) แต่ทั้งหมดใช้เชื้อเพลิง 3-4 ชนิด ได้แก่ก๊าซธรรมชาติ ถ่านหิน (แข็งและเป็นสีน้ำตาล) น้ำมันเตา และพีท เชื้อเพลิงประเภทที่พบบ่อยที่สุดคือก๊าซและถ่านหิน
เริ่มจากถ่านหินกันก่อน ถ่านหินเป็นที่รู้จักของมนุษยชาติมาตั้งแต่สมัยโบราณ ผู้คนใช้มันทำความร้อนในบ้านมาเป็นเวลานานแล้ว ก่อนอื่นนี่เป็นเพราะความพร้อมของเชื้อเพลิงเอง - คราบถ่านหินบางส่วนสามารถเข้าถึงได้โดยการเอาชั้นบนสุดของโลกออกไป 2-3 เมตรอย่างแท้จริง นอกจากนี้การใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงมายาวนานก็เนื่องมาจากสามารถจัดเก็บได้ง่าย คุณไม่จำเป็นต้องมีอุปกรณ์หรืออาคารที่หรูหราใดๆ เพียงแค่วางมันลงในกอง
ถ่านหินเริ่มมีการใช้อย่างแข็งขันในอุตสาหกรรมตั้งแต่ปลายศตวรรษที่ 18 ด้วยการพัฒนาการขนส่งทางรถไฟ ถ่านหินก็เริ่มถูกนำมาใช้ที่นั่นด้วย ในโรงงานผลิตใด ๆ สิ่งสำคัญคือต้องมีระเบียงซึ่งจะมีภาพรวมขององค์กร ระเบียงแบบครบวงจร
โรงไฟฟ้าถ่านหินแห่งแรกเริ่มสร้างขึ้นเมื่อปลายศตวรรษที่ 19 และถ่านหินยังคงถูกใช้อย่างแข็งขันในโรงไฟฟ้าพลังความร้อน
ที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อนแห่งแรก ถ่านหินถูกเผาในหม้อต้มน้ำบนตะแกรง ขั้นแรกผู้สโตกเกอร์โยนถ่านหินลงในเตาไฟด้วยพลั่วและตะกรันก็ถูกกำจัดด้วยตนเองเช่นกัน จากนั้นตะแกรงยานยนต์ก็ปรากฏขึ้น ถ่านหินถูกเทลงบนพวกเขาจากด้านบนของถัง ตะแกรงเคลื่อนตัว และตะกรันก็ตกลงมาจากปลายอีกด้านลงในตัวรับตะกรัน สิ่งนี้ช่วยอำนวยความสะดวกในการทำงานของสโตเกอร์อย่างมาก
โรงไฟฟ้าที่ใช้ก๊าซธรรมชาติ
ก๊าซเป็นเชื้อเพลิงที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในโรงไฟฟ้าพลังความร้อน เช่นเดียวกับถ่านหิน ก๊าซมีข้อดีเมื่อเทียบกับถ่านหิน
ประการแรก โดยการเผาไหม้ก๊าซ เราปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่เป็นอันตรายน้อยลง แทบไม่มีส่วนประกอบเช่นขี้เถ้าและตะกรัน
ประการที่สอง การทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนจะง่ายขึ้น เนื่องจากงานต่างๆ เช่น การเตรียมฝุ่น หมดไป นอกจากโรงเตรียมฝุ่นแล้วที่ . ในทางปฏิบัติไม่จำเป็นต้องเตรียมแก๊สสำหรับการเผาไหม้ นอกจากนี้ โรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ใช้ก๊าซยังค่อนข้างคล่องตัวมากกว่าโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ใช้ถ่านหินในแง่ของการเปลี่ยนแปลงภาระ
ในด้านประสิทธิภาพ เราสามารถพูดได้ว่าโรงไฟฟ้าพลังความร้อนสมัยใหม่ที่ทำงานบนวงจร CCGT (โรงผลิตก๊าซไอน้ำ) สามารถทำงานได้โดยใช้ก๊าซเท่านั้น มีการติดตั้ง CCGT และอยู่ในนั้นมีการเผาไหม้เชื้อเพลิงและไม่ได้อยู่ในหม้อไอน้ำเหมือนในโรงไฟฟ้าเก่า เป็นไปไม่ได้ที่จะเผาฝุ่นถ่านหินที่นั่น แม้ว่าจะคุ้มค่าที่จะบอกว่าในปัจจุบันเป็นไปได้ที่จะได้รับก๊าซสังเคราะห์จากถ่านหินซึ่งกังหันก๊าซรุ่นต่างประเทศบางรุ่นสามารถใช้งานได้แล้ว
น้ำมันเชื้อเพลิง พีท ดีเซล และเชื้อเพลิงประเภทอื่นๆ ที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อน
ในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 โรงไฟฟ้าพลังความร้อนบางแห่งใช้น้ำมันเชื้อเพลิงเป็นเชื้อเพลิง ปัจจุบันน้ำมันเตาไม่ได้ใช้เป็นเชื้อเพลิงหลักเนื่องจากมีต้นทุนสูง แต่น้ำมันเชื้อเพลิงยังคงถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงให้ความร้อนในโรงไฟฟ้าถ่านหิน ในด้านคุณสมบัติการดำเนินงาน น้ำมันเชื้อเพลิงมีความใกล้เคียงกับก๊าซธรรมชาติ เป็นที่น่าสังเกตว่าเมื่อการเผาไหม้น้ำมันเชื้อเพลิงจะมีการปล่อยซัลเฟอร์ออกไซด์จำนวนมากเนื่องจากมีปริมาณกำมะถันสูง
นอกจากนี้ ในศตวรรษที่ผ่านมา โรงไฟฟ้าพลังความร้อนบางแห่งใช้พีทเป็นเชื้อเพลิง แต่เนื่องจากคุณสมบัติการดำเนินงานและความไม่ทำกำไรทางเศรษฐกิจ ตอนนี้จึงไม่ได้ใช้งานจริง
น้ำมันดีเซลจะใช้เฉพาะในกรณีที่ไม่จำเป็นต้องใช้ไฟฟ้าจำนวนมากเท่านั้น ตัวอย่างเช่นในภาคเหนือและดินแดนเกาะของประเทศของเรา หรือในกรณีที่จำเป็นต้องใช้แหล่งจ่ายไฟชั่วคราว น้ำมันดีเซลก็เหมือนกับน้ำมันเตาที่มีราคาแพงในปัจจุบัน
คุณยังสามารถตรวจสอบรัสเซียทั้งหมดได้
โรงไฟฟ้าพลังความร้อนเป็นโรงไฟฟ้าที่สร้างพลังงานไฟฟ้าอันเป็นผลมาจากการแปลงพลังงานความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิงอินทรีย์ (รูปที่จ.1)
มีโรงไฟฟ้ากังหันไอน้ำความร้อน (TPES) โรงไฟฟ้ากังหันก๊าซ (GTPP) และโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม (CGPP) เรามาดูรายละเอียด TPES กันดีกว่า
รูปที่ง.1 แผนภาพ TPP
ที่ TPES พลังงานความร้อนถูกใช้ในเครื่องกำเนิดไอน้ำเพื่อผลิตไอน้ำน้ำแรงดันสูง ซึ่งขับเคลื่อนโรเตอร์กังหันไอน้ำที่เชื่อมต่อกับโรเตอร์เครื่องกำเนิดไฟฟ้า เชื้อเพลิงที่ใช้ในโรงไฟฟ้าพลังความร้อน ได้แก่ ถ่านหิน น้ำมันเตา ก๊าซธรรมชาติ ลิกไนต์ (ถ่านหินสีน้ำตาล) พีท และหินดินดาน ประสิทธิภาพถึง 40% กำลังไฟ – 3 GW TPES ที่มีกังหันควบแน่นเป็นตัวขับเคลื่อนสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและไม่ใช้ความร้อนของไอน้ำเสียเพื่อจ่ายพลังงานความร้อนให้กับผู้บริโภคภายนอกเรียกว่าโรงไฟฟ้าควบแน่น (ชื่ออย่างเป็นทางการในสหพันธรัฐรัสเซียคือ State District Electric Station หรือ GRES) . GRES ผลิตไฟฟ้าประมาณ 2/3 ที่ผลิตได้จากโรงไฟฟ้าพลังความร้อน
TPES ที่ติดตั้งกังหันทำความร้อนและปล่อยความร้อนของไอน้ำเสียให้กับผู้บริโภคในภาคอุตสาหกรรมหรือเทศบาลเรียกว่าโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม (CHP) พวกเขาผลิตไฟฟ้าประมาณ 1/3 ที่ผลิตได้จากโรงไฟฟ้าพลังความร้อน
ถ่านหินที่รู้จักมีสี่ประเภท เพื่อที่จะเพิ่มปริมาณคาร์บอนและค่าความร้อน ประเภทเหล่านี้จะถูกจัดเรียงดังนี้: พีท ถ่านหินสีน้ำตาล ถ่านหินบิทูมินัส (ไขมัน) หรือถ่านหินแข็งและแอนทราไซต์ ในการดำเนินงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนส่วนใหญ่จะใช้สองประเภทแรก
ถ่านหินไม่ใช่คาร์บอนบริสุทธิ์ทางเคมี แต่ยังมีวัสดุอนินทรีย์ (ถ่านหินสีน้ำตาลมีคาร์บอนมากถึง 40%) ซึ่งยังคงอยู่หลังจากการเผาไหม้ถ่านหินในรูปของเถ้า ถ่านหินอาจมีกำมะถัน บางครั้งก็เป็นเหล็กซัลไฟด์ และบางครั้งก็เป็นส่วนหนึ่งของส่วนประกอบอินทรีย์ของถ่านหิน ถ่านหินมักประกอบด้วยสารหนู ซีลีเนียม และธาตุกัมมันตภาพรังสี ที่จริงแล้ว ถ่านหินกลายเป็นเชื้อเพลิงที่สกปรกที่สุดในบรรดาเชื้อเพลิงฟอสซิลทั้งหมด
เมื่อถ่านหินถูกเผา จะเกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ คาร์บอนมอนอกไซด์ รวมถึงซัลเฟอร์ออกไซด์ อนุภาคแขวนลอย และไนโตรเจนออกไซด์ในปริมาณมาก ซัลเฟอร์ออกไซด์ทำลายต้นไม้ วัสดุต่างๆ และส่งผลเสียต่อผู้คน
อนุภาคที่ปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศเมื่อเผาถ่านหินในโรงไฟฟ้าเรียกว่า "เถ้าลอย" มีการควบคุมการปล่อยเถ้าอย่างเข้มงวด อนุภาคแขวนลอยประมาณ 10% เข้าสู่ชั้นบรรยากาศจริง ๆ
โรงไฟฟ้าถ่านหินขนาด 1,000 เมกะวัตต์ เผาถ่านหินได้ 4-5 ล้านตันต่อปี
เนื่องจากไม่มีการขุดถ่านหินในดินแดนอัลไต เราจะถือว่าการขุดถ่านหินมาจากภูมิภาคอื่นและมีการสร้างถนนเพื่อจุดประสงค์นี้ ซึ่งจะทำให้ภูมิทัศน์ทางธรรมชาติเปลี่ยนไป
ภาคผนวก จ
ไฟฟ้าผลิตขึ้นในโรงไฟฟ้าโดยใช้พลังงานที่ซ่อนอยู่ในทรัพยากรธรรมชาติต่างๆ ดังที่เห็นได้จากตาราง 1.2 สิ่งนี้เกิดขึ้นส่วนใหญ่ที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อน (TPP) และโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ (NPP) ที่ทำงานตามวัฏจักรความร้อน
ประเภทของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน
โรงไฟฟ้าพลังความร้อนแบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลักตามประเภทของพลังงานที่ผลิตและปล่อยออกมา ได้แก่ โรงไฟฟ้าแบบควบแน่น (CHP) ซึ่งมีจุดประสงค์เพื่อการผลิตไฟฟ้าเท่านั้น และโรงไฟฟ้าพลังความร้อน หรือโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม (CHP) สถานีไฟฟ้าควบแน่นที่ทำงานด้วยเชื้อเพลิงฟอสซิลถูกสร้างขึ้นใกล้กับสถานที่ผลิตและโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมตั้งอยู่ใกล้กับผู้ใช้ความร้อน - สถานประกอบการอุตสาหกรรมและเขตที่อยู่อาศัย โรงงาน CHP ยังดำเนินการโดยใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลด้วยเช่นกัน แต่ต่างจาก CPP ตรงที่พวกเขาผลิตทั้งพลังงานไฟฟ้าและพลังงานความร้อนในรูปของน้ำร้อนและไอน้ำเพื่อวัตถุประสงค์ในการผลิตและการทำความร้อน เชื้อเพลิงประเภทหลักของโรงไฟฟ้าเหล่านี้ ได้แก่ ถ่านหินแข็ง - แข็ง, แอนทราไซต์, กึ่งแอนทราไซต์, ถ่านหินสีน้ำตาล, พีท, หินดินดาน; ของเหลว - น้ำมันเชื้อเพลิงและก๊าซ - ธรรมชาติ, โค้ก, เตาหลอมเหล็ก ฯลฯ แก๊ส.
ตารางที่ 1.2 การผลิตไฟฟ้าในโลก
|
ดัชนี |
พ.ศ. 2553 (พยากรณ์) |
||
|
ส่วนแบ่งผลผลิตรวมของโรงไฟฟ้า, % NPP โรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ใช้แก๊ส TPP เรื่องน้ำมันเชื้อเพลิง |
|||
|
การผลิตไฟฟ้าแยกตามภูมิภาค, % ยุโรปตะวันตก ยุโรปตะวันออก เอเชีย และออสเตรเลีย อเมริกา ตะวันออกกลางและแอฟริกา |
|||
|
กำลังการผลิตติดตั้งของโรงไฟฟ้าทั่วโลก (รวม), GW รวมทั้ง % NPP โรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ใช้แก๊ส TPP เรื่องน้ำมันเชื้อเพลิง โรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ใช้ถ่านหินและเชื้อเพลิงประเภทอื่นๆ โรงไฟฟ้าพลังน้ำและโรงไฟฟ้าที่ใช้เชื้อเพลิงหมุนเวียนประเภทอื่น |
|||
|
การผลิตไฟฟ้า (รวม) พันล้านกิโลวัตต์ชั่วโมง |
โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ส่วนใหญ่จะใช้พลังงานจากเชื้อเพลิงนิวเคลียร์
โรงไฟฟ้าแบ่งออกเป็นกังหันไอน้ำ (STU) กังหันก๊าซ (GTU) วงจรรวม (CCG) และโรงไฟฟ้าที่มีเครื่องยนต์สันดาปภายใน (ICE) ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับประเภทของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนสำหรับการขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
ขึ้นอยู่กับระยะเวลาการทำงาน TPP ตลอดทั้งปีจากความครอบคลุมของตารางภาระพลังงาน ซึ่งแสดงคุณลักษณะด้วยจำนวนชั่วโมงการใช้งานของกำลังการผลิตติดตั้ง τ ที่สถานี โรงไฟฟ้ามักจะถูกจำแนกเป็น: พื้นฐาน (τ ที่สถานี > 6,000 ชั่วโมง/ปี); ครึ่งยอด (τ ที่สถานี = 2,000 – 5,000 ชั่วโมง/ปี); จุดสูงสุด (τ ที่เซนต์< 2000 ч/год).
โรงไฟฟ้าพื้นฐานคือโรงไฟฟ้าที่รับภาระคงที่สูงสุดที่เป็นไปได้เกือบตลอดทั้งปี ในอุตสาหกรรมพลังงานทั่วโลก โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ โรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ประหยัดสูงและโรงไฟฟ้าพลังความร้อนจะถูกใช้เป็นโรงไฟฟ้าฐานเมื่อดำเนินการตามตารางการใช้ความร้อน โหลดสูงสุดจะครอบคลุมโดยโรงไฟฟ้าพลังน้ำ โรงไฟฟ้ากักเก็บแบบสูบ โรงไฟฟ้ากังหันก๊าซ ซึ่งมีความคล่องตัวและความคล่องตัว เช่น เริ่มต้นและหยุดอย่างรวดเร็ว โรงไฟฟ้าที่มีจุดพีคกิ้งจะเปิดในช่วงเวลาต่างๆ ที่จำเป็นเพื่อให้ครอบคลุมส่วนพีคของตารางโหลดไฟฟ้ารายวัน โรงไฟฟ้าแบบ Half-peak เมื่อโหลดไฟฟ้าทั้งหมดลดลง จะถูกถ่ายโอนไปยังกำลังไฟฟ้าที่ลดลงหรือสำรองไว้
ตามโครงสร้างทางเทคโนโลยี โรงไฟฟ้าพลังความร้อนแบ่งออกเป็นแบบบล็อกและแบบไม่บล็อก ด้วยแผนภาพบล็อกอุปกรณ์หลักและอุปกรณ์เสริมของโรงไฟฟ้ากังหันไอน้ำไม่มีการเชื่อมต่อทางเทคโนโลยีกับอุปกรณ์ของการติดตั้งโรงไฟฟ้าอื่น สำหรับโรงไฟฟ้าพลังงานฟอสซิล ไอน้ำจะถูกส่งไปยังกังหันแต่ละตัวจากหม้อไอน้ำหนึ่งหรือสองตัวที่เชื่อมต่ออยู่ ด้วยโครงการ TPP แบบไม่ปิดกั้น ไอน้ำจากหม้อไอน้ำทั้งหมดจะเข้าสู่ท่อหลักร่วม และจากนั้นจะกระจายไปยังกังหันแต่ละตัว
ที่โรงไฟฟ้าควบแน่นซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของระบบไฟฟ้าขนาดใหญ่ จะใช้เฉพาะระบบบล็อกที่มีไอน้ำร้อนยวดยิ่งระดับกลางเท่านั้นที่ใช้ วงจรแบบไม่บล็อกที่มีการเชื่อมต่อไอน้ำและน้ำแบบไขว้จะถูกใช้โดยไม่มีความร้อนสูงเกินไประดับกลาง
หลักการทำงานและลักษณะพลังงานหลักของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน
ไฟฟ้าที่โรงไฟฟ้าผลิตโดยการใช้พลังงานที่ซ่อนอยู่ในทรัพยากรธรรมชาติต่างๆ (ถ่านหิน ก๊าซ น้ำมัน น้ำมันเตา ยูเรเนียม ฯลฯ) ตามหลักการที่ค่อนข้างง่ายโดยการนำเทคโนโลยีการแปลงพลังงานมาใช้ แผนภาพทั่วไปของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน (ดูรูปที่ 1.1) สะท้อนถึงลำดับของการแปลงพลังงานประเภทหนึ่งไปเป็นอีกประเภทหนึ่งและการใช้ของไหลทำงาน (น้ำ, ไอน้ำ) ในวงจรของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน เชื้อเพลิง (ในกรณีนี้คือถ่านหิน) จะเผาไหม้ในหม้อต้มน้ำ ทำให้น้ำร้อนขึ้น และเปลี่ยนเป็นไอน้ำ ไอน้ำจะถูกส่งไปยังกังหันซึ่งจะแปลงพลังงานความร้อนของไอน้ำเป็นพลังงานกลและขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ผลิตกระแสไฟฟ้า (ดูหัวข้อ 4.1)
โรงไฟฟ้าพลังความร้อนสมัยใหม่เป็นองค์กรที่ซับซ้อนซึ่งมีอุปกรณ์ต่าง ๆ จำนวนมาก องค์ประกอบของอุปกรณ์โรงไฟฟ้าขึ้นอยู่กับวงจรความร้อนที่เลือก ประเภทของเชื้อเพลิงที่ใช้ และประเภทของระบบจ่ายน้ำ
อุปกรณ์หลักของโรงไฟฟ้าประกอบด้วย: หน่วยหม้อไอน้ำและกังหันพร้อมเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและคอนเดนเซอร์ หน่วยเหล่านี้ได้รับมาตรฐานในแง่ของกำลัง พารามิเตอร์ไอน้ำ ผลผลิต แรงดันและกระแส ฯลฯ ประเภทและปริมาณของอุปกรณ์หลักของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนสอดคล้องกับกำลังที่ระบุและรูปแบบการทำงานที่ต้องการ นอกจากนี้ยังมีอุปกรณ์เสริมที่ใช้จ่ายความร้อนให้กับผู้บริโภคและใช้กังหันไอน้ำเพื่อทำความร้อนน้ำป้อนหม้อต้มน้ำและสนองความต้องการของโรงไฟฟ้าอีกด้วย ซึ่งรวมถึงอุปกรณ์สำหรับระบบจ่ายเชื้อเพลิง หน่วยป้อนอากาศเสีย หน่วยควบแน่น หน่วยทำความร้อน (สำหรับโรงไฟฟ้าพลังความร้อน) ระบบจ่ายน้ำทางเทคนิค ระบบจ่ายน้ำมัน การทำความร้อนแบบหมุนเวียนของน้ำป้อน การบำบัดน้ำด้วยสารเคมี การจ่ายและการส่งผ่าน ไฟฟ้า (ดูหมวดที่ 4)
โรงไฟฟ้ากังหันไอน้ำทั้งหมดใช้การให้ความร้อนแบบปฏิรูปของน้ำป้อน ซึ่งเพิ่มความร้อนและประสิทธิภาพโดยรวมของโรงไฟฟ้าอย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากในวงจรที่มีการทำความร้อนแบบสร้างใหม่ ไอน้ำที่ไหลออกจากกังหันไปยังเครื่องทำความร้อนแบบปฏิรูปจะทำงานโดยไม่สูญเสียแหล่งความเย็น (คอนเดนเซอร์) ในเวลาเดียวกัน สำหรับพลังงานไฟฟ้าที่เท่ากันของเครื่องเทอร์โบเจนเนอเรเตอร์ การไหลของไอน้ำในคอนเดนเซอร์จะลดลง และส่งผลให้ประสิทธิภาพลดลง การติดตั้งกำลังเติบโต
ประเภทของหม้อต้มไอน้ำที่ใช้ (ดูหัวข้อที่ 2) ขึ้นอยู่กับชนิดของเชื้อเพลิงที่ใช้ในโรงไฟฟ้า สำหรับเชื้อเพลิงที่พบบ่อยที่สุด (ถ่านหินฟอสซิล, ก๊าซ, น้ำมันเชื้อเพลิง, พีทโม่) มีการใช้หม้อไอน้ำที่มีรูปแบบรูปตัว U, T และหอคอยและห้องเผาไหม้ที่ออกแบบมาให้สัมพันธ์กับเชื้อเพลิงประเภทใดประเภทหนึ่ง สำหรับเชื้อเพลิงที่มีเถ้าละลายต่ำ จะใช้หม้อไอน้ำที่มีการกำจัดเถ้าเหลว ในเวลาเดียวกัน สามารถสะสมเถ้าสูง (มากถึง 90%) ในเรือนไฟ และการสึกหรอของพื้นผิวทำความร้อนที่มีฤทธิ์กัดกร่อนลดลง ด้วยเหตุผลเดียวกัน หม้อต้มไอน้ำแบบสี่ทางจึงถูกนำมาใช้กับเชื้อเพลิงที่มีเถ้าสูง เช่น หินดินดานและของเสียจากการเตรียมถ่านหิน โรงไฟฟ้าพลังความร้อนมักใช้หม้อต้มแบบดรัมหรือแบบไหลตรง
กังหันและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้รับการจับคู่ในระดับพลังงาน กังหันแต่ละเครื่องมีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าประเภทเฉพาะ สำหรับโรงไฟฟ้าที่ควบแน่นด้วยความร้อนแบบบล็อก กำลังของกังหันจะสอดคล้องกับกำลังของบล็อก และจำนวนบล็อกจะถูกกำหนดโดยกำลังที่กำหนดของโรงไฟฟ้า หน่วยสมัยใหม่ใช้กังหันควบแน่นขนาด 150, 200, 300, 500, 800 และ 1200 เมกะวัตต์ พร้อมระบบอุ่นไอน้ำ
โรงไฟฟ้าพลังความร้อนใช้กังหัน (ดูหัวข้อย่อย 4.2) ที่มีแรงดันต้าน (ประเภท P) ที่มีการควบแน่นและการสกัดไอน้ำทางอุตสาหกรรม (ประเภท P) ที่มีการควบแน่นและการสกัดด้วยความร้อนหนึ่งหรือสองครั้ง (ประเภท T) รวมถึงการควบแน่น การควบแน่นทางอุตสาหกรรมและ คู่สกัดด้วยความร้อน (ชนิด PT) กังหัน PT ยังสามารถมีช่องระบายความร้อนได้หนึ่งหรือสองช่อง การเลือกประเภทกังหันขึ้นอยู่กับขนาดและอัตราส่วนของภาระความร้อน หากภาระความร้อนมีมากกว่า นอกจากกังหัน PT แล้ว กังหันประเภท T ที่มีการสกัดด้วยความร้อนก็สามารถติดตั้งได้ และหากภาระทางอุตสาหกรรมมีมากกว่า กังหันประเภท PR และ R ที่มีการสกัดทางอุตสาหกรรมและแรงดันต้านก็สามารถติดตั้งได้
ในปัจจุบัน ที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อน สิ่งที่พบบ่อยที่สุดคือการติดตั้งที่มีกำลังไฟฟ้า 100 และ 50 MW ทำงานที่พารามิเตอร์เริ่มต้นที่ 12.7 MPa, 540–560°C สำหรับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนในเมืองใหญ่ ได้มีการสร้างการติดตั้งที่มีกำลังการผลิตไฟฟ้า 175–185 MW และ 250 MW (พร้อมกังหัน T-250-240) การติดตั้งกังหัน T-250-240 เป็นแบบโมดูลาร์และทำงานที่พารามิเตอร์เริ่มต้นวิกฤตยิ่งยวด (23.5 MPa, 540/540°C)
คุณลักษณะของการดำเนินงานของสถานีไฟฟ้าในเครือข่ายคือปริมาณพลังงานไฟฟ้าทั้งหมดที่สร้างขึ้นในแต่ละช่วงเวลาจะต้องสอดคล้องกับพลังงานที่ใช้ไปโดยสมบูรณ์ ส่วนหลักของโรงไฟฟ้าทำงานคู่ขนานในระบบพลังงานรวม ซึ่งครอบคลุมภาระไฟฟ้าทั้งหมดของระบบ และโรงไฟฟ้าพลังความร้อนจะครอบคลุมภาระความร้อนในพื้นที่ไปพร้อมๆ กัน มีโรงไฟฟ้าท้องถิ่นที่ออกแบบมาเพื่อให้บริการในพื้นที่และไม่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าทั่วไป
การแสดงกราฟิกของการพึ่งพาการใช้พลังงานในช่วงเวลาหนึ่งเรียกว่า กราฟโหลดไฟฟ้า- กราฟรายวันของโหลดทางไฟฟ้า (รูปที่ 1.5) จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของปี วันในสัปดาห์ และโดยปกติจะมีลักษณะเป็นโหลดขั้นต่ำในเวลากลางคืนและโหลดสูงสุดในช่วงชั่วโมงเร่งด่วน (ส่วนจุดสูงสุดของกราฟ) นอกจากกราฟรายวันแล้ว กราฟประจำปีของภาระทางไฟฟ้า (รูปที่ 1.6) ซึ่งสร้างขึ้นจากข้อมูลจากกราฟรายวันก็มีความสำคัญอย่างยิ่ง
กราฟโหลดไฟฟ้าใช้ในการวางแผนโหลดไฟฟ้าของโรงไฟฟ้าและระบบ กระจายโหลดระหว่างโรงไฟฟ้าแต่ละแห่งและหน่วย ในการคำนวณเพื่อเลือกองค์ประกอบของอุปกรณ์ทำงานและอุปกรณ์สำรอง กำหนดกำลังไฟฟ้าที่ติดตั้งที่ต้องการและปริมาณสำรองที่ต้องการ จำนวนและหน่วย กำลังของหน่วยเมื่อพัฒนาแผนการซ่อมแซมอุปกรณ์และกำหนดสำรองการซ่อมแซม ฯลฯ
เมื่อทำงานที่โหลดเต็ม อุปกรณ์โรงไฟฟ้าจะพัฒนาพิกัดหรือ ตราบเท่าที่เป็นไปได้กำลัง (ประสิทธิภาพ) ซึ่งเป็นลักษณะหนังสือเดินทางหลักของหน่วย ที่กำลังไฟสูงสุด (ประสิทธิภาพ) นี้เครื่องจะต้องทำงานเป็นเวลานานตามค่าที่ระบุของพารามิเตอร์หลัก ลักษณะสำคัญอย่างหนึ่งของโรงไฟฟ้าคือกำลังการผลิตติดตั้งซึ่งกำหนดเป็นผลรวมของกำลังการผลิตที่กำหนดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและอุปกรณ์ทำความร้อนทั้งหมดโดยคำนึงถึงปริมาณสำรอง
การดำเนินงานของโรงไฟฟ้ายังมีลักษณะตามจำนวนชั่วโมงการใช้งานอีกด้วย กำลังการผลิตติดตั้งซึ่งขึ้นอยู่กับรูปแบบการทำงานของโรงไฟฟ้า สำหรับโรงไฟฟ้าที่รองรับภาระพื้นฐาน จำนวนชั่วโมงการใช้งานของกำลังการผลิตติดตั้งคือ 6,000–7,500 ชั่วโมง/ปี และสำหรับโรงไฟฟ้าที่ทำงานในโหมดครอบคลุมโหลดสูงสุด – น้อยกว่า 2,000–3,000 ชั่วโมง/ปี
โหลดที่หน่วยทำงานอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดเรียกว่าภาระทางเศรษฐกิจ โหลดระยะยาวที่กำหนดสามารถเท่ากับภาระทางเศรษฐกิจ บางครั้งอาจเป็นไปได้ที่จะใช้งานอุปกรณ์ในช่วงเวลาสั้น ๆ โดยมีโหลดสูงกว่าโหลดที่กำหนด 10–20% โดยมีประสิทธิภาพต่ำกว่า หากอุปกรณ์โรงไฟฟ้าทำงานได้อย่างเสถียรโดยมีภาระการออกแบบที่ค่าเล็กน้อยของพารามิเตอร์หลักหรือเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงภายในขอบเขตที่ยอมรับได้โหมดนี้เรียกว่าคงที่
โหมดการทำงานที่มีโหลดคงที่ แต่แตกต่างจากโหมดการออกแบบหรือเรียกว่าโหลดที่ไม่มั่นคง ไม่นิ่งหรือโหมดแปรผัน ในโหมดตัวแปร พารามิเตอร์บางตัวยังคงไม่เปลี่ยนแปลงและมีค่าระบุ ในขณะที่พารามิเตอร์บางตัวเปลี่ยนแปลงภายในขีดจำกัดที่ยอมรับได้ ดังนั้นที่ภาระบางส่วนของตัวเครื่อง ความดันและอุณหภูมิของไอน้ำที่อยู่ด้านหน้ากังหันจะยังคงค่าเล็กน้อย ในขณะที่สุญญากาศในคอนเดนเซอร์และพารามิเตอร์ไอน้ำในการสกัดจะเปลี่ยนตามสัดส่วนของภาระ โหมดไม่อยู่กับที่ก็สามารถทำได้เช่นกัน เมื่อพารามิเตอร์หลักทั้งหมดเปลี่ยนไป โหมดดังกล่าวเกิดขึ้นเช่นเมื่อสตาร์ทและหยุดอุปกรณ์ การทิ้งและเพิ่มภาระบนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเทอร์โบ เมื่อใช้งานกับพารามิเตอร์แบบเลื่อนและเรียกว่าไม่นิ่ง
โหลดความร้อนของโรงไฟฟ้าใช้สำหรับกระบวนการทางเทคโนโลยีและการติดตั้งทางอุตสาหกรรม เพื่อให้ความร้อนและการระบายอากาศของอาคารอุตสาหกรรม ที่พักอาศัย และสาธารณะ เครื่องปรับอากาศ และความต้องการในครัวเรือน สำหรับวัตถุประสงค์ในการผลิต โดยทั่วไปต้องใช้แรงดันไอน้ำ 0.15 ถึง 1.6 MPa อย่างไรก็ตาม เพื่อลดการสูญเสียระหว่างการขนส่งและหลีกเลี่ยงความจำเป็นในการระบายน้ำจากการสื่อสารอย่างต่อเนื่อง ไอน้ำจะถูกปล่อยออกมาจากโรงไฟฟ้าค่อนข้างร้อนเกินไป โรงไฟฟ้าพลังความร้อนมักจะจ่ายน้ำร้อนที่มีอุณหภูมิ 70 ถึง 180°C เพื่อให้ทำความร้อน การระบายอากาศ และความต้องการภายในบ้าน
ภาระความร้อนที่กำหนดโดยการใช้ความร้อนสำหรับกระบวนการผลิตและความต้องการภายในบ้าน (การจ่ายน้ำร้อน) ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิอากาศภายนอก ในสภาพของประเทศยูเครนในฤดูร้อนภาระนี้ (รวมถึงไฟฟ้า) จะน้อยกว่าในฤดูหนาว ปริมาณความร้อนในอุตสาหกรรมและในประเทศเปลี่ยนแปลงในระหว่างวัน นอกจากนี้ ปริมาณความร้อนเฉลี่ยรายวันของโรงไฟฟ้าที่ใช้กับความต้องการภายในประเทศ การเปลี่ยนแปลงในวันธรรมดาและวันหยุดสุดสัปดาห์ กราฟทั่วไปของการเปลี่ยนแปลงภาระความร้อนรายวันของสถานประกอบการอุตสาหกรรมและการจัดหาน้ำร้อนไปยังพื้นที่อยู่อาศัยแสดงในรูปที่ 1.7 และ 1.8
ประสิทธิภาพการดำเนินงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนมีลักษณะเฉพาะด้วยตัวชี้วัดทางเทคนิคและเศรษฐกิจต่างๆ ซึ่งบางส่วนประเมินความสมบูรณ์แบบของกระบวนการทางความร้อน (ประสิทธิภาพ ความร้อน และการใช้เชื้อเพลิง) ในขณะที่ตัวชี้วัดอื่นๆ ระบุลักษณะการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน ตัวอย่างเช่นในรูป. 1.9 (a,b) แสดงสมดุลความร้อนโดยประมาณของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนและ CPP
ดังที่เห็นได้จากตัวเลข การสร้างพลังงานไฟฟ้าและพลังงานความร้อนรวมกันทำให้ประสิทธิภาพเชิงความร้อนของโรงไฟฟ้าเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากการสูญเสียความร้อนในคอนเดนเซอร์กังหันลดลง
ตัวชี้วัดที่สำคัญและครบถ้วนที่สุดของการดำเนินงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนคือค่าไฟฟ้าและความร้อน
โรงไฟฟ้าพลังความร้อนมีทั้งข้อดีและข้อเสียเมื่อเปรียบเทียบกับโรงไฟฟ้าประเภทอื่น สามารถระบุข้อดีของ TPP ดังต่อไปนี้:
- การกระจายอาณาเขตที่ค่อนข้างอิสระซึ่งเกี่ยวข้องกับการกระจายทรัพยากรเชื้อเพลิงในวงกว้าง
- ความสามารถ (ต่างจากโรงไฟฟ้าพลังน้ำ) ในการผลิตพลังงานโดยไม่มีความผันผวนของพลังงานตามฤดูกาล
- ตามกฎแล้วพื้นที่ของการจำหน่ายและการถอนตัวจากการหมุนเวียนทางเศรษฐกิจของที่ดินสำหรับการก่อสร้างและการดำเนินงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนนั้นเล็กกว่าที่จำเป็นสำหรับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์และโรงไฟฟ้าพลังน้ำมาก
- โรงไฟฟ้าพลังความร้อนถูกสร้างขึ้นเร็วกว่าโรงไฟฟ้าพลังน้ำหรือโรงไฟฟ้านิวเคลียร์มาก และต้นทุนเฉพาะต่อหน่วยของกำลังการผลิตติดตั้งก็ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์
- ในเวลาเดียวกัน โรงไฟฟ้าพลังความร้อนมีข้อเสียที่สำคัญ:
- การดำเนินงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนมักจะต้องใช้บุคลากรมากกว่าโรงไฟฟ้าพลังน้ำซึ่งเกี่ยวข้องกับการบำรุงรักษาวงจรเชื้อเพลิงขนาดใหญ่มาก
- การดำเนินงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนขึ้นอยู่กับการจัดหาแหล่งเชื้อเพลิง (ถ่านหิน, น้ำมันเชื้อเพลิง, ก๊าซ, พีท, หินน้ำมัน)
- โหมดการทำงานแบบแปรผันของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนลดประสิทธิภาพ เพิ่มการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง และทำให้อุปกรณ์สึกหรอเพิ่มขึ้น
- โรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่มีอยู่ในปัจจุบันมีลักษณะประสิทธิภาพที่ค่อนข้างต่ำ (ส่วนใหญ่มากถึง 40%);
- โรงไฟฟ้าพลังความร้อนมีผลกระทบโดยตรงต่อสิ่งแวดล้อมและไม่ใช่แหล่งไฟฟ้าที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
- ความเสียหายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดต่อสภาพแวดล้อมของภูมิภาคโดยรอบมีสาเหตุมาจากโรงไฟฟ้าที่ใช้ถ่านหิน โดยเฉพาะถ่านหินที่มีเถ้าสูง ในบรรดาโรงไฟฟ้าพลังความร้อน โรงไฟฟ้าที่ "สะอาดที่สุด" คือโรงไฟฟ้าที่ใช้ก๊าซธรรมชาติในกระบวนการทางเทคโนโลยี
ตามที่ผู้เชี่ยวชาญระบุว่าในแต่ละปีโรงไฟฟ้าพลังความร้อนทั่วโลกปล่อยเถ้าประมาณ 200–250 ล้านตัน ซัลเฟอร์ไดออกไซด์มากกว่า 60 ล้านตัน ไนโตรเจนออกไซด์และคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมาก (ทำให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจกและนำไปสู่ภาวะเรือนกระจกที่ใช้เวลานาน) การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโลก) เข้าสู่ชั้นบรรยากาศโดยดูดซับออกซิเจนจำนวนมาก นอกจากนี้ ขณะนี้เป็นที่ยอมรับแล้วว่าพื้นหลังของการแผ่รังสีส่วนเกินรอบๆ โรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ทำงานด้วยถ่านหินนั้น โดยเฉลี่ยในโลกนั้นสูงกว่าโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ใกล้เคียงที่มีกำลังไฟเท่ากันถึง 100 เท่าโดยเฉลี่ย (ถ่านหินมักประกอบด้วยยูเรเนียม ทอเรียม และ ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีของคาร์บอนเป็นสารเจือปน) อย่างไรก็ตามเทคโนโลยีที่ได้รับการพัฒนาอย่างดีสำหรับการก่อสร้างอุปกรณ์และการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนตลอดจนต้นทุนการก่อสร้างที่ต่ำกว่านำไปสู่ความจริงที่ว่าโรงไฟฟ้าพลังความร้อนมีส่วนสำคัญในการผลิตไฟฟ้าจำนวนมากของโลก ด้วยเหตุนี้ จึงได้รับความสนใจเป็นอย่างมากในการปรับปรุงเทคโนโลยี TPP และลดผลกระทบด้านลบต่อสิ่งแวดล้อมทั่วโลก (ดูหัวข้อที่ 6)
ตามคำจำกัดความที่ยอมรับกันโดยทั่วไป โรงไฟฟ้าพลังความร้อน- เป็นโรงไฟฟ้าที่ผลิตกระแสไฟฟ้าโดยการแปลงพลังงานเคมีของเชื้อเพลิงให้เป็นพลังงานกลในการหมุนของเพลาเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
อันดับแรก ทีพีพีปรากฏเมื่อปลายศตวรรษที่ 19 ในนิวยอร์ก (พ.ศ. 2425) และในปี พ.ศ. 2426 โรงไฟฟ้าพลังความร้อนแห่งแรกถูกสร้างขึ้นในรัสเซีย (เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก) นับตั้งแต่ปรากฏตัวมันเป็นโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่แพร่หลายมากที่สุดโดยคำนึงถึงความต้องการพลังงานที่เพิ่มมากขึ้นในช่วงเริ่มต้นของยุคเทคโนโลยี จนถึงกลางทศวรรษที่ 70 ของศตวรรษที่ผ่านมา การดำเนินงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนเป็นวิธีการหลักในการผลิตไฟฟ้า ตัวอย่างเช่นในสหรัฐอเมริกาและสหภาพโซเวียตส่วนแบ่งของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนในบรรดาไฟฟ้าทั้งหมดที่ได้รับคือ 80% และทั่วโลก - ประมาณ 73-75%
คำจำกัดความที่ให้ไว้ข้างต้น แม้จะกว้างขวาง แต่ก็ไม่ชัดเจนเสมอไป เราจะพยายามอธิบายหลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนทุกประเภทด้วยคำพูดของเราเอง
การผลิตไฟฟ้าที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อนเกิดขึ้นหลายขั้นตอนติดต่อกัน แต่หลักการทั่วไปของการดำเนินการนั้นง่ายมาก ขั้นแรก เชื้อเพลิงจะถูกเผาในห้องเผาไหม้พิเศษ (หม้อต้มไอน้ำ) ซึ่งจะปล่อยความร้อนจำนวนมาก ซึ่งเปลี่ยนน้ำที่ไหลเวียนผ่านระบบท่อพิเศษที่อยู่ภายในหม้อไอน้ำให้เป็นไอน้ำ แรงดันไอน้ำที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องจะหมุนโรเตอร์กังหัน ซึ่งถ่ายโอนพลังงานการหมุนไปยังเพลาเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และเป็นผลให้เกิดกระแสไฟฟ้า
ระบบไอน้ำ/น้ำปิดอยู่ ไอน้ำหลังจากผ่านกังหันจะควบแน่นและเปลี่ยนกลับเป็นน้ำซึ่งจะผ่านระบบทำความร้อนเพิ่มเติมและเข้าสู่หม้อไอน้ำอีกครั้ง
โรงไฟฟ้าพลังความร้อนมีหลายประเภท ปัจจุบันในบรรดาโรงไฟฟ้าพลังความร้อนมากที่สุด โรงไฟฟ้ากังหันไอน้ำความร้อน (TPES)- ในโรงไฟฟ้าประเภทนี้ พลังงานความร้อนของเชื้อเพลิงที่ถูกเผาจะถูกนำมาใช้ในเครื่องกำเนิดไอน้ำ ซึ่งทำให้เกิดแรงดันไอน้ำที่สูงมาก โดยขับเคลื่อนโรเตอร์กังหัน และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าตามลำดับ ในฐานะที่เป็นเชื้อเพลิง โรงไฟฟ้าพลังความร้อนดังกล่าวใช้น้ำมันเตาหรือดีเซล เช่นเดียวกับก๊าซธรรมชาติ ถ่านหิน พีท หินดินดาน หรืออีกนัยหนึ่งคือเชื้อเพลิงทุกประเภท ประสิทธิภาพของ TPES อยู่ที่ประมาณ 40% และพลังงานสามารถเข้าถึง 3-6 GW
GRES (สถานีไฟฟ้าเขตของรัฐ)- ชื่อที่ค่อนข้างเป็นที่รู้จักและคุ้นเคย นี่ไม่ใช่อะไรมากไปกว่าโรงไฟฟ้ากังหันไอน้ำความร้อนที่ติดตั้งกังหันควบแน่นพิเศษที่ไม่ใช้พลังงานของก๊าซไอเสียและไม่แปลงเป็นความร้อน เช่น สำหรับทำความร้อนในอาคาร โรงไฟฟ้าดังกล่าวเรียกอีกอย่างว่าโรงไฟฟ้าควบแน่น
ในกรณีเดียวกันถ้า ทีพีเอสติดตั้งกังหันความร้อนพิเศษที่แปลงพลังงานทุติยภูมิของไอน้ำเสียเป็นพลังงานความร้อนที่ใช้สำหรับความต้องการของบริการในเขตเทศบาลหรืออุตสาหกรรม จากนั้นสิ่งเหล่านี้คือโรงไฟฟ้าพลังความร้อนรวมหรือโรงไฟฟ้าพลังความร้อนรวม ตัวอย่างเช่นในสหภาพโซเวียต โรงไฟฟ้าเขตของรัฐ คิดเป็นประมาณ 65% ของไฟฟ้าที่ผลิตโดยโรงไฟฟ้ากังหันไอน้ำและ 35% ตามลำดับ - สำหรับโรงไฟฟ้าพลังความร้อน
นอกจากนี้ยังมีโรงไฟฟ้าพลังความร้อนประเภทอื่นอีกด้วย ในโรงไฟฟ้ากังหันก๊าซหรือ GTPP เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะหมุนโดยกังหันก๊าซ ก๊าซธรรมชาติหรือเชื้อเพลิงเหลว (ดีเซล น้ำมันเตา) ถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนดังกล่าว อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าดังกล่าวไม่ได้สูงมากนัก ประมาณ 27-29% ดังนั้นจึงใช้เป็นแหล่งไฟฟ้าสำรองเป็นหลักเพื่อให้ครอบคลุม Peak Load บนโครงข่ายไฟฟ้า หรือจ่ายไฟฟ้าให้กับชุมชนขนาดเล็ก
โรงไฟฟ้าพลังความร้อนพร้อมหน่วยกังหันไอน้ำและก๊าซ (SGPP)- เหล่านี้เป็นโรงไฟฟ้ารวม ติดตั้งกลไกกังหันไอน้ำและกังหันแก๊สและประสิทธิภาพสูงถึง 41-44% โรงไฟฟ้าเหล่านี้ยังทำให้สามารถดึงความร้อนกลับมาและแปลงเป็นพลังงานความร้อนที่ใช้ทำความร้อนในอาคารได้
ข้อเสียเปรียบหลักของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนทั้งหมดคือประเภทของเชื้อเพลิงที่ใช้ เชื้อเพลิงทุกประเภทที่ใช้ในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนเป็นทรัพยากรธรรมชาติที่ไม่สามารถทดแทนได้ ซึ่งจะค่อยๆ หมดลงอย่างช้าๆ แต่สม่ำเสมอ ด้วยเหตุนี้ ในปัจจุบัน กลไกในการผลิตไฟฟ้าโดยใช้พลังงานทดแทนหรือพลังงานทดแทนอื่นๆ จึงได้รับการพัฒนาควบคู่ไปกับการใช้โรงไฟฟ้านิวเคลียร์
ทัวร์ชม Cheboksary CHPP-2 และดูว่าไฟฟ้าและความร้อนเกิดขึ้นได้อย่างไร:
ฉันขอเตือนคุณว่าท่อนี้เป็นโครงสร้างอุตสาหกรรมที่สูงที่สุดในเชบอคซารย์ สูงถึง 250 เมตร!
เริ่มจากปัญหาทั่วไปซึ่งรวมถึงความปลอดภัยเป็นหลัก
แน่นอนว่าโรงไฟฟ้าพลังความร้อน เช่นเดียวกับโรงไฟฟ้าพลังน้ำ เป็นองค์กรที่มีความละเอียดอ่อน และไม่ได้รับอนุญาตให้ทำเช่นนั้น
และหากคุณได้รับอนุญาตให้เข้าไป แม้จะอยู่ในทัวร์ คุณยังคงต้องเข้ารับการบรรยายสรุปเรื่องความปลอดภัย:
นี่ไม่ใช่เรื่องแปลกสำหรับเรา (เช่นเดียวกับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนเองก็ไม่ใช่เรื่องแปลก ฉันทำงานที่นั่นเมื่อประมาณ 30 ปีที่แล้ว;))
ใช่ มีคำเตือนที่รุนแรงอีกอย่างหนึ่ง ฉันไม่สามารถเพิกเฉยได้:
เทคโนโลยี
สารทำงานหลักในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนทั้งหมดคือน้ำอย่างผิดปกติ
เพราะมันกลายเป็นไอน้ำและกลับได้ง่าย
เทคโนโลยีนี้เหมือนกันสำหรับทุกคน: คุณต้องมีไอน้ำที่จะหมุนกังหัน เครื่องกำเนิดไฟฟ้าวางอยู่บนแกนกังหัน
ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ น้ำจะถูกทำให้ร้อนโดยการปล่อยความร้อนในระหว่างการสลายตัวของเชื้อเพลิงกัมมันตภาพรังสี
และในทางความร้อน - เนื่องจากการเผาไหม้ของก๊าซ น้ำมันเชื้อเพลิง และแม้กระทั่งถ่านหินจนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้
จะวางไอน้ำเสียได้ที่ไหน? อย่างไรก็ตาม กลับลงไปในน้ำและกลับเข้าไปในหม้อต้ม!
จะใส่ความร้อนจากไอน้ำไอเสียได้ที่ไหน? ใช่เพื่อให้ความร้อนแก่น้ำที่เข้าสู่หม้อไอน้ำ - เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการติดตั้งทั้งหมดโดยรวม
และสำหรับทำน้ำร้อนในเครือข่ายทำความร้อนและการจ่ายน้ำ (น้ำร้อน)!
ดังนั้นในช่วงฤดูร้อนจะได้รับประโยชน์สองเท่าจากสถานีระบายความร้อน - ไฟฟ้าและความร้อน ดังนั้นการผลิตแบบรวมดังกล่าวจึงเรียกว่าโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม (CHP)
แต่ในฤดูร้อน ความร้อนทั้งหมดไม่สามารถใช้ให้เกิดประโยชน์ได้ ดังนั้นไอน้ำที่ออกมาจากกังหันจึงถูกทำให้เย็นลงและกลายเป็นน้ำในหอทำความเย็น หลังจากนั้นน้ำจะกลับสู่วงจรการผลิตแบบปิด และในสระน้ำอุ่นของหอทำความเย็นพวกมันก็เพาะพันธุ์ปลาด้วย;)
เพื่อป้องกันการสึกหรอบนเครือข่ายทำความร้อนและหม้อไอน้ำ น้ำจะต้องผ่านการเตรียมพิเศษในห้องปฏิบัติการทางเคมี:
และปั๊มหมุนเวียนจะหมุนเวียนน้ำไปทั่ววงจรอุบาทว์:
หม้อไอน้ำของเราสามารถทำงานได้ทั้งกับแก๊ส (ท่อสีเหลือง) และน้ำมันเชื้อเพลิง (สีดำ) ตั้งแต่ปี 1994 พวกเขาใช้แก๊ส ใช่ เรามีหม้อไอน้ำ 5 ตัว!
สำหรับการเผาไหม้ หัวเผาต้องใช้อากาศ (ท่อสีน้ำเงิน)
น้ำเดือดและไอน้ำ (เส้นไอน้ำสีแดง) ผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนพิเศษ - เครื่องทำความร้อนแบบไอน้ำพิเศษซึ่งเพิ่มอุณหภูมิของไอน้ำเป็น 565 องศาและความดันตามลำดับเป็น 130 บรรยากาศ นี่ไม่ใช่หม้ออัดแรงดันในครัว! รูเล็กๆ หนึ่งรูในท่อไอน้ำจะส่งผลให้เกิดอุบัติเหตุใหญ่ ไอน้ำร้อนยวดยิ่งบางๆ ตัดโลหะได้เหมือนเนย!
และไอน้ำดังกล่าวได้ถูกส่งไปยังกังหันแล้ว (ในสถานีขนาดใหญ่หม้อไอน้ำหลายตัวสามารถทำงานบนท่อร่วมไอน้ำทั่วไปซึ่งมีการขับเคลื่อนกังหันหลายตัว)
ร้านขายหม้อไอน้ำจะมีเสียงดังอยู่เสมอ เนื่องจากการเผาไหม้และการเดือดเป็นกระบวนการที่รุนแรงมาก
และหม้อไอน้ำเอง (TGME-464) นั้นเป็นโครงสร้างที่ยิ่งใหญ่ซึ่งมีความสูงของอาคารยี่สิบชั้นและสามารถแสดงได้ทั้งหมดในพาโนรามาของหลายเฟรมเท่านั้น:
อีกมุมหนึ่งของห้องใต้ดิน:
แผงควบคุมหม้อไอน้ำมีลักษณะดังนี้:
บนผนังด้านไกลมีแผนภาพช่วยจำของกระบวนการทางเทคนิคทั้งหมดพร้อมไฟแสดงสถานะของวาล์ว อุปกรณ์คลาสสิกพร้อมเครื่องบันทึกบนเทปกระดาษ แผงสัญญาณเตือน และตัวบ่งชี้อื่นๆ
และบนรีโมทคอนโทรลนั้น ปุ่มและปุ่มแบบคลาสสิกจะอยู่ติดกับจอแสดงผลคอมพิวเตอร์ที่ระบบควบคุม (SCADA) หมุนอยู่ นอกจากนี้ยังมีสวิตช์ที่สำคัญที่สุดซึ่งได้รับการปกป้องด้วยปลอกสีแดง: “ตัวหยุดหม้อไอน้ำ” และ “วาล์วไอน้ำหลัก” (MSV):
กังหัน
เรามีกังหัน 4 ตัว
มีการออกแบบที่ซับซ้อนมากเพื่อไม่ให้พลาดพลังงานจลน์ของไอน้ำร้อนยวดยิ่งแม้แต่น้อย
แต่ไม่มีอะไรมองเห็นได้จากภายนอก - ทุกอย่างถูกปกคลุมด้วยปลอกเปล่า:
จำเป็นต้องมีปลอกป้องกันที่ร้ายแรง - กังหันหมุนด้วยความเร็วสูงที่ 3,000 รอบต่อนาที ยิ่งไปกว่านั้นไอน้ำร้อนยวดยิ่งยังไหลผ่านเข้าไป (ฉันบอกไปแล้วว่ามันอันตรายขนาดไหน!) และมีท่อไอน้ำอยู่มากมายรอบกังหัน:
ในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนเหล่านี้ น้ำในเครือข่ายจะถูกให้ความร้อนด้วยไอน้ำเสีย:
อย่างไรก็ตามในภาพฉันมีกังหัน CHPP-2 ที่เก่าแก่ที่สุด ดังนั้นอย่าแปลกใจกับรูปลักษณ์ที่โหดร้ายของอุปกรณ์ที่จะแสดงด้านล่าง:
นี่คือกลไกควบคุมกังหัน (TCM) ซึ่งควบคุมการจ่ายไอน้ำและควบคุมภาระตามลำดับ เคยหมุนด้วยมือ:
และนี่คือวาล์วหยุด (จะต้องถูกง้างด้วยตนเองเป็นเวลานานหลังจากเปิดใช้งาน):
กังหันขนาดเล็กประกอบด้วยกระบอกสูบที่เรียกว่าหนึ่งกระบอก (ชุดใบมีด) ขนาดกลาง - สองอันขนาดใหญ่ - สามอัน (กระบอกสูบแรงดันสูงปานกลางและต่ำ)
จากแต่ละกระบอกสูบ ไอน้ำจะเข้าสู่การสกัดขั้นกลางและถูกส่งไปยังเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน - เครื่องทำน้ำอุ่น:
และจะต้องมีสุญญากาศที่ส่วนท้ายของกังหัน - ยิ่งดีเท่าไร ประสิทธิภาพของกังหันก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น:
สุญญากาศเกิดขึ้นเนื่องจากการควบแน่นของไอน้ำที่เหลืออยู่ในชุดควบแน่น
ดังนั้นเราจึงเดินไปตามเส้นทางน้ำทั้งหมดไปยังโรงไฟฟ้าพลังความร้อน โปรดใส่ใจกับส่วนของไอน้ำที่ใช้ทำความร้อนน้ำในเครือข่ายสำหรับผู้บริโภค (PSG):
อีกมุมมองหนึ่งที่มีจุดควบคุมมากมาย อย่าลืมว่าจำเป็นต้องควบคุมแรงดันและอุณหภูมิจำนวนมากบนกังหัน ไม่เพียงแต่ไอน้ำเท่านั้น แต่ยังรวมถึงน้ำมันในตลับลูกปืนของแต่ละส่วนด้วย:
ใช่แล้ว และนี่คือรีโมตคอนโทรล มักจะอยู่ในห้องเดียวกับหม้อไอน้ำ แม้ว่าหม้อไอน้ำและกังหันจะอยู่คนละห้อง แต่การจัดการของร้านหม้อไอน้ำและกังหันไม่สามารถแบ่งออกเป็นส่วนๆ ได้ - ทุกอย่างเชื่อมต่อกันด้วยไอน้ำร้อนยวดยิ่ง!
บนรีโมทคอนโทรลเราเห็นกังหันขนาดกลางคู่หนึ่งที่มีกระบอกสูบสองกระบอก
ระบบอัตโนมัติ
ในทางตรงกันข้าม กระบวนการที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อนนั้นเร็วกว่าและมีความรับผิดชอบมากกว่า (ยังไงก็ตาม ทุกคนจำเสียงดังที่ได้ยินทั่วทุกส่วนของเมืองคล้ายกับเครื่องบินได้ไหม นี่คือวาล์วไอน้ำที่ทำงานเป็นครั้งคราวปล่อยก๊าซมากเกินไป แรงดันไอน้ำ ลองนึกภาพว่าคุณได้ยินสิ่งนี้อย่างใกล้ชิด!)
ดังนั้นระบบอัตโนมัติที่นี่ยังล่าช้าและจำกัดอยู่เพียงการรวบรวมข้อมูลเป็นหลัก และบนแผงควบคุม เราเห็นการผสมผสานระหว่าง SCADA และผู้ควบคุมทางอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับกฎระเบียบในท้องถิ่น แต่กระบวนการกำลังดำเนินอยู่!
ไฟฟ้า
มาดูภาพรวมของร้านกังหันกันอีกครั้ง:
โปรดทราบว่าทางด้านซ้ายใต้ปลอกสีเหลืองมีเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
จะเกิดอะไรขึ้นกับการไฟฟ้าต่อไป?
มันถูกส่งไปยังเครือข่ายของรัฐบาลกลางผ่านอุปกรณ์กระจายจำนวนหนึ่ง:
ร้านขายเครื่องใช้ไฟฟ้าเป็นสถานที่ที่ยากมาก เพียงดูภาพพาโนรามาของแผงควบคุม:
การป้องกันรีเลย์และระบบอัตโนมัติคือทุกสิ่งของเรา!
มาถึงจุดนี้ทัวร์ชมเมืองก็จบแล้วและยังพูดถึงปัญหาเร่งด่วนอีกนิดหน่อย
เทคโนโลยีความร้อนและสาธารณูปโภค
เราจึงพบว่า CHP ผลิตไฟฟ้าและความร้อน แน่นอนว่าทั้งสองอย่างนี้จำหน่ายให้กับผู้บริโภค ตอนนี้เราจะสนใจเรื่องความร้อนเป็นหลัก
หลังจากเปเรสทรอยกา การแปรรูปและการแบ่งอุตสาหกรรมโซเวียตที่เป็นเอกภาพทั้งหมดออกเป็นชิ้น ๆ ในหลาย ๆ แห่งปรากฎว่าโรงไฟฟ้ายังคงอยู่ภายใต้แผนกของ Chubais และเครือข่ายการทำความร้อนในเมืองก็กลายเป็นเครือข่ายของเทศบาล และพวกเขาได้จัดตั้งคนกลางขึ้นมาเพื่อเอาเงินไปขนส่งความร้อน และวิธีที่เงินจำนวนนี้ถูกใช้ไปในการซ่อมแซมระบบทำความร้อนประจำปีที่ชำรุด 70% แทบจะไม่คุ้มค่าที่จะบอก
ดังนั้นเนื่องจากหนี้หลายล้านดอลลาร์ของ NOVEK ตัวกลางใน Novocheboksarsk ทำให้ TGK-5 ได้เปลี่ยนไปใช้สัญญาโดยตรงกับผู้บริโภคแล้ว
นี่ไม่ใช่กรณีในเชบอคซารย์ นอกจากนี้ ปัจจุบัน "เทคโนโลยียูทิลิตี้" ของ Cheboksary มีโครงการสำหรับการพัฒนาโรงต้มน้ำและเครือข่ายการทำความร้อนในราคาสูงถึง 38 พันล้าน (TGK-5 สามารถจัดการได้ในเวลาเพียงสาม)
พันล้านทั้งหมดเหล่านี้จะรวมอยู่ในภาษีความร้อนซึ่งกำหนดโดยฝ่ายบริหารเมืองไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง “ด้วยเหตุผลของความยุติธรรมทางสังคม” ในขณะเดียวกันตอนนี้ต้นทุนความร้อนที่เกิดจาก CHPP-2 นั้นน้อยกว่าโรงต้มไอน้ำ KT ถึง 1.5 เท่า และสถานการณ์เช่นนี้น่าจะดำเนินต่อไปในอนาคต เพราะยิ่งโรงไฟฟ้ามีขนาดใหญ่เท่าใดก็ยิ่งมีประสิทธิภาพมากขึ้นเท่านั้น (โดยเฉพาะต้นทุนการดำเนินงานที่ลดลง + การนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่เนื่องจากการผลิตไฟฟ้า)
แล้วจากมุมมองด้านสิ่งแวดล้อมล่ะ?
แน่นอนว่าโรงไฟฟ้าพลังความร้อนขนาดใหญ่แห่งหนึ่งที่มีปล่องไฟสูงจะดีกว่าในแง่สิ่งแวดล้อมมากกว่าโรงต้มน้ำขนาดเล็กที่มีปล่องไฟขนาดเล็กซึ่งควันจะยังคงอยู่ในเมือง
สิ่งที่แย่ที่สุดในแง่ของระบบนิเวศคือการให้ความร้อนส่วนบุคคลที่ได้รับความนิยมในปัจจุบัน
หม้อไอน้ำในบ้านขนาดเล็กไม่ได้ให้การเผาไหม้เชื้อเพลิงที่สมบูรณ์เช่นเดียวกับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนขนาดใหญ่และก๊าซไอเสียทั้งหมดยังคงอยู่ไม่เพียง แต่ในเมืองเท่านั้น แต่ยังอยู่เหนือหน้าต่างอย่างแท้จริง
นอกจากนี้มีเพียงไม่กี่คนที่คิดถึงอันตรายที่เพิ่มขึ้นของอุปกรณ์แก๊สเพิ่มเติมที่ติดตั้งในอพาร์ตเมนต์ทุกห้อง
ทางออกไหน?
ในหลายประเทศ มีการใช้หน่วยงานกำกับดูแลในอพาร์ตเมนต์เพื่อให้ความร้อนจากส่วนกลาง ซึ่งช่วยให้ใช้ความร้อนได้อย่างประหยัดมากขึ้น
น่าเสียดายที่ตัวกลางมีความอยากอาหารในปัจจุบันและการเสื่อมสภาพของเครือข่ายการทำความร้อนข้อดีของการทำความร้อนจากส่วนกลางก็หายไป แต่ถึงกระนั้นจากมุมมองทั่วโลก การทำความร้อนส่วนบุคคลในกระท่อมก็เหมาะสมกว่า
โพสต์ในอุตสาหกรรมอื่น ๆ :