თბოსადგურის განვითარების პერსპექტივები. თბოელექტროსადგურების განვითარება თანამედროვე რუსულ პირობებში. ატომური ელექტროსადგურების პრობლემები და პერსპექტივები

სამრეწველო საწარმოების თანამედროვე სითბოს და ელექტროენერგიის სისტემები შედგება სამი ნაწილისგან, საწვავის და ენერგიის რესურსების მოხმარების მოცულობა და ეფექტურობა დამოკიდებულია მათი ურთიერთქმედების ეფექტურობაზე. ეს ნაწილებია:

ენერგორესურსების წყაროები, ე.ი. საწარმოები, რომლებიც აწარმოებენ საჭირო ტიპის ენერგორესურსებს;

ტრანსპორტირებისა და ენერგორესურსების მომხმარებლებს შორის განაწილების სისტემები. ყველაზე ხშირად, ეს არის თერმული და ელექტრო ქსელები; ენერგორესურსების მომხმარებლები.

სისტემის თითოეულ მონაწილეს აქვს ენერგორესურსების მწარმოებელი - მომხმარებელი საკუთარი აღჭურვილობადა ხასიათდება ენერგიისა და თერმოდინამიკური ეფექტურობის გარკვეული მაჩვენებლებით. ამ შემთხვევაში, ხშირად იქმნება სიტუაცია, როდესაც სისტემის ზოგიერთი მონაწილის მაღალი ეფექტურობის მაჩვენებლები კომპენსირებულია სხვების მიერ, ისე, რომ თბო-ენერგეტიკული სისტემის საერთო ეფექტურობა დაბალია. ყველაზე რთული ეტაპი არის ენერგორესურსების მოხმარება.

საწვავის და ენერგორესურსების გამოყენების დონე შიდა ინდუსტრიაში სასურველს ტოვებს. ნავთობქიმიური ინდუსტრიის საწარმოების კვლევამ აჩვენა, რომ ენერგორესურსების ფაქტობრივი მოხმარება აღემატება თეორიულად მოთხოვნილს დაახლოებით 1,7-2,6-ჯერ, ე.ი. ენერგორესურსების მიზნობრივი გამოყენება წარმოების ტექნოლოგიების რეალური ხარჯების დაახლოებით 43%-ია. ეს მდგომარეობა შეინიშნება ქიმიური, რეზინის, კვების და მრეწველობის საწარმოებში, სადაც თერმული მეორადი რესურსები არასაკმარისად ან არაეფექტურად გამოიყენება.

VER-ების რაოდენობა, რომლებიც არ გამოიყენება სამრეწველო სითბოს ტექნოლოგიაში და საწარმოს თბოელექტროენერგიის სისტემებში, ძირითადად მოიცავს სითხეების სითბოს ნაკადებს. (ტ< 90 0 С) и газов (ტ< 150 0 С) (см. табл. 1.8).

დღეისათვის ცნობილია საკმაოდ ეფექტური განვითარება, რაც შესაძლებელს ხდის ამგვარი პარამეტრების სითბოს გამოყენებას უშუალოდ სამრეწველო ობიექტში. ენერგორესურსებზე ფასების ზრდასთან დაკავშირებით, მათ მიმართ ინტერესი იზრდება, იქმნება სითბოს აღდგენის ბლოკების წარმოება და უტილიზაციის თერმული ტრანსფორმატორები, რაც საშუალებას გვაძლევს ვიმედოვნებთ, რომ უახლოეს მომავალში გაუმჯობესდება ასეთი VER-ის გამოყენებით. ინდუსტრია.

ენერგიის დაზოგვის ღონისძიებების ეფექტურობის გამოთვლები აჩვენებს, რომ თერმული ენერგიის თითოეული ერთეული (1 ჯ, 1 კკალ) იძლევა ბუნებრივი საწვავის ექვივალენტურ ეკონომიას ხუთჯერ. იმ შემთხვევებში, როდესაც შესაძლებელი იყო ყველაზე წარმატებული გადაწყვეტილებების პოვნა, ბუნებრივ საწვავში დაზოგვამ ათჯერ მიაღწია.

ამის მთავარი მიზეზი არის საწვავის ენერგორესურსების მოპოვების, გამდიდრების, გარდაქმნის, ტრანსპორტირების შუალედური ეტაპების არარსებობა დაზოგილი ენერგორესურსების ოდენობის უზრუნველსაყოფად. ენერგიის დაზოგვის ღონისძიებებში კაპიტალური ინვესტიციები 2-3-ჯერ ნაკლებია, ვიდრე საჭირო კაპიტალის ინვესტიციები სამთო და მასთან დაკავშირებულ ინდუსტრიებში ბუნებრივი საწვავის ექვივალენტური რაოდენობის მისაღებად.

ტრადიციულად დამკვიდრებული მიდგომის ფარგლებში, მსხვილი სამრეწველო მომხმარებლების თბო-ენერგეტიკული სისტემები განიხილება ერთადერთი გზით - როგორც საჭირო ხარისხის ენერგორესურსების წყარო, საჭირო რაოდენობით, ტექნოლოგიური რეგულაციების მოთხოვნების შესაბამისად. თბოელექტრო სისტემების მუშაობის რეჟიმი ექვემდებარება მომხმარებლის მიერ ნაკარნახევ პირობებს. ეს მიდგომა, როგორც წესი, იწვევს არასწორ გამოთვლებს აღჭურვილობის შერჩევისას და არაეფექტური გადაწყვეტილებების მიღებას სითბოს ტექნოლოგიებისა და თბოელექტროენერგეტიკული სისტემების ორგანიზების შესახებ, ე.ი. საწვავის და ენერგორესურსების ფარული ან აშკარა გადაჭარბებული ხარჯვა, რაც, რა თქმა უნდა, გავლენას ახდენს პროდუქციის თვითღირებულებაზე.

კერძოდ, სეზონურობა საკმაოდ ძლიერ გავლენას ახდენს სამრეწველო საწარმოების ენერგიის მოხმარების საერთო ეფექტურობაზე. AT ზაფხულის პერიოდიროგორც წესი, არის VER სითბოს ტექნოლოგიის ჭარბი მიწოდება და ამავე დროს არის პრობლემები, რომლებიც დაკავშირებულია გაგრილების სითბოს მატარებლების არასაკმარის მოცულობასთან და ხარისხთან, მოცირკულირე წყლის ტემპერატურის ზრდის გამო. დაბალი გარე ტემპერატურის პერიოდში, პირიქით, ხდება თერმული ენერგიის გადაჭარბებული ხარჯვა, რომელიც დაკავშირებულია გარე ღობეების მეშვეობით სითბოს დანაკარგების პროპორციის ზრდასთან, რაც ძალიან ძნელია გამოვლენილი.

ამრიგად, თანამედროვე სითბოს და ელექტროენერგიის სისტემები უნდა განვითარდეს ან მოდერნიზდეს სამრეწველო სითბოს ტექნოლოგიასთან ორგანულ ურთიერთობაში, ორივე ერთეულის დროის განრიგებისა და მუშაობის რეჟიმის გათვალისწინებით - ER-ის მომხმარებლები და ერთეულები, რომლებიც, თავის მხრივ, არიან RES წყაროები. . სამრეწველო თბოენერგეტიკული ინჟინერიის ძირითადი ამოცანებია:

საჭირო პარამეტრების ენერგორესურსების ბალანსის ნებისმიერ დროს უზრუნველყოფა ცალკეული ერთეულების და მთლიანად საწარმოო ასოციაციის საიმედო და ეკონომიური მუშაობისთვის; ენერგიის მატარებლების ოპტიმალური არჩევანი თერმოფიზიკური და თერმოდინამიკური პარამეტრების თვალსაზრისით;

ენერგორესურსების სარეზერვო და შესანახი წყაროების, აგრეთვე VER-ის ალტერნატიული მომხმარებლების ნომენკლატურისა და მუშაობის რეჟიმის განსაზღვრა მათი ჭარბი მიწოდების დროს; წარმოების ენერგოეფექტურობის გაზრდის რეზერვების იდენტიფიცირება ტექნიკური განვითარების ამჟამინდელ დონეზე და შორეულ მომავალში.

სამომავლოდ, PP თბოსადგურები წარმოადგენენ რთულ ენერგეტიკულ-ტექნოლოგიურ კომპლექსს, რომელშიც ენერგია და ტექნოლოგიური ნაკადები ერთმანეთთან მჭიდროდ არის დაკავშირებული. ამავდროულად, საწვავის და ენერგორესურსების მომხმარებლები შეიძლება იყვნენ მეორადი ენერგიის წყაროები ტექნოლოგიური დანადგარებიმოცემული წარმოება, გარე მომხმარებელი ან გადამუშავება ელექტროსადგურებისხვა სახის ენერგორესურსების გენერირება.

გამომავალი სითბოს სპეციფიკური მოხმარება სამრეწველო პროდუქციამერყეობს ერთიდან ათეულ გიგაჯოულამდე საბოლოო პროდუქტის ტონაზე, რაც დამოკიდებულია აღჭურვილობის დადგმულ სიმძლავრეზე, ტექნოლოგიური პროცესის ბუნებაზე, სითბოს დანაკარგებზე და მოხმარების გრაფიკის ერთგვაროვნებაზე. ამავდროულად, ყველაზე მიმზიდველია ღონისძიებები, რომლებიც მიზნად ისახავს არსებული ინდუსტრიების ენერგოეფექტურობის გაუმჯობესებას და ძირითადი ტექნოლოგიური აღჭურვილობის მუშაობის რეჟიმში მნიშვნელოვანი ცვლილებების შეტანას. ყველაზე მიმზიდველია უტილიზაციის სადგურებზე დაფუძნებული დახურული თბომომარაგების სისტემების ორგანიზება, რომელთა საწარმოებს აქვთ წყლის ორთქლის მოხმარების მაღალი წილი საშუალო და საშუალო. დაბალი წნევადა ცხელი წყალი.

საწარმოების უმეტესობას ახასიათებს სისტემაში მიწოდებული სითბოს მნიშვნელოვანი დანაკარგები სითბოს გადამცვლელებში, რომლებიც გაცივებულია მოცირკულირე წყლის ან ჰაერის საშუალებით - კონდენსატორებში, მაცივრებში, მაცივრებში და ა.შ. ასეთ პირობებში მიზანშეწონილია ცენტრალიზებული და ჯგუფური სისტემების ორგანიზება შუალედური გამაგრილებლით ნარჩენი სითბოს აღდგენის მიზნით. ეს საშუალებას მოგცემთ დააკავშიროთ მრავალი წყარო და მომხმარებელი მთელ საწარმოში ან სპეციალურ ერთეულში და მიაწოდოთ ცხელი წყალისამრეწველო და სანიტარული მომხმარებლების საჭირო პარამეტრები.

დახურული სითბოს მიწოდების სისტემები ნარჩენებისგან თავისუფალი წარმოების სისტემების ერთ-ერთი მთავარი ელემენტია. დაბალი პარამეტრების სითბოს აღდგენამ და მის საჭირო ტემპერატურულ დონემდე ტრანსფორმაციამ შეიძლება დააბრუნოს ენერგორესურსების მნიშვნელოვანი ნაწილი, რომელიც ჩვეულებრივ ატმოსფეროში ჩაედინება უშუალოდ ან მოცირკულირე წყალმომარაგების სისტემების გამოყენებით.

ტექნოლოგიურ სისტემებში, რომლებიც იყენებენ ორთქლს და ცხელ წყალს, როგორც ენერგიის გადამზიდველს, გაგრილების პროცესებში მიწოდებული და გამოთავისუფლებული სითბოს ტემპერატურა და წნევა იგივეა. გამოთავისუფლებული სითბოს რაოდენობა შეიძლება აღემატებოდეს სისტემაში შეყვანილი სითბოს რაოდენობას, რადგან გაგრილების პროცესებს ჩვეულებრივ თან ახლავს ნივთიერების აგრეგაციის მდგომარეობის ცვლილება. ასეთ პირობებში შესაძლებელია ცენტრალიზებული ან ადგილობრივი სითბოს ტუმბოს სისტემების უტილიზაციის ორგანიზება, რომლებიც სითბოს მომხმარებელ დანადგარებში დახარჯული სითბოს 70%-მდე აღდგენის საშუალებას იძლევა.

ასეთი სისტემები ფართოდ გამოიყენება აშშ-ში, გერმანიაში, იაპონიასა და სხვა ქვეყნებში, მაგრამ ჩვენს ქვეყანაში მათ შექმნას საკმარისი ყურადღება არ მიუქცევია, თუმცა ცნობილია გასული საუკუნის 30-იან წლებში განხორციელებული თეორიული განვითარება. ამჟამად, სიტუაცია იცვლება და სითბოს ტუმბოს დანადგარების დანერგვა იწყება როგორც საბინაო, ასევე კომუნალური მომსახურებისა და სამრეწველო ობიექტების სითბოს მიწოდების სისტემებში.

ერთ-ერთი ეფექტური გადაწყვეტაა ნარჩენების გაგრილების სისტემების ორგანიზება შთანთქმის სითბოს ტრანსფორმატორების (ATT) საფუძველზე. სამრეწველო სამაცივრო სისტემები დაფუძნებულია ორთქლის შეკუმშვის სამაცივრო ბლოკებზე და ელექტროენერგიის მოხმარება სიცივის წარმოებისთვის აღწევს მისი მთლიანი მოხმარების 15-20%-ს მთელ საწარმოში. შთანთქმის სითბოს ტრანსფორმატორები ალტერნატიული წყაროებისამაცივრო სისტემებს აქვთ რამდენიმე უპირატესობა, კერძოდ:

საპროცესო წყლის დაბალი პოტენციური სითბო, გამონაბოლქვი აირები ან დაბალი წნევის გამონაბოლქვი ორთქლი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ATT-ის მართვისთვის;

აღჭურვილობის იგივე შემადგენლობით, ATT-ს შეუძლია იმუშაოს როგორც ცივი მიწოდების რეჟიმში, ასევე სითბოს ტუმბოს რეჟიმში სითბოს მიწოდებისთვის.

სამრეწველო საწარმოს ჰაერისა და ცივი მიწოდების სისტემები არ ახდენს მნიშვნელოვან გავლენას SER-ის მიწოდებაზე და შეიძლება ჩაითვალოს სითბოს მომხმარებლებად გადამუშავების ღონისძიებების შემუშავებისას.

სამომავლოდ უნდა ველოდოთ დახურული წარმოების ციკლების საფუძველზე შექმნილი ფუნდამენტურად ახალი ნარჩენებისგან თავისუფალი ინდუსტრიული ტექნოლოგიების გაჩენას, ასევე ელექტროენერგიის წილის მნიშვნელოვან ზრდას ენერგიის მოხმარების სტრუქტურაში.

მრეწველობაში ელექტროენერგიის მოხმარების ზრდა, უპირველეს ყოვლისა, დაკავშირებული იქნება ენერგიის იაფი წყაროების - სწრაფი ნეიტრონული რეაქტორების, თერმობირთვული რეაქტორების და ა.შ.

ამავდროულად, უნდა ველოდოთ გარემო სიტუაციის გაუარესებას, რომელიც დაკავშირებულია პლანეტის გლობალურ გადახურებასთან, „თერმული დაბინძურების“ - ატმოსფეროში თერმული გამონაბოლქვის ზრდის გაძლიერების გამო.

ტესტის კითხვებიდა დავალებები 1 თემისთვის

1. რა ტიპის ენერგიის მატარებლები გამოიყენება პიროლიზის განყოფილებაში ძირითადი ტექნოლოგიური პროცესების განსახორციელებლად, აგრეთვე ეთილენის წარმოებაში რეაქციის პროდუქტების იზოლაციისა და გამოყოფის ეტაპზე?

2. აღწერეთ პიროლიზის ღუმელის ენერგეტიკული ბალანსის შემომავალი და გამავალი ნაწილები. როგორ იმოქმედა მათზე წყლის გათბობის ორგანიზაციამ?

3. აღწერეთ ენერგეტიკული ხარჯების სტრუქტურა იზოპრენის წარმოებაში ორეტაპიანი დეჰიდროგენაციის მეთოდით. რა პროპორციას შეადგენს ცივი და გადამუშავებული წყლის მოხმარება?

4. სინთეტიკური ეთილის სპირტის წარმოებისთვის სითბოს ბალანსის სტრუქტურის ანალიზი ეთილენის პირდაპირი დატენიანების მეთოდით. ჩამოთვალეთ ბალანსის ხარჯვითი ნაწილის პუნქტები, რომლებიც ეხება თერმული ენერგიის დაკარგვას.

5. ახსენით, რატომ არის კლასიფიცირებული TAC ბაზის სითბოს ტექნოლოგია დაბალტემპერატურად.

6. რა მახასიათებლებია შესაძლებელი თერმული დატვირთვების ერთგვაროვნების შეფასება მთელი წლის განმავლობაში?

7. მოიყვანეთ სამრეწველო ტექნოლოგიების მაგალითები, რომლებიც მიეკუთვნება მეორე ჯგუფს საკუთარი საჭიროებისთვის სითბოს მოხმარების წილის მიხედვით.

8. ნავთობქიმიურ ქარხანაში ორთქლის მოხმარების დღიური განრიგის მიხედვით განსაზღვრეთ მისი მაქსიმალური და მინიმალური მნიშვნელობები და შეადარეთ ისინი. აღწერეთ ნავთობქიმიური საწარმოს სითბოს მოხმარების ყოველთვიური განრიგი.

9. რით აიხსნება სამრეწველო საწარმოების სითბოს დატვირთვის არათანაბარი წლიური განრიგი?

10. შეადარეთ მანქანათმშენებელი საწარმოებისა და ქიმიური ქარხნების წლიური დატვირთვების გრაფიკები და ჩამოაყალიბეთ დასკვნები.

11. აალებადი წარმოების ნარჩენები ყოველთვის უნდა ჩაითვალოს მეორად ენერგორესურსებად?

12. აღწერეთ მრეწველობაში სითბოს მოხმარების სტრუქტურა სითბოს შთანთქმის ტემპერატურული დონის გათვალისწინებით.

13. ახსენით ნარჩენი სითბოს ქვაბებში გაგზავნილი წვის პროდუქტების VER-ის სითბოს არსებული რაოდენობის განსაზღვრის პრინციპი.

14. რა არის ბუნებრივი საწვავის ექვივალენტური ეკონომია მოხმარების ეტაპზე სითბოს ერთეულის დაზოგვით და რატომ?

15. შეადარეთ VER-ის გამოსავლიანობა ბუტადიენის წარმოებაში ორეტაპიანი დეჰიდროგენაციის გზით ნ-ბუტანი და ალკოჰოლის კონტაქტური დაშლის მეთოდი (იხ. ცხრილი P.1.1).

ცხრილი P.l.l

ნავთობქიმიური მრეწველობის მეორადი ენერგიის რესურსები

თბოსადგურების ამჟამინდელი მდგომარეობის ძირითადი მაჩვენებლები

რუსეთში თბოელექტროსადგურების დადგმული სიმძლავრეა 148,4 მლნ კვტ, აქედან დაახლოებით 50% არის კომბინირებული თბოელექტროსადგურები (CHP) და დაახლოებით 50% კონდენსაციური ელექტროსადგურები (CPP).

თბოელექტროსადგურების დადგმული სიმძლავრე RAO "UES of Russia"-ში 2004 წლისთვის არის 121,4 მლნ კვტ. ელექტროენერგიის გამომუშავება RAO "UES of Russia" თბოსადგურებზე - 521,4 მლრდ კვტ.სთ. RAO "UES of Russia"-მ ასევე გამოიმუშავა 465,8 მლნ გკალ თბოენერგია, რაც 541,7 მლრდ კვტ/სთ თბოენერგიის ექვივალენტურია.

ცხრილი 1 გვიჩვენებს საწვავის მოხმარების მაჩვენებლებს გამოყენებული საწვავის ტიპის მიხედვით.

ცხრილი 1. საწვავის მოხმარება RAO "UES of Russia" მიხედვით 2004 წ

CHP ეფექტურობა

საკონდენსატორო ელექტროსადგურების არსებული ეფექტურობა არის 36,8%, ხოლო საშუალო ეფექტურობის კოეფიციენტი e ჰოლდინგის IES და CHP-სთვის არის 29,45%.

სხვადასხვა ენერგეტიკული სცენარის შესადარებლად საჭიროა მონაცემები ელექტროენერგიის წარმოების სიმძლავრეების ეფექტურობის შესახებ.

თბოენერგეტიკული ინჟინერიის სასარგებლო პროდუქტებია ელექტროენერგია და სითბო, რომელიც წარმოიქმნება CHPP-ებზე, CPP-ებსა და პიკის ქვაბებზე.

IES-ის სიმძლავრეები განკუთვნილია მხოლოდ ელექტროენერგიის გამომუშავებისთვის, გამონაბოლქვი ორთქლის კონდენსატორ-გამაგრილებელში ჩაშვებით, რომელიც შეიცავს თავდაპირველად მიწოდებული ენერგიის დაახლოებით 50%-ს. ასეთი სადგურების ელექტრული ეფექტურობა (ეფექტურობა e) შედარებით მაღალია, მაგრამ ჩვეულებრივ არ აღემატება 40%-ს ხელმისაწვდომი სიმძლავრეებისთვის (CES).

CHP სიმძლავრეები მუშაობს "კოგენერაციის რეჟიმში", რომელშიც გაცხელებული ორთქლი გამოიყენება ტურბინაში ელექტროენერგიის გამომუშავებისთვის, ხოლო ნარჩენი ორთქლის ენერგია მიეწოდება სითბოს მომხმარებლებს. ორთქლის კოგენერაციული მოპოვება იწვევს ელექტრული ეფექტურობის დაქვეითებას (ეფექტურობა e) CHP-ის მუშაობასთან შედარებით "კონდენსაციის" რეჟიმში, რომელშიც ორთქლი მთლიანად წარმოიქმნება ტურბინაში, მაგრამ შემდგომში ჩაედინება. გარემო. ამავდროულად, კოგენერაციის რეჟიმში საწვავის გამოყენების საერთო ეფექტურობა იზრდება, რადგან გამონაბოლქვი ორთქლი, რომელიც შეიცავს ენერგიის ნახევარზე მეტს, თითქმის მთლიანად არის გამოყენებული. საწვავის გამოყენების ეფექტურობა CHP ქარხნებში განისაზღვრება საწვავის გამოყენების კოეფიციენტით (FUC), რომელიც შეიძლება მიაღწიოს 85% ან მეტს. სითბოს მომხმარებლების არარსებობის შემთხვევაში, მაგალითად, ზაფხულის თვეებში, CHPP-ს შეუძლია იმუშაოს კონდენსაციის რეჟიმში, ისევე როგორც CPP იგივე ეფექტურობით ე.

პიკის ქვაბები აწარმოებენ მხოლოდ სითბოს.

RAO "UES of Russia"-ს მონაცემებით, სითბოს ენერგიის ძირითადი ნაწილი და ელექტროენერგიის ნახევარზე მეტი წარმოიქმნება თბოსადგურებზე. თერმული ენერგიის მცირე ნაწილი წარმოიქმნება მწვერვალ ქვაბებში, რომლებიც ჩართულია მხოლოდ ძლიერი ყინვების დროს, ტურბინებიდან აღებული თერმული ენერგიის ნაკლებობით. ასეთ საქვაბე სახლებში მოხმარებული საწვავის წილი შეიძლება მივიღოთ მისი დაახლოებით 10%-ის ტოლი მთლიანი ხარჯი RAO "UES of Russia"-ს მიხედვით, რომელიც შეესაბამება მონაცემებს.

RAO "UES of Russia" 2004 წლის ანგარიშში მოცემულია მონაცემები სითბოს და ელექტროენერგიის წარმოებისთვის ცალკე საწვავის სპეციფიკური მოხმარების შესახებ. ასეთი დაყოფა პირობითია და ძირითადად შემოღებულია ორივე ტიპის ენერგიის წარმოების ღირებულების შესაფასებლად. არსებობს სხვადასხვა მეთოდი საწვავის ხარჯების განაწილებისთვის სითბოს და ელექტროენერგიის წარმოქმნას CHP ქარხნებში. შემდგომი გამოთვლებით, საწვავის მოხმარება სითბოს გამომუშავებისთვის მოიცავს საწვავის მოხმარებას პიკის ქვაბის სახლებში, ისევე როგორც საწვავის ჭარბი მოხმარება, რომელიც დაკავშირებულია კოგენერაციის რეჟიმში მოქმედი ელექტროსადგურის ეფექტურობის დაქვეითებასთან შედარებით კონდენსაციის რეჟიმში.

ცხრილი 2, მონაცემების მიხედვით, ითვლის RAO "UES of Russia"-ს მიერ მოხმარებულ პირველად ენერგიას ენერგიის წარმოებისთვის სხვადასხვა რეჟიმებში, ასევე საშუალო KIT-ის ფლობისა და ეფექტურობის კოეფიციენტისთვის ე. გაანგარიშებისთვის, ელექტრო და თერმული ენერგიის შესახებ მოცემული მონაცემები ჯერ გაერთიანებულია, შემდეგ კი მათგან გამოიყოფა KIT-ის და ეფექტურობის საშუალო მაჩვენებლები, პიკი ქვაბის სახლებში საწვავის მოხმარების მიღებული წილის გათვალისწინებით.

ცხრილი 2. ენერგიის წარმოების ეფექტურობის ძირითადი მაჩვენებლების გაანგარიშება RAO "UES of Russia"-ში

მიწოდებული ენერგიის ტიპი	სასარგებლო შვებულება (2004)	საწვავის სპეციფიკური მოხმარება	ეფექტურობა (KIT)	პირველადი ენერგიის მოხმარება
ელექტრო ენერგია	521,4 მილიარდი კვტ.სთ	334.1 გცე/კვტ.სთ		1418,2 მილიარდი კვტ.სთ
Თერმული ენერგია	541,7 მილიარდი კვტ.სთ	124,5 გკ/კვტ.სთ		549,1 მილიარდი კვტ.სთ
მთლიანი ენერგიის მიწოდება, მთლიანი ენერგიის მოხმარება და საწვავის მოხმარების ფაქტორი	1063,1 მილიარდი კვტ/სთ	ნაკრები = 1063.1 / 1967.2 = 54%		1967.2 მილიარდი კვტ.სთ
პირველადი ენერგიის მოხმარება სითბოს გამომუშავებისთვის პიკის ქვაბის სახლებში (მთლიანი მოხმარების სავარაუდო წილი - 10%)				196,7 მილიარდი კვტ.სთ
პირველადი ენერგიის მოხმარება ელექტროენერგიის წარმოებისთვის კონდენსაციის და გათბობის რეჟიმში და საშუალო ელექტროეფექტურობა		ეფექტურობა e \u003d 521.4 / 1770.5 \u003d 29.45%		1770,5 მილიარდი კვტ.სთ

ცხრილი 2 გვიჩვენებს, რომ KIT ჰოლდინგის საშუალო მაჩვენებელი (54%) შედარებით დაბალია, კონდენსატის წარმოების დიდი წილის გამო (მთელი ელექტროენერგია კოგენერაციის რეჟიმში რომ გამომუშავებულიყო, ის მიაღწევდა 70% ან მეტს).

თბოელექტროსადგურების განვითარების პერსპექტივები

კომბინირებული ციკლის სცენარის შესაფასებლად, აუცილებელია გქონდეთ წარმოდგენა იმაზე, თუ რამდენად შეიძლება გაუმჯობესდეს არსებული ეფექტურობა.

რეკომენდებული მოთხოვნების მიხედვით, ქვანახშირზე მომუშავე თბოელექტროსადგურების შემცვლელ აღჭურვილობას უნდა ჰქონდეს ეფექტურობა 42-46% კონდენსაციის რეჟიმში, ხოლო ბუნებრივ აირზე მომუშავე თბოელექტროსადგურებს - 52-58% კონდენსაციის რეჟიმში და 47% გათბობის რეჟიმში. . ეფექტურობის ასეთი მკვეთრი ზრდა ბუნებრივი აირის გამოყენებით თბოელექტროსადგურებისთვის აიხსნება კომბინირებული ციკლის ტექნოლოგიის (CCGT-TPP) გამოყენების შესაძლებლობით, რომლის დროსაც გაზი იწვება გაზის ტურბინის ელექტროსადგურში (GTU) ელექტროენერგიის წარმოებისთვის, და გამონაბოლქვი აირის სითბო გამოიყენება ორთქლის გაცხელებით, რომელიც გამოიყენება ჩვეულებრივ ორთქლის ტურბინაში. ორთქლის ტურბინაში გამოწურული ორთქლის სითბო შეიძლება გამოყენებულ იქნას სითბოს მომარაგების საჭიროებებისთვის, როგორც ჩვეულებრივი CHP-ში (იხ. ზემოთ).

დადგენილია, რომ გაზზე ახალი თბოელექტროსადგურების მშენებლობისას შეიძლება გამოყენებულ იქნას მხოლოდ კომბინირებული ციკლის ტექნოლოგიები.

ამჟამად, რუსეთში არ არის ათზე მეტი CCGT-TPP ექსპლუატაციაში და მშენებარე, რაც მნიშვნელოვნად არ მოქმედებს რუსეთის RAO UES-ის საშუალო KPIe და KIT მაჩვენებლებზე.

ცხრილი 3 აჩვენებს ინფორმაციას 6 ასეთი სადგურის შესახებ, რომლებისთვისაც ჩვენ მოვახერხეთ ინფორმაციის მიღება ღია წყაროებიდან.

ცხრილი 3. CCGT-TPP-ები მშენებარე და ექსპლუატაციაში რუსეთის ფედერაციაში

No p/p	სახელი	სიმძლავრე, მეგავატი	ერთეული	ელექტროეფექტურობის ბადე	კონკრეტული კაპიტალის ინვესტიციები $/კვტ	განხორციელების ეტაპი	შენიშვნა	წყარო
	Severo-Zapadnaya CHPP ბლოკი No1		CCGT-450			ემართა	ამავე სიმძლავრის მეორე ბლოკის მშენებლობა მიმდინარეობს	საკუთარი მონაცემები
	ივანოვსკაია GRES ბლოკი No1		CCGT-325 GTE-110-ით			მშენებლობა დაიწყო 24/02/05	მშენებლობის დასრულება 2007 წლის მარტში იგეგმება.
	სოჩინსკაია TPP					ამოქმედდა 2004 წლის დეკემბერში
	Ufimskaya CHPP-5		CCGT-450 GTE-ით - 160			მშენებლობის დაწყება გეგმის მიხედვით - 2002 წლის სექტემბერი	მშენებლობის დასრულება 2007 წ
	კალინინგრადის CHPP-2		CCGT-450 - 2 ც.			პირველი ბლოკი ამოქმედდა 2005 წლის 28 ოქტომბერს.
	ტიუმენი CHPP-1					დაიწყო 2004 წლის 26 თებერვალს	მშენებლობის ვადა - 4 წელი

21-ე საუკუნის დასაწყისში რუსეთის ენერგეტიკული სექტორის მოდერნიზაციისა და განვითარების საკითხი უკიდურესად გამწვავდა შემდეგი ფაქტორების გათვალისწინებით:

ელექტროსადგურების აღჭურვილობის, სითბოს და ელექტრო ქსელების გაუფასურებამ პირველი ათწლეულის ბოლოს შეიძლება გადააჭარბოს 50%-ს, რაც იმას ნიშნავს, რომ 2020 წლისთვის ამორტიზაციამ შეიძლება მიაღწიოს 90%-ს;

ენერგიის წარმოებისა და ტრანსპორტირების ტექნიკური და ეკონომიკური მახასიათებლები სავსეა პირველადი ენერგიის რესურსების არაპროდუქტიული ხარჯების მრავალი ჯიბეებით;

ენერგეტიკული ობიექტების ავტომატიზაციის, დაცვისა და ინფორმატიკის აღჭურვილობის დონე მნიშვნელოვნად დაბალია, ვიდრე დასავლეთ ევროპისა და აშშ-ის ენერგეტიკულ ობიექტებში;

პირველადი ენერგიის რესურსი თბოსადგურებზე რუსეთში გამოიყენება ეფექტურობით არაუმეტეს 32 - 33%, განსხვავებით ქვეყნებისგან, რომლებიც იყენებენ მოწინავე ორთქლის ენერგიის ციკლის ტექნოლოგიებს 50% და უფრო მაღალი ეფექტურობით;

უკვე 21-ე საუკუნის პირველ ხუთ წელიწადში, როდესაც რუსეთის ეკონომიკა დასტაბილურდა, აშკარა გახდა, რომ ენერგეტიკის სექტორი შესაძლოა ეკონომიკის „ლოკომოტივიდან“ გადაიქცეს „დაბრკოლებად კურსად“. 2005 წლისთვის მოსკოვის რეგიონის ენერგეტიკული სისტემა მწირი გახდა;

საბაზრო ეკონომიკაში რუსეთის ენერგეტიკული ბაზის მოდერნიზაციისა და განვითარებისათვის სახსრების მოძიება და ენერგეტიკის სექტორის რეფორმირება საბაზრო პრინციპებზე დაყრდნობით.

ამ პირობებში შეიქმნა რამდენიმე პროგრამა, მაგრამ მათი დამატებები და „განვითარება“ გრძელდება.

აქ არის გასული საუკუნის ბოლოს შექმნილი ერთ-ერთი პროგრამა (ცხრილი 6).

ცხრილი 6. ელექტროსადგურების სიმძლავრეების ექსპლუატაცია, მლნ კვტ.

ცხრილი 7. ელექტროენერგეტიკის ინდუსტრიის საინვესტიციო საჭიროებები, მილიარდი დოლარი

რუსეთის ეკონომიკის ენერგომომარაგებასთან დაკავშირებული მდგომარეობის სიმძიმე და სოციალური სფერო RAO "UES of Russia" ექსპერტების აზრით, ეს ილუსტრირებულია ენერგოდეფიციტური რეგიონების წარმოქმნით (მაქსიმალური მოხმარების დატვირთვის შემოდგომა-ზამთრის პერიოდში).

ასე გაჩნდა GOELRO-2 ენერგეტიკული პროგრამა. უნდა აღინიშნოს, რომ სხვადასხვა წყაროები ერთმანეთისგან მნიშვნელოვნად განსხვავებულ ციფრებს იძლევა. სწორედ ამიტომ წინა ცხრილებში (ცხრილი 6, ცხრილი 7) წარმოგიდგენთ გამოქვეყნებული მაჩვენებლების მაქსიმუმს. ცხადია, პროგნოზების ეს „ჭერი“ შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც სახელმძღვანელო.

ძირითადი სფეროები უნდა შეიცავდეს:

1. ორიენტაცია მყარ საწვავზე თბოელექტროსადგურების შექმნაზე. ბუნებრივი აირის ფასების მსოფლიო დონემდე მიყვანით, მყარი საწვავის თბოელექტროსადგურები ეკონომიკურად გამართლებული იქნება. თანამედროვე მეთოდებიქვანახშირის წვა (მოცირკულირე თხევადი კალაპოტში), შემდეგ კი ნახშირზე მომუშავე კომბინირებული ციკლის ტექნოლოგიები წინასწარი ნახშირის გაზიფიკაციით ან მისი წვა წნევით გათხევადებული საწოლის ქვაბებში მყარი საწვავის თბოელექტროსადგურებს კონკურენტუნარიანს ხდის მომავლის თბოელექტროსადგურების „ბაზარში“.

2. "ძვირადღირებული" გამოყენება ბუნებრივი აირიახლად აშენებულ ჰესებზე გამართლებული იქნება მხოლოდ კომბინირებული ციკლის სადგურების გამოყენებისას, ასევე გაზის ტურბინებზე დაფუძნებული მინი-თბოსადგურების შექმნისას და ა.შ.

3. მზარდი ფიზიკური და მორალური ცვეთა გამო არსებული თბოელექტროსადგურების ტექნიკური გადაიარაღება პრიორიტეტად დარჩება. უნდა აღინიშნოს, რომ კომპონენტებისა და შეკრებების შეცვლისას შესაძლებელი ხდება სრულყოფილი ტექნიკური გადაწყვეტილებების დანერგვა, მათ შორის ავტომატიზაციისა და ინფორმატიკის საკითხებში.

4. ატომური ენერგეტიკის განვითარება უახლოეს მომავალში დაკავშირებულია მაღალი ხელმისაწვდომობის ბლოკების მშენებლობის დასრულებასთან, ასევე ატომური ელექტროსადგურების სიცოცხლის გახანგრძლივებასთან ეკონომიკურად გამართლებული ვადით. გრძელვადიან პერსპექტივაში, ატომური ელექტროსადგურების სიმძლავრეების ექსპლუატაციაში გაშვება უნდა განხორციელდეს დაშლილი აგრეგატების ჩანაცვლებით ახალი თაობის ენერგობლოკებით, რომლებიც აკმაყოფილებენ უსაფრთხოების თანამედროვე მოთხოვნებს.

ბირთვული ენერგიის სამომავლო განვითარება განპირობებულია მთელი რიგი პრობლემების გადაწყვეტით, რომელთაგან მთავარია არსებული და ახალი ატომური ელექტროსადგურების სრული უსაფრთხოების მიღწევა, დახარჯული ატომური ელექტროსადგურების დახურვა და ატომური ენერგიის ეკონომიკური კონკურენტუნარიანობა. ალტერნატიული ენერგიის ტექნოლოგიებთან შედარებით.

5. მნიშვნელოვანი მიმართულება ელექტროენერგეტიკის ინდუსტრიაში თანამედროვე პირობებიარის განაწილებული გამომამუშავებელი სიმძლავრეების ქსელის შემუშავება მცირე ელექტროსადგურების, უპირველეს ყოვლისა, მცირე სიმძლავრის ელექტროსადგურების მშენებლობის გზით CCGT და GTU.

წიაღისეული საწვავზე მომუშავე თბოელექტროსადგურები მრავალი ათწლეულის განმავლობაში წარმოადგენდნენ ელექტროენერგიის მთავარ ინდუსტრიულ წყაროს, რაც უზრუნველყოფს მსოფლიო ეკონომიკის ზრდის დადებით დინამიკას. IEA-ს (“Key World Energy Statistics 2007”) მიხედვით, მსოფლიოს ყველა თბოელექტროსადგურმა 2005 წელს უზრუნველყო 12,149 მილიარდი კვტ/სთ ელექტროენერგიის წარმოება, რაც ფარავს მისი მსოფლიო მოხმარების წილის ორ მესამედს. თბოელექტროსადგურების პირველადი ენერგიის ძირითადი წყაროა წიაღისეული საწვავი - ქვანახშირი, ბუნებრივი აირი და ნავთობი. მთავარია ქვანახშირი, რომელიც უზრუნველყოფს მსოფლიოში არსებული ელექტროენერგიის წარმოების 40,3%-ს. ბუნებრივი აირი ელექტროენერგიის მსოფლიო წარმოების 19,7%-ს შეადგენს, ნავთობს - 6,6%-ს.

IEA-ს პროგნოზების მიხედვით (World Energy Outlook 2006, IEA), 2030 წლისთვის ელექტროენერგიაზე მსოფლიო მოთხოვნა გააორმაგებს არსებულ დონეს და მიაღწევს 30116 მილიარდ კვტ/სთ-ს (ნახ. 6.1). თუ IEA-ს პროგნოზით გათვალისწინებული ბირთვული ენერგიის ზომიერი განვითარების მიმდინარე ტენდენციები გაგრძელდება, თბოელექტროსადგურების წილი ელექტროენერგიის მთლიან წარმოებაში გაიზრდება და ოდნავ გადააჭარბებს არსებულ დონეს. თუ IAEA 2006 წლის პროგნოზი ახდება, რაც გულისხმობს ბირთვული ენერგიის აღორძინებას 2030 წელს ელექტროენერგიის მსოფლიო წარმოებაში მისი წილის გაზრდით 25%-მდე 11,7%-ის წინააღმდეგ IEA-ს პროგნოზის მიხედვით, თბოსადგურები მაინც დაფარავს კაცობრიობის მოთხოვნილების ნახევარზე მეტს. ელექტრო ენერგიისთვის.

IEA-ს პროგნოზის შესაბამისად (“World Energy Outlook 2006”, IEA), ქვანახშირი დარჩება ძირითად საწვავად თბოელექტროსადგურებისთვის (ნახ. 6.2). ნახშირზე მომუშავე თბოელექტროსადგურების დომინანტური როლი გაგრძელდება IAEA-ს სცენარის განხორციელებაში.

წიაღისეული საწვავის დადასტურებული მარაგი საკმარისია თერმული ენერგიის მდგრადი მუშაობისთვის მრავალი ათწლეულის განმავლობაში. თანამედროვე მონაცემებით, მსოფლიო საზოგადოების მოთხოვნილებების უზრუნველყოფა ნავთობსა და ბუნებრივ აირზე, დადასტურებული აღდგენითი რესურსების საფუძველზე, შეფასებულია 50-70 წელზე, ქვანახშირი - 200 წელზე მეტი. ბოლო 20-30 წლის განმავლობაში, ეს პერიოდები მუდმივად მორგებულია ზევით, გეოლოგიური ძიების ამაღლებული ტემპებისა და შესწავლილი რეზერვების მოპოვების ტექნოლოგიების გაუმჯობესების შედეგად.

მსოფლიოს თბოენერგეტიკული ინდუსტრიის მომავალი განვითარების უმთავრეს პრობლემად რჩება, როგორც ადრე, თბოელექტროსადგურების შემდგომი ტექნოლოგიური გაუმჯობესება ელექტრო და თბო ენერგიის წარმოების ეფექტურობის, საიმედოობისა და გარემოსდაცვითი კეთილგანწყობის გაზრდის მიზნით.

თბოელექტროსადგურების ეფექტურობის გაზრდა ბუნებრივი პროცესია, რომელიც ნაკარნახევია საწვავის ციკლის მუდმივად მზარდი ხარჯების კომპენსაციის საჭიროებით. ნავთობის, გაზისა და ქვანახშირის ახალი საბადოების მოძიება, განვითარება და ექსპლუატაცია, ასევე არსებულის განვითარება სულ უფრო და უფრო ძვირი ჯდება. მაღალი ფასიდა ელექტროენერგიის გონივრული ფასების შენარჩუნება მოითხოვს ეფექტურობის ადექვატურ წინასწარ გაზრდას. TPP. გარდა ამისა, ეფექტურობის გაზრდის აუცილებლობა ნაკარნახევია გარემოსდაცვითი მოსაზრებებით.

ადგილობრივ და რეგიონულ დონეზე უშუალო გარემოსდაცვით საფრთხეს ქმნის მავნე ნივთიერებების ატმოსფერული გამონაბოლქვი წიაღისეული საწვავის წვის პროდუქტებით - გოგირდის და აზოტის აირისებრი ოქსიდები, მყარი ნაწილაკები (ნაცარი), აქროლადი ორგანული ნაერთები (კერძოდ, ბენზოპირენი), აქროლადი ნაერთები. მძიმე ლითონები (ვერცხლისწყალი, ვანადიუმი, ნიკელი). თბოსადგურები ასევე წარმოადგენენ გარკვეულ ეკოლოგიურ საფრთხეს, როგორც წყლის აუზების ფართომასშტაბიანი დამაბინძურებლები. თანამედროვე თბოელექტროსადგურები წარმოადგენენ ბუნებრივი წყაროებიდან სამრეწველო წყლის მიღების 70%-მდე, რაც წარმოადგენს მრავალი ქვეყნის წყლის რესურსების მნიშვნელოვან ნაწილს, რომლებიც განიცდიან მტკნარი წყლის მიწოდების პრობლემებს. აქვე უნდა აღინიშნოს, რომ თერმული ენერგია მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს ადგილობრივი ლანდშაფტების პირდაპირ და არაპირდაპირ ცვლილებებზე ფერფლისა და წიდის გატანის, მოპოვების, ტრანსპორტირებისა და საწვავის შენახვის პროცესებში.

თითქმის ყველა ფაქტორი უარყოფითი გავლენაგარემოზე თბოსადგურები უნდა შემცირდეს ეკოლოგიურად უსაფრთხო დონემდე, როგორც ეფექტურობის გაზრდით, ასევე ცნობილი და ახლად განვითარებულის განხორციელების შედეგად. ეკოლოგიური ტექნოლოგიებიკერძოდ, საწვავის მომზადების ტექნოლოგიურ პროცესებში მავნე ნივთიერებების დაჭერის ტექნოლოგიები, მისი წვის და გაზისა და მყარი წვის პროდუქტების მოცილება, ურეაგენტო წყლის დამუშავების ტექნოლოგიები და ა.შ. ეს ღონისძიებები მოითხოვს მნიშვნელოვან ხარჯებს. თუმცა, როგორც პროგნოზირებადი კვლევები აჩვენებს, უფრო ეფექტური, თუმცა უფრო ძვირი, გარემოსდაცვითი ღონისძიებების თანმიმდევრული განხორციელების სწორი ორგანიზება მსოფლიო ეკონომიკის ზრდასთან ერთად საშუალებას მისცემს თავიდან აიცილოს ამ ხარჯების გადაჭარბებული გავლენა ელექტროენერგიის ფასზე.

ადგილობრივ ზემოქმედებასთან ერთად, მსოფლიოს თბოსადგურები სულ უფრო ზრდიან თავიანთ წვლილს გლობალურ გარემო პროცესებში, რაც იწვევს, კერძოდ, პლანეტაზე კლიმატის ცვლილებას. თბოენერგეტიკა არის წყლის ორთქლის, ნახშირორჟანგის, მტვრის და სხვა კომპონენტების ატმოსფერული გამონაბოლქვის ერთ-ერთი მთავარი წყარო - დედამიწის ზედაპირის გრძელი ტალღის ინფრაწითელი გამოსხივების შთანთქმა. ატმოსფეროს შთამნთქმელი კომპონენტების კონცენტრაციის მატება იწვევს ეგრეთ წოდებულ სათბურის ეფექტს - დედამიწის ზედაპირის გათბობა მზის მოკლე ტალღის გამოსხივებით მისი რადიაციული გაგრილების პირობების გაუარესების გამო შთამნთქმელი კომპონენტების დამცავი ეფექტის გამო. ატმოსფეროს.

თბოსადგურების მუშაობას თან ახლავს მრავალი სათბურის გაზების გამონაბოლქვი, რომელთაგან მთავარია წყლის ორთქლი და ნახშირორჟანგი, რომლებიც წარმოიქმნება ყველა სახის ნახშირწყალბადის ორგანული საწვავის წვის დროს. ნახშირზე მომუშავე თბოელექტროსადგურებიდან წყლის ორთქლის გამოყოფა არ იწვევს ატმოსფეროში მისი კონცენტრაციის შესამჩნევ მატებას, ვინაიდან ის უმნიშვნელოა წყლის ბუნებრივ აორთქლებასთან შედარებით. გარდა ამისა, თბოსადგურის ემისიების მნიშვნელოვანი ნაწილი კონდენსირებულია და ამოღებულია ნალექებით. ამავდროულად, ნახშირის წვის პროდუქტები და ანთროპოგენური ნახშირორჟანგის გამონაბოლქვი, ორთქლისგან განსხვავებით, გროვდება ატმოსფეროში, რაც ხელს უწყობს სათბურის ეფექტის განვითარებას. მსოფლიოში ყველა თბოელექტროსადგურის მიერ CO 2-ის წლიური ემისია უახლოვდება 10 მილიარდ ტონა ნახშირორჟანგს, რაც შეადგენს პლანეტის ატმოსფეროში სათბურის აირების ყველა ანთროპოგენური ემისიების დაახლოებით 30%-ს. წყლის ორთქლის გამონაბოლქვი შესამჩნევი ხდება ბუნებრივ აირზე თბოსადგურების ექსპლუატაციის დროს, თუმცა ამ შემთხვევაში CO 2-ის სპეციფიკური ემისიები მცირდება.

ზოგადად მიღებულია, რომ სათბურის ეფექტის ზრდა, რომელიც გამოწვეულია ატმოსფეროში ნახშირორჟანგის კონცენტრაციის ზრდით, იწვევს პლანეტის ტემპერატურის სულ უფრო შესამჩნევ მატებას, რასაც შეიძლება ჰქონდეს გლობალური კატასტროფული შედეგები უახლოეს მომავალში. ამ განცხადებას ყველა არ უჭერს მხარს, მაგრამ საფრთხის მნიშვნელობიდან გამომდინარე, იგი ოფიციალურად მიღებულად ითვლება.

2005 წლის 16 თებერვალს ძალაში შევიდა გაეროს კლიმატის ცვლილების ჩარჩო კონვენციის კიოტოს პროტოკოლი, რომლის მიზანი იყო გლობალური დათბობის ხელშემწყობი გაზების ემისიების შემცირება. 1997 წელს გაერო-ს ეგიდით გამართულ კიოტოში გამართულ საერთაშორისო სამიტზე 159 ქვეყანამ ხელი მოაწერა ოქმს, რომ მსოფლიოს 39 ინდუსტრიული ქვეყანა იღებს ვალდებულებას შეამციროს ნახშირორჟანგის და ხუთი სხვა ნივთიერების ემისიები, რომელთა არსებობა ატმოსფეროში გავლენას ახდენს კლიმატის ცვლილებაზე. პლანეტაზე. 2012 წლისთვის, ქვეყნებმა, რომლებმაც ხელი მოაწერეს პროტოკოლს, პირობა დადეს, რომ ატმოსფეროში მავნე აირების ემისია 5,2%-ით შემცირდა 1990 წელთან შედარებით. დოკუმენტი რატიფიცირებულია მსოფლიოს 125-მა ქვეყანამ, რომლებსაც მთლიანი სათბურის გაზების 55%-ზე მეტი მოდის. შეთანხმების განხორციელება შესაძლებელი გახდა რუსეთში პროტოკოლის რატიფიცირების შემდეგ, რომელიც სათბურის გაზების 17,4%-ს შეადგენს. ამავდროულად, მსოფლიოს უმსხვილესი ქვეყნები - შეერთებული შტატები, რომლებიც წვლილი შეაქვს გლობალური ნახშირბადის ემისიების 36%-ს, ისევე როგორც ინდოეთი და ჩინეთი - არ შეუერთდნენ პროტოკოლს, თუმცა ეს ქვეყნები ასევე მუშაობენ სათბურის გაზების ემისიების შემცირებაზე. კერძოდ, შეერთებულმა შტატებმა დააწესა განახლებადი ენერგიის წყაროებისა და ენერგიის დაზოგვის ტექნოლოგიების შეღავათიანი დაბეგვრის ხუთწლიანი პერიოდი 3,6 მილიარდი აშშ დოლარის ოდენობით. შეერთებულ შტატებში კლიმატის ცვლილების პრევენციის მიზნით მიმართული ღონისძიებების წლიური დაფინანსების დაგეგმილმა მოცულობამ შეადგინა 5,8 მილიარდი დოლარი, მათ შორის 3 მილიარდი დოლარი. ახალი ტექნოლოგიების განვითარებისთვის და კიდევ 2 მილიარდი ამ სფეროში კვლევისთვის.

თუმცა, კიოტოს პროტოკოლით გაღებულმა ძალისხმევამ ჯერ არ მოიტანა სასურველი ეფექტი. IEA-ს მონაცემებით, გასული ათწლეულის განმავლობაში სათბურის გაზების ემისიების დონე არათუ არ შემცირებულა, არამედ გაიზარდა 20%-ზე მეტით. შენახვისას მიმდინარე ტენდენციებიგლობალური განვითარება, სათბურის გაზების ემისია 2050 წლისთვის 2,5-ჯერ გაიზრდება.

პროგნოზირებადი კვლევების შედეგები აჩვენებს, რომ განვითარებად ქვეყნებში ელექტროენერგიის გამომუშავების ზრდა ძირითადად მოხდება ქვანახშირის საკუთარი მარაგების უპირატესი გამოყენების გამო - პირველადი ენერგიის გადამზიდავი, რომელიც იძლევა CO 2-ის ყველაზე მაღალ ემისიას მიღებულ ენერგიაზე.

ქვეყნებისთვის, რომლებსაც არ გააჩნიათ მისი საკმარისი მარაგი, თერმული ენერგიის ზრდა პროგნოზირებულია წიაღისეული საწვავის ადგილობრივი ტიპების, მცენარეული ბიომასის, სამრეწველო და საყოფაცხოვრებო ნარჩენების საფუძველზე.

პროგნოზირებული გარე პირობები მსოფლიო თბოენერგეტიკული ინდუსტრიის მომავალი განვითარებისთვის განსაზღვრავს შემდეგ გრძელვადიან პრიორიტეტებს მისი ტექნოლოგიური ზრდისთვის:

• მყარი საწვავის თბოენერგეტიკის ეფექტურობისა და გარემოსდაცვითი უსაფრთხოების მნიშვნელოვანი ზრდა მომავალში მავნე ნივთიერებების თითქმის ნულოვანი ემისიების უზრუნველყოფით;
• ელექტროენერგეტიკული ინდუსტრიის ეფექტურობის მნიშვნელოვანი ზრდა ბუნებრივ აირზე;
• ელექტროენერგიის და სხვა სახის ენერგიის კომბინირებული წარმოების განვითარება;
• უხარისხო და განახლებადი ორგანული ნივთიერებებისგან ელექტროენერგიის მიღების ეკონომიური ტექნოლოგიების შემუშავება;
• სათბურის გაზების შეგროვებისა და შენახვის ტექნოლოგიების განვითარება.

2003 წლის მდგომარეობით მსოფლიოში თბოელექტროსადგურების ჯამური დადგმული სიმძლავრე იყო 2591 გიგავატი, აქედან 1119 გიგავატი ნახშირზე მომუშავე თბოელექტროსადგურები, ბუნებრივი აირი.

1007 GW, ზეთი - 372 GW. მსოფლიოს თბოელექტროსადგურების ფლოტის დაახლოებით 11% ემსახურება 40 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში, დაახლოებით 60% - 20 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში. მსოფლიოში თბოელექტროსადგურების საშუალო ეფექტურობა 35%-ზე ოდნავ მეტია.

ელექტროენერგიის გამომუშავების პროგნოზირებადი დონის უზრუნველსაყოფად, თბოსადგურების ჯამური დადგმული სიმძლავრე 2030 წლისთვის უნდა გაიზარდოს 4352 გვტ-მდე. IEA-ს საპროგნოზო სცენარის მიხედვით, ეს მოითხოვს 1,761 გვტ ახალი თბოელექტროსადგურების ექსპლუატაციაში გაშვებას და 2,000 გვტ-ზე მეტი არსებული სიმძლავრის რეკონსტრუქციას.

თანამედროვე პროგნოზების შესაბამისად, საწვავის რესურსების ხელმისაწვდომობის, ტექნოლოგიების გაუმჯობესების, დამაბინძურებლების გამონაბოლქვის ზრდის ეკონომიკური და გარემოსდაცვითი შედეგების, ნახშირზე მომუშავე თბოელექტროსადგურების სიმძლავრეების, აგრეთვე ბუნებრივ აირზე გათვალისწინების გათვალისწინებით. უახლოეს ათწლეულებში ყველაზე სწრაფად განვითარდება.

ამიტომ, ყველაზე დიდი ყურადღება ექცევა მყარ და აირისებრ საწვავზე მომუშავე თბოელექტროსადგურების ახალი ეფექტური ტექნოლოგიების გაუმჯობესებასა და დანერგვას. ამასთან, ვითარდება კვლევითი სამუშაოები, რომლებიც მიზნად ისახავს პერსპექტიული ტექნოლოგიების შემუშავებას და დანერგვას საწვავის წვის პროდუქტებიდან მავნე ნივთიერებების, სათბურის გაზების ჩათვლით, მაქსიმალური დაჭერისა და თბოელექტროსადგურების ეკოლოგიური უსაფრთხოების უზრუნველსაყოფად.

თერმული ენერგია ბუნებრივ აირზე

ბუნებრივ აირზე მომუშავე თბოელექტროსადგურების პერსპექტიული ტექნოლოგიები, რომლებიც ორიენტირებულია გამოყენებაზე ფართომასშტაბიანი ენერგეტიკის სფეროში, ყველაზე ინტენსიურად ვითარდება შემდეგ ძირითად სფეროებში: მაღალი ტემპერატურის გაზის ტურბინის ერთეულები (GTP).

• კომბინირებული ან კომბინირებული ციკლის ქარხნები (CCGT), რომლებიც აერთიანებს გაზის ტურბინის და ორთქლის ტურბინის ციკლებს.
• მაღალი ტემპერატურის საწვავის უჯრედები.
• ჰიბრიდული მცენარეები, რომლებიც დაფუძნებულია CCGT-ის კომბინაციაზე მაღალი ტემპერატურის საწვავის უჯრედებთან.

გაზის ტურბინის ტექნოლოგიების სფეროში კვლევისა და განვითარების ძირითადი ამოცანები სიმძლავრის, ეფექტურობის გაზრდაა. და გაზის ტურბინების გარემოსდაცვითი შესრულება, "მოქნილი" შექმნა გაზის ტურბინის ქარხნებისხვადასხვა ტიპის საწვავის გაზიფიკაციის პროდუქტებზე მოქმედი, გაზის ტურბინები მსხვილი კომბინირებული და ჰიბრიდული ქარხნების ნაწილად მუშაობისთვის. გაზის ტურბინების გაუმჯობესების ძირითადი მიმართულებები მოიცავს გაზის ტურბინის წინ გაზის საწყისი ტემპერატურის გაზრდას უფრო ეფექტური მაღალტემპერატურული სტრუქტურული მასალების გამოყენებით და მეტის შექმნის გზით. ეფექტური სისტემებიმაღალი ტემპერატურის გაზის ტურბინის ელემენტების თერმული დაცვა ეკოლოგიურად სუფთა საწვავის წვის პროცესების გაუმჯობესებისას. დღეისათვის, 1260–1400°C საწყისი ტემპერატურის მქონე ელექტროენერგიის გაზის ტურბინის ერთეულები ეფექტურობით იქნა შემუშავებული კომერციულად. 35–36,5%. ახალი თაობის GTU-ები, რომლებიც დაფუძნებულია კერმეტებზე, 1500°C-ზე მეტი ოპერაციული ტემპერატურისა და ეფექტურობის მქონე, საჩვენებელი და საპილოტე ნიმუშების ეტაპზეა. 40% და ზემოთ.

მაღალი ეფექტურობის გაზის ტურბინების გამოყენების მნიშვნელოვანი მიმართულებაა მათი გამოყენება თბოელექტროსადგურების და თბოელექტროსადგურების მძლავრი კომბინირებული ციკლის ელექტროსადგურების შემადგენლობაში. კომბინირებული ციკლის ქარხნები (CCGT), რომლებიც ახორციელებენ ბრეიტონის მაღალტემპერატურულ გაზის ტურბინის ციკლს, სითბოს მოცილებით Rankine ორთქლის ორთქლის ტურბინის ციკლში (ორი წნევით) უზრუნველყოფს ოპერაციულ ელექტრულ ეფექტურობას. 48–52% დონეზე. კერძოდ, ამ სქემის მიხედვით ფუნქციონირებს რუსეთის პირველი კომბინირებული თბოელექტროსადგურები 450 მეგავატი სიმძლავრით, რომლებიც დამონტაჟებულია სანკტ-პეტერბურგის ჩრდილო-დასავლეთ ელექტროსადგურზე. მათ აქვთ გათვლილი ეფექტურობა. წმინდა 51%, ფაქტობრივი ოპერაციული ეფექტურობა დენის კონტროლის რეჟიმში - 48-49%.

ორთქლის გაზის ორთქლის დანადგარების შემდგომი გაუმჯობესების პერსპექტივები განისაზღვრება გაზის ტურბინის გამონაბოლქვი აირებიდან ორთქლის ტურბინის ციკლში სითბოს გადაცემის ეფექტურობის გაზრდით და ორთქლის კონდენსაციის დროს დანაკარგების შემცირებით. ამ პრობლემების გადაჭრის ტრადიციული მიმართულება დაკავშირებულია ორთქლის ტურბინის ციკლის სქემების (წნევის ეტაპების) რაოდენობის ზრდასთან. ეფექტურობა მიღწეულია Yokohama TPP-ის სამ მარყუჟიან ერთეულში (იაპონია) 55%-ის დონეზე.

უფრო ეკონომიური გაზის ტურბინების გამოყენება გააუმჯობესებს ეფექტურობას. CCGT ორ და სამ წრიული სქემებით 60%-მდე, წყლის გაგრილების და სხვა წრიული ხსნარების გამოყენება - 61,5-62% და მეტი.

ეფექტურობის გაზრდის უფრო შორეული პერსპექტივები. ბუნებრივ აირზე მომუშავე თბოელექტროსადგურები დაკავშირებულია ჰიბრიდული სადგურების შექმნასთან, რომლებიც წარმოადგენენ მაღალი ტემპერატურის ელექტროქიმიური ენერგიის წყაროების (საწვავის უჯრედების) კომბინაციას კომბინირებული ციკლის სადგურთან.

მაღალი ტემპერატურის საწვავის უჯრედები (FC), მყარი ოქსიდი (SOFC) ან მდნარი კარბონატი (MCFC), რომლებიც მუშაობენ 850 და 650°C ტემპერატურაზე, ემსახურება როგორც CCGT სითბოს წყაროს. დღეისათვის შექმნილია მაღალი ტემპერატურის ენერგეტიკული საწვავის უჯრედების ნიმუშები ერთეულის სიმძლავრით 200 კვტ-დან 10 მგვტ-მდე, ამ მიზნისთვის შესაფერისი. მაღალი ტემპერატურის საწვავის უჯრედები შეიძლება მუშაობდეს წყალბადზე და/ან სინთეზურ გაზზე (წყალბადისა და ნახშირბადის მონოქსიდის ნარევი). მის მისაღებად გამოიყენება ბუნებრივი აირის რეფორმირების (ორთქლის გარდაქმნის) პროცესი. სინთეზური აირისგან წყალბადის მისაღებად გამოიყენება ნახშირბადის მონოქსიდის კატალიზური დაჟანგვის პროცესი, რასაც მოჰყვება CO 2-ის მოცილება. ეს პროცესები ფართოდ გამოიყენება აზოტის ინდუსტრიაში.

აშშ-ს სამეცნიერო-ტექნიკური პროგრამის „Vision-21“ განხორციელებისას ეფექტურობა მიღწეული იქნა დაახლოებით 20 მგვტ სიმძლავრის სადემონსტრაციო ჰიბრიდულ ქარხანაზე. 60%-ის დონეზე. 2010 წელს იგეგმება ჰიბრიდული ქარხნის ეფექტურობის გაშვება. 70%-ის დონეზე. გრძელვადიან პერსპექტივაში დაგეგმილია ეფექტურობის მიღწევა. 75%-ის დონეზე 300 მგვტ-მდე და მეტი სიმძლავრის ელექტროსადგურების შექმნით (სურ. 6.3). 2012-2015 წლებში დაგეგმილია ამისთვის აუცილებელი ყველა ტექნოლოგიური კომპონენტის შექმნა.

მცირე მასშტაბის ელექტროენერგიის წარმოების სფეროში (იხ. განყოფილება 4.4) ყველაზე დიდი ინტერესია კოგენერაციის ტექნოლოგიები, რომლებიც დაფუძნებულია გაზის შიდა წვის ძრავებზე და ელექტროქიმიურ დენის წყაროებზე (საწვავის უჯრედები). დღეისათვის, შეერთებულ შტატებში, იაპონიასა და ევროპაში გამოიყენება დაბალი და საშუალო ტემპერატურის საწვავის უჯრედების საპილოტე პარტიები პროტონების გაცვლის მემბრანით (PEFC) და ფოსფორის მჟავით (PAFC). ეს დანადგარები უფრო ჩუმი, ეფექტური და ეკოლოგიურად სუფთაა, ვიდრე გაზის წვის ძრავები. კოგენერაციული საწვავის უჯრედების ფართომასშტაბიანი გამოყენების პერსპექტივები დაკავშირებულია მათი ერთეულის ღირებულების შემცირებასთან.

პერსპექტიული ქვანახშირის ენერგიის ტექნოლოგიები

მყარი საწვავის ეკოლოგიურად გამოყენების ინტენსიურად განვითარებულ სფეროებს შორის, რომლებიც მოსალოდნელია უახლოეს (2010 წლამდე) და გრძელვადიან პერსპექტივაში, არის ორთქლის ტურბინის თბოელექტროსადგურები სუპერკრიტიკული ორთქლის წნევით (პარამეტრები) (SSKP); ორთქლ-გაზის თბოელექტროსადგურები ნახშირზე; ჰიბრიდული კომბინირებული ციკლის თბოელექტროსადგურები.

სუპერკრიტიკული ორთქლის პარამეტრებისთვის ელექტროსადგურების შექმნაზე მუშაობა დაიწყო აშშ-სა და სსრკ-ში გასული საუკუნის შუა წლებში. თერმული ეფექტურობის გაზრდის ცნობილი მეთოდები არის SSCS ელექტროსადგურების შექმნის საფუძველი. რანკინის ციკლი ტურბინის წინ უფრო მაღალ სამუშაო ტემპერატურაზე და ორთქლის წნევაზე გადასვლის გამო. ამ ზომების პრაქტიკაში გამოყენება შეზღუდულია გამოყენებული მასალების სიმტკიცის მახასიათებლებით, ასევე ინსტალაციის მზარდი ღირებულებით. არსებობს ორთქლის ტემპერატურისა და წნევის ტექნიკური და ეკონომიკური ოპტიმუმი, რომელიც განისაზღვრება ელექტროსადგურის მასალების თვისებებითა და საწვავის ფასებით. გასული საუკუნის მეორე ნახევარში ამ პირობებს აკმაყოფილებდა რანკინის სუპერკრიტიკული ციკლი ორთქლის ერთი შუალედური გახურებით, საწყისი წნევით 23,5 მპა და პირველადი და მეორადი ზედათბობის ტემპერატურით 540°C. ბოლო წლების განმავლობაში, მასალების მეცნიერების მიღწევებმა შესაძლებელი გახადა რანკინის ციკლის პარამეტრების შემდგომი გაუმჯობესება.

დანიასა და იაპონიაში 380–1050 მეგავატი სიმძლავრის ელექტროსადგურები 24–30 მპა ცოცხალი ორთქლის წნევით და 580–610 °C–მდე ზედათბობით აშენდა და წარმატებით მუშაობდა ნახშირზე. მათ შორის არის ბლოკები ორმაგი გაცხელებით 580°C-მდე. ეფექტურობა საუკეთესო იაპონური ბლოკები 45-46% დონეზეა, დანიელები, რომლებიც მუშაობენ ცივ მოცირკულირე წყალზე ღრმა ვაკუუმით, 2-3% -ით მეტია. გერმანიაში 800-1000 მგვტ სიმძლავრის ლიგნიტის ელექტროსადგურები აშენდა ორთქლის პარამეტრებით 27 მპა-მდე, 580/600°C და ეფექტურობით. 45%-მდე.

რუსეთში განახლებულია ორთქლის სუპერ-კრიტიკული პარამეტრების მქონე ელექტროსადგურზე მუშაობა (წნევა 30 მპა, ტემპერატურა 600/600°C). მათ დაადასტურეს 300-525 მგვტ სიმძლავრის ეფექტურობით ასეთი აგრეგატის შექმნის რეალობა. დაახლოებით 46% მომდევნო წლებში.

დიდი ხნის შესვენების შემდეგ განახლდა სამუშაოები, რომლებიც მიზნად ისახავს აშშ-ში სუპერ კრიტიკული ორთქლის პარამეტრების დანერგვას. ისინი ძირითადად კონცენტრირებულნი არიან საჭირო მასალების შემუშავებასა და ტესტირებაზე, რომლებიც უზრუნველყოფენ აღჭურვილობის მუშაობას ორთქლის ტემპერატურაზე 870°C-მდე და წნევა 35 მპა-მდე.

ევროკავშირის ქვეყნებში, ენერგეტიკული და საინჟინრო კომპანიების დიდი ჯგუფის მონაწილეობით, გაუმჯობესებულია დაფხვნილი ნახშირის ელექტროსადგური SSKD ცოცხალი ორთქლის წნევით 37,5 მპა, ტემპერატურა 700°C და ორმაგი გაცხელება 720-მდე. მუშავდება °C 12 და 2,35 მპა წნევის დროს. კონდენსატორში 1,5–2,1 კპა წნევის დროს, ეფექტურობა ბლოკმა შეიძლება მიაღწიოს 53-54%-ს. ექსპლუატაციაში შესვლა იგეგმება 2010 წლის შემდეგ. 2030 წლისთვის მოსალოდნელია ეფექტურობის მიღწევა. 55%-მდე ორთქლის ტემპერატურაზე 800°С-მდე.

CHP ელექტროსადგურების ეფექტურობის მნიშვნელოვნად გაუმჯობესების მნიშვნელობა დამკვიდრებული ტექნოლოგიების შემდგომი გაუმჯობესებით ნაჩვენებია ცხრილში 6.1 2002-2004 წლებში გერმანიაში აშენებული სამი CHP სადგურისთვის.

პერსპექტიული განვითარება ორთქლის გაზის ქარხნების ნახშირზეგანხორციელდა მრავალი ქვეყნის მიერ. ყველაზე დიდი პროგრესი მოსალოდნელია მუშაობის ორ სფეროში: ქვანახშირის გაზიფიცირება და ნახშირის პირდაპირი წვა წნევის ქვეშ. ნახშირზე მომუშავე CCGT-ის სამეცნიერო და ტექნიკური განვითარება ინტენსიურად მიმდინარეობს შეერთებულ შტატებში Clean Coal Technologies პროგრამის ფარგლებში.

11 პროექტი 2,9 მილიარდი დოლარის დაფინანსებით. პროექტებში ჩართული დანადგარების სიმძლავრე 2,2 გვტ-ს აღემატება. ხუთი პროექტი ეძღვნება CCGT-ს ნახშირის წნევით წვით, 4 - CCGT ნახშირის გაზიფიცირებით, 2 - წვის მოწინავე ტექნოლოგიებს შიდა წვის ძრავების გამოყენებით.

CCGT-ის ოპერაციული ციკლი გაზიფიკაციით მოიცავს ნახშირის ჰაერის ან ორთქლის გაზიფიცირებას გაზის ტურბინის კომპრესორის მიერ შექმნილი წნევის ქვეშ, გენერატორის გაზის გაწმენდას გოგირდის ნაერთებისგან და მყარი ნაწილაკებისგან და გენერატორის გაზის შემდგომ წვას კომბინირებული წვის პალატაში. - ციკლის ქარხანა მუშაობს ისევე, როგორც ბუნებრივ აირზე. დღეისათვის მსოფლიოში ფუნქციონირებს 400-მდე დიდი სამრეწველო გაზიფიკაციის ქარხანა, რომელთა საერთო სიმძლავრეა 46 გვტ. მათი ნახევარი ნახშირზე მუშაობს. თუმცა მათზე დაფუძნებული CCGT-ის განხორციელება გარკვეულ სირთულეებთან არის დაკავშირებული. ისინი გამოწვეულია, ერთის მხრივ, თერმული ნახშირის დაბალი ხარისხით, რომელიც ჩვეულებრივ შეიცავს დიდი რაოდენობით მინერალურ ჩანართებს, გოგირდს და ფისებს და, მეორე მხრივ, მაღალი მოთხოვნები გენერატორის გაზის სისუფთავეზე. გაზის ტურბინის ქარხნის ქიმიური კოროზიისა და მექანიკური ეროზიის შესახებ. გარდა ამისა, მრეწველობასთან შედარებით მნიშვნელოვნად მაღალი მოთხოვნები დაწესებულია გენერატორის გაზის მოპოვებისა და გაწმენდის პროცესების ენერგოეფექტურობაზე, აგრეთვე გაზის გენერატორების წონისა და ზომის მახასიათებლებზე. ეს გარემოებები ქმნის მნიშვნელოვან სირთულეებს ნახშირზე მომუშავე CCGT-ის მისაღები ეფექტურობით პრაქტიკულ განხორციელებაში. და კონკრეტული ღირებულება.

ცხრილი 6.1 თბოელექტროსადგურების ეფექტურობის გაუმჯობესება დადასტურებული ტექნოლოგიების გაუმჯობესების გზით გერმანიაში 2002-2004 წლებში აშენებული სამი თბოელექტროსადგურის მაგალითზე.

ინდიკატორი	ნიდერაუსემი	TPP (Severny land რაინ-ვესტფალია)	კომბინირებული ციკლის ელექტროსადგური, Mainz-Wiesbaden
სიმძლავრე, მეგავატი
	ყავისფერი ქვანახშირი	Ქვანახშირი	ბუნებრივი აირი
მიაღწია დაგეგმილია 2020 წელს		> 46 (2004)	> 58 (2002)

Შენიშვნა. ფრჩხილებში არის ეფექტურობის მიღწევის წელი.

თუმცა, მნიშვნელოვანი საშუალოვადიანი და გრძელვადიანი პერსპექტივის გათვალისწინებით, რომელიც დაკავშირებულია CO 2-ის დაჭერის ტექნოლოგიების შემდგომ გამოყენებასთან, ეს სირთულეები, როგორც ჩანს, დასაძლევადია.

სსრკ-ში 1990-იანი წლების ბოლოს ჩატარდა სსრკ-ში CCGT სქემების დიზაინის შესწავლა ყველაზე გავრცელებული კლასების ქვანახშირის გაზიფიკაციით. მათ აჩვენეს 250 - 650 მგვტ სიმძლავრის CCGT-ის შექმნის შესაძლებლობა მისაღები გარემოსდაცვითი მაჩვენებლებით და ეფექტურობით. 38–45% ეფუძნება გაზის ტურბინის ძრავის ბაზას, რომელიც იმ დროს არსებობდა.

შეერთებულ შტატებში არის 4 საპილოტე სამრეწველო CCGT ბლოკი ქვანახშირის გაზიფიკაციით, მათ შორის CCGT "Polk" 250 მეგავატი სიმძლავრით, "Puyertollano" (350 MW), "Bugenno" (250 MW), "Wabash River", აჩვენებს. c.p.d-ის მოპოვების შესაძლებლობა. 46–48% დონეზე, რაც ასევე დამახასიათებელია SKD-ს ენერგეტიკული ერთეულებისთვის. Polk CCGT-ის ფაქტობრივი საშუალო სპეციფიკური სითბოს მოხმარება (მთლიანი კალორიული ღირებულების მიხედვით) არის 9864 kJ/kWh, Wabash River CCGT არის 9400 kJ/kWh, რაც შეესაბამება ეფექტურობას. ქვედა კალორიულობის მხრივ 38 და 40%-ის დონეზე შესაბამისად. 2010 წელს იგეგმება Mesaba CCGT (მინესოტა) ექსპლუატაციაში შესვლა ქვანახშირის გაზიფიცირებით 531 მეგავატი სიმძლავრით და 41,7% ეფექტურობით.

განიხილება 500 მგვტ სიმძლავრის საჩვენებელი CCGT ბლოკის მშენებლობის პროექტი. 44,4% მისი 46%-მდე ზრდით. მომავალში, სინთეზურ გაზზე მომუშავე მაღალტემპერატურულ გაზის ტურბინებზე გადასვლასთან ერთად, ეფექტურობა CCGT ნახშირის გაზიფიკაციით შეიძლება გაიზარდოს 53%-მდე.

CCGT-ის უდიდესი ინდუსტრიული განვითარება მყარი საწვავის გაზიფიცირებით მიღწეული იქნა იტალიაში ნავთობის კოქსის გამოყენებასთან დაკავშირებით, ნავთობის ფართომასშტაბიანი გადამუშავების პროდუქტი. Isab (520 MW), Sarlux (550 MW) და Falconara (280 MW) თბოსადგურებზე არის 3 CCGT ერთეული ნავთობის კოქსის გაზიფიცირებით. 2005 წელს დაიგეგმა CCGT-ის ექსპლუატაციაში გაშვება Ferrera Erbognone TPP-ზე 250 მეგავატი სიმძლავრით სანნაზაროს გადამამუშავებელ ქარხანასთან. კიდევ 10 CCGT ერთეული ექსპლუატაციაში შევიდა ან შენდება იტალიის ქიმიურ ქარხნებში.

ქვანახშირის გაზიფიცირების ტექნოლოგია ითვლება ყველაზე მრავალმხრივ და სუფთა გზანახშირის გადაქცევა ელექტროენერგიად, წყალბადად და სხვა ძვირფას ენერგეტიკულ პროდუქტად. სწორედ გაზიფიკაცია შეიძლება გახდეს ახალი თაობის ელექტროსადგურების შექმნის საფუძველი მომავალი ათწლეულების განმავლობაში.

დაბალი ხარისხის თერმულ ნახშირზე პერსპექტიული გაზიფიკაციის CCGT-ების ერთეულებისა და კომპონენტების შემუშავებისას, რომლებიც დღეს ხორციელდება რამდენიმე მასშტაბური პროექტის ფარგლებში, მიიღწევა არა მხოლოდ უშუალო, არამედ უფრო შორეული მიზნებიც. ეს მოიცავს, კერძოდ, CCGT-ზე დაფუძნებული ჰიბრიდული თბოსადგურების შექმნას გაზიფიკაციით, მაღალი ტემპერატურის საწვავის უჯრედების ჩათვლით, აგრეთვე ენერგოტექნოლოგიური დანადგარები, რომლებიც აერთიანებს ელექტროენერგიის გამომუშავებას მაღალი ხარისხის სატრანსპორტო საწვავის წარმოებასთან სინთეზური გაზიდან, ემისია. -უფასო ენერგეტიკული დანადგარები, რომლებიც იჭერენ, აკავშირებენ და ანადგურებენ ნახშირორჟანგს და მკვეთრად აუმჯობესებენ საწვავის ეფექტურობას.

დღეისათვის შექმნილია 200 კვტ - 1 მგვტ სიმძლავრის საწვავის უჯრედები, რომლებსაც შეუძლიათ ფუნქციონირება სინთეზური გაზით და/ან სინთეზური გაზიდან მიღებულ წყალბადზე.

ქვანახშირის წვის CCGT იყენებს ნახშირის პირდაპირი წვის ტექნოლოგიას წნევით ღუმელში. ჰაერი ნახშირის ღუმელს მიეწოდება გაზის ტურბინის კომპრესორით 1–1,5 მპა წნევით, ნაცრისგან გაწმენდის შემდეგ წვის პროდუქტები გაფართოვდება გაზის ტურბინაში და იძლევა სასარგებლო სამუშაოს. ქვანახშირის წვის სითბო და გაზის ტურბინის გამონაბოლქვი აირების სითბო გამოიყენება ორთქლის ტურბინის ციკლში. CCGT-ის ძირითადი უპირატესობები ზეწოლის ქვეშ ნახშირის წვით გამოწვეულია მაღალი მიღების შესაძლებლობით გარემოსდაცვითი შესრულებათბო, წვის პროცესის სათანადო ორგანიზების გამო. ნახშირის წვის ტემპერატურა ასეთ დანადგარებში შენარჩუნებულია დონეზე

800–900°C, რაც შესაძლებელს ხდის აზოტის ოქსიდის წარმოქმნის მისაღები დაბალი სიჩქარის შენარჩუნებას. გარდა ამისა, წვის პროცესს თან ახლავს გოგირდის ნაერთების ქიმიური შეკვრა დოლომიტთან მათი რეაქციის შედეგად, რაც მნიშვნელოვნად ამცირებს მათ არსებობას მცენარის გამონაბოლქვი აირებში. ამ ტიპის დანადგარების პრაქტიკული განხორციელების ძირითადი სირთულეები დაკავშირებულია გაზის ტურბინის მექანიკური ეროზიის თავიდან აცილებასთან, რაც წარმოიქმნება გრიპის აირებში მფრინავი ფერფლის მყარი ნაწილაკების არსებობის გამო, აგრეთვე გრიპის დაქვეითებასთან. წნევით ღუმელების წონის და ზომის მახასიათებლები.

დაახლოებით 20 მგვტ სიმძლავრის მქონე რამდენიმე ამ ტიპის ელექტროსადგურის გრძელვადიანი ექსპლუატაციის დროს მიღებული გამოცდილება დაადასტურა ამ სადგურების მაღალი ეკოლოგიური და ეკონომიკური მაჩვენებლები. წნევით ნახშირის წვის ქარხნის ტიპიური მაგალითია, კერძოდ, CHP ქარხანა, რომელიც მუშაობს სტოკჰოლმში, შვედეთი. თბოელექტროსადგური იყენებს წინასწარ მომზადებული პასტის წვის პროცესს ქვანახშირისა და დოლომიტის ტენიანი ნარევიდან, რომელიც გამოწურულია ქვაბის ღუმელის ძირში პროფილის ხვრელების მეშვეობით, დიამეტრით დაახლოებით 20 მ. საწვავის წვის სითბო. აღიქმება ორთქლის ტურბინის წრის ჩაძირული სითბოს გადამცვლელებით. ნამწვი აირები წინასწარი გაწმენდის შემდეგ მფრინავი ნაცარისაგან მაღალი ტემპერატურის ჩანთების ფილტრებში შედის გაზის ტურბინაში. გამონაბოლქვი აირები გადიან დამატებით გაწმენდას მყარი ნაწილაკებისგან ჩანთების ფილტრებში, რის შემდეგაც ისინი ჩაედინება ბუხარში. საშუალო ელექტროეფექტურობა მონტაჟი არის 45%. გაზის ტურბინის მნიშვნელოვანი ეროზიული ცვეთა არ დაფიქსირებულა.

აღწერილი ტექნოლოგიის გაფართოების მთავარი სირთულე თბოელექტროსადგურების ელექტროსადგურებზე 100–300 მეგავატი და მეტი სიმძლავრის მქონე კვანძებზე განპირობებულია ღუმელის წონისა და ზომის მახასიათებლების ზრდით, რაც მიუღებელია სიმტკიცის თვალსაზრისით, რაც მოითხოვს ნახშირის წვის პროცესის გააქტიურება. ამ პროცესის ყველაზე მაღალი სიჩქარე უზრუნველყოფილია ნახშირ-დოლომიტის ნარევის წვით თხევად მდგომარეობაში (FB). ეს არის ქვანახშირზე მომუშავე CCGT ტექნოლოგია, რომელიც დღეს ყველაზე პერსპექტიულად ითვლება. PGU PBC (PFBC ტექნოლოგიით), როგორც ზემოთ აღინიშნა, ინტენსიურად სწავლობს აშშ-ში ხუთ სადემონსტრაციო ქარხანაში.

CCGT-ის უპირატესობები KSD-ით მოიცავს სხვადასხვა ტიპის ნახშირის წვის სისრულეს (> 99%), სითბოს გადაცემის მაღალ კოეფიციენტებს და მცირე გამაცხელებელ ზედაპირებს, დაბალ (850 ° C-მდე) წვის ტემპერატურას და, შედეგად, მცირეს (ნაკლები). 200 მგ / მ 3) NO X გამონაბოლქვი, წიდის არარსებობა, ფენაში სორბენტის (კირქვა, დოლომიტი) დამატების შესაძლებლობა და მასში ნახშირში შემავალი გოგირდის 90–95% შეკვრა.

საკმარისად მაღალი ეფექტურობა. (40-42% კონდენსაციის რეჟიმში) მიიღწევა CCGT-ში CSD-ით უკვე ზომიერი სიმძლავრით (დაახლოებით 100 მვველ.) და ორთქლის სუბკრიტიკული პარამეტრებით. ქვაბის მცირე ზომისა და გოგირდის ნაკლებობის გამო, CCGT-ის მიერ KSD-ით დაკავებული ფართობი მცირეა. შესაძლებელია მათი აღჭურვილობის ბლოკ-სრული მიწოდება და მოდულური კონსტრუქცია მისი ღირებულებისა და ვადების შემცირებით. ეს გარემოებები განსაზღვრავს ამ ტექნოლოგიის გამოყენების შესაძლებლობას ნახშირზე მომუშავე არსებული ელექტროსადგურების რეკონსტრუქციაში.

CCGT ტექნოლოგია KSD-ით უფრო მარტივი და ნაცნობია ენერგეტიკოსებისთვის, ვიდრე გაზიფიკაციის ქარხნები, რომლებიც წარმოადგენენ კომპლექსურ ქიმიურ წარმოებას. შესაძლებელია ორივე ტექნოლოგიის სხვადასხვა კომბინაცია. მათი მიზანია გაზიფიცირებისა და გაზის გამწმენდი სისტემების გამარტივება და მათი დამახასიათებელი დანაკარგების შემცირება, აგრეთვე გაზების ტემპერატურის გაზრდა ტურბინისა და გაზის ტურბინის სიმძლავრემდე KSD სქემებში.

მყარი საწვავის ჰიბრიდული სადგურები წარმოადგენს ქვანახშირის გაზიფიკაციის CCGT-ის კომბინაციას მაღალი ტემპერატურის საწვავის უჯრედთან, რომელიც იკვებება წყალბადით ან მყარი საწვავის სინგაზით (სურათი 6.4). ნახშირზე ჰიბრიდული დანადგარების მუშაობის პრინციპი იგივეა, რაც ბუნებრივ აირზე. განსხვავება მხოლოდ საწვავის უჯრედებისთვის წყალბადის და/ან სინთეზური გაზის მიღების მეთოდშია. ქვანახშირზე მომუშავე ჰიბრიდულ ქარხნებში საკვების მარაგი უნდა იყოს გაზიფიცირებული წყალბადის ან სინთეზური აირის წარმოებისთვის, ხოლო ბუნებრივი აირის ქარხნებში უნდა მოხდეს მისი რეფორმირება (ორთქლის რეფორმირება) იგივე გაზების წარმოებისთვის. შემდგომი განსხვავებები მდგომარეობს მიღებული პროდუქტების გაწმენდის პროცესებში. ნახშირზე მომუშავე ჰიბრიდული ქარხნებისთვის, გასაგები მიზეზების გამო, ისინი უფრო რთული და ნაკლებად ეფექტურია, ვიდრე გაზის.

ჰიბრიდული ქარხნების ეფექტურობა ნახშირის წვის სხვა ტექნოლოგიებთან შედარებით ნაჩვენებია ნახ. 6.5.

ნახშირორჟანგის მოცილებისა და დაჭერის ტექნოლოგიები

თერმული ენერგიის სრული გარემოს სისუფთავის უზრუნველყოფა შესაძლებელია ნახშირორჟანგის დაჭერით და შენახვით. მსოფლიოს მრავალ ქვეყანაში უკვე ინტენსიურად სწავლობენ შესაბამისი ტექნოლოგიების შექმნის შესაძლებლობებს. დაჭერის ტექნოლოგიები წარმოადგენს მესამე ყველაზე რადიკალურ გზას კლიმატის დათბობასთან საბრძოლველად, დანარჩენ ორთან ერთად - ეფექტურობის გაზრდა. და ნახშირბადის ამოღება წიაღისეული საწვავიდან. ნახშირბადის მოცილება მოიცავს ნახშირბადის აღებას ენერგეტიკული მცენარეებიდან და მის დაგროვებას ბუნებრივ ნიჟარებში, როგორიცაა ტყეები და ფერმები. ანთროპოგენური გამონაბოლქვიდან მიღებული ნახშირორჟანგი შეიძლება დაიმარხოს მიწისქვეშა გეოლოგიურ წარმონაქმნებში ან ოკეანეებში და გადამუშავდეს საწვავად, უვნებელ მყარ ნაწილებად ან სასარგებლო პროდუქტებად.

აშშ-ში შემუშავებული CO 2-ის დაჭერისა და შენახვის კომპლექსურ პრობლემაზე მუშაობის ძირითადი სფეროებია: CO 2-ის დაჭერის პროცესების განვითარება დაბალ ტემპერატურაზე და მაღალ წნევაზე მყარი ჰიდრატების წარმოქმნით; მორევის მილში; მშრალი ნატრიუმის სორბენტი.

გეოლოგიაში ეს ყოვლისმომცველი კვლევადა CO 2-ის შენახვის სამრეწველო მასშტაბის დემონსტრირება ღრმა აუთვისებელ ქვანახშირის ფენებში; ბუნებრივი აირის გადაადგილება სიცარიელეებიდან CO 2-ით შევსებისას; ოპტიმალური გეოლოგიური პირობები აშშ-ში მარილიან ფოროვან წყალშემცველებში CO 2-ის დაგროვებისთვის; მარილიან წარმონაქმნებში CO 2-ის შეყვანის ახალი მეთოდები; CO 2-ის ქიმიური ფიქსაცია ღრმა მარილიან წარმონაქმნებში აშშ-ის შუა დასავლეთში.

პერსპექტიული ცნებები: გაზის ამოღება ნაგავსაყრელებიდან; CO 2-ის მინერალიზაცია; გაზის ნარევიდან CO 2-ის გამოყოფის მემბრანული ტექნოლოგიები; შერჩევითი მაღალტემპერატურული კერამიკული გარსები გაზის რეფორმირების რეაქციის ჩასატარებლად CO 2-ის ერთდროული გამოყოფით; CO 2-ის გადაქცევა ბიომასად წყალმცენარეების გამოყენებით.

ქვანახშირის ტექნოლოგიების გაუმჯობესებისას განსაკუთრებული ყურადღება უნდა მიექცეს CO 2 ემისიის პრევენციას. შეერთებულ შტატებში იგეგმება ნახშირზე მომუშავე ენერგეტიკული კომპლექსების შექმნა, რომლებიც კონკურენციას გაუწევენ ბუნებრივ აირზე მომუშავე თბოელექტროსადგურებს. მიზანშეწონილია მათი აშენება ეტაპობრივად: პირველი ეტაპი არის პერსპექტიული ეკოლოგიურად სუფთა CCGT გაზიფიკაციით; მეორე ეტაპი არის CO 2-ის მოცილებისა და ტრანსპორტირების სისტემის დანერგვა; მესამე ეტაპი არის წყალბადის ან სუფთა სატრანსპორტო საწვავის წარმოების ორგანიზება.

გარდა ამისა, ინტენსიურად მუშავდება ახალი დანადგარების სქემები, სადაც ნახშირორჟანგი გამოიყენება როგორც სამუშაო სითხე, რომელიც საბოლოოდ გადაიქცევა დასამარხ სითხეში. ასეთი TPP შეიძლება დაფუძნდეს შემდეგ პროცესებზე:

• წყალ-ნახშირის სუსპენზიის გაზიფიცირება წყალბადის დამატებით და CH 4 და H 2 O წარმოებით. ქვანახშირის ნაცარი ამოღებულია გაზიფიკატორიდან და გაწმენდილია გაზ-ორთქლის ნარევი;
• აირისებრი ნახშირბადი CO 2-ის სახით შეკრულია კალციუმის ოქსიდით რეფორმატორში, სადაც ასევე მიეწოდება გაწმენდილი წყალი. მასში წარმოქმნილი წყალბადი გამოიყენება ჰიდროგაზიზაციის პროცესში და წვრილი გაწმენდის შემდეგ იკვებება მყარი ოქსიდის საწვავის უჯრედში ელექტროენერგიის გამომუშავებისთვის;
• მესამე ეტაპზე, რეფორმატორში წარმოქმნილი CaCO 3 კალცინდება საწვავის უჯრედში გამოთავისუფლებული სითბოს გამოყენებით და CaO-ს წარმოქმნადა კონცენტრირებული CO 2 შესაფერისი შემდგომი დამუშავებისთვის;
• მეოთხე ეტაპი არის წყალბადის ქიმიური ენერგიის გარდაქმნა ელექტროენერგიად და სითბოდ, რომელიც უბრუნდება ციკლს. CO 2 ამოღებულია ციკლიდან და მინერალიზდება ისეთი მინერალების კარბონიზაციის პროცესში, როგორიცაა:
• მაგალითად, მაგნიუმის სილიკატი, რომელიც ბუნებით ყველგან არის გავრცელებული იმ რაოდენობით, რომლებიც ოდენობით აღემატება ნახშირის მარაგს. კარბონიზაციის საბოლოო პროდუქტები შეიძლება დამარხული იყოს ამოწურულ მაღაროებში.

ეფექტურობა ნახშირის ელექტროენერგიად გადაქცევა ასეთ სისტემაში იქნება დაახლოებით 70%. CO 2-ის მოხსნის ჯამური ღირებულება უდრის 15–20 დოლარს. აშშ ტონაზე, ეს გამოიწვევს ელექტროენერგიის ღირებულებას დაახლოებით 0,01 დოლარით. აშშ/კვტ.სთ

თერმოფიზიკური პრობლემები თბოენერგეტიკაში, რომლებიც საჭიროებენ შემდგომ კვლევას და განვითარებას

ელექტროენერგიის მოთხოვნის სწრაფი ზრდა 21-ე საუკუნეში, გარემოს კრიზისული მდგომარეობა, ტექნოლოგიური პრობლემები, რომლებიც უნდა გადაწყდეს ამ მოთხოვნილებების დასაკმაყოფილებლად, ენერგოეფექტურობის მკვეთრი ზრდის, ხარჯების შემცირებისა და გარემოზე ზემოქმედების მინიმიზაციის თანამედროვე კრიტერიუმებზე დაყრდნობით. მოითხოვს თბოენერგეტიკის სფეროში კვლევისა და განვითარების მნიშვნელოვან გაფართოებას. თბოელექტროენერგიის ინდუსტრიაში კვლევის, დიზაინისა და დიზაინის სამუშაოები მიმართული უნდა იყოს მაღალეფექტური და ეკოლოგიურად სუფთა თბოსადგურების შექმნაზე მოწინავე ტექნოლოგიებისა და ენერგეტიკული აღჭურვილობის გამოყენებით, რომლებიც უზრუნველყოფენ შემდეგ ამოცანებს: ენერგომომარაგების ეფექტურობის გაუმჯობესება მისი საიმედოობის გაზრდით და ელექტროენერგიის ღირებულების შემცირებით. თაობა; თბოელექტროსადგურებიდან გარემოში მავნე ემისიების მაქსიმალური შემცირება; პროდუქტიულობის გაზრდა და სამუშაო პირობების გაუმჯობესება; სარემონტო და აღდგენითი სამუშაოების ღირებულების შემცირება.

თბოენერგეტიკაში სამეცნიერო და ტექნოლოგიური პროგრესის მნიშვნელოვანი სფეროებია:

• ახალი თაობის ენერგოტექნიკის შექმნა;
• არსებული ტექნიკის რეკონსტრუქცია და მოდერნიზაცია;
• აღჭურვილობის მომსახურების ვადის გახანგრძლივების კონცეფციიდან თანამედროვე კომბინირებულ მეთოდებსა და კრიტერიუმებზე დაფუძნებული რესურსების მართვის კონცეფციაზე გადასვლა მისი საიმედოობისა და ეფექტურობის ინდიკატორების ერთობლივი გათვალისწინებით;
• ენერგეტიკული აღჭურვილობის სამრეწველო უსაფრთხოების საჭირო დონის უზრუნველყოფა.
• ელექტროენერგიის და სითბოს მაღალეფექტური წარმოება კომბინირებული ციკლისა და გაზის ტურბინის სადგურების გამოყენებაზე, თბოელექტროსადგურების ტექნიკური გადაიარაღებაზე და შემდგომ განვითარებაზე მათი ეკონომიკური და გარემოსდაცვითი ეფექტურობის, საიმედოობის, მანევრირებისა და კონტროლის გასაუმჯობესებლად;
• ეკოლოგიურად სუფთა ქვანახშირის ტექნოლოგიების შემუშავება, რომელიც დაფუძნებულია მოცირკულირე თხევადი კალაპოტის მქონე ქვაბების გამოყენებაზე, წყალ-ნახშირის სუსპენზიების გამოყენებაზე, ქვანახშირის გაზიფიკაციის სხვადასხვა სქემებზე და ა.შ.;
• ენერგეტიკული აღჭურვილობის გაზის გამწმენდი ეფექტური სისტემების შექმნა;
• ბლოკების და ელექტროსადგურების აღჭურვილობის კომპლექსური ავტომატიზაცია;
• სუპერკრიტიკული ორთქლის პარამეტრების აღჭურვილობის შემუშავებასთან დაკავშირებული სამეცნიერო და ტექნიკური პრობლემების გადაჭრა, საწვავის უჯრედებისთვის იაფი აღჭურვილობის მოპოვების ტექნოლოგიები, ელექტროენერგიის შენახვის სისტემები;
• ელექტროენერგიის და სითბოს კომბინირებული წარმოებისთვის (კოგენერაცია) მცირე დანადგარების შექმნა ორმხრივი ძრავების, გაზის ტურბინების (მცირე და საშუალო სიმძლავრის ელექტროსადგურები, მინი-თბოსადგურები).

თბოენერგეტიკული ინჟინერიის ტექნიკური დონის ზრდას, სუპერკრიტიკული და სუპერკრიტიკული ორთქლის პარამეტრების განვითარებას, ერთეულის სიმძლავრეების ზრდას და ელექტრული ერთეულების სიმძლავრეებს თან ახლავს გამოთვლილი სითბოს ნაკადის სიმკვრივის მატება, რომელიც აღიქმება როგორც რადიაციული, ისე კონვექციური. ზედაპირების გათბობა და საჭიროებს ღუმელის პროცესების გააქტიურებას, ასევე ორთქლის წარმოქმნისა და გადახურების პროცესებს. აუცილებელია სითბოს გადაცემის გაძლიერება ისე, რომ დანადგარების ერთეული სიმძლავრის მატებასთან ერთად შენარჩუნდეს აღჭურვილობის მისაღები წონა და ზომის მახასიათებლები. მაშასადამე, ღუმელებში რადიაციული სითბოს გადაცემის შესწავლის საკითხები და გაზის გამოსხივება, მილების შეკვრაში კონვექციური სითბოს გადაცემის გაძლიერება, აგრეთვე ზედაპირების გათბობის თერმული მდგომარეობა ნაცრის საბადოების წიდის და ინტენსიური დრეიფის პირობებში, მუშაობა სითბოს გადაცემაზე მდუღარე წყლის დროს. მილებში და სუპერკრიტიკული გამაგრილებლის სითბოს გადაცემის შესწავლა კვლავ აქტუალურია პარამეტრები, კრიტიკული სითბოს ნაკადები.

ამჟამად იზრდება მაღალი ტემპერატურის გაზის ტურბინების და კომბინირებული ციკლის სადგურების როლი ენერგეტიკულ სექტორში. ამრიგად, გაზის ტურბინების გაგრილების სისტემების განვითარება, ტურბულენტური სითბოს გადაცემის შესწავლა ტურბინის ქსელებში და ფირფიტაზე, მათ შორის სითბოს გადაცემა გამაგრილებლის აფეთქების პირობებში, აგრეთვე სხვადასხვა გაგრილების სისტემების შესწავლა, წყლის ორთქლის გამოყენება, როგორც პერსპექტიული. გამაგრილებელი და გაგრილების სქემების ოპტიმიზაცია რჩება აქტუალური.

შიდა თბოენერგეტიკული ინდუსტრიის განვითარების სტრატეგიული მიმართულებები დაკავშირებულია ამოცანების მთელი რიგის გადაწყვეტასთან, მათ შორის ენერგეტიკის სფეროში. Ესენი მოიცავს:

• საყოფაცხოვრებო მაღალეფექტური გაზის ტურბინის აგრეგატების შექმნა 180 მგვტ-მდე სიმძლავრის გაზის მაღალი საწყისი ტემპერატურისთვის, რათა ფართოდ დანერგოს კომბინირებული ციკლის ტექნოლოგიები ახალი ელექტროსადგურების მშენებლობაში და რეკონსტრუქციაში;
• ახალი თაობის მაღალი ხარისხის ორთქლის ტურბინის ქარხნების შემუშავება და წარმოება სუპერ კრიტიკული ორთქლის პარამეტრებისთვის და 600°C და ზემოთ ტემპერატურებისთვის ეფექტურობის გაზრდით. 55%-მდე ან მეტი;
• ელექტროენერგიის ქვაბების წარმოება წვის პროცესების გაუმჯობესებული ორგანიზებით, ახალი სანთურების და სხვა მოწყობილობების გამოყენებით, რომლებიც ამცირებენ მავნე გამონაბოლქვს ატმოსფეროში;
• 200–300 მეგავატი სიმძლავრის ენერგეტიკული დანადგარების მოცირკულირე თხევადი საწოლიანი ღუმელებით საქვაბე დანადგარების შექმნა და განვითარება;
• ეკოლოგიურად სუფთა კომბინირებული ციკლის ქარხნებისთვის აღჭურვილობის შექმნა წნევით თხევადი საწოლის ქვაბებით;
• მყარი საწვავის დაწვის მოწინავე ტექნოლოგიების შემუშავება და განვითარება;
• მყარი საწვავის გაზიფიკაციის სისტემების შექმნა ეკოლოგიურად სუფთა ნახშირზე კომბინირებული ციკლის სადგურების განვითარებისა და ქვანახშირზე მომუშავე ელექტროსადგურების ტექნიკური ხელახალი აღჭურვის მიზნით.

თქვენი კარგი სამუშაოს გაგზავნა ცოდნის ბაზაში მარტივია. გამოიყენეთ ქვემოთ მოცემული ფორმა

სტუდენტები, კურსდამთავრებულები, ახალგაზრდა მეცნიერები, რომლებიც იყენებენ ცოდნის ბაზას სწავლასა და მუშაობაში, ძალიან მადლობლები იქნებიან თქვენი.

გამოქვეყნდა http://www. ყველა საუკეთესო. en/

1. თბოელექტროტექნიკის განვითარების პერსპექტივები

კაცობრიობა თავისი ენერგეტიკული მოთხოვნილების დაახლოებით 80%-ს აკმაყოფილებს წიაღისეული საწვავებით: ნავთობი, ქვანახშირი, ბუნებრივი აირი. მათი წილი ელექტროენერგეტიკული ინდუსტრიის ბალანსში გარკვეულწილად დაბალია - დაახლოებით 65% (39% - ქვანახშირი, 16% - ბუნებრივი აირი, 9% - თხევადი საწვავი).

ენერგეტიკის საერთაშორისო სააგენტოს პროგნოზებით, 2020 წლისთვის, პირველადი ენერგიის მატარებლების მოხმარების 35%-ით გაზრდით, წიაღისეული საწვავის წილი 90%-მდე გაიზრდება.

დღეს ნავთობზე და ბუნებრივ აირზე მოთხოვნა უზრუნველყოფილია 50-70 წლის განმავლობაში. თუმცა, მიუხედავად წარმოების მუდმივი ზრდისა, ეს პერიოდები ბოლო 20-30 წლის განმავლობაში არ შემცირებულა, არამედ იზრდებოდა ახალი საბადოების აღმოჩენისა და წარმოების ტექნოლოგიების დახვეწის შედეგად. რაც შეეხება ნახშირს, მისი აღდგენის მარაგი 200 წელზე მეტ ხანს გაგრძელდება.

ამრიგად, წიაღისეული საწვავის დეფიციტზე საუბარი არ არის. საქმე იმაშია, რომ მათი მაქსიმალურად რაციონალური გამოყენება ადამიანების ცხოვრების დონის გასაუმჯობესებლად მათი ჰაბიტატის უპირობოდ შენარჩუნებისას. ეს სრულად ეხება ელექტროენერგეტიკულ ინდუსტრიას.

ჩვენს ქვეყანაში თბოელექტროსადგურების ძირითადი საწვავი ბუნებრივი აირია. უახლოეს მომავალში მისი წილი აშკარად შემცირდება, თუმცა ელექტროსადგურების აბსოლუტური მოხმარება დარჩება დაახლოებით მუდმივი და საკმაოდ დიდი. მრავალი მიზეზის გამო - არა ყოველთვის გონივრული - ის საკმარისად ეფექტურად არ გამოიყენება.

ბუნებრივი აირის მომხმარებლები არიან ტრადიციული ორთქლის ტურბინის თბოელექტროსადგურები და თბოელექტროსადგურები, ძირითადად ორთქლის წნევით 13 და 24 მპა (მათი ეფექტურობა კონდენსაციის რეჟიმში 36-41%), ასევე ძველი თბოელექტროსადგურები მნიშვნელოვნად დაბალი პარამეტრებით და მაღალი. წარმოების ხარჯები.

შესაძლებელია გაზის გამოყენების ეფექტურობის საგრძნობლად გაზრდა გაზის ტურბინის და კომბინირებული ციკლის ტექნოლოგიების გამოყენებით.

გაზის ტურბინის ერთეულის მაქსიმალურმა სიმძლავრემ ამ დროისთვის მიაღწია 300 მეგავატს, ეფექტურობა ავტონომიურ მუშაობაში არის 36-38%, ხოლო მრავალლილოვანი გაზის ტურბინებში, რომლებიც შექმნილია თვითმფრინავის ძრავების საფუძველზე. მაღალი გრადუსიწნევის მატება, - 40% ან მეტი, გაზის საწყისი ტემპერატურა - 1300-1500 ° C, შეკუმშვის კოეფიციენტი - 20-30.

საიმედოობის, თერმული ეფექტურობის, დაბალი ერთეულის ღირებულებისა და ექსპლუატაციის ხარჯების პრაქტიკული წარმატების უზრუნველსაყოფად, დღეს ენერგეტიკული გაზის ტურბინები შექმნილია უმარტივესი ციკლის მიხედვით, გაზის მაქსიმალური მისაღწევი ტემპერატურისთვის (ის მუდმივად იზრდება), წნევის ზრდის ტემპებით ოპტიმალურთან ახლოს. კომბინირებული სადგურების სპეციფიკური მუშაობისა და ეფექტურობის თვალსაზრისით, რომლებიც იყენებენ გამონაბოლქვი აირების სითბოს ტურბინაში. კომპრესორი და ტურბინა განლაგებულია იმავე ლილვზე. ტურბო-მანქანები ქმნიან კომპაქტურ ერთეულს ჩაშენებული წვის კამერით: რგოლი ან ბლოკ-რგოლი. მაღალი ტემპერატურისა და წნევის ზონა ლოკალიზებულია მცირე სივრცეში, მცირეა მათი აღქმის დეტალების რაოდენობა და თავად ეს დეტალები საგულდაგულოდ არის დამუშავებული. ეს პრინციპები წლების დიზაინის ევოლუციის შედეგია.

25-30 მვტ-ზე ნაკლები სიმძლავრის მქონე გაზის ტურბინების უმეტესობა ეფუძნება ან ეფუძნება თვითმფრინავის ტიპს ან საზღვაო გაზის ტურბინის ძრავებს (GTE), რომლებიც ხასიათდება ჰორიზონტალური გაყოფის არარსებობით და კორპუსებისა და როტორების შეკრებით. ვერტიკალური გაყოფის გამოყენებით, მოძრავი საკისრების ფართო გამოყენება, მცირე წონა და ზომები. ელექტროსადგურებში სახმელეთო გამოყენებისა და ექსპლუატაციისთვის საჭირო მომსახურების ვადა და მზადყოფნის ინდიკატორები მოცემულია თვითმფრინავის კონსტრუქციებში მისაღები ხარჯებით.

50 მეგავატზე მეტი სიმძლავრით, GTP შექმნილია სპეციალურად ელექტროსადგურებისთვის და დამზადებულია როგორც ერთლილოვანი, ზომიერი შეკუმშვის კოეფიციენტებით და გამონაბოლქვი აირების საკმარისად მაღალი ტემპერატურით, რაც ხელს უწყობს მათი სითბოს გამოყენებას. ზომისა და ღირებულების შესამცირებლად და ეფექტურობის გაზრდის მიზნით, GTP-ები 50-80 მეგავატი სიმძლავრით მზადდება მაღალსიჩქარიანი ელექტრო გენერატორით, რომელიც ამოძრავებს გადაცემათა კოლოფს. როგორც წესი, ასეთი გაზის ტურბინები აეროდინამიკურად და სტრუქტურულად ჰგავს უფრო მძლავრ დანაყოფებს, რომლებიც შექმნილია ელექტრო გენერატორების პირდაპირი ძრავისთვის 3600 და 3000 ბრ/წთ სიჩქარით. ასეთი სიმულაცია ზრდის საიმედოობას და ამცირებს განვითარებისა და განვითარების ხარჯებს.

ციკლური ჰაერი არის მთავარი გამაგრილებელი GTU-ში. ჰაერის გაგრილების სისტემები დანერგილია საქშენებსა და როტორებში, ტექნოლოგიების გამოყენებით, რომლებიც უზრუნველყოფენ საჭირო თვისებებს მისაღებ ფასად. ორთქლის ან წყლის გამოყენებამ ტურბინების გაგრილებისთვის შეიძლება გააუმჯობესოს გაზის ტურბინების და ორთქლის ტურბინების მუშაობა იგივე ციკლის პარამეტრებით ან უზრუნველყოს გაზების საწყისი ტემპერატურის შემდგომი ზრდა ჰაერთან შედარებით. მიუხედავად იმისა, რომ ამ გამაგრილებლებთან გაგრილების სისტემების გამოყენების ტექნიკური საფუძველი არ არის შემუშავებული ისე დეტალურად, როგორც ჰაერში, მათი განხორციელება ხდება პრაქტიკული საკითხი.

GTP დაეუფლა ბუნებრივი აირის „დაბალტოქსიკურ“ წვას. ის ყველაზე ეფექტურია წვის კამერებში, რომლებიც მუშაობენ ადრე მომზადებულ აირის ერთგვაროვან ნარევზე ჰაერით დიდი (a = 2-2.1) ჰაერის ჭარბი რაოდენობით და ერთგვაროვანი და შედარებით დაბალი (1500-1550 ° C) ალი ტემპერატურით. წვის ასეთი ორგანიზებით, NOX-ის წარმოქმნა შეიძლება შემოიფარგლოს 20-50 მგ/მ3-მდე ნორმალურ პირობებში (სტანდარტულად ისინი ეხება წვის პროდუქტებს, რომლებიც შეიცავს 15% ჟანგბადს) წვის მაღალი ეფექტურობით (CO კონცენტრაცია).<50 мг/м3). Проблема заключается в сохранении устойчивости горения и близких к оптимальным условий горения при изменениях режимов. С разной эффективностью это достигается ступенчатой подачей топлива (включением/отключением тех или иных горелок или зон горения), регулированием расхода поступающего на горение воздуха и дежурным диффузионным факелом небольшой мощности.

გაცილებით რთულია თხევად საწვავზე „დაბალტოქსიკური“ წვის მსგავსი ტექნოლოგიის რეპროდუცირება. თუმცა, აქაც არის გარკვეული წარმატებები.

სტაციონარული გაზის ტურბინების პროგრესისთვის დიდი მნიშვნელობა აქვს მასალების არჩევანს და ფორმირების ტექნოლოგიებს, რომლებიც უზრუნველყოფენ მათი ნაწილების ხანგრძლივ მომსახურებას, საიმედოობას და ზომიერ ღირებულებას.

ტურბინის და წვის კამერის ნაწილები, რომლებიც ირეცხება მაღალი ტემპერატურის გაზებით, რომლებიც შეიცავს კომპონენტებს, რომლებსაც შეუძლიათ გამოიწვიონ დაჟანგვა ან კოროზია და განიცდიან მაღალ მექანიკურ და თერმულ დატვირთვას, დამზადებულია ნიკელზე დაფუძნებული რთული შენადნობებისგან. პირები ინტენსიურად გაცივებულია და მზადდება რთული შიდა ბილიკებით ზუსტი ჩამოსხმის მეთოდით, რაც იძლევა მასალების გამოყენებას და ნაწილების ფორმების მიღებას, რაც შეუძლებელია სხვა ტექნოლოგიებით. ბოლო წლებში სულ უფრო ხშირად გამოიყენება პირების ჩამოსხმა მიმართული და ერთკრისტალიზაციით, რაც შესაძლებელს ხდის მნიშვნელოვნად გააუმჯობესოს მათი მექანიკური თვისებები.

ყველაზე ცხელი ნაწილების ზედაპირები დაცულია საფარით, რომელიც ხელს უშლის კოროზიას და ამცირებს ძირითადი ლითონის ტემპერატურას.

მძლავრი გაზის ტურბინების და მათი დამხმარე აღჭურვილობის სიმარტივე და მცირე ზომა ტექნიკურად შესაძლებელს ხდის მათ მიწოდებას დიდ, ქარხნულ ბლოკებში დამხმარე აღჭურვილობით, მილსადენებით და საკაბელო კავშირებით, რომლებიც გამოცდილი და მორგებულია ნორმალური მუშაობისთვის. გარეთ დამონტაჟებისას, თითოეული ერთეულის ელემენტია გარსაცმები (გარსაცმები), რომელიც იცავს აღჭურვილობას ცუდი ამინდისგან და ამცირებს ხმის გამოყოფას. ბლოკები დამონტაჟებულია ბრტყელ საძირკველზე და დამაგრებულია. კანის ქვეშ არსებული სივრცე ვენტილირებადია.

რუსეთის ელექტროენერგეტიკულ ინდუსტრიას აქვს მრავალწლიანი, თუმცა არა ცალსახა გამოცდილება გაზის ტურბინების ექსპლუატაციაში, რომელთა სიმძლავრეა 2,5-დან 100 მგვტ-მდე. კარგი მაგალითია გაზის ტურბინის CHP ქარხანა, რომელიც ფუნქციონირებს 25 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში იაკუტსკის მკაცრ კლიმატურ პირობებში, იზოლირებულ ენერგოსისტემაში არათანაბარი დატვირთვით.

ამჟამად რუსული ელექტროსადგურები მუშაობენ გაზის ტურბინებით, რომლებიც თავიანთი პარამეტრებით და მაჩვენებლებით შესამჩნევად ჩამორჩებიან უცხოურებს. თანამედროვე ენერგეტიკული გაზის ტურბინების შესაქმნელად, მიზანშეწონილია საავიაციო ტექნოლოგიების საფუძველზე ენერგეტიკისა და თვითმფრინავების ძრავების საწარმოების ძალისხმევის გაერთიანება.

უკვე დამზადებულია და ტესტირება მიმდინარეობს 110 მეგავატი სიმძლავრის ენერგეტიკული გაზის ტურბინის ბლოკი, რომელიც წარმოებულია თავდაცვის საწარმოების Mash-Proekt (ნიკოლაევი, უკრაინა) და Saturn (Rybinsk Motors) მიერ, რომელსაც აქვს საკმაოდ თანამედროვე შესრულება.

ქვეყანაში შეიქმნა სხვადასხვა სტანდარტული ზომის საშუალო სიმძლავრის გაზის ტურბინები თვითმფრინავების ან საზღვაო ძრავების საფუძველზე. Mashinproekt-ის რამდენიმე ერთეული GTD-16 და GTD-25, GTU-12 და GTU-16P პერმის Aviadvigatel, AL-31ST Saturn და NK-36 Dvigateli NK მუშაობს 15-25 ათასი საათით თითო საკომპრესორო სადგურზე. გაზსადენები. მრავალი წლის განმავლობაში იქ მუშაობდა ასობით ადრინდელი გაზის ტურბინა, რომელსაც მართავდა Trud (ახლანდელი Dvigateli NK) და Mashproekt. არსებობს 12 მგვტ სიმძლავრის მქონე Mashproekt GTU ელექტროსადგურებზე მუშაობის მდიდარი და, ზოგადად, პოზიტიური გამოცდილება, რაც საფუძვლად დაედო უფრო მძლავრ PT-15-ებს.

თანამედროვე სიმძლავრის გაზის ტურბინებში გამონაბოლქვი აირების ტემპერატურა ტურბინაში 550-640 °C-ია. მათი სითბო შეიძლება გამოყენებულ იქნას თბომომარაგებისთვის ან გამოიყენოს ორთქლის ციკლში, კომბინირებული ორთქლისა და გაზის ქარხნის ეფექტურობის გაზრდით 55-58%-მდე, რეალურად მიღებული ამჟამად. გაზის ტურბინის და ორთქლის ტურბინის ციკლების სხვადასხვა კომბინაცია შესაძლებელია და პრაქტიკულად გამოიყენება. მათ შორის დომინირებს ორობითი, გაზის ტურბინის წვის პალატაში მთელი სითბოს მიწოდებით, გაზის ტურბინის უკან ნარჩენი სითბოს ქვაბში მაღალი პარამეტრების ორთქლის გამომუშავებით და ორთქლის ტურბინაში მისი გამოყენებით.

სანქტ-პეტერბურგის ჩრდილო-დასავლეთის CHPP-ში, დაახლოებით 2 წელია, ჩვენს ქვეყანაში ფუნქციონირებს პირველი ბინარული ტიპის STP. მისი სიმძლავრე 450 მეგავატია. CCGT მოიცავს Siemens-ის მიერ შემუშავებულ ორ V94.2 გაზის ტურბინას, რომელსაც აწვდის მისი ერთობლივი საწარმო Interturbo LMZ-ით, 2 ნარჩენი სითბოს ქვაბი და ერთი ორთქლის ტურბინა. CCGT-სთვის ბლოკის ავტომატიზირებული პროცესის კონტროლის სისტემის მიწოდება განხორციელდა დასავლური ფირმების კონსორციუმის მიერ. ყველა სხვა ძირითად და დამხმარე აღჭურვილობას შიდა საწარმოები აწვდიდნენ.

2002 წლის 1 სექტემბრისთვის CCGT მუშაობდა 7200 საათის განმავლობაში კონდენსაციის რეჟიმში საკონტროლო დიაპაზონში მუშაობისას (300-450 მგვტ) საშუალო ეფექტურობით 48-49%; მისი სავარაუდო ეფექტურობა არის 51%.

მსგავს CCGT-ში შიდა GTE-110-თან ერთად შესაძლებელია ოდნავ უფრო მაღალი ეფექტურობის მიღებაც კი.

კიდევ უფრო მაღალი ეფექტურობა, როგორც ჩანს იმავე ცხრილიდან, უზრუნველყოფს ამჟამად შექმნილი GTE-180-ის გამოყენებას.

ამჟამად დაპროექტებული გაზის ტურბინების გამოყენებით შესაძლებელია მნიშვნელოვნად მაღალი წარმადობის მიღწევა არა მხოლოდ ახალ მშენებლობაში, არამედ არსებული თბოელექტროსადგურების ტექნიკური ხელახალი აღჭურვისას. მნიშვნელოვანია, რომ ტექნიკური ხელახალი აღჭურვით ინფრასტრუქტურისა და აღჭურვილობის მნიშვნელოვანი ნაწილის შენარჩუნებით და მათზე ბინარული CCGT ერთეულების დანერგვით, შესაძლებელია ეფექტურობის ოპტიმალურ მნიშვნელობებთან მიახლოება, მნიშვნელოვანი ზრდით. ელექტროსადგურების სიმძლავრე.

ორთქლის რაოდენობა, რომელიც შეიძლება წარმოიქმნას ნარჩენი სითბოს ქვაბში, რომელიც დამონტაჟებულია GTE-180-ის უკან, ახლოს არის K-300 ორთქლის ტურბინის ერთი გამონაბოლქვის სიმძლავრესთან. ამ ხელახალი აღჭურვის დროს შენახული გამონაბოლქვი აირების რაოდენობის მიხედვით, შესაძლებელია 1.2 ან 3 GTE-180-ის გამოყენება. დაბალ გარე ტემპერატურაზე გამონაბოლქვის გადატვირთვის თავიდან ასაცილებლად, მიზანშეწონილია გამოიყენოთ ორთქლის განყოფილების სამ მარყუჟის სქემა ორთქლის გადახურებით, რომელშიც დიდი CCGT სიმძლავრე მიიღწევა ორთქლის დაბალი ნაკადით კონდენსატორში.

სამივე გამონაბოლქვის შენარჩუნებისას, CCGT, რომლის სიმძლავრეა დაახლოებით 800 მეგავატი, მდებარეობს ორი მეზობელი ელექტროსადგურის უჯრედში: ერთი ორთქლის ტურბინა რჩება, მეორე კი დემონტაჟია.

ამ ხელახალი აღჭურვილობის ერთეულის ღირებულება CCGT ციკლის მიხედვით იქნება 1,5 ან მეტჯერ იაფი, ვიდრე ახალი მშენებლობა.

მსგავსი გადაწყვეტილებები მიზანშეწონილია 150 და 200 მგვტ სიმძლავრის გაზზე მომუშავე ელექტროსადგურების ხელახალი აღჭურვისთვის. მათი ფართო გამოყენება შესაძლებელია ნაკლებად ძლიერი GTE-110.

ეკონომიკური მიზეზების გამო, პირველ რიგში, თბოელექტროსადგურებს ტექნიკური გადაიარაღება სჭირდებათ. მათთვის ყველაზე მიმზიდველია სანქტ-პეტერბურგის ჩრდილო-დასავლეთის CHPP-ის ტიპის ორობითი CCGT-ები, რომლებიც იძლევა ელექტროენერგიის გამომუშავების მკვეთრ ზრდას სითბოს მოხმარების საფუძველზე და ცვლის თანაფარდობას ელექტრულ და თერმულ დატვირთვებს შორის ფართო დიაპაზონში. საწვავის მოხმარების საერთო მაღალი კოეფიციენტის შენარჩუნება. Severo-Zapadnaya CHPP-ში შემუშავებული მოდული: GTU - ნარჩენი სითბოს საქვაბე, რომელიც გამოიმუშავებს 240 ტ/სთ ორთქლს, შეიძლება გამოყენებულ იქნას უშუალოდ PT-60, PT-80 და T-100 ტურბინების შესანახად.

როდესაც მათი გამონაბოლქვი სრულად იქნება დატვირთული, ორთქლის მასის ნაკადის სიჩქარე ამ ტურბინების პირველ ეტაპებზე გაცილებით დაბალი იქნება, ვიდრე ნომინალური და შესაძლებელი იქნება მისი გადატანა CCGT-450-ისთვის დამახასიათებელი შემცირებული წნევით. ეს, ისევე როგორც ცოცხალი ორთქლის ტემპერატურის დაწევა 500-510 ° C-ზე ნაკლებზე, მოხსნის ამ ტურბინების რესურსის ამოწურვის საკითხს. მიუხედავად იმისა, რომ ამას მოჰყვება ორთქლის ტურბინების სიმძლავრის შემცირება, აგრეგატის ჯამური სიმძლავრე გაიზრდება 2-ჯერ მეტით, ხოლო მისი ეფექტურობა ელექტროენერგიის გამომუშავების თვალსაზრისით მნიშვნელოვნად მაღალი იქნება, მიუხედავად რეჟიმისა (სითბოს მიწოდება). , ვიდრე საუკეთესო კონდენსატორული სიმძლავრის ერთეულებიდან.

მაჩვენებლების ასეთი ცვლილება რადიკალურად აისახება CHP-ის ეფექტურობაზე. შემცირდება ელექტროენერგიის და სითბოს გამომუშავების ჯამური ხარჯები და გაიზრდება თბოელექტროსადგურების კონკურენტუნარიანობა ორივე ტიპის პროდუქციის ბაზარზე - რაც დასტურდება ფინანსური და ეკონომიკური გათვლებით.

ელექტროსადგურებში, რომელთა საწვავის ბალანსში არის საწვავის ან ნახშირის დიდი ნაწილი, მაგრამ ასევე არის ბუნებრივი აირი, საკმარისი რაოდენობით გაზის ტურბინისთვის, თერმოდინამიკურად ნაკლებად ეფექტური გაზის ტურბინის ზეკონსტრუქცია შეიძლება იყოს შესაბამისი.

შიდა თბოელექტროენერგეტიკული ინდუსტრიისთვის ყველაზე მნიშვნელოვანი ეკონომიკური ამოცანაა გაზის ტურბინის სადგურების განვითარება და ფართო გამოყენება იმ პარამეტრებით და ინდიკატორებით, რომლებიც უკვე მიღწეულია მსოფლიოში. ყველაზე მნიშვნელოვანი სამეცნიერო ამოცანაა ამ გაზის ტურბინების დიზაინის, დამზადებისა და წარმატებული მუშაობის უზრუნველყოფა.

რა თქმა უნდა, ჯერ კიდევ ბევრია შესაძლებლობა გაზის ტურბინებისა და კომბინირებული ციკლის ქარხნების შემდგომი განვითარებისთვის და მათი მუშაობის გაუმჯობესებისთვის. საზღვარგარეთ დაპროექტებულია CCGT 60%-იანი ეფექტურობის დანადგარები და ამოცანაა უახლოეს მომავალში მისი 61,5-62%-მდე გაზრდა. ამისათვის, ციკლური ჰაერის ნაცვლად, გაზის ტურბინა იყენებს წყლის ორთქლს, როგორც გამაგრილებელს და ხდება გაზის ტურბინისა და ორთქლის ციკლების უფრო მჭიდრო ინტეგრაცია.

კიდევ უფრო დიდი შესაძლებლობები იხსნება "ჰიბრიდული" დანადგარების შექმნით, რომლებშიც გაზის ტურბინები (ან CCGT) შენდება საწვავის უჯრედის თავზე.

მაღალი ტემპერატურის საწვავის უჯრედები (FC), მყარი ოქსიდი ან გამდნარ კარბონატებზე დაფუძნებული, რომლებიც მუშაობენ 850 და 650 °C ტემპერატურაზე, ემსახურება როგორც სითბოს წყაროს გაზის ტურბინისა და ორთქლის ციკლისთვის. დაახლოებით 20 მეგავატი სიმძლავრის კონკრეტულ პროექტებში - ძირითადად აშშ -ში - მიღებულია 70%-იანი ეფექტურობის გაანგარიშება.

ეს ბლოკები შექმნილია ბუნებრივ აირზე მუშაობისთვის შიდა რეფორმით. რა თქმა უნდა, შესაძლებელია, რომ ისინი მუშაობდნენ სინთეზურ გაზზე ან ნახშირის გაზიფიკაციის შედეგად მიღებულ სუფთა წყალბადზე და კომპლექსების შექმნაზე, რომლებშიც ქვანახშირის დამუშავება ინტეგრირებულია ტექნოლოგიურ ციკლში.

არსებული პროგრამით დასახულია სამომავლოდ ჰიბრიდული სადგურების სიმძლავრის გაზრდა 300 მეგავატამდე და მეტი, ხოლო მათი ეფექტურობა - 75%-მდე ბუნებრივ აირზე და 60%-მდე ნახშირზე.

მეორე ყველაზე მნიშვნელოვანი საწვავი არის ქვანახშირი. რუსეთში, ყველაზე პროდუქტიული ნახშირის საბადოები - კუზნეცკი და კანსკო-აჩინსკი - მდებარეობს ცენტრალური ციმბირის სამხრეთით. ამ საბადოების ქვანახშირი დაბალი გოგირდოვანია. მათი მოპოვების ღირებულება დაბალია. თუმცა, მათი გამოყენების არეალი ამჟამად შეზღუდულია სარკინიგზო ტრანსპორტის მაღალი ღირებულების გამო. რუსეთის ევროპულ ნაწილში, ურალსა და შორეულ აღმოსავლეთში, ტრანსპორტირების ხარჯები აღემატება კუზნეცკის ქვანახშირის მოპოვების ღირებულებას 1,5-2,5-ჯერ, ხოლო კანსკ-აჩინსკში - 5,5-7,0-ჯერ.

რუსეთის ევროპულ ნაწილში ქვანახშირის მოპოვება ხდება მაღაროს მეთოდით. ძირითადად, ეს არის მყარი ნახშირი პეჩორიდან, ანტრაციტები სამხრეთ დონბასიდან (ენერგეტიკის ინჟინრები იღებენ სკრინინგს - ჯარიმებს) და ყავისფერი ნახშირი მოსკოვის რეგიონიდან. ყველა მათგანი მაღალი ნაცარი და გოგირდოვანია. ბუნებრივი პირობების გამო (გეოლოგიური ან კლიმატური), მათი წარმოების ღირებულება მაღალია და ძნელია კონკურენტუნარიანობის უზრუნველყოფა ელექტროსადგურებში გამოყენებისას, განსაკუთრებით გარემოსდაცვითი მოთხოვნების გარდაუვალი გამკაცრებით და თერმული ნახშირის ბაზრის განვითარებაში რუსეთში. .

ამჟამად თბოელექტროსადგურები იყენებენ ნახშირს, რომელიც მნიშვნელოვნად განსხვავდება ხარისხში: მათი მთლიანი მოხმარების 25%-ზე მეტს აქვს ნაცარი 40%-ზე მეტი; 18,8% - კალორიულობა 3000 კკალ/კგ-ზე ქვემოთ; 6,8 მლნ ტონა ქვანახშირი - გოგირდის შემცველობა 3,0%-ზე მეტი. ნახშირში ბალასტის ჯამური რაოდენობა შეადგენს 55 მლნ ტონას წელიწადში, მათ შორის ქანები - 27,9 მლნ ტონა და ტენიანობა - 27,1 მლნ ტონა, შედეგად ძალიან მნიშვნელოვანია თერმული ნახშირის ხარისხის გაუმჯობესება.

რუსეთის ელექტროენერგეტიკულ ინდუსტრიაში ნახშირის გამოყენების პერსპექტივას განსაზღვრავს ბუნებრივი აირისა და ნახშირის ფასების სახელმწიფო პოლიტიკა. ბოლო წლებში შეიქმნა აბსურდული სიტუაცია, როდესაც რუსეთის ბევრ რეგიონში გაზი ქვანახშირზე იაფია. შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ გაზის ფასი რამდენიმე წელიწადში უფრო სწრაფად გაიზრდება და ნახშირის ფასი უფრო მაღალი გახდება.

კუზნეცკის და კანსკ-აჩინსკის ნახშირის გამოყენების გაფართოებისთვის, მიზანშეწონილია შეიქმნას შეღავათიანი პირობები მათი სარკინიგზო ტრანსპორტირებისთვის და ნახშირის ტრანსპორტირების ალტერნატიული მეთოდების შემუშავება: წყლით, მილსადენებით, გამდიდრებულ მდგომარეობაში და ა.შ.

სტრატეგიული მიზეზების გამო, რუსეთის ევროპულ ნაწილში აუცილებელია შენარჩუნდეს გარკვეული რაოდენობის თერმული ნახშირის მოპოვება საუკეთესო ხარისხის და ყველაზე პროდუქტიულ მაღაროებში, თუნდაც ეს მოითხოვს სახელმწიფო სუბსიდიებს.

ქვანახშირის გამოყენება ელექტროსადგურებში ტრადიციულ ორთქლის ელექტროსადგურებში კომერციულად მომგებიანია დღეს და ხელმისაწვდომი იქნება უახლოეს მომავალში. გაზის ტურბინის ელექტროენერგიის ინდუსტრია რუსეთის ქვანახშირი

რუსეთში ნახშირს წვავენ კონდენსატორულ ელექტროსადგურებში, რომლებიც აღჭურვილია 150, 200, 300, 500 და 800 მეგავატი სიმძლავრის ელექტროსადგურებით, ხოლო თბოელექტროსადგურებში 1000 ტ/სთ-მდე სიმძლავრის ქვაბებით.

ნახშირის დაბალი ხარისხისა და მიწოდების დროს მათი მახასიათებლების არასტაბილურობის მიუხედავად, შიდა ქვანახშირის ბლოკებზე მაღალი ტექნიკური, ეკონომიკური და საოპერაციო მაჩვენებლები იქნა მიღწეული მათი შემუშავებიდან მალევე.

დიდი ქვაბები იყენებენ ნახშირის მტვრის აალებას, ძირითადად მყარი ნაცრის მოცილებით. მექანიკური დამწვრობა არ აღემატება, როგორც წესი, 1-1,5%-ს ნახშირის წვისას და 0,5%-ს - ყავისფერ ნახშირს. ის იზრდება q4-მდე<4% при использовании низко реакционных тощих углей и антрацитового штыба в котлах с жидким шлакоудалением. Расчетные значения КПД брутто пылеугольных котлов составляют 90-92,5%. При длительной эксплуатации они на 1-2% ниже из-за увеличенных присосов воздуха в газовый тракт, загрязнения и шлакования поверхностей нагрева, ухудшения качества угля. Имеются реальные возможности значительного улучшения КПД котлов.

ბოლო წლებში ქვანახშირის ბლოკები მუშაობენ ცვლადი რეჟიმში ღრმა გადმოტვირთვით ან ღამის გათიშვით. მაღალი, ნომინალურთან მიახლოებული ეფექტურობა შენარჩუნებულია მათზე N3JI=0.4-=-0.5 NH0M-მდე გადმოტვირთვისას.

უარესი მდგომარეობაა გარემოს დაცვასთან დაკავშირებით. რუსულ ქვანახშირზე მომუშავე თბოელექტროსადგურებში არ არის მოქმედი გამონაბოლქვი აირის გოგირდის გაწმენდის სისტემები, არ არსებობს კატალიზური სისტემები მათი გაწმენდისთვის NOX-ისგან. ნაცრის შეგროვებისთვის დამონტაჟებული ელექტროსტატიკური ნალექები არ არის საკმარისად ეფექტური; 640 ტ/სთ-მდე სიმძლავრის ქვაბებზე ფართოდ გამოიყენება სხვადასხვა კიდევ უფრო ნაკლებად ეფექტური ციკლონები და სველი აპარატები.

იმავდროულად, თერმული ენერგიის მომავლისთვის, მისი გარემოს ჰარმონიზაცია უმნიშვნელოვანესია. ამის მიღწევა ყველაზე რთულია ნახშირის საწვავად გამოყენებისას, რომელიც შეიცავს არაწვად მინერალურ ნაწილს და გოგირდის, აზოტის და სხვა ელემენტების ორგანულ ნაერთებს, რომლებიც ნახშირის წვის შემდეგ ქმნიან ბუნების, ადამიანებისთვის ან შენობებისთვის საზიანო ნივთიერებებს.

ადგილობრივ და რეგიონულ დონეზე ჰაერის ძირითადი დამაბინძურებლები, რომელთა ემისიები რეგულირდება, არის გოგირდის და აზოტის აირისებრი ოქსიდები და ნაწილაკების (ნაცარი). მათი შეზღუდვა განსაკუთრებულ ყურადღებას და ხარჯებს მოითხოვს.

ამა თუ იმ გზით, ასევე კონტროლდება აქროლადი ორგანული ნაერთების (ყველაზე მძიმე დამაბინძურებლები, კერძოდ ბენზოპირენი), მძიმე ლითონები (მაგალითად, ვერცხლისწყალი, ვანადიუმი, ნიკელი) და დაბინძურებული ჩამდინარე წყლების ემისია წყლის ობიექტებში.

თბოელექტროსადგურებიდან გამონაბოლქვის რაციონირებისას სახელმწიფო ზღუდავს მათ იმ დონემდე, რომ არ გამოიწვიოს შეუქცევადი ცვლილებები გარემოში ან ადამიანის ჯანმრთელობაში, რამაც შეიძლება უარყოფითად იმოქმედოს დღევანდელი და მომავალი თაობების საცხოვრებელ პირობებზე. ამ დონის განსაზღვრა დაკავშირებულია ბევრ გაურკვევლობასთან და დიდწილად დამოკიდებულია ტექნიკურ და ეკონომიკურ შესაძლებლობებზე, ვინაიდან დაუსაბუთებლად მკაცრი მოთხოვნები შეიძლება გამოიწვიოს გაზრდილი ხარჯები და გააუარესოს ქვეყნის ეკონომიკური მდგომარეობა.

ტექნოლოგიების განვითარებასთან და ეკონომიკის გაძლიერებასთან ერთად ფართოვდება თბოელექტროსადგურებიდან გამონაბოლქვის შემცირების შესაძლებლობები. აქედან გამომდინარე, ლეგიტიმურია საუბარი (და ვიბრძოლოთ!) თბოსადგურების გარემოზე ტექნიკურად და ეკონომიკურად წარმოუდგენელ მინიმალურ ზემოქმედებაზე და გაზრდილ ხარჯებზე წასვლა, თუმცა ისე, რომ თბოსადგურების კონკურენტუნარიანობა მაინც იყოს უზრუნველყოფილი. მსგავსი რამ ახლა ბევრ განვითარებულ ქვეყანაში კეთდება.

თუმცა, დავუბრუნდეთ ტრადიციულ ქვანახშირის თბოელექტროსადგურებს.

რა თქმა უნდა, უპირველეს ყოვლისა, უნდა იქნას გამოყენებული შედარებით იაფი, ათვისებული და ეფექტური ელექტრო და ქსოვილის ფილტრები ატმოსფეროში გამოსხივებული გრიპის აირების რადიკალური მტვრის მოსაშორებლად. რუსეთის ენერგეტიკული ინდუსტრიისთვის დამახასიათებელი ელექტროსტატიკური ნალექებთან დაკავშირებული სირთულეები შეიძლება აღმოიფხვრას მათი ზომისა და დიზაინის ოპტიმიზაციის გზით, ენერგოსისტემების გაუმჯობესებით წინასწარიონიზაციისა და AC, წყვეტილი ან იმპულსური კვების წყაროების გამოყენებით და ფილტრის მუშაობის კონტროლის ავტომატიზებით. ხშირ შემთხვევაში, მიზანშეწონილია ელექტროსტატიკურ ნალექში შემავალი აირების ტემპერატურის შემცირება.

ატმოსფეროში აზოტის ოქსიდების ემისიების შესამცირებლად, პირველ რიგში, გამოიყენება ტექნოლოგიური ზომები. ისინი მოიცავს წვის პროცესზე ზემოქმედებას სანთურების და ღუმელის მოწყობილობების დიზაინისა და მუშაობის რეჟიმების შეცვლით და პირობების შექმნით, რომლებშიც აზოტის ოქსიდების წარმოქმნა მცირეა ან შეუძლებელია.

კანსკ-აჩინსკის ნახშირზე მომუშავე ქვაბებში მიზანშეწონილია გამოიყენოთ დაბალტემპერატურული წვის დადასტურებული პრინციპი აზოტის ოქსიდების წარმოქმნის შესამცირებლად. საწვავის მიწოდების სამი ეტაპით, აქტიური წვის ზონაში ჭარბი ჰაერის კოეფიციენტი იქნება 1.0-1.05. ამ ზონაში ჟანგვის აგენტის სიჭარბე, მოცულობაში მასის ინტენსიური გადაცემის არსებობისას, უზრუნველყოფს წიდის დაბალ სიჩქარეს. ისე, რომ აქტიური წვის ზონიდან ჰაერის ნაწილის ამოღებამ არ გაზარდოს აირების ტემპერატურა მის მოცულობაში, ჩირაღდს მიეწოდება რეცირკულაციური აირების შემცვლელი რაოდენობა. წვის ასეთი ორგანიზებით შესაძლებელია აზოტის ოქსიდების კონცენტრაციის შემცირება 200-250 მგ/მ3-მდე ელექტროსადგურის ნომინალური დატვირთვით.

აზოტის ოქსიდის ემისიების შესამცირებლად, SibVTI ავითარებს ნახშირის მტვრის წინასწარ წვის სისტემას, რომელიც შეამცირებს NOx-ის გამოყოფას 200 მგ/მ3-ზე ნაკლებამდე.

როდესაც კუზნეცკის ქვანახშირი გამოიყენება 300-500 მგვტ ერთეულზე, უნდა იქნას გამოყენებული დაბალტოქსიკური სანთურები და საწვავის ეტაპობრივი წვა NOX-ის წარმოქმნის შესამცირებლად. ამ აქტივობების ერთობლიობამ შეიძლება უზრუნველყოს NOX ემისიები<350 мг/м3.

განსაკუთრებით რთულია NOX-ის წარმოქმნის შემცირება დაბალი რეაქტიულობის საწვავის (ნაცარი და კუზნეცკის მჭლე) წვის დროს თხევადი ნაცრის ამოღების ქვაბებში. დღეისათვის ასეთ ქვაბებზე NOX-ის კონცენტრაცია არის 1200-1500 მგ/მ3. თუ ელექტროსადგურებში ხელმისაწვდომია ბუნებრივი აირი, მიზანშეწონილია სამეტაპიანი წვის ორგანიზება NOX-ის შემცირებით ღუმელის ზედა ნაწილში (ხელახალი წვის პროცესი). ამ შემთხვევაში, ძირითადი სანთურები მუშაობენ ჰაერის ჭარბი კოეფიციენტით = 1.0-1.1 და ბუნებრივი აირი იკვებება ღუმელში საშრობი აგენტთან ერთად, რათა შეიქმნას შემცირების ზონა. წვის ასეთ სქემას შეუძლია უზრუნველყოს NOX-ის კონცენტრაცია 500-700 მგ/მ3-მდე.

აზოტის ოქსიდებისგან გამონაბოლქვი აირების გასაწმენდად გამოიყენება ქიმიური მეთოდები. ინდუსტრიაში გამოიყენება აზოტის დამუშავების ორი ტექნოლოგია: აზოტის ოქსიდების შერჩევითი არაკატალიზური შემცირების (SNCR) და შერჩევითი კატალიზური შემცირების (SCR).

SCR ტექნოლოგიის უფრო მაღალი ეფექტურობით, მასში არსებული კონკრეტული კაპიტალის ხარჯები სიდიდის რიგით მეტია, ვიდრე SNCR-ში. პირიქით, შემცირების აგენტის, ყველაზე ხშირად ამიაკის, მოხმარება SCR ტექნოლოგიაში 2-3-ჯერ ნაკლებია SNCR-თან შედარებით ამიაკის გამოყენების უფრო მაღალი სელექციურობის გამო.

SNCR ტექნოლოგია, რომელიც გამოცდილია 420 ტ/სთ სიმძლავრის ქვაბზე Togliatti CHPP-ზე, შეიძლება გამოყენებულ იქნას ქვანახშირზე მომუშავე ელექტროსადგურების ტექნიკური ხელახალი აღჭურვისას თხევადი ფერფლის მოცილებით მომუშავე ქვაბებით. ეს უზრუნველყოფს მათ NOX ემისიების დონეს = 300-350 მგ/მ3. ეკოლოგიურად სტრესის მქონე ადგილებში, SCR ტექნოლოგია შეიძლება გამოყენებულ იქნას NOX-ის ემისიების მისაღწევად დაახლოებით 200 მგ/მ3. ყველა შემთხვევაში, აზოტის სკრაბერების გამოყენებას წინ უნდა უძღოდეს ტექნოლოგიური ღონისძიებები NOX-ის წარმოქმნის შესამცირებლად.

ამჟამად ათვისებული ტექნოლოგიების დახმარებით შესაძლებელია მჟავე საწვავის წვის პროდუქტების ეკონომიურად მისაღები გაწმენდა 95-97% SO2-ის დაჭერით. ამ შემთხვევაში, ბუნებრივი კირქვა ჩვეულებრივ გამოიყენება როგორც სორბენტი; კომერციული თაბაშირი არის გამწმენდის გვერდითი პროდუქტი.

ჩვენს ქვეყანაში, დოროგობუჟსკაიას GRES-ზე, შეიქმნა და კომერციულად ფუნქციონირებს ქარხანა 500-103 ნმ3/სთ სიმძლავრით, რომელიც ახორციელებს ამიაკი-სულფატის დესულფურიზაციის ტექნოლოგიას, რომელშიც ამიაკი არის სორბენტი, ხოლო კომერციული ამონიუმის სულფატი, რომელიც არის ღირებული სასუქი, არის ქვეპროდუქტი.

რუსეთში მოქმედი სტანდარტების მიხედვით, 90-95% SO2-ის შეკვრა აუცილებელია გოგირდის შემცირებული შემცველობით S > 0,15% კგ/მჯ საწვავის გამოყენებისას. დაბალი და საშუალო გოგირდის საწვავის წვისას ს< 0,05% кг/МДж целесообразно использовать менее капиталоемкие технологии.

ქვანახშირზე მომუშავე თბოელექტროსადგურების ეფექტურობის შემდგომი გაუმჯობესების ძირითად მიმართულებად ამჟამად განიხილება შემდეგი:

ორთქლის პარამეტრების გაზრდა დაუფლებულ 24 მპა-სთან შედარებით, 540/540 °С ორთქლის ელექტროსადგურების აღჭურვილობისა და სისტემების ერთდროული გაუმჯობესებით;

პერსპექტიული ნახშირზე მომუშავე CCGT-ების განვითარება და გაუმჯობესება;

გრიპის აირების დასუფთავების ახალი სისტემების გაუმჯობესება და განვითარება.

სქემებისა და აღჭურვილობის ყოვლისმომცველმა გაუმჯობესებამ შესაძლებელი გახადა ზეკრიტიკული ქვანახშირის ელექტროსადგურების ეფექტურობის გაზრდა დაახლოებით 40-დან 43-43,5%-მდე ორთქლის პარამეტრების შეცვლის გარეშე. პარამეტრების გაზრდა 24 MPa, 545/540 °C-დან 29 MPa, 600/620 °C-მდე ზრდის ეფექტურობას ნახშირზე რეალურ პროექტებში დაახლოებით 47%-მდე. შედარებით მცირეა დიდი (600-800 მგვტ) აგრეგატების მქონე ელექტროსადგურების ღირებულების ზრდა უფრო ძვირი მასალების უფრო მაღალ პარამეტრებზე გამოყენების გამო (მაგალითად, სუპერგამათბობლების აუსტენიტური მილები). ეს არის 2,5% ეფექტურობის 43-დან 45%-მდე და 5,5-დან 47%-მდე ზრდით. თუმცა, ფასის ასეთი მატებაც კი ანაზღაურებს ნახშირის ძალიან მაღალ ფასებს.

ორთქლის სუპერ კრიტიკულ პარამეტრებზე მუშაობა, რომელიც დაიწყო გასული საუკუნის შუა ხანებში შეერთებულ შტატებსა და სსრკ-ში, აღმოაჩინა ინდუსტრიული დანერგვა იაპონიასა და დასავლეთ ევროპის ქვეყნებში ბოლო წლებში ენერგიის მაღალი ფასებით.

დანიასა და იაპონიაში, 380-1050 მეგავატი სიმძლავრის ელექტროსადგურები, ცოცხალი ორთქლის წნევით 24-30 მპა და ზედმეტად 580-610 °C-მდე აშენდა და წარმატებით მუშაობდა ნახშირზე. მათ შორის არის ბლოკები ორმაგი გაცხელებით 580 °C-მდე. საუკეთესო იაპონური ბლოკების ეფექტურობა 45-46% დონეზეა, დანიელები, რომლებიც მუშაობენ ცივ მოცირკულირე წყალზე ღრმა ვაკუუმით, 2-3% -ით მეტია.

გერმანიაში 800-1000 მგვტ სიმძლავრის ლიგნიტის ელექტროსადგურები აშენდა ორთქლის პარამეტრებით 27 მპა-მდე, 580/600 °C-მდე და ეფექტურობით 45%-მდე.

ჩვენს ქვეყანაში ორგანიზებულმა ორთქლის სუპერ კრიტიკულ პარამეტრებზე (30 მპა, 600/600 °C) ელექტროსადგურზე სამუშაოებმა დაადასტურა 300-525 მეგავატი სიმძლავრის ასეთი აგრეგატის შექმნის რეალობა, ეფექტურობით დაახლოებით 46%. მომავალ წლებში.

ეფექტურობის მატება მიიღწევა არა მხოლოდ ორთქლის პარამეტრების გაზრდის გამო (მათი წვლილი დაახლოებით 5%), არამედ - უფრო მეტად - ტურბინის (4.5%) და ქვაბის (2.5) ეფექტურობის გაზრდის გამო. %) და სადგურის აღჭურვილობის გაუმჯობესება მისი მუშაობისთვის დამახასიათებელი დანაკარგების შემცირებით.

ჩვენს ქვეყანაში არსებული ნარჩენი ფოკუსირებული იყო ორთქლის ტემპერატურაზე 650 ° C და ავსტენიტური ფოლადების ფართო გამოყენებაზე. პატარა ექსპერიმენტული ქვაბი ასეთი პარამეტრებით და ორთქლის წნევით 30,0 მპა, მუშაობს 1949 წლიდან VTI ექსპერიმენტულ CHPP-ზე 200 ათას საათზე მეტი, მუშა მდგომარეობაშია და გამოდგება კვლევითი მიზნებისთვის და გრძელვადიანი გამოცდებისთვის. ენერგობლოკი SKR-100 Kashirskaya GRES-ზე 720 ტ/სთ სიმძლავრის ქვაბით და ტურბინით 30 მპა/650 °С.

1969 წელს მუშაობდა 30 ათას საათზე მეტ ხანს, ფუნქციონირების შეწყვეტის შემდეგ, რაც არ იყო დაკავშირებული მის აღჭურვილობასთან, იგი დაირღვა. 1955 წელს კ.რაკოვმა VTI-ში შეიმუშავა ქვაბის შექმნის შესაძლებლობა 30 მპა/700 °C ორთქლის პარამეტრებით.

ხაზოვანი გაფართოების მაღალი კოეფიციენტებით და დაბალი თერმული კონდუქტომეტრის მქონე აუსტინიტური ფოლადების გამოყენება მასიური არაგახურებული ნაწილების წარმოებისთვის: ორთქლის მილსადენები, როტორები და ტურბინის გარსაცმები და ფიტინგები იწვევს აშკარა სირთულეებს ელექტრო მოწყობილობებისთვის გარდაუვალი ციკლური დატვირთვის პირობებში. ამის გათვალისწინებით, ნიკელზე დაფუძნებული შენადნობები, რომლებსაც შეუძლიათ მუშაობა მნიშვნელოვნად მაღალ ტემპერატურაზე, შეიძლება უფრო შესაფერისი იყოს პრაქტიკაში.

ასე რომ, აშშ-ში, სადაც ხანგრძლივი შესვენების შემდეგ განახლდა მუშაობა, რომელიც მიმართულია ორთქლის სუპერ კრიტიკული პარამეტრების დანერგვაზე, ისინი ძირითადად კონცენტრირებულნი არიან ამისათვის საჭირო მასალების შემუშავებასა და გამოცდაზე.

უმაღლეს წნევასა და ტემპერატურაზე მომუშავე ნაწილებისთვის შეირჩა ზეგამათბობელი მილები, სათაურები, ძირითადი ორთქლის ხაზები, ნიკელის დაფუძნებული რამდენიმე შენადნობა. გაცხელების გზაზე, სადაც წნევა მნიშვნელოვნად დაბალია, ასევე გათვალისწინებულია ავსტენიტური ფოლადები, ხოლო 650 °C-ზე დაბალი ტემპერატურისთვის, პერსპექტიული ფერიტური ფოლადები განიხილება.

2003 წლის განმავლობაში დაგეგმილია გაუმჯობესებული შენადნობების, წარმოების პროცესების და საფარის მეთოდების იდენტიფიცირება, რომლებიც უზრუნველყოფენ ელექტრო ქვაბების მუშაობას ორთქლის ტემპერატურაზე 760 ° C-მდე, დამახასიათებელი განლაგების, ტემპერატურის ცვლილებებისა და შესაძლო კოროზიის გათვალისწინებით ნახშირის რეალური წვის გარემოში. პროდუქტები.

ასევე იგეგმება ASME გაანგარიშების სტანდარტების კორექტირება ახალი მასალებისა და პროცესებისთვის და განიხილება აღჭურვილობის დიზაინი და ექსპლუატაცია ორთქლის ტემპერატურაზე 870 ° C-მდე და წნევა 35 მპა-მდე.

ევროკავშირის ქვეყნებში, კოოპერატივის დაფინანსების საფუძველზე, ენერგეტიკისა და მანქანათმშენებლობის კომპანიების დიდი ჯგუფის მონაწილეობით მუშავდება გაუმჯობესებული დაფხვნილი ნახშირის ელექტროსადგური ორთქლის მაქსიმალური ტემპერატურით 700 °C-ზე მეტი. ამისათვის აღებულია სუფთა ორთქლის პარამეტრები

37,5 მპა/700 °С და ორმაგი გაცხელების ციკლი 720 °С-მდე 12 და 2,35 მპა წნევის დროს. კონდენსატორში 1,5-2,1 კპა წნევით, ასეთი ერთეულის ეფექტურობა უნდა იყოს 50% -ზე მეტი და შეიძლება მიაღწიოს 53-54% -ს. და აქ მასალები კრიტიკულია. ისინი შექმნილია იმისთვის, რომ უზრუნველყონ გრძელვადიანი ძალა 100 ათასი საათის განმავლობაში, ტოლია 100 მპა ტემპერატურაზე:

ნიკელზე დაფუძნებული შენადნობები ზეგამათბობლების ბოლო შეკვრის მილებისთვის, გამოსასვლელი კოლექტორები, ორთქლის მილსადენები, ტურბინების გარსაცმები და როტორები - 750 °C;

austenitic ფოლადები superheaters - 700 °C;

ქვაბის მილებისა და კოლექტორების ფერიტულ-მარტენზიტული ფოლადები - 650 °C.

ქვაბისა და ტურბინების ახალი დიზაინები, წარმოების ტექნიკა (როგორიცაა შედუღება) და ახალი მჭიდრო განლაგება შემუშავებულია, რათა შემცირდეს ყველაზე ძვირადღირებული მასალებისა და ერთეულის ღირებულების საჭიროება დღევანდელი ორთქლის ელექტროსადგურების საიმედოობისა და შესრულების მახასიათებლების კომპრომისის გარეშე.

ბლოკის დანერგვა დაგეგმილია 2010 წლის შემდეგ და საბოლოო მიზანი კიდევ 20 წელიწადში არის 55%-მდე სუფთა ეფექტურობის მიღწევა 800 °C-მდე ორთქლის ტემპერატურაზე.

მიუხედავად უკვე მიღწეული წარმატებებისა და ორთქლის ელექტროსადგურების შემდგომი გაუმჯობესების პერსპექტივებისა, კომბინირებული სადგურების თერმოდინამიკური სარგებელი იმდენად დიდია, რომ დიდი ყურადღება ეთმობა ქვანახშირზე მომუშავე CCGT-ის განვითარებას.

ვინაიდან გაზის ტურბინებში ნაცარი შემცველი საწვავის წვა რთულია ტურბინების ნაკადის გზაზე დეპოზიტების წარმოქმნისა და მათი ნაწილების კოროზიის გამო, გაზის ტურბინებში ნახშირის გამოყენებაზე მუშაობა ძირითადად ორი მიმართულებით მიმდინარეობს:

გაზიფიცირება წნევის ქვეშ, წვადი აირის გაწმენდა და მისი წვა გაზის ტურბინებში; გაზიფიკაციის ბლოკი ინტეგრირებულია CCGT-სთან, რომლის ციკლი და სქემა იგივე რჩება, რაც ბუნებრივი აირის;

ნახშირის პირდაპირი წვა ზეწოლის ქვეშ მაღალი წნევის გათხევადებული საწოლის ორთქლის გენერატორში, წვის პროდუქტების გაწმენდა და გაფართოება გაზის ტურბინაში.

ქვანახშირის ფერფლისა და გოგირდის ნაერთებისგან ხელოვნური გაზის გაზიფიცირებისა და გაწმენდის პროცესების განხორციელება მაღალი წნევით შესაძლებელს ხდის მათი ინტენსივობის გაზრდას, აღჭურვილობის ზომისა და ღირებულების შემცირებას. გაზიფიკაციის დროს ამოღებული სითბო გამოიყენება CCGT ციკლის ფარგლებში და მისგან იღებენ ორთქლს და წყალს, რომლებიც გამოიყენება გაზიფიკაციისას, ზოგჯერ კი ჰაერს. ნახშირის გაზიფიკაციისა და გენერატორის გაზის გაწმენდის შედეგად წარმოქმნილი დანაკარგები ამცირებს CCGT ეფექტურობას. მიუხედავად ამისა, რაციონალური დიზაინით, ის შეიძლება საკმაოდ მაღალი იყოს.

ნახშირის გაზიფიცირების ტექნოლოგიები ნაყარი კალაპოტში, თხევად კალაპოტში და ნაკადში ყველაზე განვითარებული და პრაქტიკულად გამოიყენება. ჟანგბადი გამოიყენება როგორც ჟანგვის აგენტი, ნაკლებად ხშირად ჰაერი. გოგირდის ნაერთებისგან სინთეზური აირის გასაწმენდად ინდუსტრიულად განვითარებული ტექნოლოგიების გამოყენება მოითხოვს გაზის გაციებას 40 °C-მდე, რასაც თან ახლავს დამატებითი წნევის და შესრულების დანაკარგები. გაზის გაგრილებისა და გამწმენდი სისტემების ღირებულება შეადგენს თბოსადგურების მთლიანი ღირებულების 15-20%-ს. ახლა აქტიურად ვითარდება გაზის გაწმენდის მაღალი ტემპერატურის (540-600 °C-მდე) ტექნოლოგიები, რაც შეამცირებს სისტემების ღირებულებას და გაამარტივებს მათ მუშაობას, ასევე შეამცირებს დასუფთავებასთან დაკავშირებულ დანაკარგებს. გაზიფიკაციის ტექნოლოგიის მიუხედავად, ნახშირის ენერგიის 98-99% გარდაიქმნება წვად გაზად.

1987-91 წლებში. სსრკ-ში, სახელმწიფო პროგრამით "ეკოლოგიურად სუფთა ენერგია" VTI და CKTI, საპროექტო ინსტიტუტებთან ერთად, დეტალურად შემუშავდა რამდენიმე CCGT ნახშირის გაზიფიცირებით.

ბლოკების ერთეული სიმძლავრე (წმინდა) შეადგენდა 250-650 მეგავატს. სამივე ზემოთ ნახსენები გაზიფიკაციის ტექნოლოგია განიხილებოდა ყველაზე გავრცელებულ ნახშირთან მიმართებაში: ბერეზოვსკის ყავისფერი, კუზნეცკის ქვა და AS, რომლებიც ძალიან განსხვავდებიან შემადგენლობით და თვისებებით. მიღებულ იქნა ეფექტურობა 39-დან 45%-მდე და ძალიან კარგი გარემოსდაცვითი მაჩვენებლები. ზოგადად, ეს პროექტები საკმაოდ შეესაბამებოდა მაშინდელ მსოფლიო დონეს. საზღვარგარეთ 250-300 მეგავატი სიმძლავრის ერთეულის სიმძლავრის სადემონსტრაციო ნიმუშებზე უკვე განხორციელდა მსგავსი CCGT-ები, ხოლო შიდა პროექტები 10 წლის წინ შეწყდა.

მიუხედავად ამისა, გაზიფიკაციის ტექნოლოგიები ჩვენი ქვეყნისთვის საინტერესოა. VTI, კერძოდ, გრძელდება

ექსპერიმენტული სამუშაოები გაზიფიკაციის ქარხანაზე „კერის“ მეთოდით (ნაყარი ფენით და თხევადი ფერფლის მოცილებით) და CCGT სქემების ოპტიმიზაციის კვლევები.

ყველაზე პერსპექტიული საშინაო ნახშირის ზომიერი გოგირდის შემცველობისა და ტრადიციული დაფქული ნახშირის ელექტროსადგურების ეკონომიკურ და გარემოსდაცვითი ეფექტურობის მიღწევის გათვალისწინებით, რომლებთანაც ამ CCGT-ებს მოუწევთ კონკურენცია, მათი განვითარების ძირითადი საფუძველია უფრო მაღალი თერმული ეფექტურობის მიღწევის შესაძლებლობა. და ნაკლები სირთულე ციკლიდან CO2-ის მოცილებაში, საჭიროების შემთხვევაში (იხ. ქვემოთ). CCGT-ის გაზიფიკაციის სირთულის და მათი განვითარებისა და განვითარების მაღალი ღირებულების გათვალისწინებით, მიზანშეწონილია CCGT ეფექტურობის 52-55% დონეზე, სპეციფიკური ღირებულება 1-1,05 ქვანახშირის ბლოკის ღირებულების, SO2. და NOX ემისიები, როგორც საბოლოო მიზანი.< 20 мг/м3 и частиц не более 10 мг/м3. Для достижения их необходимо дальнейшее развитие элементов и систем ПГУ.

აალებადი აირის ტემპერატურის შემცირებით გაზიფიკატორის გამოსასვლელში 900-1000 °C-მდე, გოგირდის ნაერთებისა და ნაწილაკებისგან გაწმენდით და გაზის ტურბინის წვის პალატაში ამაღლებულ ტემპერატურაზე (მაგალითად, 500-540 °C). სადაც მილსადენები და ფიტინგები შეიძლება დამზადდეს იაფფასიანი ფოლადისგან), ჰაერის და არა ჟანგბადის აფეთქების გამოყენებით, გაზიფიკაციის სისტემის გაზი-ჰაერის გზაზე წნევისა და სითბოს დანაკარგების შემცირება და მასში დახურული სითბოს გაცვლის სქემების გამოყენებით, შესაძლებელია შემცირდეს გაზიფიკაციასთან დაკავშირებული ეფექტურობის დაკარგვა 16-20-დან 10-12%-მდე და მნიშვნელოვნად შეამცირებს ელექტროენერგიის მოხმარებას საკუთარი საჭიროებით.

საზღვარგარეთ განხორციელებული პროექტები ასევე მოწმობს თბოელექტროსადგურების ერთეულის ღირებულების მნიშვნელოვან შემცირებაზე CCGT ქვანახშირის გაზიფიცირებით, პროდუქტიულობისა და აღჭურვილობის ერთეული სიმძლავრის ზრდით, აგრეთვე ტექნოლოგიის განვითარების ზრდით.

კიდევ ერთი შესაძლებლობა არის CCGT ერთეული ნახშირის წვით თხევად საწოლში წნევის ქვეშ. საჭირო ჰაერი ფენას მიეწოდება გაზის ტურბინის კომპრესორით 1-1,5 მპა წნევით, წვის პროდუქტები ნაცრისგან გაწმენდისა და შემწეობის შემდეგ ფართოვდება გაზის ტურბინაში და იძლევა სასარგებლო სამუშაოს. ფენაში გამოთავისუფლებული სითბო და ტურბინაში გამოწურული აირების სითბო გამოიყენება ორთქლის ციკლში.

პროცესის ჩატარება ზეწოლის ქვეშ, ნახშირის წვის ყველა უპირატესობის შენარჩუნებისას თხევად საწოლში, შესაძლებელს ხდის მნიშვნელოვნად გაზარდოს ორთქლის გენერატორების ერთეული სიმძლავრე და შეამციროს მათი ზომები ნახშირისა და გოგირდის შეკვრის უფრო სრული წვით.

CCGT-ის უპირატესობები KSD-ით არის სრული (ეფექტურობით > 99%) სხვადასხვა ტიპის ნახშირის წვა, მაღალი სითბოს გადაცემის კოეფიციენტები და მცირე გამაცხელებელი ზედაპირები, დაბალი (850 °C-მდე) წვის ტემპერატურა და, შედეგად, დაბალი ( 200 მგ/მ3-ზე ნაკლები) NOX-ის გამონაბოლქვი, წიდის არარსებობა, ფენაში სორბენტის (კირქვა, დოლომიტი) დამატების და მასში ნახშირში შემავალი გოგირდის 90-95% შეკვრის შესაძლებლობა.

მაღალი ეფექტურობა (40-42% კონდენსაციის რეჟიმში) მიიღწევა CCGT-ში PCR-ით საშუალო სიმძლავრის (დაახლოებით 100 მვველ.) და ორთქლის სუბკრიტიკული პარამეტრებით.

ქვაბის მცირე ზომისა და გოგირდის ნაკლებობის გამო, CCGT-ის მიერ KSD-ით დაკავებული ფართობი მცირეა. შესაძლებელია მათი აღჭურვილობის ბლოკ-სრული მიწოდება და მოდულური კონსტრუქცია მისი ღირებულებისა და ვადების შემცირებით.

რუსეთისთვის, CCGT-ები KSD-ით, უპირველეს ყოვლისა, პერსპექტიულია ქვანახშირზე მომუშავე CHPP-ების ტექნიკური ხელახალი აღჭურვისთვის დახურულ ადგილებში, სადაც ძნელია საჭირო გარემოსდაცვითი აღჭურვილობის განთავსება. ძველი ქვაბების HPG-ით გაზის ტურბინებით ჩანაცვლება ასევე მნიშვნელოვნად გააუმჯობესებს ამ CHP-ების ეფექტურობას და გაზრდის მათ ელექტრო სიმძლავრეს 20%-ით.

VTI– ში, საშინაო აღჭურვილობის საფუძველზე, შემუშავდა CCGT– ის რამდენიმე სტანდარტული ზომა KSD– ით.

ხელსაყრელ ეკონომიკურ პირობებში, ასეთი CCGT ერთეულები შეიძლება გაიყიდოს ჩვენს ქვეყანაში მოკლე დროში.

CCGT ტექნოლოგია KSD-ით უფრო მარტივი და ნაცნობია ენერგეტიკოსებისთვის, ვიდრე გაზიფიკაციის ქარხნები, რომლებიც წარმოადგენენ კომპლექსურ ქიმიურ წარმოებას. შესაძლებელია ორივე ტექნოლოგიის სხვადასხვა კომბინაცია. მათი მიზანია გაამარტივონ გაზიფიკაციისა და გაზის გამწმენდი სისტემები და შეამცირონ მათი დამახასიათებელი დანაკარგები, ერთის მხრივ, და გაზარდონ გაზის ტემპერატურა ტურბინის წინ და გაზის ტურბინის სიმძლავრე KSD სქემებში, მეორე მხრივ.

საზოგადოების, ექსპერტებისა და მთავრობების გარკვეული თავშეკავება, რომელიც ასახავს მას ნახშირის ფართო და გრძელვადიანი გამოყენების პერსპექტივების შეფასებაში, დაკავშირებულია ატმოსფეროში CO2-ის მზარდ ემისიასთან და შიშობს, რომ ამ ემისიებმა შეიძლება გამოიწვიოს გლობალური კლიმატის ცვლილება, რაც გამოიწვევს კატასტროფულ შედეგებს.

ამ შიშების მართებულობის განხილვა (მათ ბევრი კომპეტენტური ექსპერტი არ იზიარებს) არ არის სტატიის საგანი.

თუმცა, მაშინაც კი, თუ ისინი სწორი აღმოჩნდებიან, 40-60 წელიწადში, როცა ეს იქნება საჭირო, ან უფრო ადრეც, საკმაოდ რეალისტურია ნახშირზე მომუშავე კონკურენტუნარიანი თბოელექტროსადგურების (ან ენერგოტექნოლოგიური საწარმოების) შექმნა CO2-ის უმნიშვნელო ემისიებით. ატმოსფერო.

უკვე დღეს, თბოელექტროსადგურებიდან ატმოსფეროში CO2-ის გამონაბოლქვის მნიშვნელოვანი შემცირება, განსაკუთრებით ნახშირზე მომუშავე, შესაძლებელია ელექტროენერგიისა და სითბოს კომბინირებული წარმოებით და თბოელექტროსადგურების ეფექტურობის გაზრდით.

უკვე ათვისებული პროცესებისა და აღჭურვილობის გამოყენებით შესაძლებელია CCGT-ის დაპროექტება ქვანახშირის გაზიფიკაციით, CO + H2O-ის H2O-ად და CO2-ად გადაქცევით და CO2-ის მოცილებით სინთეზური გაზიდან.

პროექტმა გამოიყენა GTU U94.3A Siemens-ისგან გაზის საწყისი ტემპერატურით ISO1190 °C-ის მიხედვით, PRENFLO გაზიფიკატორი (ხაზში, პიტსბურგის No. 8 ქვანახშირის მშრალ მტვერზე და ჟანგბადის აფეთქება), ცვლის რეაქტორი და მჟავა აირების მოცილება: H2S, COS და CO2 Rectizol სისტემაში Lurgi-დან.

სისტემის უპირატესობაა აღჭურვილობის მცირე ზომა მაღალი (2 მპა) წნევის, მაღალი ნაწილობრივი წნევის და CO2 კონცენტრაციის დროს CO2-ის მოცილების პროცესების განხორციელებისას. CO2-ის დაახლოებით 90%-ის მოცილება მიღებულია ეკონომიკური მიზეზების გამო.

ორიგინალური CCGT-ის ეფექტურობის დაქვეითება CO2-ის მოცილებისას ხდება ექსერგიის დანაკარგების გამო CO2-ის ეგზოთერმული გარდაქმნის დროს (2,5-5%), დამატებითი ენერგიის დანაკარგები CO2-ის გამოყოფის დროს (1%) და შემცირების გამო. წვის პროდუქტების მოხმარება გაზის ტურბინისა და ქვაბის უტილიზერის მეშვეობით CO2-ის გამოყოფის შემდეგ (1%-ით).

ნახშირორჟანგის კონვერტაციისთვის და CO2 ციკლიდან ამოღების მოწყობილობების წრეში ჩართვა ზრდის CCGT-ის ერთეულის ღირებულებას GF-ით 20%-ით. CO2-ის გათხევადება კიდევ 20%-ს დაამატებს. ელექტროენერგიის ღირებულება შესაბამისად 20 და 50%-ით გაიზრდება.

როგორც ზემოთ აღინიშნა, საშინაო და უცხოური კვლევები მიუთითებს ქვანახშირის გაზიფიკაციის დროს CCGT-ის ეფექტურობის შემდგომი მნიშვნელოვანი - 50-53%-მდე ზრდის შესაძლებლობაზე და, შესაბამისად, მათ მოდიფიკაციაზე CO2-ის მოცილებით.

EPRI შეერთებულ შტატებში ხელს უწყობს ქვანახშირზე მომუშავე ენერგეტიკული კომპლექსების შექმნას, რომლებიც კონკურენტუნარიანია ბუნებრივ აირზე მომუშავე თბოელექტროსადგურებთან. მიზანშეწონილია მათი აშენება ეტაპობრივად, რათა შემცირდეს საწყისი კაპიტალის ინვესტიციები და დაბრუნდეს უფრო სწრაფად, და ამავე დროს დააკმაყოფილოს არსებული გარემოსდაცვითი მოთხოვნები.

პირველი ეტაპი: პერსპექტიული ეკოლოგიურად სუფთა CCGT GF-ით.

მეორე ეტაპი: CO2-ის მოცილებისა და ტრანსპორტირების სისტემის დანერგვა.

მესამე ეტაპი: წყალბადის ან სუფთა სატრანსპორტო საწვავის წარმოების ორგანიზაცია.

არის ბევრად უფრო რადიკალური წინადადებები. B განიხილავს, მაგალითად, ნახშირზე მომუშავე თბოელექტროსადგურს „ნულოვანი“ ემისიებით. მისი ტექნოლოგიური ციკლი ასეთია. პირველი ნაბიჯი არის წყალ-ქვანახშირის ნალექის გაზიფიცირება წყალბადის დამატებით და CH4 და H2O წარმოებით. ქვანახშირის ნაცარი ამოღებულია გაზიფიკატორიდან და გაზის ორთქლის ნარევი იწმინდება.

მეორე საფეხურზე ნახშირბადი, რომელიც გადავიდა აირისებრ მდგომარეობაში, CO2-ის სახით, შეკრულია კალციუმის ოქსიდით რეფორმატორში, სადაც ასევე მიეწოდება გაწმენდილი წყალი. მასში წარმოქმნილი წყალბადი გამოიყენება ჰიდროგაზიზაციის პროცესში და წვრილად გაწმენდის შემდეგ იკვებება მყარი ოქსიდის საწვავის უჯრედში ელექტროენერგიის გამოსამუშავებლად.

მესამე საფეხურზე, რეფორმატორში წარმოქმნილი CaCO3 კალცინდება საწვავის უჯრედში გამოთავისუფლებული სითბოს და შემდგომი დამუშავებისთვის შესაფერისი CaO-სა და კონცენტრირებული CO2-ის წარმოქმნით.

მეოთხე ნაბიჯი არის წყალბადის ქიმიური ენერგიის გარდაქმნა ელექტროენერგიად და სითბოდ, რომელიც უბრუნდება ციკლს.

CO2 ამოღებულია ციკლიდან და მინერალიზდება ისეთი მინერალების კარბონიზაციის პროცესში, როგორიცაა, მაგალითად, მაგნიუმის სილიკატი, რომელიც ბუნებაში ყველგან არის გავრცელებული იმ რაოდენობით, რაც ნახშირის მარაგზე მეტი სიდიდის ბრძანებითაა. კარბონიზაციის საბოლოო პროდუქტები შეიძლება დამარხული იყოს ამოწურულ მაღაროებში.

ასეთ სისტემაში ნახშირის ელექტროენერგიად გადაქცევის ეფექტურობა იქნება დაახლოებით 70%. CO2-ის მოცილების საერთო ღირებულებით 15-20$/ტონა, ეს გაზრდის ელექტროენერგიის ღირებულებას დაახლოებით 0,01$/კვტ/სთ-ით.

განხილული ტექნოლოგიები ჯერ კიდევ შორეული მომავლის საკითხია.

დღეს ყველაზე მნიშვნელოვანი ღონისძიება მდგრადი განვითარების უზრუნველსაყოფად არის ეკონომიკურად გამართლებული ენერგიის დაზოგვა. წარმოების სფეროში იგი დაკავშირებულია ენერგიის გარდაქმნის ეფექტურობის მატებასთან (ჩვენს შემთხვევაში თბოელექტროსადგურებზე) და სინერგიული ტექნოლოგიების გამოყენებასთან, ე.ი. რამდენიმე ტიპის პროდუქტის კომბინირებული წარმოება ერთ ინსტალაციაში, რაღაც ენერგეტიკული ტექნოლოგიების მსგავსი, პოპულარული ჩვენს ქვეყანაში 40-50 წლის წინ. რა თქმა უნდა, ახლა ის სხვა ტექნიკურ საფუძველზე ხორციელდება.

ასეთი აგრეგატების პირველი მაგალითი იყო CCGT ნავთობის ნარჩენების გაზიფიცირებით, რომლებიც უკვე გამოიყენება კომერციული პირობებით. მათთვის საწვავი არის ნავთობგადამამუშავებელი ქარხნების ნარჩენები (მაგალითად, კოქსი ან ასფალტი), ხოლო პროდუქტებია ელექტროენერგია, დამუშავების ორთქლი და სითბო, კომერციული გოგირდი და წყალბადი, რომელიც გამოიყენება გადამამუშავებელ ქარხნებში.

ჩვენს ქვეყანაში ფართოდ გავრცელებული ელექტროენერგიისა და სითბოს კომბინირებული წარმოებით კოგენერაცია არსებითად ენერგოდამზოგავი სინერგიის ტექნოლოგიაა და ამ სიმძლავრეზე გაცილებით მეტ ყურადღებას იმსახურებს, ვიდრე ამჟამად ექცევა.

ქვეყანაში არსებული „ბაზრის“ პირობებში ელექტროენერგიის და სითბოს გამომუშავების ხარჯები ორთქლის ტურბინის ელექტროსადგურებში, რომლებიც აღჭურვილია მოძველებული აღჭურვილობით და არაოპტიმალურად დატვირთული, ხშირ შემთხვევაში ზედმეტად მაღალია და არ უზრუნველყოფს მათ კონკურენტუნარიანობას.

ეს დებულება არავითარ შემთხვევაში არ უნდა იქნას გამოყენებული სითბოს და ელექტროენერგიის კომბინირებული წარმოების ფუნდამენტურად სწორი იდეის გადასინჯვისთვის. რა თქმა უნდა, საკითხს ელექტროენერგიასა და სითბოს შორის ხარჯების გადანაწილება არ წყვეტს, რომლის პრინციპები ჩვენში მრავალი წელია უშედეგოდ განიხილება. მაგრამ CHPP-ების და ზოგადად თბომომარაგების სისტემების ეკონომიკა შეიძლება მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდეს ტექნოლოგიების გაუმჯობესებით (ორობითი გაზზე მომუშავე CCGT, ქვანახშირზე მომუშავე CCP, წინასწარ იზოლირებული სითბოს მილები, ავტომატიზაცია და ა.შ.), ორგანიზაციული და სტრუქტურული ცვლილებები და სამთავრობო რეგულირება. ზომები. ისინი განსაკუთრებით საჭიროა ჩვენსავით ცივ ქვეყანაში, ხანგრძლივი გათბობის პერიოდით.

საინტერესოა სხვადასხვა სითბოს და დენის ტექნოლოგიების ერთმანეთთან შედარება. რუსული გამოცდილება, როგორც ციფრული (ფასებით), ისე მეთოდოლოგიური, არ იძლევა ამგვარი შედარების საფუძველს და ამ მიმართულებით გაკეთებული მცდელობები საკმარისად დამაჯერებელი არ არის. ასეა თუ ისე, უცხოური წყაროები უნდა მოვიზიდოთ.

მრავალი ორგანიზაციის გამოთვლები, რომლებიც ჩატარდა პირველადი მონაცემების კოორდინაციის გარეშე, როგორც ჩვენს ქვეყანაში, ასევე მის ფარგლებს გარეთ, აჩვენებს, რომ ბუნებრივ აირსა და ნახშირს შორის ფასის თანაფარდობის რადიკალური ცვლილების გარეშე, რომელიც ახლა განვითარდა საზღვარგარეთ (გაზი სითბოს ერთეულზე დაახლოებით ორჯერ ქვანახშირივით ძვირი), თანამედროვე CCGT-ები ინარჩუნებენ კონკურენტულ უპირატესობას ქვანახშირის ელექტროსადგურებთან შედარებით. იმისათვის, რომ ეს პოზიცია შეიცვალოს, ამ ფასების თანაფარდობა უნდა გაიზარდოს ~4-მდე.

ტექნოლოგიების განვითარების საინტერესო პროგნოზი გაკეთდა. მისგან ჩანს, მაგალითად, რომ საწვავის ორთქლის ელექტროსადგურების გამოყენება პროგნოზირებულია 2025 წლამდე, ხოლო გაზი - 2035 წლამდე; CCGT-ის გამოყენება ნახშირის გაზიფიკაციით - 2025 წლიდან, ხოლო საწვავის უჯრედები გაზზე - 2035 წლიდან; ბუნებრივ აირზე მომუშავე CCGT-ები ასევე გამოყენებული იქნება 2100 წლის შემდეგ, CO2-ის ემისია დაიწყება 2025 წლის შემდეგ, ხოლო CCGT-ებზე ნახშირის გაზიფიცირებით 2055 წლის შემდეგ.

ასეთი პროგნოზების ყველა გაურკვევლობით, ისინი ყურადღებას ამახვილებენ გრძელვადიანი ენერგეტიკული პრობლემების არსზე და მათი გადაჭრის შესაძლო გზებზე.

მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების განვითარებასთან ერთად, რაც ჩვენს დროში მიმდინარეობს, თბოელექტროსადგურებში მიმდინარე პროცესები სულ უფრო და უფრო მძაფრდება და რთულდება. იცვლება მათი ოპტიმიზაციის მიდგომა. იგი ხორციელდება არა ტექნიკური, როგორც ადრე, არამედ ეკონომიკური კრიტერიუმების მიხედვით, რომლებიც ასახავს ბაზრის მოთხოვნებს, რომლებიც იცვლება და მოითხოვს თბოელექტროსადგურების მოქნილობას, მათ უნარს ადაპტირდნენ ცვალებად პირობებთან. ელექტროსადგურების დაპროექტება 30 წლის განმავლობაში თითქმის უცვლელი მუშაობისთვის ახლა შეუძლებელია.

ლიბერალიზაციამ და ელექტროენერგეტიკის ინდუსტრიაში საბაზრო ურთიერთობების დანერგვამ ბოლო წლებში გამოიწვია სერიოზული ცვლილებები სითბოს და ელექტროენერგიის ტექნოლოგიებში, საკუთრების სტრუქტურასა და ენერგეტიკული მშენებლობის დაფინანსების მეთოდებში. გაჩნდა კომერციული ელექტროსადგურები, რომლებიც მოქმედებენ ელექტროენერგიის თავისუფალ ბაზარზე. ასეთი ელექტროსადგურების შერჩევისა და დიზაინის მიდგომები ძალიან განსხვავდება ტრადიციულისგან. ხშირად, კომერციულ თბოელექტროსადგურებს, რომლებიც აღჭურვილია ძლიერი კომბინირებული ციკლის სადგურებით, არ არის უზრუნველყოფილი კონტრაქტებით, რომლებიც გარანტიას უწევს აირისებური საწვავის მთელი წლის უწყვეტ მიწოდებას და უნდა დადოს არაგარანტიული ხელშეკრულებები გაზის რამდენიმე მიმწოდებელთან ან იყოს მხარდაჭერილი უფრო ძვირი თხევადი საწვავით. თბოსადგურის ერთეულის ღირებულების 4-5%-ით ზრდით.

ვინაიდან საბაზო და ნახევრად პიკური თბოელექტროსადგურების სასიცოცხლო ციკლის ხარჯების 65% არის საწვავის ხარჯები, მათი ეფექტურობის გაუმჯობესება მთავარი გამოწვევაა. მისი აქტუალობა დღეს კიდევ გაიზარდა, ატმოსფეროში სპეციფიკური ემისიების შემცირების საჭიროების გათვალისწინებით.

საბაზრო პირობებში გაიზარდა მოთხოვნები თბოელექტროსადგურების საიმედოობისა და მზადყოფნის შესახებ, რომლებიც ახლა ფასდება კომერციული თვალსაზრისით: მზადყოფნა აუცილებელია, როდესაც თბოელექტროსადგურის ექსპლუატაცია მოთხოვნადია, ხოლო მიუწვდომლობის ფასი სხვადასხვა დროს. ჯერ მნიშვნელოვნად განსხვავდება.

აუცილებელია გარემოსდაცვითი მოთხოვნების დაცვა და ადგილობრივი ხელისუფლებისა და საზოგადოების მხარდაჭერა.

როგორც წესი, მიზანშეწონილია სიმძლავრის გაზრდა პიკური დატვირთვის პერიოდებში, თუნდაც ეს მოხდეს ეფექტურობის გარკვეული დეგრადაციის ფასად.

განსაკუთრებული ყურადღება ეთმობა თბოელექტროსადგურების საიმედოობისა და მზადყოფნის უზრუნველყოფის ზომებს. ამისათვის, დიზაინის ეტაპზე, გამოითვლება MTBF და აღდგენის საშუალო დრო და ფასდება ხელმისაწვდომობის გაუმჯობესების შესაძლო გზების კომერციული ეფექტურობა. დიდი ყურადღება ექცევა

აღჭურვილობისა და კომპონენტების მომწოდებლების ხარისხის გაუმჯობესება და კონტროლი, თბოელექტროსადგურების დიზაინისა და მშენებლობაში, აგრეთვე ტექნიკური და ორგანიზაციული ასპექტების ტექნიკური და სარემონტო ასპექტები.

ხშირ შემთხვევაში, ელექტროსადგურების იძულებითი გამორთვა ხდება მათი ქარხნის დამხმარე აღჭურვილობის გაუმართაობის შედეგი. ამის გათვალისწინებით, მთელი CHP ქარხნის მოვლა-პატრონობის კონცეფცია სულ უფრო ძლიერდება.

კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი მოვლენა იყო ბრენდირებული სერვისების გავრცელება. მისთვის ხელშეკრულებები ითვალისწინებს კონტრაქტორის გარანტიებს მიმდინარე, საშუალო და ძირითადი რემონტის დადგენილ ვადაში შესრულებისათვის; სამუშაოს ახორციელებს და აკონტროლებს კვალიფიციური პერსონალი, საჭიროების შემთხვევაში ქარხანაში; შერბილებულია სათადარიგო ნაწილების პრობლემა და ა.შ. ეს ყველაფერი საგრძნობლად ზრდის ჰესების მზაობას და ამცირებს მათი მფლობელების რისკებს.

დაახლოებით თხუთმეტი თუ ოცი წლის წინ, ჩვენს ქვეყანაში ელექტროენერგიის ინდუსტრია ყველაზე თანამედროვე დონეზე იყო, ალბათ, გარდა გაზის ტურბინებისა და ავტომატიზაციის სისტემებისა. აქტიურად განვითარდა ახალი ტექნოლოგიები და აღჭურვილობა, ტექნიკური დონით არ ჩამოუვარდება უცხოურს. ინდუსტრიული პროექტები ეფუძნებოდა მძლავრი ინდუსტრიის და აკადემიური ინსტიტუტებისა და უნივერსიტეტების კვლევას.

ბოლო 10-12 წლის განმავლობაში, ელექტროენერგეტიკისა და ენერგეტიკის სფეროში პოტენციალი დიდწილად დაიკარგა. ახალი ელექტროსადგურების და მოწინავე აღჭურვილობის განვითარება და მშენებლობა პრაქტიკულად შეწყდა. იშვიათი გამონაკლისია გაზის ტურბინების GTE-110 და GTE-180 და ავტომატური პროცესის კონტროლის სისტემების KVINT და Kosmotronik განვითარება, რომლებიც გახდა მნიშვნელოვანი წინგადადგმული ნაბიჯი, მაგრამ არ აღმოფხვრა არსებული ჩამორჩენა.

დღეს, აღჭურვილობის ფიზიკური გაფუჭებისა და მოძველების გათვალისწინებით, რუსეთის ენერგეტიკული ინდუსტრია უკიდურესად საჭიროებს განახლებას. სამწუხაროდ, ამჟამად არ არსებობს ეკონომიკური პირობები ენერგეტიკაში აქტიური ინვესტიციებისთვის. თუ ასეთი პირობები წარმოიქმნება უახლოეს წლებში, ადგილობრივ სამეცნიერო და ტექნიკურ ორგანიზაციებს შეეძლებათ - იშვიათი გამონაკლისების გარდა - განავითარონ და აწარმოონ ენერგეტიკული სექტორისთვის საჭირო მოწინავე აღჭურვილობა.

რა თქმა უნდა, მისი წარმოების განვითარება დაკავშირებული იქნება მწარმოებლებისთვის დიდ ხარჯებთან, ხოლო გამოყენება - გამოცდილების დაგროვებამდე - ელექტროსადგურების მფლობელებისთვის ცნობილი რისკით.

ჩვენ უნდა ვეძებოთ ამ ხარჯებისა და რისკების კომპენსაციის წყარო, ვინაიდან ცხადია, რომ ჩვენი საკუთარი უნიკალური ენერგეტიკული ტექნიკის წარმოება შეესაბამება ქვეყნის ეროვნულ ინტერესებს.

ენერგეტიკის ინდუსტრიას შეუძლია ბევრი რამ გააკეთოს თავისთვის თავისი პროდუქციის ექსპორტის განვითარებით, რითაც ქმნის აკუმულაციას მისი ტექნიკური გაუმჯობესებისა და ხარისხის გაუმჯობესებისთვის. ეს უკანასკნელი ყველაზე მნიშვნელოვანი პირობაა გრძელვადიანი სტაბილურობისა და კეთილდღეობისთვის.

მსგავსი დოკუმენტები

თერმული ორთქლის ტურბინის, კონდენსატორული და გაზის ტურბინის ელექტროსადგურების მუშაობის პრინციპი. ორთქლის ქვაბების კლასიფიკაცია: პარამეტრები და მარკირება. რეაქტიული და მრავალსაფეხურიანი ტურბინების ძირითადი მახასიათებლები. თბოელექტროსადგურების ეკოლოგიური პრობლემები.

საკურსო ნაშრომი, დამატებულია 24/06/2009


მცირე და საშუალო სიმძლავრის გაზის ტურბინების აპლიკაციები და საიმედოობის ინდიკატორები. გაზის ტურბინის სადგურების მუშაობის პრინციპი, მათი დიზაინი და აღწერა ბრეიტონი/ჯოულის თერმოდინამიკური ციკლით. გაზის ტურბინის ელექტროსადგურების ტიპები და ძირითადი უპირატესობები.

რეზიუმე, დამატებულია 08/14/2012


სხვადასხვა ტიპის ელექტროსადგურების მახასიათებლები. თერმული, კოგენერაციის, ბირთვული, დიზელის ელექტროსადგურების, ჰიდრო, ქარის ელექტროსადგურების, გაზის ტურბინის დანადგარების კონდენსაციის მოწყობილობა. ძაბვის რეგულირება და დენის რეზერვის კომპენსაცია.

ნაშრომი, დამატებულია 10/10/2013


ელექტროენერგეტიკული ინდუსტრიის მნიშვნელობა რუსეთის ფედერაციის ეკონომიკაში, მისი საგანი და განვითარების მიმართულებები, ძირითადი პრობლემები და პერსპექტივები. დსთ-ს ქვეყნების უმსხვილესი თბო და ატომური, ჰიდრავლიკური ელექტროსადგურების ზოგადი მახასიათებლები.

საკონტროლო სამუშაო, დამატებულია 03/01/2011


ნახშირის შემადგენლობა, კლასიფიკაცია. ნაცარი და წიდა პროდუქტები და მათი შემადგენლობა. ელემენტების შინაარსი კუზნეცკის ელექტრო ქვანახშირის ZSHM-ში. ნახშირის სტრუქტურა და სტრუქტურა. მაკრომოლეკულის სტრუქტურული ერთეული. თერმული ნახშირის ღრმა დემინერალიზაციის აუცილებლობა, მეთოდები.

რეზიუმე, დამატებულია 02/05/2011


თბოელექტროტექნიკის განვითარების სათავეები. საწვავის შიდა ენერგიის მექანიკურ ენერგიად გადაქცევა. სამრეწველო წარმოების გაჩენა და განვითარება XVII საუკუნის დასაწყისში. ორთქლის ძრავა და როგორ მუშაობს. ორმაგი მოქმედების ორთქლის ძრავის მუშაობა.

რეზიუმე, დამატებულია 21/06/2012


ორთქლის ტურბინის ქარხნის, როგორც თანამედროვე თბო და ატომური ელექტროსადგურების ძირითადი აღჭურვილობის მახასიათებლები. მისი თერმოდინამიკური ციკლი, მუშაობის პროცესში მიმდინარე პროცესები. პროფესიული სასწავლებლების ციკლის ეფექტურობის გაზრდის გზები. ორთქლის ტურბინის მშენებლობის პერსპექტივები რუსეთში.

რეზიუმე, დამატებულია 01/29/2012


ელექტროენერგიის მოპოვების პროცესების აღწერა თბოკონდენსატორულ ელექტროსადგურებზე, გაზის ტურბინის დანადგარებში და კომბინირებულ თბოელექტროსადგურებში. ჰიდრავლიკური და შესანახი ელექტროსადგურების მოწყობილობის შესწავლა. გეოთერმული და ქარის ენერგია.

რეზიუმე, დამატებულია 25/10/2013


ელექტრო ენერგიის წარმოება. ელექტროსადგურების ძირითადი ტიპები. თბო და ატომური ელექტროსადგურების გავლენა გარემოზე. თანამედროვე ჰიდროელექტროსადგურების მშენებლობა. მოქცევის სადგურების უპირატესობები. ელექტროსადგურების ტიპების პროცენტი.

პრეზენტაცია, დამატებულია 23/03/2015


გარემოსთან სითბოს გაცვლის სხვადასხვა პირობებში მინი-CHP კონდენსატორის ენერგოეფექტური მუშაობის რიცხვითი შესწავლა. ელექტროსადგურების მუშაობის ზოგადი დამოკიდებულების გათვალისწინება სხვადასხვა ორგანული სამუშაო ნივთიერებების გამოყენებაზე.