การถอดเสียง PGU tes โรงงานวงจรรวม (CCP): โครงสร้างและหลักการทำงาน แม้แต่กังหันก๊าซธรรมดาก็ยังมีประสิทธิภาพมากกว่าในแง่ของประสิทธิภาพ

โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมคือการผสมผสานระหว่างกังหันไอน้ำและกังหันก๊าซ การรวมกันนี้ทำให้สามารถลดการสูญเสียความร้อนเหลือทิ้งจากกังหันก๊าซหรือความร้อนของก๊าซไอเสียจากหม้อไอน้ำได้ ซึ่งรับประกันการเพิ่มประสิทธิภาพของหน่วยกังหันก๊าซรอบรวม ​​(CCGT) เมื่อเทียบกับกังหันไอน้ำและหน่วยกังหันก๊าซแต่ละตัว .

ในปัจจุบัน โรงผลิตก๊าซหมุนเวียนมีอยู่ 2 ประเภท คือ

ก) ด้วยหม้อไอน้ำแรงดันสูงและการปล่อยก๊าซไอเสียจากกังหันเข้าไปในห้องเผาไหม้ของหม้อไอน้ำธรรมดา

b) การใช้ความร้อนของก๊าซไอเสียกังหันในหม้อไอน้ำ

แผนผังของหน่วย CCGT ทั้งสองประเภทนี้แสดงไว้ในรูปที่ 1 2.7 และ 2.8

ในรูป ในรูป 2.7 แสดงแผนผังของ CCGT พร้อมหม้อต้มไอน้ำแรงดันสูง (HPB) 1 ซึ่งจ่ายน้ำและเชื้อเพลิงเข้าไป เช่นเดียวกับในสถานีระบายความร้อนทั่วไปเพื่อผลิตไอน้ำ ไอน้ำแรงดันสูงเข้าสู่กังหันควบแน่น 5 บนเพลาเดียวกันกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 8 . ไอน้ำที่ระบายออกจากกังหันจะเข้าสู่คอนเดนเซอร์ก่อน 6 แล้วใช้ปั๊ม 7 กลับไปที่หม้อไอน้ำ 1 .

รูปที่ 2.7. แผนผังของ pgu กับ vpg

ในเวลาเดียวกัน ก๊าซที่เกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิงในหม้อต้มซึ่งมีอุณหภูมิและความดันสูงจะถูกส่งไปยังกังหันก๊าซ 2 . คอมเพรสเซอร์จะอยู่บนเพลาเดียวกัน 3 เช่นเดียวกับในหน่วยกังหันก๊าซธรรมดาและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอื่น ๆ 4 . คอมเพรสเซอร์ได้รับการออกแบบมาเพื่อสูบลมเข้าสู่ห้องเผาไหม้ของหม้อไอน้ำ ก๊าซไอเสียกังหัน 2 น้ำป้อนหม้อไอน้ำก็ได้รับความร้อนเช่นกัน

โครงการ CCGT นี้มีข้อได้เปรียบตรงที่ไม่ต้องใช้เครื่องระบายควันเพื่อกำจัดก๊าซไอเสียของหม้อไอน้ำ ควรสังเกตว่าการทำงานของพัดลมโบลเวอร์นั้นดำเนินการโดยคอมเพรสเซอร์ 3 . ประสิทธิภาพของ CCGT ดังกล่าวสามารถเข้าถึง 43%

ในรูป รูปที่ 2.8 แสดงแผนผังของ CCGT ประเภทอื่น ต่างจาก PGU ที่แสดงในรูป 2.7 ก๊าซสู่กังหัน 2 มาจากห้องเผาไหม้ 9 ไม่ใช่จากหม้อต้มน้ำ 1 . ใช้เวลาเพิ่มเติมในกังหัน 2 ก๊าซอิ่มตัวด้วยออกซิเจนสูงถึง 16–18% เนื่องจากมีคอมเพรสเซอร์เข้าสู่หม้อไอน้ำ 1 .

โครงการนี้ (รูปที่ 2.8) มีข้อได้เปรียบเหนือหน่วย CCGT ที่กล่าวถึงข้างต้น (รูปที่ 2.7) เนื่องจากใช้หม้อไอน้ำแบบธรรมดาที่มีความสามารถในการใช้เชื้อเพลิงประเภทใดก็ได้รวมถึงของแข็งด้วย ในห้องเผาไหม้ 3 ในกรณีนี้ เชื้อเพลิงก๊าซหรือของเหลวที่มีราคาถูกกว่าอย่างมากในปัจจุบันถูกเผามากกว่าในโครงการ CCGT ที่มีหม้อต้มไอน้ำแรงดันสูง

รูปที่ 2.8. แผนผังของ pgu (วงจรรีเซ็ต)

การรวมกันของสองโรงงาน (ไอน้ำและก๊าซ) ให้เป็นหน่วยวงจรรวมทั่วไปยังสร้างโอกาสในการได้รับความคล่องตัวที่สูงกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนทั่วไป

แผนผังของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

ในแง่ของวัตถุประสงค์และหลักการทางเทคโนโลยีของการดำเนินงานโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แทบไม่แตกต่างจากโรงไฟฟ้าพลังความร้อนแบบดั้งเดิม ความแตกต่างที่สำคัญของพวกเขาอยู่ที่ประการแรกในความจริงที่ว่าที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ซึ่งแตกต่างจากโรงไฟฟ้าพลังความร้อน ไอน้ำไม่ได้เกิดขึ้นในหม้อไอน้ำ แต่ในแกนเครื่องปฏิกรณ์และประการที่สองในความจริงที่ว่าโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ใช้เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ ซึ่งมีไอโซโทปของยูเรเนียม-235 (U-235) และยูเรเนียม-238 (U-238)

คุณลักษณะของกระบวนการทางเทคโนโลยีที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ก็คือการก่อตัวของผลิตภัณฑ์กัมมันตภาพรังสีในปริมาณที่มีนัยสำคัญ ดังนั้นโรงไฟฟ้านิวเคลียร์จึงมีความซับซ้อนในทางเทคนิคมากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับโรงไฟฟ้าพลังความร้อน

วงจร NPP สามารถเป็นวงจรเดียว, สองวงจรและสามวงจร (รูปที่ 2.9)

ข้าว.2.9. แผนผังของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

วงจรวงจรเดียว (รูปที่ 2.9a) เป็นวิธีที่ง่ายที่สุด ปล่อยออกมาในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ 1 เนื่องจากปฏิกิริยาลูกโซ่ของฟิชชันของนิวเคลียสของธาตุหนัก ความร้อนจึงถูกถ่ายเทโดยสารหล่อเย็น ไอน้ำมักถูกใช้เป็นสารหล่อเย็น ซึ่งต่อมาใช้เป็นเชื้อเพลิงในโรงไฟฟ้ากังหันไอน้ำทั่วไป อย่างไรก็ตาม ไอน้ำที่ผลิตในเครื่องปฏิกรณ์นั้นมีกัมมันตภาพรังสี ดังนั้นเพื่อปกป้องบุคลากรในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์และสิ่งแวดล้อม อุปกรณ์ส่วนใหญ่จึงต้องได้รับการปกป้องจากรังสี

ตามรูปแบบสองและสามวงจร (รูปที่ 2.9, b และ 2.9, c) ความร้อนจะถูกกำจัดออกจากเครื่องปฏิกรณ์โดยสารหล่อเย็นซึ่งจะถ่ายเทความร้อนนี้ไปยังสภาพแวดล้อมการทำงานโดยตรง (ตัวอย่างเช่นในสอง- วงจรไฟฟ้าผ่านเครื่องกำเนิดไอน้ำ 3 ) หรือผ่านทางสารหล่อเย็นวงจรระดับกลาง (เช่น ในการออกแบบสามวงจรระหว่างตัวแลกเปลี่ยนความร้อนระดับกลาง 2 และเครื่องกำเนิดไอน้ำ 3 ). ในรูป ตัวเลข 2.9 5 , 6 และ 7 มีการระบุคอนเดนเซอร์และปั๊มซึ่งทำหน้าที่เหมือนกับในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนทั่วไป

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์มักถูกเรียกว่า "หัวใจ" ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ปัจจุบันมีเครื่องปฏิกรณ์อยู่ไม่กี่ประเภท

ขึ้นอยู่กับระดับพลังงานของนิวตรอน ภายใต้อิทธิพลของฟิชชันของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์สามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม:

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ด้วย เครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนความร้อน;

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ด้วย เครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนเร็ว.

ภายใต้อิทธิพลของนิวตรอนความร้อน ไอโซโทปของยูเรเนียม-235 เท่านั้นที่สามารถเกิดฟิชชันได้ ซึ่งเนื้อหาในยูเรเนียมธรรมชาติมีเพียง 0.7% เท่านั้น ส่วนที่เหลืออีก 99.3% เป็นไอโซโทปของยูเรเนียม-238 ภายใต้อิทธิพลของฟลักซ์นิวตรอนที่มีระดับพลังงานสูงกว่า (นิวตรอนเร็ว) ยูเรเนียม-238 จะผลิตพลูโทเนียม-239 เชื้อเพลิงนิวเคลียร์เทียม ซึ่งใช้ในเครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนเร็ว เครื่องปฏิกรณ์พลังงานส่วนใหญ่ที่ทำงานอยู่ในปัจจุบันเป็นเครื่องปฏิกรณ์ประเภทแรก

แผนผังของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ใช้ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบสองวงจรแสดงไว้ในรูปที่ 1 2.10.

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ประกอบด้วยแกน ตัวสะท้อนแสง ระบบทำความเย็น ระบบควบคุม ระบบควบคุมและควบคุม ตัวเรือน และการปกป้องทางชีวภาพ

แกนเครื่องปฏิกรณ์เป็นพื้นที่ที่คงปฏิกิริยาลูกโซ่ฟิชชันไว้ ประกอบด้วยวัสดุฟิสไซล์ สารหน่วงการหล่อเย็น และตัวสะท้อนนิวตรอน แท่งควบคุม และวัสดุโครงสร้าง องค์ประกอบหลักของแกนเครื่องปฏิกรณ์ซึ่งปล่อยพลังงานและปฏิกิริยายั่งยืนในตัวเอง ได้แก่ วัสดุฟิสไซล์และตัวหน่วง แกนกลางถูกแยกออกจากอุปกรณ์ภายนอกและบุคลากรทำงานโดยโซนป้องกัน

ข้างต้น เราจะพิจารณา CCGT ที่เป็นประเภทการรีไซเคิลที่ง่ายที่สุดและแพร่หลายที่สุด อย่างไรก็ตาม ความหลากหลายของ PSU นั้นยอดเยี่ยมมากจนไม่สามารถพิจารณาให้ครบถ้วนได้ ดังนั้นด้านล่างเราจะพิจารณาประเภทหลักของหน่วย CCGT ที่น่าสนใจสำหรับเราทั้งจากมุมมองพื้นฐานหรือเชิงปฏิบัติ ในเวลาเดียวกัน เราจะพยายามจำแนกประเภทเหล่านั้น ซึ่งก็เหมือนกับการจำแนกประเภทอื่นๆ ก็คือจะเป็นแบบมีเงื่อนไข

ตามวัตถุประสงค์ หน่วย CCGT จะแบ่งออกเป็นหน่วยควบแน่นและหน่วยทำความร้อน อันแรกผลิตกระแสไฟฟ้าเท่านั้น ส่วนอันที่สองยังทำหน้าที่ให้ความร้อนน้ำในเครือข่ายในเครื่องทำความร้อนที่เชื่อมต่อกับกังหันไอน้ำ

ขึ้นอยู่กับจำนวนสื่อการทำงานที่ใช้ใน CCGT สื่อเหล่านี้จะแบ่งออกเป็นไบนารีและโมโน ในโรงงานไบนารี สารทำงานของวงจรกังหันแก๊ส (ผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ของอากาศและเชื้อเพลิง) และโรงงานกังหันไอน้ำ (น้ำและไอน้ำ) จะถูกแยกออกจากกัน ในการติดตั้งแบบขั้นตอนเดียว สารทำงานของกังหันเป็นส่วนผสมของผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้และไอน้ำ

โครงการ ม.อแสดงในรูปที่. 9.4. ก๊าซที่ทางออกของกังหันก๊าซจะถูกส่งไปยังหม้อต้มความร้อนเหลือทิ้ง ซึ่งมีปั๊มป้อนจ่ายน้ำเข้าไป 5 . ไอน้ำที่ผลิตที่ทางออกจะเข้าสู่ห้องเผาไหม้ 2 ผสมกับผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้และผลลัพธ์ของส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันจะถูกส่งไปยังกังหันก๊าซ (ถูกต้องมากขึ้นไปยังกังหันไอน้ำและก๊าซ 3 . ความหมายนี้ชัดเจน: ส่วนหนึ่งของอากาศที่มาจากเครื่องอัดอากาศและทำหน้าที่ลดอุณหภูมิของก๊าซทำงานให้อยู่ในสภาวะความแข็งแรงที่อนุญาตของชิ้นส่วนกังหันก๊าซจะถูกแทนที่ด้วยไอน้ำซึ่งเพิ่มแรงดันโดยปั๊มป้อน ในสภาวะน้ำต้องใช้พลังงานน้อยกว่าการเพิ่มแรงดันอากาศในคอมเพรสเซอร์ ในเวลาเดียวกันเนื่องจากส่วนผสมของแก๊สและไอน้ำออกจากหม้อต้มความร้อนเหลือทิ้งในรูปของไอน้ำความร้อนของการควบแน่นของไอน้ำที่ได้รับในหม้อไอน้ำและมีปริมาณมากจึงเข้าไปในปล่องไฟ

ปัญหาทางเทคนิคในการจัดระบบการควบแน่นของไอน้ำจากส่วนผสมของไอน้ำ-ก๊าซ และความต้องการที่เกี่ยวข้องในการดำเนินงานอย่างต่อเนื่องของโรงบำบัดน้ำที่มีประสิทธิภาพเป็นข้อเสียเปรียบหลักของหน่วย CCGT แบบโมโน

ข้าว. 9.4. แผนผังของหน่วยกังหันก๊าซชนิดโมโนคริสตัลไลน์

ในต่างประเทศ การติดตั้งโมโนที่อธิบายไว้เรียกว่า STIG (จากกังหันก๊าซแบบฉีดไอน้ำ) ส่วนใหญ่สร้างโดย General Electric ร่วมกับหน่วยกังหันก๊าซที่มีกำลังค่อนข้างต่ำ ในตาราง รูปที่ 9.1 แสดงข้อมูลจาก General Electric ซึ่งแสดงให้เห็นการเพิ่มขึ้นของกำลังและประสิทธิภาพของเครื่องยนต์เมื่อใช้การฉีดไอน้ำ

ตารางที่ 9.1

การเปลี่ยนแปลงกำลังและประสิทธิภาพเมื่อนำไอน้ำเข้าไปในห้องเผาไหม้ของ CCPP แบบขั้นตอนเดียว

จะเห็นได้ว่าด้วยการฉีดไอน้ำทำให้ทั้งกำลังและประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น

ข้อเสียที่กล่าวข้างต้นไม่ได้นำไปสู่การใช้หน่วย mono-CCGT อย่างแพร่หลาย อย่างน้อยก็เพื่อวัตถุประสงค์ในการผลิตกระแสไฟฟ้าที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อนอันทรงพลัง

ที่โรงงาน Yuzhno-Turbine (Nikolaev ประเทศยูเครน) มีการสร้างหน่วย CCGT สาธิตแบบโมโนเฟสที่มีกำลังการผลิต 16 เมกะวัตต์

CCGT ส่วนใหญ่เป็นประเภทไบนารี CCGT ไบนารีที่มีอยู่สามารถแบ่งออกเป็นห้าประเภท:

การใช้หน่วย CCGT. ในการติดตั้งเหล่านี้ ความร้อนจากก๊าซไอเสียของกังหันก๊าซจะถูกนำไปใช้ในหม้อต้มความร้อนเหลือทิ้งเพื่อผลิตไอน้ำพารามิเตอร์สูงที่ใช้ในวงจรกังหันไอน้ำ ข้อดีหลักของการรีไซเคิลหน่วย CCGT เมื่อเปรียบเทียบกับหน่วยกังหันไอน้ำคือประสิทธิภาพสูง (ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ประสิทธิภาพจะเกิน 60%) ลดเงินลงทุนลงอย่างมาก ความต้องการน้ำหล่อเย็นลดลง การปล่อยมลพิษที่เป็นอันตรายต่ำ และความคล่องตัวสูง ดังที่แสดงไว้ข้างต้น การใช้งานหน่วย CCGT ต้องใช้กังหันก๊าซอุณหภูมิสูงที่ประหยัดอย่างมากและมีอุณหภูมิก๊าซไอเสียสูงเพื่อสร้างไอน้ำที่มีพารามิเตอร์สูงสำหรับหน่วยกังหันไอน้ำ (STU) โรงงานกังหันก๊าซสมัยใหม่ที่ตรงตามข้อกำหนดเหล่านี้ยังคงสามารถทำงานได้โดยใช้ก๊าซธรรมชาติหรือเชื้อเพลิงเหลวเกรดเบา

CCGT พร้อมการปล่อยก๊าซกังหันก๊าซออกสู่หม้อต้มพลังงาน CCGT ดังกล่าวมักเรียกสั้น ๆ "ปลดประจำการ"หรือ PGU ด้วย เครื่องกำเนิดไอน้ำแรงดันต่ำ(รูปที่ 9.5)

ข้าว. 9.5. แผนผังหน่วยปล่อย CCGT

ในนั้นความร้อนของก๊าซไอเสียของโรงงานกังหันก๊าซซึ่งมีออกซิเจนในปริมาณที่เพียงพอจะถูกส่งไปยังหม้อต้มพลังงานโดยแทนที่อากาศที่จ่ายโดยพัดลมโบลเวอร์ของหม้อไอน้ำจากชั้นบรรยากาศ ในกรณีนี้ไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องทำความร้อนแบบหม้อไอน้ำเนื่องจากก๊าซไอเสียของโรงงานกังหันก๊าซมีอุณหภูมิสูง ข้อได้เปรียบหลักของโครงการจำหน่ายคือความเป็นไปได้ในการใช้เชื้อเพลิงพลังงานแข็งราคาไม่แพงในวงจรกังหันไอน้ำ

ในหน่วยปล่อย CCGT เชื้อเพลิงจะถูกส่งไปยังห้องเผาไหม้ของหน่วยกังหันก๊าซไม่เพียงเท่านั้น แต่ยังส่งไปยังหม้อต้มพลังงานด้วย (รูปที่ 9.5) และหน่วยกังหันก๊าซทำงานโดยใช้เชื้อเพลิงเบา (ก๊าซหรือเชื้อเพลิงดีเซล) และ หม้อต้มพลังงานใช้เชื้อเพลิงทุกชนิด มีการใช้วัฏจักรทางอุณหพลศาสตร์สองรอบในหน่วย CCGT ที่ปล่อยออกมา ความร้อนที่เข้าสู่ห้องเผาไหม้ของหน่วยกังหันก๊าซพร้อมกับเชื้อเพลิงจะถูกแปลงเป็นไฟฟ้าในลักษณะเดียวกับในหน่วย CCGT ที่ใช้งาน กล่าวคือ โดยมีประสิทธิภาพถึง 50% และความร้อนที่เข้าสู่หม้อต้มพลังงานจะเหมือนกับในวงจรกังหันไอน้ำแบบธรรมดานั่นคือ ด้วยประสิทธิภาพถึง 40% อย่างไรก็ตาม ปริมาณออกซิเจนที่สูงเพียงพอในก๊าซไอเสียของหน่วยกังหันก๊าซ รวมถึงความต้องการที่จะมีอัตราส่วนอากาศส่วนเกินด้านหลังหม้อต้มพลังงานเล็กน้อย นำไปสู่ความจริงที่ว่าส่วนแบ่งของพลังงานของวงจรกังหันไอน้ำคือ ประมาณ 2/3 และส่วนแบ่งกำลังของหน่วยกังหันก๊าซคือ 1/3 (ตรงกันข้ามกับการใช้งาน CCGT ซึ่งความสัมพันธ์นี้ตรงกันข้าม) ดังนั้นประสิทธิภาพของหน่วย CCGT ของเสียจึงอยู่ที่ประมาณ

เหล่านั้น. น้อยกว่าหน่วย CCGT รีไซเคิลอย่างมาก โดยคร่าวๆ เราสามารถสรุปได้ว่า เมื่อเปรียบเทียบกับวงจรกังหันไอน้ำแบบทั่วไป การประหยัดเชื้อเพลิงเมื่อใช้หน่วย CCGT ของเสียจะประมาณครึ่งหนึ่งของการประหยัดเชื้อเพลิงในหน่วย CCGT รีไซเคิล

นอกจากนี้การออกแบบหน่วย CCGT ที่ปล่อยออกมานั้นมีความซับซ้อนมากเนื่องจากจำเป็นต้องให้แน่ใจว่าส่วนกังหันไอน้ำทำงานโดยอัตโนมัติ (ในกรณีที่หน่วยกังหันก๊าซทำงานล้มเหลว) และเนื่องจากไม่มีเครื่องทำความร้อนในอากาศ หม้อไอน้ำ (หลังจากทั้งหมดก๊าซร้อนจากหน่วยกังหันก๊าซจะเข้าสู่หม้อต้มพลังงานระหว่างการทำงานของหน่วย CCGT) จำเป็นต้องมีการติดตั้ง เครื่องทำความร้อนพิเศษที่ให้ความร้อนกับอากาศก่อนที่จะป้อนเข้าไปในหม้อต้มพลังงาน

วรรณกรรมหลัก:

บันทึกของคุณเอง

พื้นฐานของพลังงานสมัยใหม่: หลักสูตรการบรรยายสำหรับผู้จัดการของบริษัทพลังงาน ในสองส่วน / ภายใต้กองบรรณาธิการทั่วไปของสมาชิกที่เกี่ยวข้อง รศ อี.วี. อเมทิสโทวา.ไอ 5-7046-0889-2. ส่วนที่ 1 วิศวกรรมพลังงานความร้อนสมัยใหม่ / Trukhniy A.D., Makarov A.A., Klimenko V.V. - อ.: สำนักพิมพ์ MPEI, 2545. - 368 หน้า, ป่วย ISBN 5-7046-0890-6 (ตอนที่ 1) ส่วนที่ 2 วิศวกรรมพลังงานไฟฟ้าสมัยใหม่ / เอ็ด อาจารย์เอ.พี. พม่าและ V.A. สโตรวา. - อ.: สำนักพิมพ์ MPEI, 2546. - 454 หน้า, ป่วย ISBN 5-7046-0923-6 (ตอนที่ 2)

โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมเรียกว่าโรงไฟฟ้าที่ใช้ความร้อนของก๊าซไอเสียของกังหันก๊าซโดยตรงหรือโดยอ้อมเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าในวงจรกังหันไอน้ำ มันแตกต่างจากโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำและกังหันก๊าซในเรื่องประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้น

แผนผังของโรงงานก๊าซหมุนเวียน (จากการบรรยายของ Fomina)

GT EG ไอน้ำ

คอมเพรสเซอร์หม้อต้มความร้อนเหลือทิ้ง K

แอร์ อีจี

ป้อนน้ำ

KS – ห้องเผาไหม้

GT – กังหันก๊าซ

K – กังหันไอน้ำควบแน่น

EG – เครื่องกำเนิดไฟฟ้า

โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมประกอบด้วยสองหน่วยที่แยกจากกัน: พลังไอน้ำและกังหันก๊าซ

ในหน่วยกังหันก๊าซ กังหันจะถูกหมุนโดยผลิตภัณฑ์ก๊าซจากการเผาไหม้เชื้อเพลิง เชื้อเพลิงอาจเป็นก๊าซธรรมชาติหรือผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม (น้ำมันเชื้อเพลิง น้ำมันดีเซล) เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเครื่องแรกตั้งอยู่บนเพลาเดียวกับกังหันซึ่งสร้างกระแสไฟฟ้าเนื่องจากการหมุนของโรเตอร์ เมื่อผ่านกังหันแก๊ส ผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้จะให้พลังงานเพียงบางส่วนและยังคงมีอุณหภูมิสูงที่ทางออกจากกังหันแก๊ส จากทางออกของกังหันแก๊ส ผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้จะเข้าสู่โรงไฟฟ้าพลังไอน้ำ หม้อต้มความร้อนเหลือทิ้ง ซึ่งน้ำและไอน้ำที่เกิดขึ้นจะถูกทำให้ร้อน อุณหภูมิของผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้เพียงพอที่จะนำไอน้ำไปสู่สถานะที่จำเป็นสำหรับการใช้งานในกังหันไอน้ำ (อุณหภูมิของก๊าซไอเสียประมาณ 500 องศาเซลเซียสทำให้สามารถรับไอน้ำร้อนยวดยิ่งที่ความดันประมาณ 100 บรรยากาศ) กังหันไอน้ำขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเครื่องที่สอง

อนาคตสำหรับการพัฒนา ม.อ. (จากตำราเรียนของ Amethystov)

1. โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมเป็นเครื่องยนต์ที่ประหยัดที่สุดที่ใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้า CCGT วงจรเดียวที่มีหน่วยกังหันก๊าซซึ่งมีอุณหภูมิเริ่มต้นประมาณ 1,000 °C สามารถมีประสิทธิภาพสัมบูรณ์ได้ประมาณ 42% ซึ่งจะเป็น 63% ของประสิทธิภาพทางทฤษฎีของ CCGT ประสิทธิภาพของหน่วย CCGT แบบสามวงจรที่มีระบบทำความร้อนด้วยไอน้ำยวดยิ่งระดับกลาง ซึ่งอุณหภูมิของก๊าซที่ด้านหน้ากังหันแก๊สอยู่ที่ระดับ 1,450 °C ในปัจจุบันสูงถึง 60% ซึ่งเป็น 82% ของระดับที่เป็นไปได้ทางทฤษฎี ไม่ต้องสงสัยเลยว่าประสิทธิภาพสามารถเพิ่มขึ้นได้อีก

2. โรงงานหมุนเวียนเป็นเครื่องยนต์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากที่สุด สาเหตุหลักมาจากประสิทธิภาพสูง - ท้ายที่สุดแล้วความร้อนทั้งหมดที่มีอยู่ในเชื้อเพลิงซึ่งไม่สามารถแปลงเป็นไฟฟ้าได้จะถูกปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อมและเกิดมลภาวะทางความร้อน ดังนั้นการลดการปล่อยความร้อนจาก CCGT เมื่อเปรียบเทียบกับโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำจะเท่ากับปริมาณการใช้เชื้อเพลิงสำหรับการผลิตไฟฟ้าที่ลดลงอย่างแน่นอน

3. โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมเป็นเครื่องยนต์ที่คล่องแคล่วมาก ซึ่งสามารถเปรียบเทียบความคล่องตัวได้เพียงกังหันก๊าซอิสระเท่านั้น

4. ด้วยกำลังไอน้ำและโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมที่เท่ากัน ปริมาณการใช้น้ำหล่อเย็นของโรงงาน CCGT จึงน้อยกว่าประมาณสามเท่า

5. CCGT มีต้นทุนปานกลางสำหรับหน่วยพลังงานที่ติดตั้งซึ่งสัมพันธ์กับปริมาณชิ้นส่วนก่อสร้างที่น้อยลง, การไม่มีหม้อต้มพลังงานที่ซับซ้อน, ปล่องไฟราคาแพง, ระบบทำความร้อนแบบสร้างใหม่สำหรับน้ำป้อน, การใช้ กังหันไอน้ำที่เรียบง่ายกว่าและระบบจ่ายน้ำในกระบวนการผลิต

6. หน่วย CCGT มีรอบการก่อสร้างที่สั้นกว่ามาก สามารถแนะนำยูนิต CCGT โดยเฉพาะแบบเพลาเดี่ยวได้เป็นขั้นๆ ทำให้ปัญหาการลงทุนง่ายขึ้น

โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมแทบไม่มีข้อเสีย แต่เราควรพูดถึงข้อจำกัดและข้อกำหนดบางประการสำหรับอุปกรณ์และเชื้อเพลิง การติดตั้งดังกล่าวจำเป็นต้องใช้ก๊าซธรรมชาติ สำหรับรัสเซีย ซึ่งส่วนแบ่งของก๊าซที่มีราคาไม่แพงนักที่ใช้เป็นพลังงานเกิน 60% และครึ่งหนึ่งถูกใช้เพื่อเหตุผลด้านสิ่งแวดล้อมที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อน มีความเป็นไปได้ทั้งหมดสำหรับการก่อสร้างโรงงานผลิตก๊าซหมุนเวียน

ทั้งหมดนี้ชี้ให้เห็นว่าการก่อสร้างโรงงาน CCGT เป็นแนวโน้มที่เกิดขึ้นในวิศวกรรมพลังงานความร้อนสมัยใหม่

ประสิทธิภาพของหน่วย CCGT ประเภทการกู้คืน:

ηPGU = ηGTU + (1- ηGTU)*ηKU*ηPTU

STU - หน่วยกังหันไอน้ำ

HRSG – หม้อต้มความร้อนเหลือทิ้ง

โดยทั่วไปประสิทธิภาพของหน่วย CCGT คือ:

ที่นี่ - Qgtu คือปริมาณความร้อนที่จ่ายให้กับของไหลทำงานของหน่วยกังหันก๊าซ

Qpsu คือปริมาณความร้อนที่จ่ายให้กับตัวกลางไอน้ำในหม้อไอน้ำ

1. แผนภาพความร้อนหลักของไอน้ำและการจ่ายความร้อนจากโรงไฟฟ้าพลังความร้อน ค่าสัมประสิทธิ์ความร้อน α ของโรงงาน CHP วิธีการครอบคลุมภาระความร้อนสูงสุดที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อน

CHP (โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม)- ออกแบบมาเพื่อการจ่ายความร้อนและไฟฟ้าจากส่วนกลางให้กับผู้บริโภค ความแตกต่างจาก IES คือใช้ความร้อนของไอน้ำที่ระบายออกจากกังหันเพื่อตอบสนองความต้องการในการผลิต การทำความร้อน การระบายอากาศ และการจ่ายน้ำร้อน เนื่องจากการรวมกันของการผลิตไฟฟ้าและความร้อนนี้ ทำให้สามารถประหยัดเชื้อเพลิงได้อย่างมากเมื่อเปรียบเทียบกับการจัดหาพลังงานแยกกัน (การผลิตไฟฟ้าที่ CPP และพลังงานความร้อนที่โรงต้มน้ำในท้องถิ่น) ด้วยวิธีการผลิตแบบผสมผสานนี้ ทำให้โรงงาน CHP มีประสิทธิภาพค่อนข้างสูง โดยสูงถึง 70% ดังนั้นโรงงาน CHP จึงแพร่หลายในพื้นที่และเมืองที่มีการใช้ความร้อนสูง กำลังสูงสุดของโรงงาน CHP น้อยกว่ากำลังของ CPP

โรงงาน CHP มีความผูกพันกับผู้บริโภคเพราะว่า รัศมีการถ่ายเทความร้อน (ไอน้ำ, น้ำร้อน) อยู่ที่ประมาณ 15 กม. โรงงาน CHP ในเขตชานเมืองส่งน้ำร้อนที่อุณหภูมิเริ่มต้นที่สูงขึ้นในระยะทางสูงสุด 30 กม. ความต้องการไอน้ำสำหรับการผลิตที่มีแรงดัน 0.8-1.6 MPa สามารถส่งได้ในระยะทางไม่เกิน 2-3 กม. ด้วยความหนาแน่นของภาระความร้อนโดยเฉลี่ย กำลังของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนมักจะไม่เกิน 300-500 MW เฉพาะในเมืองใหญ่เช่นมอสโกหรือเซนต์ปีเตอร์สเบิร์กที่มีความหนาแน่นของภาระความร้อนสูงเท่านั้นที่สมเหตุสมผลที่จะสร้างสถานีที่มีความจุสูงถึง 1,000-1500 เมกะวัตต์

กำลังของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนและประเภทของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเทอร์โบถูกเลือกตามความต้องการความร้อนและพารามิเตอร์ของไอน้ำที่ใช้ในกระบวนการผลิตและการทำความร้อน กังหันที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคือกังหันที่มีการสกัดและควบแน่นไอน้ำแบบปรับได้หนึ่งหรือสองแบบ (ดูรูป) การเลือกที่ปรับได้ช่วยให้คุณสามารถควบคุมการผลิตความร้อนและไฟฟ้าได้

โหมด CHP - รายวันและตามฤดูกาล - ขึ้นอยู่กับการใช้ความร้อนเป็นหลัก สถานีจะทำงานได้อย่างประหยัดที่สุดหากพลังงานไฟฟ้าตรงกับความร้อนที่ปล่อยออกมา ในกรณีนี้ ปริมาณไอน้ำขั้นต่ำจะเข้าสู่คอนเดนเซอร์ ในฤดูหนาว เมื่อความต้องการความร้อนสูงสุด ที่อุณหภูมิอากาศที่ออกแบบในช่วงเวลาทำงานของสถานประกอบการอุตสาหกรรม โหลดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า CHP จะใกล้เคียงกับค่าที่ระบุ ในช่วงที่การใช้ความร้อนต่ำ เช่น ในฤดูร้อน และในฤดูหนาวที่อุณหภูมิอากาศสูงกว่าอุณหภูมิที่ออกแบบไว้ และในเวลากลางคืน พลังงานไฟฟ้าของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่สอดคล้องกับการใช้ความร้อนจะลดลง หากระบบไฟฟ้าต้องการพลังงานไฟฟ้า โรงไฟฟ้าพลังความร้อนจะต้องเปลี่ยนไปใช้โหมดผสม ซึ่งจะเพิ่มการไหลของไอน้ำเข้าสู่ส่วนแรงดันต่ำของกังหันและเข้าสู่คอนเดนเซอร์ ในขณะเดียวกันประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าก็ลดลง

การผลิตไฟฟ้าสูงสุดโดยสถานีทำความร้อน "โดยใช้ความร้อน" จะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อทำงานร่วมกับ CPP ที่ทรงพลังและโรงไฟฟ้าพลังน้ำซึ่งรับภาระสำคัญในช่วงเวลาที่ลดการใช้ความร้อน

การวิเคราะห์เปรียบเทียบวิธีการควบคุมภาระความร้อน

การควบคุมคุณภาพ

ข้อได้เปรียบ: โหมดไฮดรอลิกที่เสถียรของเครือข่ายการทำความร้อน

ข้อบกพร่อง:

■ ความน่าเชื่อถือต่ำของแหล่งพลังงานความร้อนสูงสุด

■ ความจำเป็นในการใช้วิธีการที่มีราคาแพงในการบำบัดน้ำแต่งหน้าเครือข่ายความร้อนที่อุณหภูมิน้ำหล่อเย็นสูง

■ ตารางอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเพื่อชดเชยการใช้น้ำสำหรับการจัดหาน้ำร้อนและการลดการผลิตไฟฟ้าจากการใช้ความร้อนที่เกี่ยวข้อง

■ ความล่าช้าในการขนส่งขนาดใหญ่ (ความเฉื่อยความร้อน) ในการควบคุมภาระความร้อนของระบบจ่ายความร้อน

■ การกัดกร่อนของท่อที่มีความเข้มข้นสูงเนื่องจากการทำงานของระบบจ่ายความร้อนในช่วงการทำความร้อนส่วนใหญ่โดยมีอุณหภูมิน้ำหล่อเย็น 60-85 °C;

■ ความผันผวนของอุณหภูมิอากาศภายในเนื่องจากอิทธิพลของภาระ DHW ต่อการทำงานของระบบทำความร้อนและอัตราส่วนที่แตกต่างกันของ DHW และภาระความร้อนระหว่างสมาชิก

■ การลดคุณภาพของการจ่ายความร้อนเมื่อควบคุมอุณหภูมิของสารหล่อเย็นตามอุณหภูมิอากาศภายนอกโดยเฉลี่ยเป็นเวลาหลายชั่วโมงซึ่งนำไปสู่ความผันผวนของอุณหภูมิของอากาศภายใน

■ ที่อุณหภูมิน้ำในเครือข่ายที่แปรผัน การทำงานของตัวชดเชยจะยากขึ้นอย่างมาก

การติดตั้ง CCGT ออกแบบมาเพื่อแปลงพลังงานของหน่วยงานสองแห่ง ได้แก่ ไอน้ำและก๊าซให้เป็นพลังงานกลไปพร้อมๆ กัน [GOST 26691 85] โรงงานวงจรรวม อุปกรณ์ที่มีพื้นผิวการแผ่รังสีและการพาความร้อน... ...

โรงงานวงจรรวม- อุปกรณ์ที่มีพื้นผิวการแผ่รังสีและการพาความร้อนที่สร้างและไอน้ำร้อนยวดยิ่งสำหรับการทำงานของกังหันไอน้ำโดยการเผาไหม้เชื้อเพลิงอินทรีย์และรีไซเคิลความร้อนของผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้ที่ใช้ในกังหันก๊าซใน... ... คำศัพท์ที่เป็นทางการ

โรงงานวงจรรวม- GTU 15. โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม การติดตั้งที่ออกแบบมาเพื่อแปลงพลังงานของของไหลทำงาน 2 ชนิด ไอน้ำและก๊าซ เป็นพลังงานกลไปพร้อมๆ กัน ที่มา: GOST 26691 85: วิศวกรรมพลังงานความร้อน ข้อกำหนดและคำจำกัดความเอกสารต้นฉบับ 3.13 พาร์... หนังสืออ้างอิงพจนานุกรมเกี่ยวกับเอกสารเชิงบรรทัดฐานและทางเทคนิค

โรงงานผลิตก๊าซหมุนเวียนแบบผสมผสานที่มีการแปรสภาพเป็นก๊าซชีวมวลภายในวงจร- (ขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีการแปรสภาพเป็นแก๊สที่ใช้ ประสิทธิภาพจะสูงถึง 36–45%) [A.S. Goldberg. พจนานุกรมพลังงานภาษาอังกฤษเป็นภาษารัสเซีย 2549] หัวข้อ: พลังงานโดยทั่วไป โรงไฟฟ้าชีวมวลรวมชีวมวล EN วงจรรวม ... คู่มือนักแปลด้านเทคนิค

โรงผลิตก๊าซธรรมชาติแบบผสมผสานที่มีการแปรสภาพเป็นแก๊สถ่านหินในวัฏจักร- - [เอเอส โกลด์เบิร์ก พจนานุกรมพลังงานภาษาอังกฤษเป็นภาษารัสเซีย 2549] หัวข้อ: พลังงานโดยทั่วไป โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมแปรสภาพเป็นแก๊ส EN ... คู่มือนักแปลด้านเทคนิค

โรงผลิตก๊าซธรรมชาติแบบผสมผสานที่มีการแปรสภาพเป็นแก๊สถ่านหินในวัฏจักร (CCP-VGU)- - [เอเอส โกลด์เบิร์ก พจนานุกรมพลังงานภาษาอังกฤษเป็นภาษารัสเซีย 2549] หัวข้อ: พลังงานโดยทั่วไป โรงไฟฟ้าถ่านหิน EN แปรสภาพเป็นแก๊ส โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมแบบรวมถ่านหินแปรสภาพเป็นแก๊ส ... คู่มือนักแปลด้านเทคนิค

โรงผลิตก๊าซธรรมชาติแบบผสมผสานที่มีการแปรสภาพเป็นก๊าซถ่านหินในวัฏจักรโดยใช้ระเบิดทางอากาศ- - [เอเอส โกลด์เบิร์ก พจนานุกรมพลังงานภาษาอังกฤษเป็นภาษารัสเซีย 2549] หัวข้อ: พลังงานโดยทั่วไป EN โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมที่ใช้ถ่านหินแบบผสมผสานโดยใช้อากาศเป่า ... คู่มือนักแปลด้านเทคนิค

โรงผลิตก๊าซธรรมชาติแบบผสมผสานที่มีการแปรสภาพเป็นแก๊สถ่านหินในวัฏจักรโดยใช้การระเบิดของออกซิเจน- - [เอเอส โกลด์เบิร์ก พจนานุกรมพลังงานภาษาอังกฤษเป็นภาษารัสเซีย 2549] หัวข้อ: พลังงานโดยทั่วไป EN ออกซิเจนเป่าแบบบูรณาการถ่านหินแปรสภาพเป็นแก๊สพืชวงจรรวม ... คู่มือนักแปลด้านเทคนิค

โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมพร้อมเชื้อเพลิงหลังการเผาไหม้- - [เอเอส โกลด์เบิร์ก พจนานุกรมพลังงานภาษาอังกฤษเป็นภาษารัสเซีย 2549] หัวข้อด้านพลังงานในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม EN ทั่วไปที่มีการเผาเสริม ... คู่มือนักแปลด้านเทคนิค

โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมที่มีการเผาไหม้เชื้อเพลิงเพิ่มเติม- - [เอเอส โกลด์เบิร์ก พจนานุกรมพลังงานภาษาอังกฤษเป็นภาษารัสเซีย 2549] หัวข้อ: พลังงานโดยทั่วไปในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมที่ใช้เชื้อเพลิงเสริม EN ... คู่มือนักแปลด้านเทคนิค

ไอน้ำแก๊สเรียกว่าโรงไฟฟ้า (ป.จ.)ซึ่งความร้อนของก๊าซไอเสียของโรงงานกังหันก๊าซจะถูกนำไปใช้โดยตรงหรือโดยอ้อมเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าในวงจรกังหันไอน้ำ

ในรูป รูปที่ 4.10 แสดงแผนผังของโรงงานวงจรรวมที่ง่ายที่สุด หรือที่เรียกว่าประเภทการใช้งาน ก๊าซไอเสียจากกังหันก๊าซจะเข้าสู่ หม้อไอน้ำสำหรับการกู้คืน- เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบทวนกระแสซึ่งเนื่องจากความร้อนของก๊าซร้อนจึงผลิตไอน้ำที่มีพารามิเตอร์สูงส่งตรงไปยังกังหันไอน้ำ

รูปที่ 4.10. แผนผังของโรงงานวงจรรวมที่ง่ายที่สุด

หม้อต้มความร้อนเหลือทิ้งมีลักษณะเป็นเพลาสี่เหลี่ยมซึ่งวางพื้นผิวทำความร้อนซึ่งสร้างโดยท่อสีเงินซึ่งมีการจ่ายสารทำงานของหน่วยกังหันไอน้ำ (น้ำหรือไอน้ำ) เข้าไป ในกรณีที่ง่ายที่สุด พื้นผิวทำความร้อนของหม้อต้มความร้อนเหลือทิ้งประกอบด้วยองค์ประกอบสามประการ: เครื่องประหยัด 3 เครื่องระเหย 2 และเครื่องทำน้ำร้อนยิ่งยวด 1 องค์ประกอบกลางคือเครื่องระเหยประกอบด้วยดรัม 4 (กระบอกยาวครึ่งหนึ่งที่เต็มไปด้วยน้ำ), ท่อระบายน้ำหลายอัน 7 และท่อแนวตั้งของเครื่องระเหยที่ติดตั้งค่อนข้างแน่น 8 เครื่องระเหยทำงานบนหลักการพาความร้อนตามธรรมชาติ. ท่อระเหยตั้งอยู่ในโซนที่มีอุณหภูมิสูงกว่าท่อระเหย ดังนั้นน้ำร้อนในนั้นจึงระเหยไปบางส่วนจึงเบาลงและลอยขึ้นสู่ถังซัก พื้นที่ว่างจะเต็มไปด้วยน้ำเย็นกว่าผ่านท่อระบายน้ำจากถัง ไอน้ำอิ่มตัวจะถูกรวบรวมไว้ที่ส่วนบนของถังและส่งไปยังท่อของเครื่องทำความร้อนยิ่งยวด 1 การไหลของไอน้ำจากถัง 4 จะถูกชดเชยโดยการจ่ายน้ำจากเครื่องประหยัด 3 ในกรณีนี้น้ำที่เข้ามาจะผ่านท่อระเหย หลายครั้งก่อนที่จะระเหยไปจนหมด ดังนั้นจึงเรียกว่าหม้อต้มความร้อนเหลือทิ้งที่อธิบายไว้ หม้อต้มที่มีการหมุนเวียนตามธรรมชาติ.

เครื่องประหยัดจะทำความร้อนน้ำป้อนที่เข้ามาจนเกือบถึงจุดเดือด. จากถังซัก ไอน้ำอิ่มตัวแบบแห้งจะเข้าสู่ซุปเปอร์ฮีตเตอร์ ซึ่งมีความร้อนสูงเกินอุณหภูมิอิ่มตัว อุณหภูมิของไอน้ำร้อนยวดยิ่งที่เกิดขึ้น ทีแน่นอนว่า 0 นั้นน้อยกว่าอุณหภูมิของก๊าซเสมอ คิว Gมาจากกังหันแก๊ส (ปกติคือ 25 - 30 °C)

ด้านล่างแผนภาพของหม้อต้มความร้อนเหลือทิ้งในรูป รูปที่ 4.10 แสดงการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิของก๊าซและของไหลทำงานขณะเคลื่อนที่เข้าหากัน อุณหภูมิของก๊าซจะค่อยๆลดลงจากค่า q Г ที่ทางเข้าไปจนถึงค่า qух อุณหภูมิของก๊าซไอเสียก้าวไปข้างหน้า น้ำป้อนจะเพิ่มอุณหภูมิในตัวประหยัดถึงจุดเดือด(จุด ก). ที่อุณหภูมินี้ (ใกล้จะเดือด) น้ำจะเข้าสู่เครื่องระเหย น้ำระเหยอยู่ในนั้น ในขณะเดียวกันอุณหภูมิก็ไม่เปลี่ยนแปลง (กระบวนการ ก - ข). ตรงจุด ขสารทำงานอยู่ในรูปของไอน้ำอิ่มตัวแห้ง ถัดไป superheater มีความร้อนสูงเกินค่าหนึ่ง ที 0 .

ไอน้ำที่เกิดขึ้นที่ทางออกของฮีทเตอร์ยิ่งยวดจะถูกส่งไปยังกังหันไอน้ำ ซึ่งจะขยายตัวและทำงาน จากกังหัน ไอน้ำเสียจะเข้าสู่คอนเดนเซอร์และควบแน่นโดยใช้ปั๊มป้อน 6 ซึ่งจะเป็นการเพิ่มแรงดันของน้ำป้อน จะถูกส่งกลับไปยังหม้อต้มความร้อนเหลือทิ้ง

ดังนั้น ความแตกต่างพื้นฐานระหว่างโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำ (SPU) ของโรงไฟฟ้า CCGT และ PSU ทั่วไปของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนมีเพียงว่าเชื้อเพลิงไม่ได้ถูกเผาในหม้อต้มความร้อนเหลือทิ้ง และความร้อนที่จำเป็นสำหรับการทำงานของ PSU ของ โรงงาน CCGT นำมาจากก๊าซไอเสียของโรงงานกังหันก๊าซ มุมมองทั่วไปของหม้อต้มความร้อนทิ้งแสดงในรูปที่ 4.11

รูปที่ 4.11. มุมมองทั่วไปของหม้อต้มความร้อนเหลือทิ้ง

โรงไฟฟ้าที่มีหน่วย CCGT แสดงในรูปที่ 1 ในรูปที่ 4.12 ซึ่งแสดงโรงไฟฟ้าพลังความร้อนจำนวน 3 หน่วย แต่ละหน่วยกำลังประกอบด้วยหน่วยกังหันก๊าซสองหน่วยที่อยู่ติดกัน 4 บริษัทประเภท V94.2 ซีเมนส์ซึ่งแต่ละแห่งจะส่งก๊าซไอเสียอุณหภูมิสูงไปยังหม้อต้มความร้อนทิ้งของตัวเอง 8 . ไอน้ำที่เกิดจากหม้อไอน้ำเหล่านี้จะถูกส่งไปยังกังหันไอน้ำหนึ่งกังหัน 10 พร้อมเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 9 และคอนเดนเซอร์ที่อยู่ในห้องควบแน่นใต้กังหัน โดยแต่ละหน่วยผลิตไฟฟ้าดังกล่าวมีกำลังการผลิตรวม 450 เมกะวัตต์ (กังหันก๊าซและกังหันไอน้ำแต่ละหน่วยมีกำลังการผลิตประมาณ 150 เมกะวัตต์) ระหว่างช่องกระจายลมออก 5 และหม้อต้มความร้อนทิ้ง 8 ติดตั้งแล้ว บายพาส (บายพาส) ปล่องไฟ 12และประตูกันแก๊ส 6 .

รูปที่ 4.12. โรงไฟฟ้าที่มี CCGT

ข้อดีหลักของมหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์

1. ปัจจุบันโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมเป็นเครื่องยนต์ที่ประหยัดที่สุดที่ใช้ในการผลิตไฟฟ้า

2. โรงงานหมุนเวียนเป็นเครื่องยนต์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากที่สุด สิ่งนี้อธิบายได้จากประสิทธิภาพสูง - หลังจากนั้นความร้อนทั้งหมดที่มีอยู่ในเชื้อเพลิงซึ่งไม่สามารถแปลงเป็นไฟฟ้าได้จะถูกปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อมและเกิดมลภาวะทางความร้อน ดังนั้นการลดการปล่อยความร้อนจาก CCGT เมื่อเปรียบเทียบกับโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำจึงสอดคล้องกับการลดการใช้เชื้อเพลิงสำหรับการผลิตไฟฟ้าโดยประมาณ

3. โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมเป็นเครื่องยนต์ที่คล่องแคล่วมาก ซึ่งสามารถเปรียบเทียบความคล่องตัวได้เพียงกังหันก๊าซอิสระเท่านั้น ความคล่องตัวสูงของกังหันไอน้ำนั้นรับประกันได้เมื่อมีกังหันแก๊สในการออกแบบซึ่งภาระจะเปลี่ยนแปลงภายในไม่กี่นาที

4. ด้วยกำลังไอน้ำและโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมที่เท่ากัน ปริมาณการใช้น้ำหล่อเย็นของโรงงาน CCGT จึงน้อยกว่าประมาณสามเท่า สิ่งนี้พิจารณาจากข้อเท็จจริงที่ว่าพลังของส่วนพลังไอน้ำของ CCGT คือ 1/3 ของกำลังทั้งหมดและ GTU ไม่จำเป็นต้องใช้น้ำหล่อเย็นในทางปฏิบัติ

5. CCGT มีต้นทุนหน่วยพลังงานที่ติดตั้งต่ำกว่าซึ่งสัมพันธ์กับปริมาณชิ้นส่วนก่อสร้างที่น้อยลง, การไม่มีหม้อต้มพลังงานที่ซับซ้อน, ปล่องไฟราคาแพง, ระบบทำความร้อนแบบสร้างใหม่สำหรับน้ำป้อน, การใช้ กังหันไอน้ำที่เรียบง่ายกว่าและระบบจ่ายน้ำทางเทคนิค

บทสรุป

ข้อเสียเปรียบหลักของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนทั้งหมดคือเชื้อเพลิงทุกประเภทที่ใช้เป็นทรัพยากรธรรมชาติที่ไม่สามารถทดแทนได้ซึ่งค่อยๆ หมดลง นอกจากนี้ โรงไฟฟ้าพลังความร้อนยังใช้เชื้อเพลิงจำนวนมาก (ทุกๆ วัน โรงไฟฟ้าเขตของรัฐ 1 แห่งที่มีกำลังการผลิต 2,000 เมกะวัตต์ เผาถ่านหินสองขบวนต่อวัน) และเป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าที่ "สกปรก" ต่อสิ่งแวดล้อมมากที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากโรงไฟฟ้าเหล่านี้ทำงาน บนเชื้อเพลิงที่มีเถ้ากำมะถันสูง ด้วยเหตุนี้ ในปัจจุบัน การพัฒนาโรงไฟฟ้าโดยใช้พลังงานหมุนเวียนหรือพลังงานทดแทนอื่นๆ จึงอยู่ระหว่างการพัฒนาควบคู่ไปกับการใช้โรงไฟฟ้านิวเคลียร์และไฮดรอลิก อย่างไรก็ตาม แม้จะมีทุกอย่าง โรงไฟฟ้าพลังความร้อนก็เป็นผู้ผลิตไฟฟ้าหลักในประเทศส่วนใหญ่ของโลก และจะยังคงเป็นเช่นนั้นต่อไปอย่างน้อย 50 ปีข้างหน้า

คำถามทดสอบสำหรับการบรรยายครั้งที่ 4

1. แผนภาพความร้อนของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน – 3 คะแนน

2. กระบวนการทางเทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้าที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อน – 3 คะแนน

3. แผนผังโรงไฟฟ้าพลังความร้อนสมัยใหม่ – 3 คะแนน

4. คุณสมบัติของหน่วยกังหันก๊าซ บล็อกไดอะแกรมของหน่วยกังหันก๊าซ ประสิทธิภาพของ GTU – 3 คะแนน

5. แผนภาพความร้อนของหน่วยกังหันก๊าซ – 3 คะแนน

6. คุณสมบัติของ CCGT แผนภาพโครงสร้างของ ม.อ. ประสิทธิภาพของ CCGT – 3 คะแนน

7. รูปแบบการระบายความร้อนของหน่วย CCGT – 3 คะแนน

บรรยายครั้งที่ 5

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์. เชื้อเพลิงสำหรับ NPP หลักการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ การผลิตไฟฟ้าที่ NPP ด้วยเครื่องปฏิกรณ์ความร้อน เครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนเร็ว ข้อดีและข้อเสียของ NPP สมัยใหม่

แนวคิดพื้นฐาน

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์(โรงไฟฟ้านิวเคลียร์) เป็นโรงไฟฟ้า สร้างพลังงานไฟฟ้าโดยการแปลงพลังงานความร้อนที่ปล่อยออกมาในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ (เครื่องปฏิกรณ์) อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาลูกโซ่ควบคุมฟิชชัน (การแยก) ของนิวเคลียสของอะตอมยูเรเนียมความแตกต่างพื้นฐานระหว่างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์และโรงไฟฟ้าพลังความร้อนก็คือแทนที่จะใช้เครื่องกำเนิดไอน้ำ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ถูกนำมาใช้ - อุปกรณ์ที่ใช้ควบคุมปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์พร้อมกับการปล่อยพลังงาน

คุณสมบัติกัมมันตภาพรังสีของยูเรเนียมถูกค้นพบครั้งแรกโดยนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส อองตวน เบ็กเคอเรลในปี พ.ศ. 2439 นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ เออร์เนสต์ รัทเธอร์ฟอร์ดดำเนินการปฏิกิริยานิวเคลียร์เทียมครั้งแรกภายใต้อิทธิพลของอนุภาคในปี พ.ศ. 2462 นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน ออตโต ฮาห์นและ ฟริตซ์ สตราสมันน์เปิดทำการในปี พ.ศ. 2481 , การเกิดฟิชชันของนิวเคลียสยูเรเนียมหนักระหว่างการระดมยิงด้วยนิวตรอน พร้อมกับการปล่อยพลังงานออกมาการใช้พลังงานนี้อย่างแท้จริงกลายเป็นเรื่องของเวลา

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เครื่องแรกถูกสร้างขึ้นในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2485 ในสหรัฐอเมริกากลุ่มนักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยชิคาโกนำโดยนักฟิสิกส์ชาวอิตาลี เอนริโก เฟอร์มี. นับเป็นครั้งแรกที่มีการรับรู้ถึงปฏิกิริยาฟิชชันแบบไม่หน่วงของนิวเคลียสยูเรเนียม เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่เรียกว่า SR-1 ประกอบด้วยบล็อกกราไฟท์ซึ่งมีลูกบอลยูเรเนียมธรรมชาติและไดออกไซด์อยู่ นิวตรอนเร็วเกิดขึ้นหลังจากการแตกตัวของนิวเคลียร์ 235Uถูกชะลอความเร็วลงด้วยกราไฟท์เป็นพลังงานความร้อน จากนั้นจึงทำให้เกิดฟิชชันของนิวเคลียร์ใหม่ เครื่องปฏิกรณ์ซึ่งฟิชชันส่วนใหญ่เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของนิวตรอนความร้อนเรียกว่าเครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนความร้อน (ช้า) ในเครื่องปฏิกรณ์ดังกล่าวจะมีตัวหน่วงมากกว่ายูเรเนียมมาก

ในยุโรป เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ F-1 เครื่องแรกถูกผลิตและเปิดตัวในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2489 ในกรุงมอสโกกลุ่มนักฟิสิกส์และวิศวกรที่นำโดยนักวิชาการ อิกอร์ วาซิลีวิช คูร์ชาตอฟ. เครื่องปฏิกรณ์ F-1 ทำจากบล็อกกราไฟท์และมีรูปร่างเป็นลูกบอลที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 7.5 ม. ในส่วนกลางของลูกบอลที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 6 ม. แท่งยูเรเนียมถูกวางไว้ในรูของบล็อกกราไฟท์ . เครื่องปฏิกรณ์ F-1 เช่นเดียวกับ SR-1 ไม่มีระบบทำความเย็น ดังนั้นจึงทำงานที่ระดับพลังงานต่ำ ตั้งแต่เศษส่วนไปจนถึงหน่วยวัตต์

ผลการวิจัยที่เครื่องปฏิกรณ์ F-1 ทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ทางอุตสาหกรรม ในปี 1948 ภายใต้การนำของ I.V. Kurchatov งานเริ่มต้นการใช้พลังงานปรมาณูในทางปฏิบัติเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์อุตสาหกรรมแห่งแรกของโลกที่มีกำลังการผลิต 5 เมกะวัตต์เปิดตัวเมื่อวันที่ 27 มิถุนายน พ.ศ. 2497 ในเมืองออบนินสค์ ภูมิภาคคาลูกา. ในปี พ.ศ. 2501 ขั้นที่ 1 ของ NPP ไซบีเรียที่มีกำลังการผลิต 100 เมกะวัตต์ได้เริ่มดำเนินการ (กำลังการผลิตรวม 600 เมกะวัตต์) ในปีเดียวกันนั้น การก่อสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์อุตสาหกรรม Beloyarsk เริ่มขึ้น และในเดือนเมษายน พ.ศ. 2507 เครื่องกำเนิดไฟฟ้าขั้นที่ 1 ได้จ่ายไฟฟ้าให้กับผู้บริโภค ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2507 ได้มีการเปิดตัวหน่วยที่ 1 ของ Novovoronezh NPP ที่มีกำลังการผลิต 210 เมกะวัตต์ หน่วยที่ 2 มีกำลังการผลิต 350 เมกะวัตต์ เปิดตัวในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2512 ในปี พ.ศ. 2516 โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เลนินกราดได้เปิดตัว

ในสหราชอาณาจักร โรงไฟฟ้านิวเคลียร์อุตสาหกรรมแห่งแรกที่มีกำลังการผลิต 46 เมกะวัตต์เริ่มดำเนินการในปี พ.ศ. 2499 ที่คาลเดอร์ฮอลล์ หนึ่งปีต่อมา โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ขนาด 60 เมกะวัตต์ในชิปปิ้งพอร์ต (สหรัฐอเมริกา) ได้เริ่มดำเนินการ

ผู้นำระดับโลกในการผลิตไฟฟ้านิวเคลียร์ ได้แก่ : สหรัฐอเมริกา (788.6 พันล้าน kWh/ปี), ฝรั่งเศส (426.8 พันล้าน kWh/ปี), ญี่ปุ่น (273.8 พันล้าน kWh/ปี), เยอรมนี (158.4 พันล้าน kWh/ปี ) และรัสเซีย (154.7 พันล้าน kWh/ปี)เมื่อต้นปี พ.ศ. 2547 มีเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์จำนวน 441 เครื่องที่ทำงานอยู่ทั่วโลก และ JSC TVEL ของรัสเซียเป็นผู้จ่ายเชื้อเพลิงให้กับ 75 เครื่อง

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ใหญ่ที่สุดในยุโรปคือโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ Zaporozhye ใน Energodar (ยูเครน) - เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ 6 เครื่องที่มีกำลังการผลิตรวม 6 GW โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ใหญ่ที่สุดในโลก - คาชิวาซากิ-คาริวะ (ญี่ปุ่น) - เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เดือดห้าเครื่อง ( BWR) และเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ขั้นสูงสองเครื่อง ( ABWR) กำลังการผลิตรวม 8.2 GW

ปัจจุบันโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ต่อไปนี้เปิดดำเนินการในรัสเซีย: Balakovo, Beloyarsk, Bilibinsk, Rostov, Kalinin, Kola, Kursk, Leningrad, Novovoronezh, Smolensk

การพัฒนาร่างยุทธศาสตร์พลังงานของรัสเซียในช่วงจนถึงปี 2573 ช่วยให้การผลิตไฟฟ้าในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เพิ่มขึ้น 4 เท่า

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบ่งประเภทตามเครื่องปฏิกรณ์ที่ติดตั้ง:

ล เครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนความร้อน โดยใช้ตัวหน่วงพิเศษเพื่อเพิ่มความน่าจะเป็นของการดูดซับนิวตรอนโดยนิวเคลียสของอะตอมเชื้อเพลิง

ล เครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนเร็ว .

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบ่งออกเป็น:

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ (NPP) ออกแบบมาเพื่อผลิตไฟฟ้าเท่านั้น

โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมนิวเคลียร์ (CHPs) ซึ่งผลิตทั้งไฟฟ้าและพลังงานความร้อน

ปัจจุบันมีเพียงรัสเซียเท่านั้นที่กำลังพิจารณาทางเลือกสำหรับการก่อสร้างสถานีจ่ายความร้อนนิวเคลียร์

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ไม่ใช้อากาศในการออกซิไดซ์เชื้อเพลิง ไม่ปล่อยเถ้า ซัลเฟอร์ออกไซด์ คาร์บอน ฯลฯ ในชั้นบรรยากาศ มีพื้นหลังของกัมมันตภาพรังสีต่ำกว่าที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อน แต่เช่นเดียวกับโรงไฟฟ้าพลังความร้อน มันต้องใช้น้ำปริมาณมหาศาลเพื่อทำให้คอนเดนเซอร์เย็นลง

เชื้อเพลิงสำหรับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์และโรงไฟฟ้าพลังความร้อนคือ โดยใช้เชื้อเพลิงนิวเคลียร์แทนเชื้อเพลิงฟอสซิล. เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ได้มาจากยูเรเนียมธรรมชาติ ซึ่งขุดได้ในเหมือง (ไนเจอร์ ฝรั่งเศส แอฟริกาใต้) หรือในหลุมเปิด (ออสเตรเลีย นามิเบีย) หรือโดยการชะล้างใต้ดิน (แคนาดา รัสเซีย สหรัฐอเมริกา) ยูเรเนียมมีอยู่ทั่วไปในธรรมชาติ แต่ไม่มีแร่ยูเรเนียมอยู่มาก ยูเรเนียมพบได้ในหินและน้ำหลายชนิดในสถานะกระจัดกระจาย ยูเรเนียมธรรมชาติเป็นส่วนผสมของไอโซโทปยูเรเนียมที่ไม่ฟิสไซล์เป็นส่วนใหญ่ 238 คุณ(มากกว่า 99%) และ ไอโซโทปฟิสไซล์ 235 U (ประมาณ 0.71%)ซึ่งเป็นเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ (1 กก 235Uปล่อยพลังงานเท่ากับความร้อนจากการเผาไหม้ถ่านหินประมาณ 3,000 ตัน)

เครื่องปฏิกรณ์โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ต้องการ การเสริมสมรรถนะยูเรเนียม. ในการทำเช่นนี้ ยูเรเนียมธรรมชาติจะถูกส่งไปยังโรงงานเสริมสมรรถนะหลังการประมวลผล โดยที่ 90% ของยูเรเนียมพร่องตามธรรมชาติจะถูกส่งไปเก็บรักษา และ 10% ได้รับการเสริมสมรรถนะเป็น 3.3 - 4.4%

จากยูเรเนียมเสริมสมรรถนะ (ยูเรเนียมไดออกไซด์ที่แม่นยำยิ่งขึ้น ยูโอ 2หรือยูเรเนียมออกไซด์ไนตรัส ยู 2 โอ 2) ถูกสร้างขึ้น องค์ประกอบเชื้อเพลิง - แท่งเชื้อเพลิง- เม็ดทรงกระบอกเส้นผ่านศูนย์กลาง 9 มม. และสูง 15-30 มม. แท็บเล็ตเหล่านี้วางอยู่ในภาชนะที่ปิดสนิท เซอร์โคเนียม(การดูดซึมนิวตรอนด้วยเซอร์โคเนียมมีค่าน้อยกว่าเหล็กถึง 32.5 เท่า) ท่อผนังบางยาวประมาณ 4 เมตร แท่งเชื้อเพลิงประกอบเป็นชุดเชื้อเพลิง (FA) จำนวนหลายร้อยชิ้น

กระบวนการแยกตัวของนิวเคลียร์เพิ่มเติมทั้งหมด 235Uด้วยการก่อตัวของชิ้นส่วนฟิชชัน ก๊าซกัมมันตภาพรังสี ฯลฯ กำลังเกิดขึ้น ภายในท่อแท่งเชื้อเพลิงที่ปิดสนิท.

หลังจากแยกย้ายกันไป. 235Uและลดความเข้มข้นลงเหลือ 1.26% เมื่อกำลังของเครื่องปฏิกรณ์ลดลงอย่างมาก ส่วนประกอบเชื้อเพลิงจะถูกถอดออกจากเครื่องปฏิกรณ์จะถูกเก็บไว้ในบ่อทำความเย็นเป็นระยะเวลาหนึ่งแล้วส่งไปยังโรงงานเคมีกัมมันตภาพรังสีเพื่อแปรรูป

ดังนั้น ต่างจากโรงไฟฟ้าพลังความร้อนตรงที่มักจะเผาผลาญเชื้อเพลิงจนหมด ที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ เป็นไปไม่ได้ที่จะแยกเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ 100%ดังนั้นที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะคำนวณประสิทธิภาพตามปริมาณการใช้เชื้อเพลิงที่เทียบเท่ากัน ประสิทธิภาพสุทธิใช้เพื่อประเมินประสิทธิภาพการดำเนินงานของหน่วยโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

,

โดยที่พลังงานที่สร้างขึ้นคือความร้อนที่ปล่อยออกมาในเครื่องปฏิกรณ์ในเวลาเดียวกันและในเวลาเดียวกัน

ประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่คำนวณในลักษณะนี้คือ 30 - 32% แต่ไม่สมเหตุสมผลเลยที่จะเปรียบเทียบกับประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนซึ่งอยู่ที่ 37 - 40%

นอกจากไอโซโทปยูเรเนียม 235 แล้ว ไอโซโทปต่อไปนี้ยังใช้เป็นเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ด้วย:

• ไอโซโทปยูเรเนียม 233 ( 233U) ;
• ไอโซโทปพลูโตเนียม 239 ( 239 ปู่);
• ไอโซโทปทอเรียม 232 ( 232 พ) (โดยแปลงเป็น 233U).