 i koristi polovicu svjetskog ugljena, pa je njezin budući put nerazmjerno važan za globalne napore u borbi protiv klimatskih promjena.

Industrijska aktivnost i korištenje ugljena potaknuti su prije imenovanja predsjednika Xija za "doživotnog vođu". Ova bi energetska politika mogla potaknuti emisije CO2 najbržim tempom u posljednjih nekoliko godina.

Međutim, neki analitičari kažu da bi se kineska upotreba ugljena mogla prepoloviti do 2030. Vlada uvodi nacionalni sustav trgovanja emisijama te zatvara i ograničava nove električne energije na ugljen kao odgovor na onečišćenje zraka i klimatske probleme. To znači da je pokretna traka termoelektrana na ugljen u izgradnji ili planiranoj 2017. smanjena za 70% do 2016. godine, prenosi CoalSwarm.

To također znači da planirani projekti vjerojatno neće dobiti potrebne dozvole za njihovu izgradnju, kaže Lauri Millivirta, energetski analitičar u Greenpeaceu u istočnoj Aziji. “Mnogi od planiranih projekata u Kini i Indiji praktički su mrtvi. U Indiji su komercijalno nelikvidni, nitko ih pri zdravoj pameti neće graditi... u Kini to nema smisla, jer već ima previše kapaciteta, višak." Prema Upravi za energetske informacije Sjedinjenih Država (EIA), proizvodnja električne energije i ugljena u Kini su manje-više na vrhuncu.

Indija

Drugi najveći porast kapaciteta od 2000. dogodio se u Indiji, gdje se flota elektrana na ugljen više nego utrostručila na 215 GW. Nedavno se stanje indijske generacije ugljena naglo pogoršalo. IEA je smanjila prognozu potražnje za indijskim ugljenom zbog usporavanje rasta potražnje za električnom energijom i smanjenje cijene obnovljivih izvora energije. Nekih 10 GW elektrana smatra se "neodrživim", druge 30 GW su pod "stresom", rekao je indijski ministar energetike u intervjuu za Bloomberg u svibnju 2018. To je zato što "indijska revolucija obnovljive energije gura ugljen s litice duga. " Matthew Gray, analitičar u Carbon Trackeru.

Najnoviji indijski nacionalni plan električne energije usmjeren je na zbrinjavanje 48 GW elektrana na ugljen, djelomično zbog novim ekološkim standardima. Predviđeno je i puštanje u rad 94 GW novih kapaciteta, ali taj broj ključni svjetski analitičari smatraju nerealnim. Zemlja je planirala puštanje u rad 44 GW projekta, od kojih je 17 GW suspendirano dugi niz godina. " U Indiji obnovljivi izvori energije već mogu opskrbljivati ​​energijom po nižoj cijeni od novih, pa čak i većine postojećih elektrana na ugljen. “Kaže Lauri Millivirta, energetski analitičar u Greenpeace East Asia.

SAD

Val zbrinjavanja starih kapaciteta smanjio je proizvodnju ugljena u SAD-u za 61 GW u šest godina, a planira se zatvaranje još 58 GW, napominje Coal Swarm. To će smanjiti američku flotu ugljena za dvije petine, s 327 GW u 2000. na 220 GW u budućnosti ili manje.

Jedan od načina za spašavanje industrije je kroz najavljene planove Trumpove administracije za spašavanje neprofitabilnih elektrana na ugljen iz razloga nacionalne sigurnosti kako bi se održala pouzdanost sustava putem dodatnih naknada za struju, a Bloomberg ih opisuje kao "intervenciju bez presedana na američkim energetskim tržištima".

S druge strane, tržišni uvjeti trenutno pogoduju plinskim elektranama i obnovljivim izvorima energije. U Sjedinjenim Državama nema novih postrojenja za ugljen. Očekuje se da će razgradnja kapaciteta ugljena u 2018. godini iznositi 18 GW. Prošle godine potrošnja ugljena u američkom energetskom sektoru bila je najniža od 1982. godine.

Europska unija

S obzirom na planove EU-a za postupno ukidanje ugljena, flota Unije koja se koristi ugljenom trebala bi se smanjiti na 100 GW do 2030., odnosno na polovicu ukupnog kapaciteta 2000. Uz Kanadu, zemlje EU predvode Savez u postupnom ukidanju ugljena. Velika Britanija, Francuska, Italija, Nizozemska, Portugal, Austrija, Irska, Danska, Švedska i Finska najavile su postupno gašenje elektrana na ugljen do 2030. Njihov kapacitet je 42 GW, uključujući i nedavno izgrađene elektrane.

Istovremeno se nalazi četvrta i deveta najveća nacionalna flota za proizvodnju ugljena u svijetu u državama članicama EU, odnosno 50 GW u Njemačkoj i 29 GW u Poljskoj. Komisija EU koja će odrediti datum prekida za opskrbu električnom energijom iz ugljena za Njemačku počela je s radom, iako mrežni operater u zemlji kaže da bi samo polovica njezine flote ugljena mogla biti zatvorena do 2030. bez ugrožavanja energetske sigurnosti. Poljska je jednostavno obećala da neće graditi nove termoelektrane na ugljen mimo onoga što se već gradi.

Studije IEA-e pokazale su da se sve elektrane na ugljen u EU moraju zatvoriti do 2030. kako bi se ispunili ciljevi Pariškog sporazuma. Očekuje se da će porast cijena CO2 ove godine dovesti do prelaska s ugljena na plin, ovisno o odgovarajućim cijenama i dostupnosti plina.

Druge ključne zemlje

Ostale azijske zemlje, uključujući Južnu Koreju, Japan, Vijetnam, Indoneziju, Bangladeš, Pakistan i Filipine, zajedno su udvostručile svoju flotu za proizvodnju ugljena od 2000. godine, dosegnuvši 185 GW u 2017. Ove zemlje će ukupno izgraditi 50 GW novih toplinskih elektrane same i još 128. GW planira se financiranjem i sudjelovanjem u izgradnji Kine, Japana i Južne Koreje.

U mnogim od ovih zemalja postoje mješoviti znakovi korištenja ugljena. Primjerice, najnoviji nacrt japanskog Nacionalnog energetskog plana uzima u obzir značajnu ulogu ugljena 2030. godine, dok Pariški sporazum znači da bi Tokio do tada trebao postupno izbaciti ugljen, napominje Climate Analytics.

Vijetnam je treća zemlja po planiranom volumenu proizvodnje ugljena - 46 GW, od čega je 11 GW već u izgradnji. "Unatoč tome, vlada sve više ulaže u promjenu ove putanje", piše Alex Perera, zamjenik direktora za energetiku u The World Resources Institute. "Vijetnam pruža zanimljivu i važnu kombinaciju uvjeta koji će omogućiti prijelaz na čistu energiju: obnovljivu energiju i privatni sektor koji nastoji ispuniti sve strože ciljeve čiste energije."

Indonezijska vlada zabranila je izgradnju novih elektrana na ugljen na najmnogoljudnijem otoku Java. Državno komunalno poduzeće kritizirano je da je “veliko precijenilo rast potražnje za električnom energijom” kako bi opravdalo planove za puštanje u rad novih elektrana na ugljen.

Turska ima značajne planove za proširenje svoje flote za ugljen. Međutim, trenutno se gradi samo 1 GW od planiranog cjevovoda od 43 GW.

Druga zemlja s velikim planovima je Egipat, koji nema ni ugljene stanice ni svoja ležišta ugljena. Napominjemo da niti jedan od planiranih novih kapaciteta od 15 GW nije prešao najraniju fazu odobrenja, nije dobio nikakve dozvole i nije u izgradnji.

Južna Afrika ima velika ležišta ugljena i sedmu najveću flotu ugljena na svijetu. Južna Afrika gradi 6 GW novih termoelektrana i planira uvesti još 6 GW. Međutim, nakon izbora Kirilla Ramaphose ranije ove godine, politički osjećaji u zemlji se mijenjaju, a u travnju su potpisani dugoročni ugovori za izgradnju obnovljivih izvora energije vrijedni 4,7 milijardi dolara. ... Razlog je taj što će nove ugljene stanice biti skuplje od OIE, kažu stručnjaci. Zakonodavne rasprave o ulozi ugljena u novom planu ulaganja u energiju Južne Afrike održat će se kasnije ovog ljeta.

Kada je 1879. god Thomas Alva Edisonizumio žarulju sa žarnom niti, započela je era elektrifikacije. Proizvodnja velikih količina električne energije zahtijevala je jeftino i lako dostupno gorivo. Ugljen je zadovoljio te zahtjeve, a prve elektrane (koje je potkraj 19. stoljeća sagradio sam Edison) radile su na ugljen.

Kako se sve više i više postaja gradilo u zemlji, ovisnost o ugljenu se povećavala. Od Prvog svjetskog rata, otprilike polovica godišnje proizvodnje električne energije u SAD-u dolazi iz elektrana na ugljen. Godine 1986. ukupna instalirana snaga takvih elektrana iznosila je 289.000 MW, a one su trošile 75% ukupne količine (900 milijuna tona) ugljena iskopanog u zemlji. S obzirom na postojeće neizvjesnosti u pogledu perspektiva razvoja nuklearne energije i rasta proizvodnje nafte i prirodnog plina, može se pretpostaviti da će do kraja stoljeća termoelektrane na ugljen proizvoditi do 70% ukupne električne energije. nastao u zemlji.

No, unatoč činjenici da je ugljen dugo bio i bit će glavni izvor električne energije (u Sjedinjenim Državama čini oko 80% rezervi svih vrsta prirodnih goriva), nikada nije bio optimalan gorivo za elektrane. Specifični energetski sadržaj po jedinici težine (tj. kalorijska vrijednost) ugljena je niži od sadržaja nafte ili prirodnog plina. Teže ga je transportirati, a osim toga, sagorijevanje ugljena uzrokuje niz nepoželjnih ekoloških posljedica, posebice kisele kiše. Od kraja 60-ih godina privlačnost elektrana na ugljen naglo je opala zbog pooštravanja zahtjeva za onečišćenjem okoliša plinovitim i čvrstim emisijama u obliku pepela i troske. Troškovi rješavanja ovih ekoloških problema, uz sve veći trošak izgradnje složenih objekata poput termoelektrana, učinili su njihove razvojne izglede s čisto ekonomske točke gledišta manje povoljnim.

Međutim, ako se promijeni tehnološka baza termoelektrana na ugljen, njihova bi prijašnja atraktivnost mogla ponovno oživjeti. Neke od ovih promjena su evolucijske prirode i prvenstveno su usmjerene na povećanje kapaciteta postojećih instalacija. Istodobno se razvijaju potpuno novi procesi bezotpadnog izgaranja ugljena, odnosno uz minimalnu štetu za okoliš. Uvođenje novih tehnoloških procesa ima za cilj osigurati da se buduće termoelektrane na ugljen mogu učinkovito kontrolirati u pogledu stupnja onečišćenja okoliša, imati fleksibilnost u pogledu mogućnosti korištenja različitih vrsta ugljena i ne zahtijevaju dugo vrijeme izgradnje.

Kako biste uvidjeli značaj napretka u tehnologiji izgaranja ugljena, razmotrite ukratko rad konvencionalne termoelektrane na ugljen. Ugljen se sagorijeva u peći parnog kotla, koji je ogromna komora s cijevima unutra, u kojoj se voda pretvara u paru. Prije nego što se ubaci u peć, ugljen se usitnjava u prašinu, zbog čega se postiže gotovo ista potpunost izgaranja kao pri izgaranju zapaljivih plinova. Veliki parni kotao u prosjeku troši 500 tona ugljena u prahu na sat i proizvodi 2,9 milijuna kg pare, što je dovoljno za proizvodnju 1 milijun kWh električne energije. U isto vrijeme kotao ispušta u atmosferu oko 100.000 m3 plinova.
Nastala para prolazi kroz pregrijač, gdje joj se povećava temperatura i tlak, a zatim ulazi u visokotlačnu turbinu. Mehanička energija vrtnje turbine pretvara se električnim generatorom u električnu energiju. Kako bi se postigla veća učinkovitost pretvorbe energije, para iz turbine se obično vraća u kotao za ponovno zagrijavanje i zatim pokreće jednu ili dvije niskotlačne turbine prije nego što se kondenzira hlađenjem; kondenzat se vraća u ciklus kotla.

Oprema termoelektrana uključuje mehanizme za dovod goriva, kotlove, turbine, generatore, kao i složene sustave hlađenja, čišćenje dimnih plinova i uklanjanje pepela. Svi ovi primarni i sekundarni sustavi dizajnirani su za pouzdan rad 40 godina ili više pri opterećenjima koja mogu biti u rasponu od 20% instaliranog kapaciteta postrojenja do maksimalnog. Kapitalni trošak opreme za tipičnu termoelektranu od 1000 MW obično je veći od 1 milijarde dolara.

Učinkovitost s kojom se toplina oslobođena izgaranjem ugljena može pretvoriti u električnu energiju bila je samo 5% prije 1900. godine, ali je do 1967. dosegla 40%. Drugim riječima, u razdoblju od oko 70 godina specifična potrošnja ugljena po jedinici proizvedene električne energije smanjena je osam puta. Sukladno tome, smanjio se i trošak 1 kW instalirane snage termoelektrana: ako je 1920. bio 350 dolara (u cijenama iz 1967.), onda je 1967. pao na 130 dolara. Cijena isporučene električne energije također je pala u istom razdoblju od 25 centi do 2 centa po kWh.

Međutim, počevši od 1960-ih, tempo napretka počeo je opadati. Ovaj trend se, očito, objašnjava činjenicom da su tradicionalne termoelektrane dosegle granicu svog savršenstva, određenog zakonima termodinamike i svojstvima materijala od kojih se izrađuju kotlovi i turbine. Od ranih 1970-ih, ovi tehnički čimbenici su pogoršani novim ekonomskim i organizacijskim razlozima. Konkretno, naglo su povećani kapitalni izdaci, usporen je rast potražnje za električnom energijom, pooštreni su zahtjevi za zaštitu okoliša od štetnih emisija, a rokovi za provedbu projekata izgradnje elektrana produljeni. Kao rezultat toga, cijena proizvodnje električne energije iz ugljena, koja je imala dugoročni trend pada, naglo je porasla. Doista, 1 kW električne energije proizvedene u novim termoelektranama sada košta više nego 1920. (u usporedivim cijenama).

Tijekom proteklih 20 godina na cijenu elektrana na ugljen najviše su utjecali stroži zahtjevi za uklanjanje plinovitih,
tekući i čvrsti otpad. Sustavi za čišćenje plina i rukovanje pepelom u modernim termoelektranama sada čine 40% kapitalnih troškova i 35% operativnih troškova. S tehničkog i ekonomskog gledišta, najznačajniji element sustava za kontrolu emisija je postrojenje za odsumporavanje dimnih plinova, koje se često naziva mokrim (scruber) sustavom za sakupljanje prašine. Mokri sakupljač prašine (scrubber) hvata sumporne okside, koji su glavni zagađivači koji nastaju tijekom izgaranja ugljena.

Ideja o mokrom prikupljanju prašine je jednostavna, ali u praksi se ispostavi da je teško i skupo. Alkalna tvar, obično vapno ili vapnenac, pomiješa se s vodom i otopina se rasprši u mlaz dimnog plina. Sumporni oksidi sadržani u dimnim plinovima apsorbiraju se alkalijskim česticama i talože se iz otopine u obliku inertnog sulfita ili kalcijevog sulfata (gips). Gips se može lako ukloniti ili, ako je dovoljno čist, staviti na tržište kao građevinski materijal. U složenijim i skupljim sustavima za pročišćavanje, gipsani mulj se može pretvoriti u sumpornu kiselinu ili elementarni sumpor, koji su vrijedniji kemijski proizvodi. Od 1978. godine u svim termoelektranama na prah u izgradnji obvezna je ugradnja pročistača. Kao rezultat toga, energetska industrija SAD-a sada ima više jedinica za čišćenje od ostatka svijeta.
Trošak sustava za pročišćavanje u novim postrojenjima obično iznosi 150-200 USD po 1 kW instaliranog kapaciteta. Ugradnja pročistača u postojeća postrojenja, izvorno projektirana bez mokrog čišćenja plinom, skuplja je 10-40% nego u novim postrojenjima. Troškovi rada uređaja za pranje su prilično visoki bez obzira na to da li su instalirani u starim ili novim postrojenjima. Scruberi stvaraju ogromnu količinu gipsanog mulja, koji se mora držati u taložnicima ili odlagati, što stvara novi ekološki problem. Na primjer, termoelektrana od 1000 MW koja radi na ugljen koji sadrži 3% sumpora proizvodi toliko mulja godišnje da može pokriti površinu od 1 km2 sa slojem debljine oko 1 m.
Osim toga, sustavi za mokro čišćenje plina troše puno vode (u postrojenju od 1000 MW potrošnja vode je oko 3800 l/min), a njihova oprema i cjevovodi često su skloni začepljenju i koroziji. Ovi čimbenici povećavaju operativne troškove i smanjuju ukupnu pouzdanost sustava. Konačno, u sustavima za pročišćavanje, od 3 do 8% energije koju proizvodi stanica troši se za pogon pumpi i dimovoda te za zagrijavanje dimnih plinova nakon čišćenja plina, što je neophodno kako bi se spriječila kondenzacija i korozija u dimnjacima.
Široka primjena scrubera u američkoj energetskoj industriji nije bila ni jednostavna ni jeftina. Prve instalacije za pročišćavanje bile su znatno manje pouzdane od ostale opreme stanice, stoga su komponente sustava za pročišćavanje projektirane s velikom marginom sigurnosti i pouzdanosti. Neke od poteškoća vezanih uz ugradnju i rad pročistača mogu se pripisati činjenici da je prerano započela industrijska primjena tehnologije skrubera. Tek sada, nakon 25 godina iskustva, pouzdanost sustava za pročišćavanje je dosegla prihvatljivu razinu.
Troškovi elektrana na ugljen su porasli, ne samo zbog obvezne prisutnosti sustava za kontrolu emisija, već i zbog toga što je cijena same izgradnje naglo porasla. Čak i uzimajući u obzir inflaciju, jedinični trošak instalirane snage termoelektrana na ugljen sada je tri puta veći nego 1970. godine. Tijekom proteklih 15 godina "ekonomija razmjera", odnosno koristi od izgradnje velikih elektrana, nadoknađene su značajnim povećanjem cijene izgradnje... Ovo povećanje cijena dijelom odražava visoke troškove financiranja dugoročnih projekata kapitalne izgradnje.

Utjecaj kašnjenja u provedbi projekta može se vidjeti na primjeru japanskih energetskih tvrtki. Japanske tvrtke obično su agilnije od svojih američkih kolega u rješavanju organizacijskih, tehničkih i financijskih problema koji često odgađaju puštanje u rad velikih građevinskih projekata. U Japanu se elektrana može izgraditi i pustiti u rad za 30-40 mjeseci, dok je u Sjedinjenim Američkim Državama za postrojenje istog kapaciteta obično potrebno 50-60 mjeseci. S tako dugim vremenom provedbe projekta, trošak novog postrojenja u izgradnji (i stoga trošak zamrznutog kapitala) usporediv je s fiksnim kapitalom mnogih američkih energetskih tvrtki.

Stoga energetske tvrtke traže načine za smanjenje troškova izgradnje novih elektrana, posebice korištenjem modularnih jedinica manjeg kapaciteta, koje se mogu brzo transportirati i ugraditi u postojeće postrojenje kako bi zadovoljile rastuću potražnju. Ove biljke se mogu staviti online u kraćem vremenskom roku i stoga se brže plaćaju, čak i ako ROI ostane konstantan. Instaliranje novih modula samo kada je potrebno povećanje kapaciteta sustava može rezultirati neto uštedama do 200 USD po kW, iako se s manjim jedinicama gubi ekonomija razmjera.
Kao alternativu izgradnji novih postrojenja za proizvodnju električne energije, komunalna poduzeća su također prakticirala nadogradnju postojećih starih elektrana kako bi poboljšala njihov učinak i produžila njihov vijek trajanja. Ova strategija naravno zahtijeva manje kapitalnih izdataka od izgradnje novih postaja. Ovaj trend je opravdan i zato što elektrane izgrađene prije 30-ak godina još nisu moralno zastarjele. U nekim slučajevima rade čak i s većom učinkovitošću, budući da nisu opremljeni peračima. Stare elektrane dobivaju sve veći udio u energetskom sektoru zemlje. Godine 1970. samo je 20 objekata za proizvodnju električne energije u Sjedinjenim Državama bilo starije od 30 godina. Do kraja stoljeća 30 godina bit će prosječna starost termoelektrana na ugljen.

Komunalne tvrtke također traže načine za smanjenje operativnih troškova postrojenja. Kako bi se spriječili gubici energije, potrebno je pravodobno upozoriti na pogoršanje performansi najvažnijih dijelova objekta. Stoga kontinuirano praćenje stanja komponenti i sustava postaje važan dio operativne službe. Takvo kontinuirano praćenje prirodnih procesa trošenja, korozije i erozije omogućuje operaterima postrojenja da poduzmu pravovremene mjere i spriječe hitne kvarove elektrana. Značaj takvih mjera može se ispravno procijeniti ako uzmemo u obzir, na primjer, da bi prisilni zastoj elektrane na ugljen od 1000 MW mogao donijeti energetskim tvrtkama gubitke od 1 milijun dolara dnevno, uglavnom zato što se za neprijavljenu energiju mora nadoknaditi opskrbom električne energije iz skupljih izvora.

Porast jediničnih troškova transporta i prerade ugljena te uklanjanja pepela učinio je kvalitetu ugljena (određenu vlagom, sumporom i drugim mineralima) važnim čimbenikom u određivanju učinkovitosti i ekonomičnosti termoelektrana. Iako ugljen niskog kvaliteta može koštati manje od visokokvalitetnog ugljena, njegova potrošnja za proizvodnju iste količine električne energije mnogo je veća. Trošak transporta više niskokvalitetnog ugljena može nadoknaditi korist njegove niže cijene. Osim toga, ugljen niskog stupnja obično stvara više otpada od ugljena visoke kvalitete, te stoga zahtijeva visoke troškove uklanjanja pepela. Konačno, sastav niskokvalitetnog ugljena podložan je velikim fluktuacijama, što otežava "podešavanje" sustava goriva stanice za rad s maksimalnom mogućom učinkovitošću; u tom slučaju, sustav se mora prilagoditi tako da može raditi na najgorem očekivanom stupnju.
U postojećim elektranama kvaliteta ugljena može se poboljšati ili barem stabilizirati uklanjanjem nekih nečistoća, poput minerala koji sadrže sumpor, prije izgaranja. U postrojenjima za pročišćavanje, zdrobljeni „prljavi“ ugljen se na mnogo načina odvaja od nečistoća, koristeći prednosti razlike u specifičnoj težini ili drugim fizičkim karakteristikama ugljena i nečistoća.

Unatoč tim naporima da se poboljša učinak postojećih elektrana na ugljen, dodatnih 150.000 MW snage trebat će raditi u Sjedinjenim Državama do kraja stoljeća ako potražnja za električnom energijom raste po očekivanoj stopi od 2,3% godišnje . Kako bi ugljen ostao konkurentan na sve širem energetskom tržištu, komunalna poduzeća morat će usvojiti inovativne nove metode sagorijevanja ugljena koje su učinkovitije od tradicionalnih u tri ključna aspekta: manje zagađenja, manje vremena za izgradnju elektrana i bolje performanse i performanse ....

GORENJE UGLJENA U TEKUĆEM SLOJU smanjuje potrebu za pomoćnim postrojenjima za pročišćavanje emisija iz elektrane. U ložištu kotla strujanjem zraka stvara se fluidizirani sloj mješavine ugljena i vapnenca, u kojem se miješaju čvrste čestice i nalaze se u suspenziji, odnosno ponašaju se na isti način kao u kipućoj tekućini. Turbulentno miješanje osigurava potpuno izgaranje ugljena; u ovom slučaju čestice vapnenca reagiraju sa sumpornim oksidima i zarobljavaju oko 90% tih oksida. Budući da je grubo grijanje kotla izravno u kontaktu s fluidiziranim slojem goriva, stvaranje pare je učinkovitije nego u konvencionalnim parnim kotlovima na ugljen. Osim toga, temperatura gorućeg ugljena u fluidiziranom sloju je niža, što sprječava taljenje kotlovske troske i smanjenje stvaranja dušikovih oksida.

RASPLONIVANJE UGLJENA može se provesti zagrijavanjem mješavine ugljena i vode u atmosferi kisika. Produkt procesa je plin koji se uglavnom sastoji od ugljičnog monoksida i vodika. Nakon što se plin ohladi, odlemi i oslobodi od sumpora, može se koristiti kao gorivo za plinske turbine, a zatim za proizvodnju pare za parnu turbinu (kombinirani ciklus). Postrojenje s kombiniranim ciklusom ispušta manje onečišćujućih tvari u atmosferu od konvencionalne termoelektrane na ugljen.

  Trenutno se razvija više od desetak metoda izgaranja ugljena s povećanom učinkovitošću i manje štete za okoliš. Među njima najviše obećavaju izgaranje u fluidiziranom sloju i rasplinjavanje ugljena. Izgaranje prema prvoj metodi provodi se u peći parnog kotla, koji je uređen tako da se drobljeni ugljen pomiješan s česticama vapnenca održava iznad rešetke peći u suspendiranom ("pseudo-ukapljenom") stanju. snažnim uzlaznim strujanjem zraka. Suspendirane čestice se ponašaju u biti na isti način kao u kipućoj tekućini, odnosno u turbulentnom su kretanju, što osigurava visoku učinkovitost procesa izgaranja. Vodovodne cijevi takvog kotla u izravnom su kontaktu s "fluidiziranim slojem" goriva koje gori, zbog čega se veliki dio topline prenosi toplinskom vodljivošću, što je puno učinkovitije od radijacijskog i konvektivnog prijenosa topline u konvencionalni parni kotao.

Kotao s ložištem, u kojem se ugljen loži u fluidiziranom sloju, ima veću površinu cijevi za prijenos topline od konvencionalnog kotla koji radi na ugljen u prahu, što omogućuje smanjenje temperature u peći i time smanjenje stvaranja dušikovih oksida . (Ako temperatura u običnom kotlu može biti viša od 1650°C, onda je u kotlu s izgaranjem u fluidiziranom sloju u rasponu od 780-870°C.) Štoviše, vapnenac pomiješan s ugljenom veže 90 ili više posto sumpora koji se oslobađa iz ugljena tijekom izgaranja, budući da niža radna temperatura potiče reakciju između sumpora i vapnenca da nastane sulfit ili kalcijev sulfat. Dakle, tvari štetne za okoliš, nastale tijekom izgaranja ugljena, neutraliziraju se na mjestu nastanka, odnosno u peći.
Osim toga, kotao s fluidiziranim slojem manje je osjetljiv na fluktuacije kvalitete ugljena u smislu dizajna i principa rada. U peći konvencionalnog kotla na prah na ugljen stvara se ogromna količina rastaljene troske, koja često začepljuje površine prijenosa topline i time smanjuje učinkovitost i pouzdanost kotla. U kotlu s fluidiziranim slojem ugljen se sagorijeva na temperaturi ispod točke taljenja troske, pa se stoga problem začepljenja ogrjevnih površina troskom niti ne javlja. Takvi kotlovi mogu raditi na ugljenu manje kvalitete, što u nekim slučajevima može značajno smanjiti troškove rada.
Metoda izgaranja u fluidiziranom sloju lako se implementira u modularne kotlove s niskim učinkom pare. Prema nekim procjenama, ulaganje u termoelektranu s kompaktnim kotlovima koji rade na principu fluidiziranog sloja može biti 10-20% manje od ulaganja u tradicionalnu termoelektranu iste snage. Uštede se postižu smanjenjem vremena izgradnje. Osim toga, kapacitet takve stanice može se lako povećati povećanjem električnog opterećenja, što je važno za one slučajeve kada njegov rast u budućnosti nije poznat unaprijed. Problem planiranja je također pojednostavljen, budući da se takve kompaktne jedinice mogu brzo sastaviti čim se pojavi potreba za povećanjem proizvodnje električne energije.
Kotlovi s fluidiziranim slojem također se mogu ugraditi u postojeće elektrane kada je potrebno brzo povećati proizvodni kapacitet. Primjerice, energetska tvrtka Northern States Power pretvorila je jedan od kotlova na prah u stanici u kom. Minnesota u kotlu s fluidiziranim slojem. Preinaka je izvršena kako bi se snaga elektrane povećala za 40%, smanjili zahtjevi za kvalitetom goriva (kotao može raditi i na lokalnom otpadu), temeljitije čišćenje emisija i produljenje vijeka trajanja elektrane. stanica do 40 godina.
Tijekom proteklih 15 godina, tehnologija koja se koristi u termoelektranama opremljenim isključivo kotlovima s fluidiziranim slojem proširila se od malih pilot-postrojenja do velikih "demonstracijskih" postrojenja. Takvo postrojenje ukupne snage 160 MW zajednički grade Tennessee Valley Authority, Duke Power i Commonwealth of Kentucky; Colorado-Ute Electric Association, Inc. pušten u rad agregat snage 110 MW s kotlovima s fluidiziranim slojem. Ako ova dva projekta budu uspješna, kao i projekt Northern States Power, zajedničkog pothvata privatnog sektora s ukupnim kapitalom od oko 400 milijuna dolara, ekonomski rizik povezan s korištenjem kotlova s ​​fluidiziranim slojem u elektroenergetskoj industriji bit će značajno smanjen.
Druga metoda, koja je, međutim, u jednostavnijem obliku već postojala sredinom 19. stoljeća, je rasplinjavanje ugljena kako bi se dobio "čisto gorući" plin. Takav plin prikladan je za rasvjetu i grijanje i bio je naširoko korišten u Sjedinjenim Državama sve do Drugog svjetskog rata, kada ga je zamijenio prirodni plin.
U početku je rasplinjavanje ugljena privuklo pozornost energetskih tvrtki, koje su se nadale ovom metodom dobiti gorivo koje gori bez otpada i time eliminirati pročišćavanje. Sada je postalo očito da rasplinjavanje ugljena ima još važniju prednost: vrući produkti izgaranja generatorskog plina mogu se izravno koristiti za pogon plinskih turbina. Zauzvrat, otpadna toplina produkata izgaranja nakon plinske turbine može se iskoristiti za dobivanje pare za pogon parne turbine. Ova kombinirana uporaba plinskih i parnih turbina, nazvana kombinirani ciklus, sada je jedan od najučinkovitijih načina za proizvodnju električne energije.
Plin dobiven rasplinjavanjem ugljena i oslobođen od sumpora i čestica izvrsno je gorivo za plinske turbine i, kao i prirodni plin, gori gotovo bez otpada. Visoka učinkovitost kombiniranog ciklusa kompenzira neizbježne gubitke povezane s pretvorbom ugljena u plin. Štoviše, postrojenje s kombiniranim ciklusom troši znatno manje vode, budući da dvije trećine kapaciteta razvija plinska turbina, kojoj za razliku od parne turbine nije potrebna voda.
Održivost elektrana s kombiniranim ciklusom rasplinjavanja ugljena dokazala je elektrana Edison Cool Water iz južne Kalifornije. Ova stanica snage oko 100 MW puštena je u rad u svibnju 1984. Može raditi na različite vrste ugljena. Emisije iz postaje ne razlikuju se po čistoći od emisija susjedne plinske postaje. Sumporni oksidi u dimnom plinu održavaju se znatno ispod cilja pomoću pomoćnog sustava za rekuperaciju sumpora koji uklanja gotovo sav sumpor u izvornom gorivu i proizvodi čisti sumpor za industrijske svrhe. Nastajanje dušikovih oksida sprječava se dodavanjem vode u plin prije izgaranja, što snižava temperaturu izgaranja plina. Štoviše, preostali neizgorjeli ugljen u rasplinjaču se ponovno topi i pretvara u inertni staklasti materijal koji nakon hlađenja ispunjava zahtjeve kalifornijskog krutog otpada.
Osim veće učinkovitosti i manjeg onečišćenja okoliša, postrojenja s kombiniranim ciklusom imaju još jednu prednost: mogu se graditi u nekoliko faza, tako da se instalirani kapacitet povećava u blokovima. Ova fleksibilnost u izgradnji smanjuje rizik prevelikog ili premalog ulaganja povezanog s neizvjesnošću rasta potražnje za električnom energijom. Primjerice, prva faza instalirane snage može raditi na plinske turbine, a kao gorivo koristiti naftu ili prirodni plin umjesto ugljena, ako su trenutne cijene tih proizvoda niske. Zatim, kako potražnja za električnom energijom raste, dodatno se pušta u rad kotao na otpadnu toplinu i parna turbina, što će povećati ne samo kapacitet, već i učinkovitost stanice. Nakon toga, kada se potražnja za električnom energijom ponovno poveća, na stanici će biti moguće izgraditi postrojenje za rasplinjavanje ugljena.
Uloga termoelektrana na ugljen ključna je tema kada je riječ o očuvanju prirodnih resursa, zaštiti okoliša i načinima razvoja gospodarstva. Ovi aspekti problema koji se razmatra nisu nužno proturječni. Iskustvo korištenja novih tehnoloških procesa izgaranja ugljena pokazuje da se njima mogu uspješno i istovremeno rješavati problemi zaštite okoliša i smanjenje troškova električne energije. Ovaj princip uzet je u obzir u zajedničkom američko-kanadskom izvješću o kiselim kišama objavljenom prošle godine. Vođen prijedlozima sadržanim u izvješću, američki Kongres trenutno razmatra uspostavljanje opće nacionalne inicijative za demonstriranje i korištenje "čistih" procesa izgaranja ugljena. Inicijativa, koja će kombinirati privatni kapital s saveznim ulaganjima, ima za cilj komercijalizirati nove procese izgaranja ugljena u 1990-ima, uključujući kotlove s fluidiziranim slojem i generatore plina. Međutim, čak i uz raširenu primjenu novih procesa izgaranja ugljena u bliskoj budućnosti, rastuća potražnja za električnom energijom ne može se zadovoljiti bez čitavog niza koordiniranih mjera za očuvanje električne energije, reguliranje njezine potrošnje i povećanje produktivnosti postojećih termoelektrana koje rade na tradicionalna načela. Ekonomska i ekološka pitanja koja su stalno na dnevnom redu vjerojatno će dovesti do potpuno novog tehnološkog razvoja koji se bitno razlikuje od ovdje opisanih. Termoelektrane na ugljen mogu se u budućnosti pretvoriti u složena poduzeća za preradu prirodnih resursa. Takva će poduzeća prerađivati ​​lokalna goriva i druge prirodne resurse te proizvoditi električnu energiju, toplinu i razne proizvode, vodeći računa o potrebama lokalnog gospodarstva. Uz kotlove s fluidiziranim slojem i postrojenja za rasplinjavanje ugljena, takva postrojenja bit će opremljena elektroničkom tehničkom dijagnostikom i automatiziranim sustavima upravljanja, a uz to će biti korisno koristiti većinu nusproizvoda izgaranja ugljena.

Stoga su mogućnosti za poboljšanje ekonomskih i ekoloških čimbenika proizvodnje električne energije iz ugljena vrlo široke. Pravodobno korištenje ovih mogućnosti ovisi, međutim, o sposobnosti vlade da provede uravnoteženu energetsku i ekološku politiku koja stvara potrebne poticaje za elektroenergetsku industriju. Potrebno je poduzeti mjere da se novi procesi izgaranja ugljena razvijaju i provode racionalno, u suradnji s energetskim tvrtkama, a ne kao što je to bilo uvođenjem pročišćavanja scrubber plina. Sve se to može postići ako se troškovi i rizici svedu na najmanju moguću mjeru kroz dobro osmišljen dizajn, testiranje i poboljšanje malih pilot postrojenja, praćeno širokom industrijalizacijom razvijenih sustava.

23. ožujka 2013

Jednom, kada smo se vozili u slavni grad Čeboksari, s istoka, moja je žena primijetila dva ogromna tornja uz autocestu. "A što je to?" pitala je. Kako apsolutno nisam htio supruzi pokazati svoje neznanje, malo sam prokopao po sjećanju i dao pobjedničko: “Ovo je rashladni toranj, zar ne znaš?”. Malo joj je bilo neugodno: "Čemu su oni?" – Pa, čini se, ima nešto za hlađenje. "I što?". Tada mi je bilo neugodno, jer apsolutno nisam znao kako dalje.

Možda je ovo pitanje zauvijek ostalo bez odgovora u sjećanju, ali čuda se događaju. Nekoliko mjeseci nakon ovog incidenta, vidim objavu u feedu prijatelja z_alexey o regrutiranju blogera koji žele posjetiti Cheboksary CHPP-2, istu onu koju smo vidjeli s ceste. Morate drastično promijeniti sve svoje planove, bit će neoprostivo propustiti takvu priliku!

Dakle, što je CHP?

Ovo je srce CHP postrojenja i tu se odvija glavna radnja. Plin koji ulazi u kotao izgara, oslobađajući ludu količinu energije. Ovdje se služi i "čista voda". Nakon zagrijavanja prelazi u paru, točnije u pregrijanu paru, koja ima izlaznu temperaturu od 560 stupnjeva i tlak od 140 atmosfera. Nazvat ćemo je i „Čista para“ jer nastaje od pripremljene vode.
Osim pare, imamo i ispušni otvor. Pri maksimalnom kapacitetu svih pet kotlova troše gotovo 60 kubika prirodnog plina u sekundi! Za uklanjanje produkata izgaranja potreban je nedjetinjasti "dimnjak". I ovo je također dostupno.

Cijev se može vidjeti iz gotovo svih dijelova grada, s obzirom na visinu od 250 metara. Pretpostavljam da je ovo najviša zgrada u Čeboksariju.

U blizini je nešto manja cijev. Ponovno rezervirajte.

Ako se CHP postrojenje loži na ugljen, potrebna je dodatna obrada ispušnih plinova. Ali u našem slučaju to nije potrebno, jer se prirodni plin koristi kao gorivo.

U drugom dijelu kotlovnice i turbinske radnje nalaze se agregati.

Četiri su instalirana u strojarnici Cheboksary CHPP-2, ukupne snage 460 MW (megavata). Tu se dovodi pregrijana para iz kotlovnice. On se, pod ogromnim pritiskom, šalje na lopatice turbine, tjerajući rotor od trideset tona da se okreće brzinom od 3000 o/min.

Instalacija se sastoji od dva dijela: same turbine i generatora koji proizvodi električnu energiju.

A evo kako izgleda rotor turbine.

Mjerila i mjerači su posvuda.

I turbine i kotlovi mogu se odmah zaustaviti u slučaju nužde. Za to postoje posebni ventili koji mogu zatvoriti dovod pare ili goriva u djeliću sekunde.

Pitam se postoji li nešto poput industrijskog krajolika ili industrijskog portreta? Ovdje ima ljepote.

U prostoriji je užasna buka, a da biste čuli susjeda, morate napregnuti sluh. Osim toga, jako je vruće. Htio bih skinuti kacigu i svući se u majicu, ali to se ne može učiniti. Iz sigurnosnih razloga zabranjena je odjeća kratkih rukava u CHP-u, previše je vrućih cijevi.
Uglavnom je radionica prazna, ljudi se ovdje pojavljuju jednom u dva sata, tijekom runde. A rad opreme kontrolira se s glavne upravljačke ploče (skupne upravljačke ploče za kotlove i turbine).

Ovako izgleda radno mjesto dežurnog.

Okolo su stotine gumba.

I deseci senzora.

Postoje mehanički, postoje elektronički.

Ovo je naša ekskurzija, a ljudi rade.

Ukupno, nakon kotlovnice i turbinske radnje, na izlazu imamo struju i paru koja se djelomično ohladila i izgubila dio tlaka. Čini se da je struja lakša. Izlazni napon iz različitih generatora može biti od 10 do 18 kV (kilovolti). Uz pomoć blok transformatora ona se penje na 110 kV, a zatim se električna energija može prenositi na velike udaljenosti pomoću dalekovoda (elektrovoda).

Neisplativo je pustiti preostalu "čistu paru" u stranu. Budući da se formira od "čiste vode", čija je proizvodnja prilično kompliciran i skup proces, svrsishodnije ga je ohladiti i vratiti natrag u kotao. Dakle u začaranom krugu. Ali uz njegovu pomoć, i uz pomoć izmjenjivača topline, možete zagrijati vodu ili proizvesti sekundarnu paru, koja se lako može prodati trećim potrošačima.

Općenito, na taj način primamo toplinu i struju u naše domove, imaju uobičajenu udobnost i udobnost.

O da. A čemu služe rashladni tornjevi?

Ispada da je sve vrlo jednostavno. Za hlađenje preostale "čiste pare", prije novog dovoda u kotao, koriste se svi isti izmjenjivači topline. Hladi se uz pomoć industrijske vode, u CHPP-2 se uzima izravno iz Volge. Ne zahtijeva nikakvu posebnu obuku i također se može ponovno koristiti. Nakon prolaska kroz izmjenjivač topline, procesna voda se zagrijava i odlazi u rashladne tornjeve. Tamo se slijeva u tankom filmu ili pada u obliku kapi i hladi se zbog protustruja zraka koji stvaraju ventilatori. A u rashladnim tornjevima za izbacivanje voda se raspršuje pomoću posebnih mlaznica. U svakom slučaju, glavno hlađenje nastaje zbog isparavanja malog dijela vode. Ohlađena voda napušta rashladne tornjeve posebnim kanalom, nakon čega se uz pomoć crpne stanice šalje na ponovnu uporabu.
Jednom riječju, rashladni tornjevi su potrebni za hlađenje vode koja hladi paru koja radi u kotlovsko-turbinskom sustavu.

Sav rad CHPP kontrolira se iz Glavnog kontrolnog odbora.

U svakom trenutku postoji dežurni.

Svi događaji se bilježe.

Nemoj me hraniti kruhom, daj da slikam tipke i senzore...

Na ovome, gotovo sve. Zaključno, malo je fotografija stanice.

Ovo je stara cijev koja više ne radi. Najvjerojatnije će uskoro biti srušen.

U poduzeću je velika agitacija.

Ovdje su ponosni na svoje zaposlenike.

I njihova postignuća.

Čini se da nije uzalud...

Ostaje dodati da, kao u šali - "Ne znam tko su ti blogeri, ali njihov vodič je direktor podružnice u Mari El i Čuvašiji TGK-5 OJSC, IES holding - SV Dobrov."

Zajedno s ravnateljem stanice S.D. Stoljarov.

Bez pretjerivanja, oni su pravi profesionalci u svom području.

I naravno, veliko hvala Irini Romanovoj, koja predstavlja press službu tvrtke, na dobro organiziranom obilasku.

Princip rada kombinirane toplinske i elektrane (CHP) temelji se na jedinstvenom svojstvu vodene pare – da bude nositelj topline. U zagrijanom stanju, pod pritiskom, pretvara se u snažan izvor energije koji pokreće turbine termoelektrana (TE) – nasljeđe tako daleke ere pare.

Prva termoelektrana izgrađena je u New Yorku na Pearl Streetu (Manhattan) 1882. godine. Rodno mjesto prve ruske termalne stanice, godinu dana kasnije, postao je Sankt Peterburg. Koliko god to izgledalo čudno, ali čak i u naše doba visokih tehnologija, termoelektrane nisu pronašle punu zamjenu: njihov udio u globalnom energetskom sektoru iznosi više od 60%.

A za to postoji jednostavno objašnjenje koje sadrži prednosti i nedostatke toplinske energije. Njegova "krv" - fosilno gorivo - ugljen, lož ulje, uljni škriljac, treset i prirodni plin još su relativno dostupni, a njihove su rezerve prilično velike.

Veliki nedostatak je što proizvodi izgaranja goriva uzrokuju ozbiljnu štetu okolišu. A prirodna ostava će se jednog dana potpuno iscrpiti, a tisuće termoelektrana pretvorit će se u zahrđale „spomenike“ naše civilizacije.

Princip rada

Za početak, vrijedi se odlučiti za pojmove "CHP" i "TPP". Jednostavno rečeno, one su sestre. "Čista" termoelektrana - TE je namijenjena isključivo za proizvodnju električne energije. Njegov drugi naziv je "kondenzacijska elektrana" - IES.

Kombinirana toplinska i elektrana - CHP je vrsta termoelektrane. Osim što proizvodi električnu energiju, opskrbljuje toplom vodom sustav centralnog grijanja i za kućanske potrebe.

Shema rada CHP elektrane je prilično jednostavna. Gorivo i zagrijani zrak - oksidacijsko sredstvo - istovremeno ulaze u peć. Najčešće gorivo u ruskim termoelektranama je drobljeni ugljen. Toplina izgaranja ugljene prašine pretvara vodu koja ulazi u kotao u paru, koja se zatim pod pritiskom dovodi u parnu turbinu. Snažan mlaz pare uzrokuje njegovu rotaciju, pokrećući rotor generatora, koji pretvara mehaničku energiju u električnu energiju.

Nadalje, para, koja je već značajno izgubila svoje izvorne parametre - temperaturu i tlak - ulazi u kondenzator, gdje nakon hladnog "vodenog tuša" ponovno postaje voda. Zatim ga kondenzatna pumpa prenosi na regenerativne grijače, a zatim na odzračivač. Tamo se voda oslobađa plinova – kisika i CO 2, koji mogu uzrokovati koroziju. Nakon toga, voda se ponovno zagrijava parom i vraća natrag u kotao.

Opskrba toplinom

Druga, ne manje važna funkcija CHP je opskrba tople vode (pare) namijenjene sustavima centralnog grijanja u obližnjim naseljima i za potrebe kućanstva. U posebnim grijačima hladna voda se zagrijava do 70 stupnjeva ljeti i 120 stupnjeva zimi, nakon čega se mrežnim pumpama upumpava u zajedničku komoru za miješanje, a zatim se kroz sustav grijanja opskrbljuje potrošačima. Zalihe vode u CHPP stalno se obnavljaju.

Kako termoelektrane rade na plin

U usporedbi s termoelektranama na ugljen, termoelektrane u kojima su ugrađene plinske turbine su mnogo kompaktnije i ekološki prihvatljivije. Dovoljno je reći da takvoj stanici nije potreban parni kotao. Plinskoturbinsko postrojenje u biti je isti turbomlazni motor zrakoplova, gdje se, za razliku od njega, mlazni tok ne ispušta u atmosferu, već rotira rotor generatora. Istovremeno, emisije produkata izgaranja su minimalne.

Nove tehnologije za izgaranje ugljena

Učinkovitost modernih CHP postrojenja ograničena je na 34%. Velika većina termoelektrana još uvijek radi na ugljen, što se može jednostavno objasniti – rezerve ugljena na Zemlji su još uvijek ogromne, pa je udio termoelektrana u ukupnom volumenu proizvedene električne energije oko 25%.

Proces sagorijevanja ugljena ostao je praktički nepromijenjen dugi niz desetljeća. Međutim, ovdje su stigle i nove tehnologije.

Posebnost ove metode je u tome što se umjesto zraka pri izgaranju ugljene prašine kao oksidacijski agens koristi čisti kisik oslobođen iz zraka. Zbog toga se iz dimnih plinova uklanja štetna nečistoća - NOx. Ostatak štetnih nečistoća se filtrira u nekoliko faza pročišćavanja. Preostali CO 2 na izlazu se pumpa u spremnike pod visokim tlakom i mora se zakopati na dubini od 1 km.

Metoda hvatanja kisika

I ovdje se pri sagorijevanju ugljena koristi čisti kisik kao oksidant. Samo za razliku od prethodne metode, u trenutku izgaranja nastaje para, koja pokreće turbinu u rotaciju. Zatim se iz dimnih plinova odstranjuju pepeo i sumporni oksidi, vrši se hlađenje i kondenzacija. Preostali ugljični dioksid pod pritiskom od 70 atmosfera pretvara se u tekuće stanje i stavlja pod zemlju.

Metoda prije izgaranja

Ugljen se spaljuje u "uobičajenom" načinu - u kotlu pomiješanom sa zrakom. Nakon toga se uklanja pepeo i SO 2 - sumporov oksid. Nadalje, CO 2 se uklanja posebnim tekućim apsorbentom, nakon čega se zbrinjava zakopavanjem.

Pet najmoćnijih termoelektrana na svijetu

Prvenstvo pripada kineskoj TE Tuoketuo s kapacitetom od 6.600 MW (5 en / bl. X 1200 MW), koja zauzima površinu od 2,5 četvornih metara. km. Slijedi njezin "sunarodnjak" - TE Taichzhun snage 5824 MW. Tri lidera zatvara najveća u Rusiji Surgutskaya GRES-2 - 5597,1 MW. Četvrto mjesto zauzima poljska TE Belchatuvskaya - 5354 MW, a peto - Futtsu CCGT Power Plant (Japan) - TE na plin snage 5040 MW.

Do jučer, u mom mišljenju, sve elektrane na ugljen bile su otprilike iste i predstavljale su idealan set horor filmova. Sa strukturama pocrnjelim od vremena, kotlovskim jedinicama, turbinama, milijunima različitih cijevi i njihovim lukavim preplitanjem s izdašnim slojem prašine crnog ugljena. Rijetki radnici, više nalik rudarima, pri slabom osvjetljenju zelenih plinskih lampi popravljaju poneku složenu jedinicu, tu i tamo, sikćući, izbijaju oblaci pare i dima, guste lokve tamne kaše prolivene po podu i nešto kaplje posvuda. Ovako sam vidio ugljene stanice i pomislio da njihovo stoljeće već odlazi. Plin je budućnost, pomislio sam.

Ispada da uopće nije.

Jučer sam posjetio najnoviju elektranu na ugljen u Cherepetskaya GRES u Tulskoj regiji. Ispostavilo se da moderne ugljene stanice uopće nisu prljave, a dim iz njihovih dimnjaka nije ni gust ni crn.

1. Nekoliko riječi o principu rada GRES-a... Uz pomoć pumpi, voda, gorivo i atmosferski zrak se dovode u kotao pod visokim tlakom. Proces izgaranja odvija se u kotlovskoj peći - kemijska energija goriva pretvara se u toplinu. Voda teče kroz sustav cijevi koji se nalazi unutar kotla.

2. Zapaljivo gorivo je snažan izvor topline, prenosi se na vodu, koja se zagrijava do točke vrenja i isparava. Rezultirajuća para u istom kotlu se pregrije iznad vrelišta, do oko 540 °C, i pod visokim tlakom od 13-24 MPa dovodi se u parnu turbinu kroz jedan ili više cjevovoda.

3. Parna turbina, generator i uzbudnik čine cijelu turbinsku jedinicu. U parnoj turbini para se širi do vrlo niskog tlaka (oko 20 puta manjeg od atmosferskog), a potencijalna energija komprimirane i zagrijane do visoke temperature pare pretvara se u kinetičku energiju rotacije rotora turbine. Turbina pokreće električni generator, koji pretvara kinetičku energiju rotacije rotora generatora u električnu struju.

4. Zahvat vode provodi se izravno iz rezervoara Cherepetsk.

5. Voda se podvrgava kemijskoj obradi i dubokoj desalinizaciji kako se u parnim kotlovima i turbinama ne bi pojavljivale naslage na unutarnjim površinama opreme.

6. Ugljen i loživo ulje se dopremaju na stanicu željeznicom.

7. U otvorenom skladištu ugljena utovarne dizalice su istovarne vagone. Tada na scenu stupa veliki, koji se dovodi u pokretnu traku.

8. Na taj način ugljen dolazi do sekcija drobilice za prethodno drobljenje ugljena i naknadno usitnjavanje. Ugljen se dovodi u sam kotao u obliku mješavine ugljene prašine i zraka.

10. Kotlovnica se nalazi u kotlovnici glavne zgrade. Sam kotao je nešto briljantno. Ogroman složeni mehanizam visok kao zgrada od 10 katova.

14. Labirintima kotlovnice možete hodati zauvijek. Vrijeme predviđeno za snimanje dvaput je isteklo, ali od ove industrijske ljepotice bilo se nemoguće otrgnuti!

16. Galerije, šahtovi za liftove, šetnice, stepenice i mostovi. Jednom riječju - prostor)

17. Sunčeve zrake obasjavale su sićušnu osobu na pozadini svega što se događalo, a ja sam nehotice pomislio da je sve te složene divovske strukture izmislila i izgradila osoba. Tako mali čovjek izumio je pećnice na deset katova za proizvodnju električne energije u industrijskim razmjerima iz minerala.

18. Ljepota!

20. Jučer je svečano otvoren blok 9, što je bila završna faza projekta proširenja Cherepetskaya GRES. Projekt je uključivao izgradnju dvije moderne elektrane na ugljen, snage po 225 MW.

21. Zajamčeni električni kapacitet novog bloka - 225 MW;
Električna učinkovitost - 37,2%;
Specifična potrošnja ekvivalentnog goriva za proizvodnju električne energije je 330 gt / kW * h.

23. Glavna oprema uključuje dvije parne kondenzacijske turbine proizvođača OJSC Power Machines i dvije kotlovske jedinice proizvođača OJSC EAlliance. Glavno gorivo nove elektrane je ugljen Kuznjeck razreda DG.

24. Kontrolna soba.

25. Energijske jedinice su opremljene prvim na ruskom tržištu integriranim suhim sustavom za odsumporavanje dimnih plinova s ​​elektrostatičkim filterima.

26. Vanjski rasklopni transformatori.

28. Puštanjem u pogon nove elektrane omogućit će se demontaža zastarjele ugljene opreme prve faze bez smanjenja obujma proizvodnje električne energije i ukupnog instaliranog kapaciteta stanice.

29. Zajedno s novim agregatom izgrađena su dva rashladna tornja od 87 metara - dio sustava opskrbe servisnom vodom, koji opskrbljuje veliku količinu hladne vode za hlađenje turbinskih kondenzatora.

30. Sedam raspona od 12 metara. Odozdo, takva visina ne izgleda tako ozbiljno.

31. Na vrhu dimnjaka bilo je vruće i hladno u isto vrijeme. Kamera se stalno zamagljivala.

32. Pogled na agregat iz rashladnog tornja. Novi elektroenergetski objekti postaje projektirani su na način da značajno smanje emisije onečišćujućih tvari, smanje emisiju prašine pri radu u skladištu ugljena, smanje količinu potrošene vode, a također eliminiraju mogućnost onečišćenja okoliša otpadnim vodama.

34. Unutar rashladnog tornja sve se pokazalo prilično jednostavno i dosadno)

36. Na fotografiji se jasno vidi nova pogonska jedinica i dva stara. Kako se dimi dimnjak starog agregata i novog. Postupno će se stare elektrane stavljati iz pogona i demontirati. Tako to ide.