Modern dünya, çeşitli tiplerdeki enerji santrallerinde üretilen büyük miktarda enerjiye (elektrik ve termal) ihtiyaç duyar.
İnsan, çeşitli kaynaklardan (hidrokarbon yakıtı, nükleer kaynaklar, düşen su, rüzgar vb.) enerjiyi nasıl çıkaracağını öğrendi.Ancak, bugüne kadar, termik ve nükleer santraller tartışılacak olan en popüler ve verimli olmaya devam ediyor.
Nükleer santral nedir?
Bir nükleer santral (NPP), enerji üretmek için nükleer yakıtın bozunma reaksiyonunu kullanan bir tesistir.
Elektrik üretmek için kontrollü (yani kontrollü, öngörülebilir) bir nükleer reaksiyon kullanma girişimleri, Sovyet ve Amerikalı bilim adamları tarafından aynı zamanda - geçen yüzyılın 40'larında yapıldı. 1950'lerde "barışçıl atom" gerçek oldu ve dünyanın birçok ülkesinde nükleer santraller kurmaya başladılar.
Herhangi bir nükleer santralin merkezi düğümü, reaksiyonun gerçekleştiği bir nükleer tesistir. Radyoaktif maddelerin bozunması sırasında çok miktarda ısı açığa çıkar. Serbest bırakılan termal enerji, soğutucuyu (genellikle su) ısıtmak için kullanılır, bu da ikincil devrenin suyunu buhara dönüşene kadar ısıtır. Sıcak buhar, elektrik üreten türbinleri döndürür.
Nükleer enerjiyi elektrik üretmek için kullanmanın yararına ilişkin tartışmalar dünyada azalmaz. Nükleer santrallerin destekçileri, yüksek verimliliklerinden, en yeni nesil reaktörlerin güvenliğinden ve bu tür santrallerin çevreyi kirletmediğinden bahsediyor. Muhalifler, nükleer santrallerin potansiyel olarak son derece tehlikeli olduğunu ve bunların işletilmesinin ve özellikle kullanılmış yakıtın bertarafının büyük maliyetlerle ilişkili olduğunu savunuyorlar.
TES nedir?
Termik santraller, dünyadaki en geleneksel ve yaygın santral tipidir. Termik santraller (bu kısaltmanın kısaltması) hidrokarbon yakıtları (gaz, kömür, akaryakıt) yakarak elektrik üretir. 
Bir termik santralin çalışma şeması aşağıdaki gibidir: yakıt yandığında, suyun ısıtıldığı büyük miktarda termal enerji üretilir. Su, turbo jeneratöre beslenen aşırı ısıtılmış buhara dönüşür. Döner, türbinleri harekete geçiren elektrik jeneratörü parçaları, elektrik enerjisi üretilir.
Bazı CHPP'lerde, soğutucuya (suya) ısı transferi aşaması yoktur. Doğrudan yakıtın yanmasından elde edilen gazlarla türbinin döndürüldüğü gaz türbini tesislerini kullanırlar.
TPP'lerin önemli bir avantajı, yakıtın bulunabilirliği ve göreceli ucuzluğudur. Ancak termik santrallerin dezavantajları da vardır. Her şeyden önce, çevre için bir tehdittir. Yakıt yandığında, atmosfere çok miktarda zararlı madde salınır. Termik santralleri daha güvenli hale getirmek için, yakıt zenginleştirme, zararlı bileşikleri tutan özel filtrelerin montajı, baca gazı devridaimi kullanımı vb. dahil olmak üzere bir dizi yöntem kullanılır.
CHP'li nedir?
Bu tesisin adı bir öncekine benziyor ve aslında CHPP'ler termik santraller gibi yanmış yakıtın termal enerjisini dönüştürüyor. Ancak elektriğe ek olarak, termik santraller (CHP'nin temsil ettiği gibi) tüketicilere ısı sağlar. CHP tesisleri, özellikle konut binaları ve endüstriyel binalara ısı sağlamanın gerekli olduğu soğuk iklim bölgelerinde geçerlidir. Bu nedenle, Rusya'da, şehirlerin merkezi ısıtma ve su temininin geleneksel olarak kullanıldığı çok sayıda termik santral var.
Çalışma prensibine göre, CHPP'ler yoğuşmalı santraller olarak sınıflandırılır, ancak onlardan farklı olarak, kombine ısı ve enerji santrallerinde, üretilen termal enerjinin bir kısmı elektrik üretmek için, diğer kısmı ise soğutma suyunu ısıtmak için kullanılır. tüketiciye sunulmaktadır. 
CHP santralleri, alınan enerjinin maksimum kullanımına izin verdikleri için geleneksel termik santrallerden daha verimlidir. Sonuçta, elektrik jeneratörünün dönmesinden sonra buhar sıcak kalır ve bu enerji ısıtma için kullanılabilir.
Termik santrallere ek olarak, gelecekte kuzey şehirlerinin elektrik ve ısı tedarikinde öncü rol oynaması gereken nükleer termik santraller var.
Genel kabul görmüş tanıma göre, Termal enerji santralleri- yakıtın kimyasal enerjisini elektrik jeneratörü milinin dönüşünün mekanik enerjisine dönüştürerek elektrik üreten santrallerdir.
Öncelikle TPP 19. yüzyılın sonunda New York'ta (1882) ortaya çıktı ve 1883'te Rusya'da (St. Petersburg) ilk termik santral inşa edildi. Gelişen teknoloji çağının sürekli artan enerji talebi göz önüne alındığında, ortaya çıktığı andan itibaren en yaygın hale gelen TPP'lerdir. Geçen yüzyılın 70'li yıllarının ortalarına kadar, elektrik üretmenin baskın yöntemi termik santrallerin işletilmesiydi. Örneğin, ABD ve SSCB'de, alınan tüm elektrik arasında termik santrallerin payı% 80 ve dünya çapında - yaklaşık% 73-75 idi.
Yukarıdaki tanım, kapsamlı olmasına rağmen, her zaman net değildir. Her türlü termik santralin genel çalışma prensibini kendi kelimelerimizle açıklamaya çalışacağız.
Termik santrallerde elektrik üretimi birbirini izleyen birçok aşamanın katılımıyla gerçekleşir, ancak işleyişinin genel prensibi çok basittir. İlk olarak, yakıt özel bir yanma odasında (buhar kazanı) yakılırken, büyük miktarda ısı açığa çıkar, bu da kazanın içinde bulunan özel boru sistemlerinde dolaşan suyu buhara dönüştürür. Sürekli artan buhar basıncı, dönme enerjisini jeneratör miline aktaran türbin rotorunu döndürür ve bunun sonucunda bir elektrik akımı üretilir.
Buhar/su sistemi kapalı. Buhar türbinden geçtikten sonra yoğuşarak tekrar suya dönüşmekte ve ayrıca ısıtıcı sisteminden geçerek tekrar buhar kazanına girmektedir.
Birkaç çeşit termik santral vardır. Şu anda, termik santraller arasında en çok termal buhar türbini santralleri (TPES). Bu tip enerji santrallerinde, yanmış yakıtın termal enerjisi, çok yüksek bir su buharı basıncının elde edildiği, türbin rotorunu ve buna bağlı olarak jeneratörü çalıştıran bir buhar jeneratöründe kullanılır. Yakıt olarak bu tür termik santrallerde fuel oil veya dizelin yanı sıra doğalgaz, kömür, turba, şeyl yani her türlü yakıt kullanılmaktadır. TPES'in verimlilik faktörü yaklaşık %40'tır ve güçleri 3-6 GW'a ulaşabilir.
GRES (eyalet bölge elektrik santrali)- oldukça iyi bilinen ve tanıdık bir isim. Bu, örneğin binaları ısıtmak için egzoz gazlarının enerjisini kullanmayan ve ısıya dönüştürmeyen özel yoğuşmalı türbinlerle donatılmış bir termal buhar türbini santralinden başka bir şey değildir. Bu tür santrallere yoğuşmalı santraller de denir.
Aynı durumda, eğer TPES egzoz buharının ikincil enerjisini kamu hizmetleri veya endüstriyel hizmetlerin ihtiyaçları için kullanılan termal enerjiye dönüştüren özel ısıtma türbinleri ile donatılmışsa, bunlar termik santraller veya termik santrallerdir. Örneğin, SSCB'de GRES, buhar türbini santralleri tarafından üretilen elektriğin yaklaşık %65'ini ve buna göre %35'ini - termik santrallerin payını oluşturuyordu.
Diğer termik santral türleri de vardır. Gaz türbini santrallerinde veya GTPP'lerde, bir jeneratör bir gaz türbini tarafından döndürülür. Bu tür termik santrallerde yakıt olarak doğal gaz veya sıvı yakıt (motorin, fuel oil) kullanılmaktadır. Bununla birlikte, bu tür santrallerin verimliliği çok yüksek değildir, yaklaşık %27-29'dur, bu nedenle elektrik şebekesindeki yükteki tepe noktalarını kapatmak veya küçük yerleşim yerlerine elektrik sağlamak için esas olarak yedek elektrik kaynakları olarak kullanılırlar.
Kombine çevrim gaz türbinli termik santraller (PGES). Bunlar kombine santrallerdir. Buhar türbini ve gaz türbini mekanizmaları ile donatılmışlardır ve verimleri %41-44'e ulaşmaktadır. Bu enerji santralleri ayrıca ısıyı geri kazanmayı ve binaları ısıtmak için kullanılan termal enerjiye dönüştürmeyi mümkün kılar.
Tüm termik santrallerin ana dezavantajı kullanılan yakıt türüdür. Termik santrallerde kullanılan her türlü yakıt, yavaş yavaş tükenen, yeri doldurulamaz doğal kaynaklardır. Bu nedenle, şu anda nükleer santrallerin kullanımıyla birlikte, yenilenebilir veya diğer alternatif enerji kaynaklarını kullanarak elektrik üretmek için bir mekanizmanın geliştirilmesi devam etmektedir.
1879'da, ne zaman Thomas Alva Edison akkor lambayı icat etti, elektrifikasyon dönemi başladı. Büyük miktarlarda elektrik üretmek için ucuz ve hazır yakıt gerekiyordu. Kömür bu gereksinimleri karşıladı ve ilk enerji santralleri (19. yüzyılın sonunda Edison tarafından inşa edildi) kömürle çalıştı.
Ülkede her geçen gün daha fazla istasyon yapıldıkça kömüre bağımlılık arttı. Birinci Dünya Savaşı'ndan bu yana, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki yıllık elektrik üretiminin yaklaşık yarısı kömürle çalışan termik santrallerden geldi. 1986 yılında bu santrallerin toplam kurulu gücü 289.000 MW idi ve ülkede çıkarılan toplam kömürün (900 milyon ton) %75'ini tükettiler. Nükleer enerjinin gelişimi ve petrol ve doğal gaz üretiminin büyümesiyle ilgili mevcut belirsizlikler göz önüne alındığında, yüzyılın sonuna kadar kömürle çalışan termik santrallerin tüm elektriğin %70'ini üreteceği varsayılabilir. ülkede üretilmiştir.
Bununla birlikte, kömürün uzun yıllar boyunca ana elektrik kaynağı olmasına ve olacak olmasına rağmen (Amerika Birleşik Devletleri'nde her tür doğal yakıt rezervinin yaklaşık %80'ini oluşturmaktadır), hiçbir zaman kömürün ana kaynağı olmadı. enerji santralleri için en uygun yakıt. Kömürün birim ağırlığı (yani kalorifik değeri) başına özgül enerji içeriği, petrol veya doğal gazınkinden daha düşüktür. Taşınması daha zordur ve ayrıca yanan kömür, özellikle asit yağmuru olmak üzere bir dizi istenmeyen çevresel etkiye neden olur. 1960'ların sonundan bu yana, kül ve cüruf şeklindeki gaz ve katı emisyonlar tarafından çevre kirliliği gereksinimlerinin sıkılaştırılması nedeniyle kömürle çalışan termik santrallerin çekiciliği keskin bir şekilde azaldı. Termik santraller gibi karmaşık tesisler inşa etmenin artan maliyeti ile birlikte bu çevresel sorunları ele almanın maliyetleri, kalkınma beklentilerini tamamen ekonomik bir bakış açısından daha az elverişli hale getirdi.
Ancak kömüre dayalı termik santrallerin teknolojik altyapısı değiştirilirse eski çekicilikleri yeniden canlanabilir. Bu değişikliklerden bazıları doğaları gereği evrimseldir ve esas olarak mevcut tesislerin kapasitesini artırmayı amaçlar. Aynı zamanda, kömürün atıksız, yani çevreye en az zararla yanması için tamamen yeni prosesler geliştirilmektedir. Yeni teknolojik süreçlerin tanıtılması, gelecekteki kömürle çalışan termik santrallerin çevre kirliliği derecesi için etkin bir şekilde kontrol edilebilmesi, çeşitli kömür türlerini kullanma olasılığı açısından esnekliğe sahip olması ve uzun inşaat süreleri gerektirmemesini sağlamayı amaçlamaktadır.
Kömür yakma teknolojisindeki ilerlemelerin önemini anlamak için, geleneksel kömürle çalışan bir termik santralin işleyişini kısaca düşünün. Kömür, suyun buhara dönüştüğü, içinde boruların bulunduğu büyük bir oda olan bir buhar kazanının fırınında yakılır. Fırına beslenmeden önce kömür, yanıcı gazların yakılmasıyla neredeyse aynı yanma veriminin elde edilmesinden dolayı toz haline getirilir. Büyük bir buhar kazanı saatte ortalama 500 ton toz kömür tüketir ve 2,9 milyon kg buhar üretir ki bu da 1 milyon kWh elektrik enerjisi üretmeye yeterlidir. Aynı zamanda, kazan atmosfere yaklaşık 100.000 m3 gaz yayar.
Üretilen buhar, sıcaklığının ve basıncının arttığı kızdırıcıdan geçer ve ardından yüksek basınç türbinine girer. Türbin dönüşünün mekanik enerjisi, bir elektrik jeneratörü tarafından elektrik enerjisine dönüştürülür. Daha yüksek bir enerji dönüşüm verimliliği elde etmek için, türbinden gelen buhar genellikle yeniden ısıtma için kazana geri döndürülür ve daha sonra bir veya iki düşük basınçlı türbini çalıştırır ve ancak o zaman soğutma ile yoğuşturulur; kondens, kazan döngüsüne geri döndürülür.
Termik santral ekipmanı, yakıt besleyicileri, kazanları, türbinleri, jeneratörleri ve ayrıca gelişmiş soğutma, baca gazı temizleme ve kül giderme sistemlerini içerir. Tüm bu ana ve yardımcı sistemler, tesis kurulu gücünün %20'sinden maksimuma kadar değişebilen yüklerde 40 yıl ve üzeri yüksek güvenilirlikte çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Tipik bir 1.000 MW'lık termik santrali donatmanın sermaye maliyeti tipik olarak 1 milyar doları aşıyor.
Kömür yakılarak açığa çıkan ısının elektriğe dönüştürülebilme verimliliği 1900'den önce sadece %5 iken, 1967'de %40'a ulaşmıştı. Diğer bir deyişle, yaklaşık 70 yıllık bir süre içinde, üretilen elektrik birimi başına özgül kömür tüketimi sekiz kat azalmıştır. Buna göre, termik santrallerin 1 kW kurulu gücünün maliyetinde bir düşüş oldu: 1920'de 350 dolar (1967 fiyatlarında) ise, 1967'de 130 dolara düştü. Sağlanan elektriğin fiyatı da düştü. 1 kW çay için aynı dönemde 25 kuruştan 2 kuruşa kadar.
Ancak 1960'lardan itibaren ilerleme hızı düşmeye başlamıştır. Bu eğilim, görünüşe göre, geleneksel termik santrallerin, termodinamik yasaları ve kazanların ve türbinlerin yapıldığı malzemelerin özellikleri tarafından belirlenen mükemmellik sınırına ulaştığı gerçeğiyle açıklanmaktadır. 1970'lerin başından beri, bu teknik faktörler yeni ekonomik ve örgütsel nedenlerle ağırlaştırılmıştır. Özellikle, sermaye harcamaları keskin bir şekilde arttı, elektrik talebindeki büyüme yavaşladı, zararlı emisyonlardan çevre koruma gereklilikleri daha katı hale geldi ve enerji santrali inşaat projelerinin uygulanması için zaman çerçevesi uzadı. Sonuç olarak, uzun yıllardır azalan kömürden elektrik üretme maliyeti hızla arttı. Gerçekten de, yeni termik santraller tarafından üretilen 1 kW'lık elektriğin maliyeti şimdi 1920'dekinden daha pahalı (karşılaştırılabilir fiyatlarla).
Son 20 yılda, kömürle çalışan termik santrallerin maliyeti, gazların uzaklaştırılması için artan gereksinimlerden en çok etkilenen olmuştur.
sıvı ve katı atık. Modern termik santrallerin gaz temizleme ve kül giderme sistemleri artık sermaye maliyetlerinin %40'ını ve işletme maliyetlerinin %35'ini oluşturuyor. Teknik ve ekonomik açıdan, bir emisyon kontrol sisteminin en önemli unsuru, genellikle ıslak temizleme sistemi olarak adlandırılan baca gazı kükürt giderme tesisidir. Islak toz toplayıcı (scrubber), kömürün yanması sırasında oluşan ana kirletici olan kükürt oksitleri tutar.
Islak toz toplama fikri basittir, ancak pratikte zor ve pahalı olduğu ortaya çıkar. Genellikle kireç veya kireçtaşı olan alkali bir madde su ile karıştırılır ve çözelti baca gazı akışına püskürtülür. Baca gazlarında bulunan kükürt oksitler, alkali partiküller tarafından emilir ve çözeltiden inert sülfit veya kalsiyum sülfat (alçıtaşı) şeklinde çöker. Alçı kolayca çıkarılabilir veya yeterince temizse yapı malzemesi olarak pazarlanabilir. Daha karmaşık ve pahalı yıkayıcı sistemlerinde, alçı çamuru, daha değerli kimyasallar olan sülfürik asit veya elementel kükürte dönüştürülebilir. 1978'den beri, pulverize kömür yakıtı kullanan tüm termik santrallerde gaz yıkayıcıların kurulması zorunludur. Sonuç olarak, ABD enerji endüstrisi artık dünyanın geri kalanından daha fazla gaz yıkayıcı tesisine sahip.
Yeni tesislerde bir gaz yıkayıcı sisteminin maliyeti, genellikle 1 kW kurulu kapasite başına 150-200$'dır. Orijinal olarak ıslak fırçalama yapılmadan tasarlanan mevcut tesislerde gaz yıkayıcıların kurulumu, yeni tesislere göre %10-40 daha maliyetlidir. Eski veya yeni tesislerde kurulu olsunlar, yıkayıcıların işletme maliyetleri oldukça yüksektir. Yıkayıcılar, çökeltme havuzlarında tutulması veya boşaltılması gereken büyük miktarlarda alçı çamuru üreterek yeni bir çevre sorunu yaratır. Örneğin, %3 kükürt içeren kömürle çalışan 1000 MW kapasiteli bir termik santral, yılda o kadar çok çamur üretir ki, yaklaşık 1 m kalınlığında bir tabaka ile 1 km2'lik bir alanı kaplayabilir.
Ek olarak, ıslak gaz temizleme sistemleri çok fazla su tüketir (1000 MW'lık bir tesiste su akışı yaklaşık 3800 l / dak'dır) ve ekipmanları ve boru hatları genellikle tıkanmaya ve korozyona meyillidir. Bu faktörler, işletim maliyetlerini artırır ve genel sistem güvenilirliğini azaltır. Son olarak, gaz yıkayıcı sistemlerinde, istasyon tarafından üretilen enerjinin %3-8'i, bacalarda yoğuşma ve korozyonu önlemek için gerekli olan gaz temizliğinden sonra pompaların ve duman aspiratörlerinin çalıştırılması ve baca gazlarının ısıtılması için harcanmaktadır.
Amerikan enerji endüstrisinde yıkayıcıların yaygın kullanımı ne kolay ne de ucuzdu. İlk gaz yıkayıcı kurulumları, istasyon ekipmanının geri kalanından çok daha az güvenilirdi, bu nedenle gaz yıkayıcı sistemlerinin bileşenleri, büyük bir güvenlik ve güvenilirlik marjı ile tasarlandı. Yıkayıcıların kurulumu ve çalıştırılmasıyla ilgili bazı zorluklar, yıkayıcı teknolojisinin endüstriyel uygulamasına zamanından önce başlanmış olmasıyla açıklanabilir. Ancak şimdi, 25 yıllık deneyimden sonra, yıkayıcı sistemlerinin güvenilirliği kabul edilebilir bir seviyeye ulaştı.
Kömürle çalışan termik santrallerin maliyeti, yalnızca zorunlu emisyon kontrol sistemleri nedeniyle değil, aynı zamanda inşaat maliyetinin de hızla artması nedeniyle arttı. Enflasyon hesaba katıldığında bile, kömürle çalışan termik santrallerin kurulu güç birim maliyeti şimdi 1970'e göre üç kat daha fazladır. Son 15 yılda, “ölçek etkisi”, yani büyük santraller kurmanın getirisi, inşaat maliyetlerinde önemli bir artış tarafından reddedilmiştir. Kısmen, fiyatlardaki bu artış, uzun vadeli sermaye projelerini finanse etmenin yüksek maliyetini yansıtıyor.
Proje gecikmesinin etkisi, Japon enerji şirketleri örneğinde görülebilir. Japon firmaları, genellikle büyük inşaat projelerinin devreye alınmasını geciktiren organizasyonel, teknik ve finansal sorunlarla başa çıkmada Amerikalı meslektaşlarından daha çeviktir. Japonya'da bir santral 30-40 ayda kurulup işletmeye alınabilirken, ABD'de aynı kapasitede bir santral genellikle 50-60 ay sürüyor. Bu kadar uzun proje uygulama süreleri ile, yapım aşamasında olan yeni bir tesisin maliyeti (ve dolayısıyla donmuş sermayenin maliyeti), birçok ABD enerji şirketinin sabit sermayesi ile karşılaştırılabilir.
Bu nedenle, enerji şirketleri, özellikle artan talebi karşılamak için hızlı bir şekilde taşınabilen ve mevcut bir tesise kurulabilen daha küçük modüler santraller kullanarak yeni elektrik üretim santralleri inşa etme maliyetini düşürmenin yollarını arıyorlar. Bu tür santraller daha kısa sürede devreye alınabilmekte ve bu sayede yatırım getirisi sabit kalsa bile kendilerini daha hızlı amorti etmektedir. Yeni modülleri yalnızca sistem kapasitesinde bir artış gerektiğinde kurmak, daha küçük kurulumlarla ölçek ekonomileri kaybedilse bile, 200 $/kW'a kadar net tasarruf sağlayabilir.
Enerji şirketleri, yeni elektrik üretim tesisleri inşa etmeye alternatif olarak, performanslarını iyileştirmek ve ömürlerini uzatmak için mevcut eski enerji santrallerini güçlendirmeyi de uygulamışlardır. Bu strateji, elbette, yeni tesislerin inşasından daha az sermaye harcaması gerektirir. Bu eğilim aynı zamanda haklıdır çünkü yaklaşık 30 yıl önce inşa edilen elektrik santralleri henüz ahlaki olarak modası geçmiş değildir. Bazı durumlarda, yıkayıcılarla donatılmadıkları için daha yüksek verimlilikle çalışırlar. Eski santraller ülkenin enerji sektöründe giderek artan bir pay alıyor. 1970'de ABD'de sadece 20 üretim tesisi 30 yaşın üzerindeydi. Yüzyılın sonunda, kömürle çalışan termik santrallerin ortalama yaşı 30 yıl olacak.
Enerji şirketleri de istasyonlardaki işletme maliyetlerini düşürmenin yollarını arıyor. Enerji kayıplarını önlemek için tesisin en önemli alanlarının performansında bozulma uyarısının zamanında sağlanması gerekmektedir. Bu nedenle, birimlerin ve sistemlerin durumunun sürekli izlenmesi, operasyonel hizmetin önemli bir parçası haline gelir. Doğal aşınma, korozyon ve erozyon süreçlerinin bu şekilde sürekli izlenmesi, tesis operatörlerinin zamanında harekete geçmesine ve enerji santrallerinin acil durumda arızalanmasını önlemesine olanak tanır. Örneğin, 1000 MW'lık kömürle çalışan bir santralin zorunlu duruş süresinin elektrik şirketine günde 1 milyon dolara mal olabileceği düşünülürse, bu tür önlemlerin önemi doğru bir şekilde değerlendirilebilir; daha pahalı kaynaklar
Kömürün taşınması, işlenmesi ve külün uzaklaştırılması için özel maliyetlerin artması, kömürün kalitesini (nem, kükürt ve diğer minerallerin içeriğine göre belirlenir) termik santrallerin performansını ve ekonomisini belirleyen önemli bir faktör haline getirmiştir. Düşük kaliteli kömür, yüksek kaliteli kömürden daha az maliyetli olsa da, aynı miktarda elektrik üretmek çok daha maliyetlidir. Daha düşük kaliteli kömürü taşımanın maliyeti, daha düşük fiyatının avantajından daha ağır basabilir. Ek olarak, düşük kaliteli kömür genellikle yüksek kaliteli kömürden daha fazla atık üretir ve sonuç olarak kül giderme için yüksek maliyetler gerekir. Son olarak, düşük kaliteli kömürlerin bileşimi büyük dalgalanmalara tabidir, bu da tesisin yakıt sisteminin mümkün olan en yüksek verimlilikte çalışacak şekilde "ayarlanmasını" zorlaştırır; bu durumda sistem, beklenen en kötü kömür kalitesiyle çalışabilecek şekilde ayarlanmalıdır.
Mevcut enerji santrallerinde, yakmadan önce kükürt mineralleri gibi belirli safsızlıklar giderilerek kömürün kalitesi iyileştirilebilir veya en azından stabilize edilebilir. Arıtma tesislerinde, öğütülmüş "kirli" kömür, özgül ağırlıktaki farklılıklar veya kömürün ve safsızlıkların diğer fiziksel özelliklerindeki farklılıklar kullanılarak birçok şekilde safsızlıklardan ayrılır.
Mevcut kömürle çalışan termik santrallerin performansını iyileştirmeye yönelik bu çabalara rağmen, elektrik talebinin yıllık ortalama %2,3 oranında artması durumunda, yüzyılın sonuna kadar Amerika Birleşik Devletleri'nde 150.000 MW'lık ek bir elektrik kapasitesinin kurulması gerekecektir. yıl. Sürekli genişleyen bir enerji pazarında kömürle rekabet edebilmek için, enerji şirketleri üç temel alanda geleneksel olanlardan daha verimli olan yeni gelişmiş kömür yakma yöntemlerini benimsemek zorunda kalacaklar: daha az kirlilik, enerji santralleri için daha kısa inşaat süreleri ve daha iyi santral performansı ve performans..
 |
 |
| AKIŞKAN KÖMÜR YAKMA, elektrik santrali emisyonlarını işlemek için yardımcı tesislere olan ihtiyacı azaltır. Katı parçacıkların karıştırıldığı ve süspansiyon halinde olduğu bir hava akımı ile kazan fırınında bir kömür ve kireçtaşı karışımının akışkanlaştırılmış bir tabakası oluşturulur, yani bunlar kaynayan bir sıvı ile aynı şekilde davranırlar. Türbülanslı karıştırma, kömürün tam yanmasını sağlar; kireçtaşı parçacıkları ise sülfür oksitlerle reaksiyona girer ve bu oksitlerin yaklaşık %90'ını yakalar. Kazan ısıtma serpantinleri doğrudan yakıtın akışkan yatağına temas ettiğinden buhar üretimi, geleneksel pulverize kömür buhar kazanlarına göre daha verimlidir. Ek olarak, akışkan yatakta yanan kömürün sıcaklığı daha düşüktür, bu da kazan cürufunun erimesini önler ve nitrojen oksit oluşumunu azaltır. |
KÖMÜR GAZLAŞTIRMA, oksijen atmosferinde kömür ve su karışımının ısıtılmasıyla gerçekleştirilebilir. İşlemin ürünü, esas olarak karbon monoksit ve hidrojenden oluşan bir gazdır. Gaz soğutulduktan, katılaştırıldıktan ve kükürtten arındırıldıktan sonra, gaz türbinleri için yakıt olarak ve daha sonra bir buhar türbini için buhar üretmek için kullanılabilir (kombine çevrim). Kombine çevrim santrali, geleneksel kömürle çalışan termik santrale göre atmosfere daha az kirletici yayar. |
Şu anda, verimliliği artırılmış ve çevreye daha az zarar veren bir düzineden fazla kömür yakma yöntemi geliştirilmektedir. Bunlar arasında en umut verici olanı akışkan yatak yakma ve kömür gazlaştırmadır. Birinci yönteme göre yanma, kireçtaşı parçacıklarıyla karıştırılmış kırılmış kömürün, güçlü bir yükselen hava akışıyla fırın ızgarasının üzerinde asılı ("sözde sıvılaştırılmış") halde tutulacağı şekilde tasarlanmış bir buhar kazanlı fırında gerçekleştirilir. Askıda kalan parçacıklar, esasen kaynayan bir sıvıdakiyle aynı şekilde davranırlar, yani türbülanslı hareket halindedirler, bu da yanma işleminin yüksek verimini sağlar. Böyle bir kazanın su boruları, yanan yakıtın "akışkan yatağı" ile doğrudan temas halindedir, bunun sonucunda ısının büyük bir kısmı, ışıma ve taşınım ısısından çok daha verimli olan ısıl iletim yoluyla aktarılır. geleneksel bir buhar kazanında transfer.
Akışkan yataklı kömür yakıtlı bir kazan, geleneksel bir toz haline getirilmiş kömür yakıtlı kazandan daha büyük bir boru ısı transfer alanına sahiptir, bu da fırın sıcaklığını düşürür ve böylece nitrojen oksit oluşumunu azaltır. (Geleneksel bir kazanda sıcaklık 1650°C'nin üzerinde olabilirken, akışkan yataklı bir kazanda sıcaklık 780-870°C aralığındadır.) Ayrıca, kömürle karıştırılmış kireçtaşı, kömürden salınan kükürtün yüzde 90'ını veya daha fazlasını bağlar. yanma sırasında, daha düşük çalışma sıcaklığı, kükürt ve kireçtaşı arasındaki reaksiyonu sülfit veya kalsiyum sülfat oluşumuyla desteklediğinden. Bu sayede kömürün yanması sırasında oluşan çevreye zararlı maddeler oluşum yerinde yani ocakta nötralize edilir.
Ayrıca akışkan yataklı kazan, tasarımı ve çalışma prensibi gereği kömür kalitesindeki dalgalanmalara karşı daha az hassastır. Geleneksel bir pulverize kömür kazanının fırınında, genellikle ısı transfer yüzeylerini tıkayan ve böylece kazanın verimliliğini ve güvenilirliğini azaltan çok miktarda erimiş cüruf oluşur. Akışkan yataklı kazanda kömür, cürufun erime noktasının altındaki bir sıcaklıkta yanar ve bu nedenle ısıtma yüzeylerinin cüruf ile kirlenmesi sorunu bile ortaya çıkmaz. Bu kazanlar, bazı durumlarda işletme maliyetlerini önemli ölçüde azaltabilen daha düşük kaliteli kömürle çalışabilir.
Akışkan yatakta yakma yöntemi, küçük buhar kapasiteli modüler tasarımlı kazanlarda kolayca uygulanır. Bazı tahminlere göre, kompakt akışkan yataklı bir termik santrale yapılan yatırım, aynı kapasitedeki konvansiyonel bir termik santralden %10-20 daha düşük olabilir. İnşaat süresini azaltarak tasarruf sağlanır. Ek olarak, böyle bir bitkinin gücü, gelecekteki büyümesinin önceden bilinmediği durumlarda önemli olan elektrik yükündeki bir artışla kolayca artırılabilir. Planlama sorunu da basitleştirilmiştir, çünkü bu tür kompakt tesisler, güç üretimini artırma ihtiyacı ortaya çıkar çıkmaz hızla kurulabilir.
Akışkan yataklı kazanlar, elektrik üretiminin hızlı bir şekilde artırılması gerektiğinde mevcut enerji santrallerine de dahil edilebilir. Örneğin, enerji şirketi Northern States Power, istasyondaki pulverize kömür kazanlarından birini adet olarak dönüştürdü. Minnesota, akışkan yataklı bir kazanda. Değişiklik, santral kapasitesini %40 artırmak, yakıt kalitesi gereksinimlerini azaltmak (kazan yerel atıklarda bile çalışabilir), daha kapsamlı emisyon temizliği ve santralin ömrünü 40 yıla kadar uzatmak için yapıldı.
Son 15 yılda, yalnızca akışkan yataklı kazanlarla donatılmış termik santrallerde kullanılan teknoloji, küçük pilot ve yarı endüstriyel tesislerden büyük "gösteri" tesislerine doğru genişledi. Toplam 160 MW kapasiteli böyle bir istasyon Tennessee Valley Authority, Duke Power ve Commonwealth of Kentucky tarafından ortaklaşa inşa ediliyor; Colorado-Ute Elektrik Derneği, Inc. akışkan yataklı kazanlı 110 MW'lık bir elektrik üretim santralini devreye aldı. Bu iki proje ve toplam sermayesi yaklaşık 400 milyon $ olan özel sektör ortak girişimi Northern States Power'ınki gibi başarılı olursa, enerji endüstrisinde akışkan yataklı kazanların kullanımıyla ilişkili ekonomik risk önemli ölçüde azalacaktır.
Bununla birlikte, 19. yüzyılın ortalarında daha basit bir biçimde zaten var olan bir başka yöntem, "tamamen yanan" bir gaz üretimi ile kömürün gazlaştırılmasıdır. Bu tür gaz, aydınlatma ve ısıtma için uygundur ve ABD'de İkinci Dünya Savaşı'na kadar, doğal gazın yerini alana kadar yaygın olarak kullanılmıştır.
Başlangıçta, kömürün gazlaştırılması, bu yöntemi atıksız yanan yakıt elde etmek ve böylece yıkayıcı temizliğinden kurtulmak için kullanmayı uman enerji şirketlerinin dikkatini çekti. Kömür gazlaştırmasının daha önemli bir avantajı olduğu artık netleşti: üretici gazın yanmasının sıcak ürünleri, gaz türbinlerini çalıştırmak için doğrudan kullanılabilir. Buna karşılık, gaz türbininden sonra yanma ürünlerinin atık ısısı, buhar türbinini çalıştırmak için buhar elde etmek için kullanılabilir. Kombine çevrim adı verilen gaz ve buhar türbinlerinin bu kombine kullanımı, artık elektrik enerjisi üretmenin en verimli yollarından biridir.
Kömürün gazlaştırılmasından elde edilen ve kükürt ve partikül maddelerden arındırılan gaz, gaz türbinleri için mükemmel bir yakıttır ve doğal gaz gibi neredeyse atıksız yanar. Kombine çevrimin yüksek verimliliği, kömürün gaza dönüştürülmesiyle ilgili kaçınılmaz kayıpları telafi eder. Ayrıca, bir kombine çevrim santrali, gücün üçte ikisi, bir buhar türbininin aksine suya ihtiyaç duymayan bir gaz türbini tarafından geliştirildiğinden, önemli ölçüde daha az su tüketir.
Kömür gazlaştırma prensibine göre çalışan kombine çevrim santrallerinin uygulanabilirliği, Güney Kaliforniya Edison'un Soğuk Su santralini çalıştırma deneyimiyle kanıtlanmıştır. Yaklaşık 100 MW kapasiteli bu istasyon Mayıs 1984'te işletmeye alınmıştır. Farklı derecelerde kömürle çalışabilmektedir. Santralin emisyonları, komşu bir doğal gaz santralinin emisyonlarından saflık açısından farklılık göstermemektedir. Baca gazlarının kükürt oksit içeriği, besleme yakıtındaki kükürtün neredeyse tamamını ortadan kaldıran ve endüstriyel kullanım için saf kükürt üreten bir yardımcı kükürt geri kazanım sistemi ile düzenleyici seviyelerin çok altında tutulur. Gazın yanma sıcaklığını düşüren yanmadan önce gaza su ilave edilerek azot oksitlerin oluşumu engellenir. Dahası, gazlaştırıcıda kalan yanmamış kömür eritilir ve soğutulduktan sonra Kaliforniya'nın katı atık gereksinimlerini karşılayan inert camsı bir malzemeye dönüştürülür.
Kombine çevrim santrallerinin daha yüksek verimlilik ve daha düşük çevre kirliliğine ek olarak başka bir avantajı daha vardır: birkaç aşamada kurulabilirler, böylece kurulu kapasite bloklar halinde artar. Bu inşaat esnekliği, elektrik talebindeki büyüme belirsizliği ile ilişkili aşırı veya eksik yatırım riskini azaltır. Örneğin, kurulu gücün ilk aşaması gaz türbinlerinde çalışabilir ve bu ürünlerin cari fiyatlarının düşük olması durumunda yakıt olarak kömür yerine petrol veya doğal gaz kullanabilir. Ardından elektriğe olan talep arttıkça, istasyonun sadece gücünü değil verimliliğini de artıracak bir atık ısı kazanı ve bir buhar türbini ek olarak devreye alınır. Akabinde elektrik talebi tekrar arttığında istasyonda kömür gazlaştırma tesisi kurulabilir.
Doğal kaynakların korunması, çevrenin korunması ve ekonominin geliştirilmesi söz konusu olduğunda, kömürle çalışan termik santrallerin rolü kilit bir konudur. Eldeki sorunun bu yönleri mutlaka çelişkili değildir. Kömür yakmak için yeni teknolojik süreçleri kullanma deneyimi, hem çevreyi koruma hem de elektrik maliyetini düşürme sorunlarını başarılı ve aynı anda çözebileceklerini göstermektedir. Bu ilke, geçen yıl yayınlanan asit yağmuru üzerine ortak bir ABD-Kanada raporunda dikkate alındı. Raporun önerilerine dayanarak, ABD Kongresi şu anda "temiz" kömür yakma süreçlerini göstermek ve uygulamak için ulusal bir genel girişim oluşturmayı düşünüyor. Özel sermayeyi federal yatırımla birleştirecek olan bu girişim, 1990'larda akışkan yataklı kazanlar ve gaz jeneratörleri de dahil olmak üzere yeni kömür yakma süreçlerini ticarileştirmeyi amaçlıyor. Bununla birlikte, yakın gelecekte yeni kömür yakma işlemlerinin yaygın olarak kullanılmasına rağmen, artan elektrik talebi, elektriği korumak, tüketimini düzenlemek ve mevcut termik santrallerin verimliliğini artırmak için bir dizi eşgüdümlü önlem alınmadan karşılanamaz. geleneksel ilkeler. Sürekli gündemde olan ekonomik ve çevresel konuların, burada anlatılanlardan temelde farklı tamamen yeni teknolojik gelişmelerin ortaya çıkmasına yol açması muhtemeldir. Gelecekte, kömürle çalışan termik santraller, doğal kaynakların işlenmesi için entegre işletmelere dönüşebilir. Bu tür işletmeler yerel yakıtları ve diğer doğal kaynakları işleyecek ve yerel ekonominin ihtiyaçlarını göz önünde bulundurarak elektrik, ısı ve çeşitli ürünler üretecek. Akışkan yataklı kazanlar ve kömür gazlaştırma tesislerine ek olarak, bu tür tesisler elektronik teknik teşhis ve otomatik kontrol sistemleri ile donatılacak ve ayrıca kömür yakma yan ürünlerinin çoğunun kullanılması faydalı olacaktır.
Bu nedenle, kömüre dayalı elektrik üretiminin ekonomik ve çevresel faktörlerini iyileştirme fırsatları çok geniştir. Ancak bu fırsatların zamanında kullanılması, hükümetin elektrik endüstrisi için gerekli teşvikleri yaratacak dengeli bir enerji üretimi ve çevre politikası izleyip izleyemediğine bağlıdır. Yeni kömür yakma proseslerinin enerji şirketleriyle işbirliği içinde geliştirilip, rasyonel bir şekilde uygulanmasına özen gösterilmelidir ve gaz temizleyici gazla temizlemeye geçişte olduğu gibi değil. Tüm bunlar, iyi düşünülmüş tasarım, küçük pilot deney tesislerinin test edilmesi ve iyileştirilmesi ve ardından geliştirilen sistemlerin yaygın endüstriyel uygulaması yoluyla maliyet ve riski en aza indirerek başarılabilir.
TPP nedir ve çalışma prensipleri nelerdir? Bu tür nesnelerin genel tanımı yaklaşık olarak şöyledir - bunlar, doğal enerjinin elektrik enerjisine dönüştürülmesiyle uğraşan enerji santralleridir. Doğal yakıtlar da bu amaçlar için kullanılmaktadır.
TPP'nin çalışma prensibi. Kısa Açıklama
Bugüne kadar, termal enerjiyi serbest bırakan en yaygın olanın yakıldığı tesislerdir. TPP'nin görevi bu enerjiyi elektrik elde etmek için kullanmaktır.
TPP'lerin çalışma prensibi, örneğin sıcak su şeklinde tüketicilere de sağlanan termal enerjinin sadece üretilmesi değil, aynı zamanda üretilmesidir. Ayrıca, bu enerji tesisleri tüm elektriğin yaklaşık %76'sını üretmektedir. Böyle geniş bir dağıtım, istasyonun çalışması için organik yakıt mevcudiyetinin oldukça büyük olmasından kaynaklanmaktadır. İkinci neden, yakıtın üretildiği yerden istasyonun kendisine taşınmasının oldukça basit ve köklü bir işlem olmasıdır. TPP'nin çalışma prensibi, tüketiciye ikincil teslimat için çalışma sıvısının atık ısısını kullanmak mümkün olacak şekilde tasarlanmıştır.
İstasyonların türe göre ayrılması
Termik istasyonların ürettikleri türe göre türlere ayrılabileceğini belirtmekte fayda var. Bir TPP'nin çalışma prensibi sadece elektrik enerjisi üretiminde ise (yani tüketiciye termal enerji sağlanmıyorsa), buna yoğuşma (CPP) denir.
Elektrik enerjisi üretimi, buhar çıkışı ve tüketiciye sıcak su temini amaçlı tesislerde yoğuşma türbinleri yerine buhar türbinleri bulunmaktadır. Ayrıca istasyonun bu tür elemanlarında bir ara buhar tahliyesi veya bir karşı basınç cihazı vardır. Bu tip termik santrallerin (CHP) temel avantajı ve çalışma prensibi, egzoz buharının aynı zamanda bir ısı kaynağı olarak kullanılması ve tüketicilere sunulmasıdır. Böylece ısı kaybını ve soğutma suyu miktarını azaltmak mümkündür.
TPP operasyonunun temel prensipleri
Çalışma prensibini düşünmeye devam etmeden önce, ne tür bir istasyondan bahsettiğimizi anlamak gerekir. Bu tür tesislerin standart düzenlemesi, buharın yeniden ısıtılması gibi bir sistemi içerir. Bu gereklidir, çünkü ara kızgınlığı olan bir devrenin ısıl verimi, olmadığı bir sistemden daha yüksek olacaktır. Basit bir deyişle, böyle bir şema ile bir termik santralin çalışma prensibi, aynı ilk ve son verilen parametrelerle, onsuz olduğundan çok daha verimli olacaktır. Bütün bunlardan, istasyonun çalışmasının temelinin organik yakıt ve ısıtılmış hava olduğu sonucuna varabiliriz.
iş şeması
TPP'nin çalışma prensibi aşağıdaki gibi oluşturulmuştur. Rolü çoğunlukla ısıtılmış hava tarafından üstlenilen oksitleyici maddenin yanı sıra yakıt malzemesi, sürekli bir akış halinde kazan fırınına beslenir. Kömür, petrol, akaryakıt, gaz, şeyl, turba gibi maddeler yakıt görevi görebilir. Rusya Federasyonu'ndaki en yaygın yakıt hakkında konuşursak, bu kömür tozudur. Ayrıca, bir termik santralin çalışma prensibi, yakıtın yanması nedeniyle oluşan ısı, buhar kazanındaki suyu ısıtacak şekilde inşa edilmiştir. Isıtma sonucunda sıvı, buhar çıkışından buhar türbinine giren doymuş buhara dönüştürülür. İstasyondaki bu cihazın temel amacı, gelen buharın enerjisini mekanik enerjiye dönüştürmektir.
Türbin hareket edebilen tüm elemanlar, şaft ile yakından bağlantılıdır, bunun sonucunda tek bir mekanizma olarak dönerler. Milin dönmesini sağlamak için bir buhar türbininde buharın kinetik enerjisi rotora aktarılır.
İstasyonun mekanik kısmı
TPP'nin mekanik kısmındaki cihazı ve çalışma prensibi, rotorun çalışması ile ilişkilidir. Türbinden çıkan buhar çok yüksek bir basınca ve sıcaklığa sahiptir. Bu nedenle, kazandan türbin memelerine akan yüksek bir iç buhar enerjisi oluşur. Memeden sürekli bir akışla, yüksek bir hızda (çoğu zaman ses hızından bile daha yüksek) geçen buhar jetleri, türbin kanatlarına etki eder. Bu elemanlar, sırayla mile yakından bağlı olan diske sağlam bir şekilde sabitlenmiştir. Bu noktada buharın mekanik enerjisi rotor türbinlerinin mekanik enerjisine dönüştürülür. Bir termik santralin çalışma prensibi hakkında daha kesin olarak konuşursak, mekanik etki turbojeneratörün rotorunu etkiler. Bunun nedeni, geleneksel bir rotor ve jeneratörün şaftının yakından bağlantılı olmasıdır. Ve sonra, jeneratör gibi bir cihazda mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürmek için oldukça iyi bilinen, basit ve anlaşılır bir süreç var.
Rotordan sonra buhar hareketi
Su buharı türbini geçtikten sonra, basıncı ve sıcaklığı önemli ölçüde düşer ve istasyonun bir sonraki bölümüne - yoğunlaştırıcıya - girer. Bu elementin içinde buharın sıvıya ters dönüşümü gerçekleşir. Bu görevi gerçekleştirmek için, kondenserin içinde, cihazın duvarlarının içinden geçen borulardan giren soğutma suyu vardır. Buhar tekrar suya dönüştürüldükten sonra, bir yoğuşma pompası tarafından dışarı pompalanır ve bir sonraki bölmeye - hava gidericiye - girer. Pompalanan suyun rejeneratif ısıtıcılardan geçtiğine dikkat etmek de önemlidir.
Hava gidericinin ana görevi, gelen sudan gazları uzaklaştırmaktır. Temizleme işlemiyle eş zamanlı olarak sıvı da rejeneratif ısıtıcılarda olduğu gibi ısıtılır. Bu amaçla, türbine sonradan alınan buharın ısısı kullanılır. Hava alma işleminin temel amacı, sıvıdaki oksijen ve karbondioksit içeriğini kabul edilebilir değerlere indirmektir. Bu, su ve buhar sağlayan yollar üzerindeki korozyon etkisini azaltmaya yardımcı olur.
köşedeki istasyonlar
TPP'lerin çalışma prensibinin kullanılan yakıt tipine yüksek derecede bağımlılığı vardır. Teknolojik açıdan uygulanması en zor madde kömürdür. Buna rağmen hammaddeler, istasyonların toplam payının yaklaşık %30'unu oluşturan bu tür tesislerde ana besin kaynağıdır. Ayrıca, bu tür nesnelerin sayısının arttırılması planlanmaktadır. İstasyonun çalışması için gerekli olan fonksiyonel bölme sayısının diğer tiplere göre çok daha fazla olduğunu da belirtmekte fayda var.
Kömürle çalışan termik santraller nasıl çalışır?
İstasyonun sürekli çalışabilmesi için, özel boşaltma cihazları kullanılarak boşaltılan demiryolu rayları boyunca sürekli olarak kömür getirilmektedir. Ayrıca, boşaltılan kömürün depoya beslenmesini sağlayan unsurlar da vardır. Ardından, yakıt kırma tesisine girer. Gerektiğinde depoya kömür ikmali sürecini atlayarak, boşaltma cihazlarından doğrudan kırıcılara aktarmak mümkündür. Bu aşamadan geçtikten sonra kırılan hammadde ham kömür bunkerine girer. Bir sonraki adım, toz haline getirilmiş kömür değirmenlerine besleyiciler aracılığıyla malzeme tedariğidir. Ayrıca, pnömatik bir taşıma yöntemi kullanılarak kömür tozu, kömür tozu bunkerine beslenir. Bu yoldan geçen madde, ayırıcı ve siklon gibi unsurları atlar ve bunkerden zaten besleyicilerden doğrudan brülörlere girer. Siklondan geçen hava değirmen fanı tarafından emilir ve daha sonra kazanın yanma odasına beslenir.
Ayrıca, gaz akışı yaklaşık olarak aşağıdaki gibi görünür. Yanma odasında oluşan uçucu madde, kazan tesisinin gaz kanalları gibi cihazlardan sırayla geçer, daha sonra bir buhar yeniden ısıtma sistemi kullanılıyorsa, gaz birincil ve ikincil kızdırıcılara beslenir. Bu bölmede ve su ekonomizöründe gaz, çalışma sıvısını ısıtmak için ısısını verir. Ardından, hava kızdırıcı adı verilen bir eleman kurulur. Burada gazın termal enerjisi gelen havayı ısıtmak için kullanılır. Tüm bu elementlerden geçtikten sonra uçucu madde kül toplayıcıya geçer ve burada kül temizlenir. Duman pompaları daha sonra gazı dışarı çeker ve bir gaz borusu kullanarak atmosfere bırakır.
TPP ve NPP
Çoğu zaman, termik santraller ile nükleer santrallerin çalışma prensiplerinde bir benzerlik olup olmadığı ile termik arasında neyin ortak olduğu sorusu ortaya çıkar.
Benzerlikleri hakkında konuşursak, onlardan birkaçı var. Birincisi, her ikisi de çalışmaları için doğal bir kaynak kullanacak şekilde inşa edilmiş, fosil olan ve kazılan. Ek olarak, her iki nesnenin de yalnızca elektrik enerjisi değil, aynı zamanda termal enerji de üretmeyi amaçladığı belirtilebilir. Çalışma prensiplerindeki benzerlikler, termik santrallerin ve nükleer santrallerin sürece dahil olan türbin ve buhar jeneratörlerine sahip olması gerçeğinde de yatmaktadır. Aşağıdakiler farklılıklardan sadece birkaçıdır. Bunlar, örneğin, termik santrallerden alınan inşaat ve elektriğin maliyetinin nükleer santrallerden çok daha düşük olduğu gerçeğini içerir. Ancak diğer yandan nükleer santraller, atıklar uygun şekilde bertaraf edildiği ve kaza olmadığı sürece atmosferi kirletmez. Termik santraller ise çalışma prensipleri gereği sürekli olarak atmosfere zararlı maddeler salmaktadır.
Nükleer santrallerin ve termik santrallerin işleyişindeki temel fark burada yatmaktadır. Termal tesislerde, yakıt yanmasından kaynaklanan termal enerji çoğunlukla suya aktarılır veya buhara dönüştürülürse, nükleer santrallerde uranyum atomlarının fisyonundan enerji alınır. Ortaya çıkan enerji, çeşitli maddeleri ısıtmak için ayrılır ve burada su oldukça nadiren kullanılır. Ayrıca tüm maddeler kapalı kapalı devrelerdedir.
ısı kaynağı
Bazı TPP'lerde, planları, elektrik santralinin yanı sıra varsa komşu köyü de ısıtan bir sistem sağlayabilir. Bu ünitenin şebeke ısıtıcılarına türbinden buhar alınır ve ayrıca kondens tahliyesi için özel bir hat vardır. Su, özel bir boru sistemi ile sağlanır ve boşaltılır. Bu şekilde üretilecek elektrik enerjisi, elektrik jeneratöründen yönlendirilir ve yükseltici transformatörlerden geçerek tüketiciye aktarılır.
Temel malzemeler
Termik santrallerde çalıştırılan ana elemanlar hakkında konuşursak, bunlar kazan dairelerinin yanı sıra bir elektrik jeneratörü ve bir kondenser ile eşleştirilmiş türbin tesisatlarıdır. Ana ekipman ile ek ekipman arasındaki temel fark, gücü, üretkenliği, buhar parametrelerinin yanı sıra voltaj ve akım gücü vb. açısından standart parametrelere sahip olmasıdır. elemanlar, bir TPP'den ne kadar güç almanız gerektiğine ve çalışma moduna bağlı olarak seçilir. Bir termik santralin çalışma prensibinin canlandırılması, bu konunun daha ayrıntılı olarak anlaşılmasına yardımcı olabilir.
), ancak hepsi 3-4 tip yakıt kullanır. Bunlar doğal gaz, kömür (taş ve kahverengi), akaryakıt ve turbadır. En yaygın yakıtlar gaz ve kömürdür.
Kömürle başlayalım. Kömür, eski zamanlardan beri insanlık tarafından bilinmektedir. İnsanlar çok uzun zamandır evlerini onlarla birlikte ısıtıyorlar. Bu, her şeyden önce, yakıtın kendisinin mevcudiyetine bağlıdır - bazı kömür yatakları, dünyanın üst tabakasının 2-3 metre kaldırılmasıyla tam anlamıyla kullanılabilir hale gelir. Ayrıca kömürün uzun süredir yakıt olarak kullanılması da kolay depolanabilmesinden kaynaklanmaktadır. Herhangi bir zor cihaza ve binaya ihtiyacınız yok, sadece bir yığın halinde koyun.
Sanayide kömür, 18. yüzyılın sonlarından itibaren aktif olarak kullanılmaya başlandı. Demiryolu taşımacılığının gelişmesiyle birlikte burada da kömür kullanılmaya başlandı. Herhangi bir üretimde, işletmeye genel bir bakışın olacağı bir balkona sahip olmak önemlidir. Anahtar teslim balkon.
İlk kömürlü termik santraller 19. yüzyılın sonunda inşa edilmeye başlandı ve kömür santrallerinde halen aktif olarak kullanılmaktadır.
İlk TPP'lerde kömür ızgaralı kazanlarda yakıldı. İlk başta stokerler kürekle kömürü fırına attılar, cüruf da manuel olarak çıkarıldı. Sonra mekanize ızgaralar ortaya çıktı. Bunkerin tepesinden üzerlerine kömür döküldü, ızgara hareket etti ve cüruf diğer uçtan cüruf alıcısına düştü. Bu, stokçuların işini büyük ölçüde kolaylaştırdı.
Gazla çalışan enerji santralleri.
Gaz, termik santrallerde kömür gibi çok yaygın olan bir yakıttır. Gazın kömüre göre avantajları vardır.
İlk olarak, gaz yakarak daha az zararlı emisyon elde ederiz. Kül ve cüruf gibi neredeyse hiçbir bileşen yoktur.
İkincisi, toz hazırlama gibi işler ortadan kaldırıldığı için termik santrallerin çalışması basitleştirilmiştir. Toz hazırlama tesislerine ek olarak, üzerinde. Gazın pratik olarak yanma için hazırlanmasına gerek yoktur. Ayrıca, gazla çalışan bir TPP, yük değişiklikleri açısından kömürle çalışan bir TPP'den biraz daha manevra kabiliyetine sahiptir.
Verimlilik konusunda ise CCGT çevriminde (buhar-gaz tesisi) çalışan modern termik santrallerin sadece gazla çalışabildiğini söyleyebiliriz. CCGT'ye kurulur ve eski santrallerde olduğu gibi kazanda değil, yakıtın yakılmasıdır. Orada kömür tozu yakmak imkansız. Her ne kadar şu anda bazı yabancı gaz türbini modelleri tarafından kullanılabilen kömürden sentetik gaz elde etmenin mümkün olduğunu söylemeye değer.
Termik santrallerde fuel oil, turba, motorin ve diğer yakıtlar.
Yirminci yüzyılın ortalarında, bazı termik santraller yakıt olarak aktif olarak fuel oil kullandılar. Şu anda akaryakıt, yüksek maliyeti nedeniyle ana yakıt olarak kullanılmamaktadır. Ancak fuel oil, kömürle çalışan elektrik santrallerinde başlangıç yakıtı olarak kullanılmaya devam etmektedir. Akaryakıt, operasyonel özelliklerine göre doğal gaza yakındır. Akaryakıt yakıldığında, yüksek kükürt içeriğine sahip olduğu için çok fazla kükürt oksit açığa çıktığını belirtmekte fayda var.
Ayrıca geçen yüzyılda bazı termik santrallerde yakıt olarak turba kullanılmıştır. Ancak operasyonel özellikleri ve ekonomik kârsızlığı nedeniyle pratikte şu anda kullanılmamaktadır.
Dizel yakıt, yalnızca büyük miktarda elektrik üretiminin gerekli olmadığı durumlarda kullanılır. Örneğin, ülkemizin kuzey ve ada bölgelerinde. Veya geçici bir güç kaynağının gerekli olduğu yerler. Dizel, fuel oil gibi artık pahalı.
Ayrıca Rusya'nın tamamını da görebilirsiniz.