전기 TES. TES - 무엇입니까? TPP와 CHP: 차이점. 유형별 스테이션 구분

화력 발전소

화력 발전소

(TPP)는 화석 연료를 태운 결과 열 에너지를 받아 전기 에너지로 변환되는 발전소입니다. 화력 발전소는 발전소의 주요 유형이며 선진국에서 생산 된 전기의 비율은 70-80 %입니다 (2000 년 러시아에서는 약 67 %). 화력 발전소의 화력은 물을 가열하고 증기를 생성(증기 터빈 발전소에서)하거나 뜨거운 가스를 생성(가스터빈 발전소에서)하는 데 사용됩니다. 열을 얻기 위해 화력 발전소의 보일러에서 유기물이 연소됩니다. 석탄, 천연가스, 연료유, 가연물이 연료로 사용됩니다. 열증기 터빈 발전소(TPES)에서는 증기 발생기(보일러 장치)에서 생성된 증기가 회전합니다. 증기 터빈발전기에 연결됩니다. 이러한 발전소에서는 TPP에서 생산하는 거의 모든 전기가 생산됩니다(99%). 효율성은 40%에 가깝고 단위 설치 용량은 3MW에 이릅니다. 석탄, 연료유, 이탄, 혈암, 천연 가스 등이 연료로 사용됩니다. 열병합 발전소.그들은 화력 발전소에서 생산되는 전기의 약 33%를 생산합니다. 응축 터빈이 있는 발전소에서 모든 배기 증기는 응축되어 재사용을 위해 증기-물 혼합물로 보일러에 반환됩니다. 이러한 콘덴싱 발전소(CPP)에서 약. 화력발전소에서 생산되는 전력의 67%. 러시아에서 이러한 발전소의 공식 이름은 GRES(State District Power Plant)입니다.

화력 발전소의 증기 터빈은 일반적으로 중간 기어 없이 발전기에 직접 연결되어 터빈 장치를 형성합니다. 또한 일반적으로 터빈 장치는 증기 발생기와 결합되어 강력한 TPP가 조립되는 단일 전원 장치로 결합됩니다.

가스 또는 액체 연료는 가스 터빈 화력 발전소의 연소실에서 연소됩니다. 결과 연소 생성물은 다음으로 공급됩니다. 가스 터빈발전기를 회전시키는 것입니다. 이러한 발전소의 전력은 일반적으로 수백 메가 와트이며 효율은 26-28 %입니다. 가스 터빈 발전소는 일반적으로 전기 부하 피크를 덮기 위해 증기 터빈 발전소가 있는 블록에 건설됩니다. 일반적으로 TPP에는 다음이 포함됩니다. 원자력 발전소(원자력 발전소), 지열 발전소및 발전소 자기유체역학 발전기. 석탄으로 작동하는 최초의 화력 발전소는 1882년 뉴욕에서, 1883년 상트페테르부르크에서 나타났습니다.

백과사전 "기술". - 남: 로스만. 2006 .

다른 사전에 "화력 발전소"가 무엇인지 확인하십시오.

화력 발전소- (TPP) - 화석 연료 연소 중에 방출되는 열 에너지의 변환 결과로 전기 에너지를 생성하는 발전소(장비, 설비, 장치 세트). 현재 화력발전소 중 ..... 석유 및 가스 백과사전

화력 발전소- 연료의 화학 에너지를 전기 에너지 또는 전기 에너지와 열로 변환하는 발전소. [GOST 19431 84] EN 화력발전소 열에너지를 변환하여 전기를 생산하는 발전소 주… … 기술 번역가 핸드북

화력 발전소- 화석연료 연소시 방출되는 열에너지를 변환하여 전기에너지를 생산하는 발전소 ... 지리 사전

- (TPP)는 화석 연료의 연소 중에 방출되는 열 에너지를 변환하여 전기 에너지를 생성합니다. 화력 발전소의 주요 유형은 증기 터빈(주로), 가스터빈 및 디젤입니다. 때때로 TPP는 조건부로 참조됩니다 ... ... 큰 백과사전

화력 발전소- (TPP) 화석 연료의 연소 중에 방출되는 에너지를 변환하여 전기 에너지를 생산하는 기업. 화력 발전소의 주요 부품은 보일러 플랜트, 증기 터빈 및 기계로 회전하는 발전기입니다 ... ... 그레이트 폴리테크닉 백과사전

화력 발전소- CCGT 16. GOST 19431 84에 따른 화력 발전소 출처: GOST 26691 85: 화력 공학. 용어 및 정의 원본 문서 ... 규범 및 기술 문서 용어 사전 참조 책

- (TPP), 화석 연료의 연소 중에 방출되는 열 에너지의 변환 결과로 전기 에너지를 생성합니다. TPP는 고체, 액체, 기체 및 혼합 연료(석탄, 연료유, 천연 가스, 덜 자주 갈색 ... ... 지리적 백과사전

- (TPP), 화석 연료의 연소 중에 방출되는 열 에너지의 변환 결과로 전기 에너지를 생성합니다. 화력 발전소의 주요 유형은 증기 터빈(주로), 가스터빈 및 디젤입니다. 때때로 TPP는 조건부로 참조됩니다 ... ... 백과사전

화력 발전소- šiluminė elektrinė statusas T sritis automatika atitikmenys: engl. 화력발전소; 열 스테이션 vok. Wärmekraftwerk, n rus. 화력 발전소, 프랑. 중심 전열, f; Centrale thermoélectrique, f … Automatikos terminų žodynas

화력 발전소- šiluminė elektrinė statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. 화력발전소; 증기 발전소 vok. Wärmekraftwerk, n rus. 화력 발전소, f; 화력 발전소, 프랑. 중심 전열, f; 중심 써미크, f; usine… … Fizikos terminų žodynas

- (TPP) 화석 연료의 연소 중에 방출되는 열 에너지의 변환 결과로 전기 에너지를 생성하는 발전소. 최초의 화력발전소는 19세기 말에 등장했습니다. (1882년 뉴욕, 1883년 상트페테르부르크, 1884년 ... ... 위대한 소비에트 백과사전

화력 발전소에는 내연 기관이 있는 증기 및 가스터빈이 있을 수 있습니다. 증기 터빈이 있는 가장 일반적인 화력 발전소는 다음과 같이 나뉩니다. 응축(CES)- 급수 가열을 위한 작은 선택을 제외하고 터빈을 회전하고 전기 에너지를 생성하는 데 사용되는 모든 증기; 열병합 발전소- 열병합 발전소(CHP)는 전기 및 열 에너지 소비자를 위한 전력원이며 소비 지역에 위치합니다.

콘덴싱 발전소

콘덴싱 발전소는 종종 주 지역 발전소(GRES)라고 합니다. CPP는 주로 연료 생산 지역이나 터빈에 사용되는 증기를 냉각 및 응축하는 데 사용되는 저장소 근처에 위치합니다.

콘덴싱 발전소의 특징

1. 대부분의 경우 주로 110-750kV의 전압에서 전기를 전송해야 하는 전기 에너지 소비자와의 상당한 거리가 있습니다.
2. 역 건설의 블록 원리는 건설 및 설치 작업의 양을 줄이는 데있어 작업의 신뢰성을 높이고 작동을 촉진하는 것으로 구성된 상당한 기술적 및 경제적 이점을 제공합니다.
3. 스테이션의 정상적인 기능을 보장하는 메커니즘과 설비가 시스템을 구성합니다.

IES는 고체(석탄, 토탄), 액체(연료유, 오일) 연료 또는 가스에서 작동할 수 있습니다.

고체 연료의 연료 공급 및 준비는 창고에서 연료 준비 시스템으로 운송하는 것으로 구성됩니다. 이 시스템에서 연료는 보일러로의 버너에 더 불어넣기 위해 분쇄된 상태가 됩니다. 연소 과정을 유지하기 위해 특수 팬이 공기를 퍼니스로 불어넣고 배기 가스에 의해 가열되고 연기 배출기에 의해 퍼니스 밖으로 흡입됩니다.

액체 연료는 특수 펌프에 의해 가열된 형태로 창고에서 직접 버너로 공급됩니다.

기체 연료의 준비는 주로 연소 전 기체의 압력을 조절하는 것으로 구성됩니다. 현장 또는 저장고의 가스는 가스 파이프라인을 통해 스테이션의 가스 분배 지점(GDP)으로 운송됩니다. 수압 파쇄는 가스를 분배하고 매개변수를 조절합니다.

증기 회로의 공정

주요 증기 - 물 회로는 다음 프로세스를 수행합니다.

1. 퍼니스에서 연료의 연소는 보일러 파이프에 흐르는 물을 가열하는 열의 방출을 동반합니다.
2. 물은 540..560 ° C의 온도에서 13 ... 25 MPa의 압력으로 증기로 변합니다.
3. 보일러에서 생성된 증기는 기계적인 작업을 수행하는 터빈으로 공급되어 터빈 샤프트를 회전시킵니다. 결과적으로 터빈과 공통 샤프트에 위치한 발전기 로터도 회전합니다.
4. 120 ... 140 ° C의 온도에서 0.003 ... 0.005 MPa의 압력으로 터빈에서 배출 된 증기는 응축기로 들어가서 물로 변하여 탈기기로 펌핑됩니다.
5. 탈기기에서는 용존 가스를 제거하고 무엇보다도 부식성으로 인해 위험한 산소를 제거합니다 순환수 공급 시스템은 외부 소스(저수지, 강, 지하수 우물)의 물로 응축기의 증기를 냉각시킵니다. 응축기 출구에서 온도가 25...36 °C를 넘지 않는 냉각수가 급수 시스템으로 배출됩니다.

CHP 작동에 대한 흥미로운 비디오는 아래에서 볼 수 있습니다.

증기 손실을 보상하기 위해 이전에 화학적 처리를 거친 보충수가 펌프에 의해 주요 증기-물 시스템으로 펌핑됩니다.

증기 및 물 설비의 정상적인 작동, 특히 초임계 증기 매개변수가 있는 경우 보일러에 공급되는 물의 품질이 중요하므로 터빈 응축수가 담수화 필터 시스템을 통과한다는 점에 유의해야 합니다. 수처리 시스템은 보충수를 정화하고 응축수에서 용해된 가스를 제거하도록 설계되었습니다.

고체 연료를 사용하는 스테이션에서 슬래그 및 재 형태의 연소 생성물은 특수 펌프가 장착된 특수 재 및 재 제거 시스템에 의해 보일러 용광로에서 제거됩니다.

가스 및 연료유를 연소할 때 이러한 시스템이 필요하지 않습니다.

IES에는 상당한 에너지 손실이 있습니다. 열 손실은 배기 가스(최대 10%)뿐만 아니라 콘덴서(로에서 방출되는 총 열량의 최대 40..50%)에서 특히 높습니다. 높은 증기 압력 및 온도 매개변수를 가진 최신 CPP의 효율은 42%에 이릅니다.

IES의 전기 부품은 버스바, 스위칭 및 이들 사이에 모든 연결이 있는 기타 장비를 포함하여 자체 필요에 따른 주요 전기 장비(발전기) 및 전기 장비 세트입니다.

스테이션 발전기는 그들 사이에 장치가 없는 승압 변압기가 있는 블록으로 연결됩니다.

이와 관련하여 IES에는 발전기 전압 개폐 장치가 건설되지 않습니다.

연결 수, 전압, 전송 전력 및 필요한 신뢰성 수준에 따라 110-750kV의 배전 장치는 표준 전기 연결 다이어그램에 따라 만들어집니다. 블록 간의 교차 연결은 연료, 물 및 증기뿐만 아니라 상위 또는 전력 시스템의 개폐 장치에서만 발생합니다.

이와 관련하여 각 전원 장치는 별도의 자율 스테이션으로 간주 될 수 있습니다.

역 자체에 필요한 전기를 공급하기 위해 각 장치의 발전기에서 수도꼭지가 만들어집니다. 발전기 전압은 강력한 전기 모터(200kW 이상)에 전원을 공급하는 데 사용되며 380/220V 시스템은 저전력 및 조명 설비의 모터에 전원을 공급하는 데 사용됩니다. 스테이션 자체의 요구에 따라 전기 회로가 다를 수 있습니다.

내부에서 CHP의 작동에 대한 또 다른 흥미로운 비디오:

열병합 발전소

열병합 발전소는 전기 및 열 에너지의 복합 발전원인 IES(최대 75%)보다 훨씬 더 큰 점유율을 가지고 있습니다. 에 의해 설명됩니다. 터빈에서 배출되는 증기의 일부는 산업 생산(기술), 난방, 온수 공급의 필요에 사용됩니다.

이 증기는 산업용 및 가정용으로 직접 공급되거나 특수 보일러(히터)에서 물을 예열하는 데 부분적으로 사용되며, 여기서 물은 난방 네트워크를 통해 열에너지 소비자에게 보내집니다.

IES와 비교하여 에너지 생산 기술의 주요 차이점은 증기-물 회로의 특성입니다. 터빈의 중간 증기 추출과 에너지 출력 방법을 제공하며, 이에 따라 주요 부분은 발전기 개폐 장치(GRU)를 통해 발전기 전압으로 분배됩니다.

전력 시스템의 다른 스테이션과의 통신은 승압 변압기를 통해 증가된 전압에서 수행됩니다. 하나의 발전기를 수리하거나 비상 정지하는 동안 누락된 전력은 동일한 변압기를 통해 전력 시스템에서 전송될 수 있습니다.

CHP의 신뢰성을 높이기 위해 부스 바의 단면이 제공됩니다.

따라서 타이어에 사고가 발생하고 해당 섹션 중 하나가 후속 수리되는 경우 두 번째 섹션은 계속 작동하며 전원이 공급된 상태로 남아 있는 라인을 통해 소비자에게 전력을 제공합니다.

이러한 계획에 따르면 최대 60MW의 산업용 발전기가 건설되고 있으며 반경 10km 내의 로컬 부하를 공급하도록 설계되었습니다.

대형 현대식 발전기는 500-2500MW 스테이션의 총 전력으로 최대 250MW 용량의 발전기를 사용합니다.

이들은 도시 경계 밖에 건설되고 전기는 35-220kV의 전압으로 전송되며 GRU는 제공되지 않으며 모든 발전기는 승압 변압기가 있는 블록에 연결됩니다. 블록 부하 근처의 작은 로컬 부하에 전원을 공급해야 하는 경우 발전기와 변압기 사이의 블록에서 탭이 제공됩니다. GRU가 없고 여러 발전기가 블록 다이어그램에 따라 연결된 결합 스테이션 방식도 가능합니다.

가열 스테이션(TPP). 약속. 종류

화석연료를 태울 때 방출되는 열에너지를 변환하여 전기에너지를 생산하는 화력발전소. 화력발전소 중에서는 열에너지를 증기발생기에서 사용하여 고압수증기를 생산하는 열증기터빈(TPES)이 지배적이며, 이를 통해 발전기(보통 동기발전기)의 회전자에 연결된 증기터빈 회전자를 구동한다. ). 이러한 TPP는 석탄(주로), 연료유, 천연가스, 갈탄, 이탄 및 혈암을 연료로 사용합니다.

응축 터빈을 발전기 구동 장치로 사용하고 배기 증기의 열을 사용하여 외부 소비자에게 열 에너지를 공급하지 않는 TPES를 응축 발전소라고 합니다. 발전소는 TPP에서 생산된 전기에 대해 생산합니다. 가열 터빈이 장착되고 배기 증기의 열을 산업 또는 국내 소비자에게 전달하는 TPES(열병합 발전소(CHP)); 그들은 화력 발전소에서 생산되는 전기에 대해 생성합니다.

가스터빈의 발전기로 구동되는 화력발전소를 가스터빈 발전소(GTPP)라고 합니다. 가스 또는 액체 연료는 GTPP 연소실에서 연소됩니다. 온도가 750-900C인 연소 생성물은 발전기를 회전시키는 가스 터빈에 들어갑니다. 이러한 화력 발전소의 효율은 일반적으로 26-28%이고 전력은 최대 수백 MW입니다. GTPP는 일반적으로 전기 부하 피크를 덮는 데 사용됩니다.

증기 터빈과 가스터빈 장치로 구성된 복합 가스터빈 발전소가 있는 화력 발전소를 복합 발전소(CCPP)라고 합니다. 효율성은 42 - 43%에 도달할 수 있습니다. GTPP 및 PGPP는 외부 소비자에게 열을 공급할 수도 있습니다. 즉, 화력 발전소로 작동합니다.

화력 발전소는 광범위한 연료 자원을 사용하고 상대적으로 배치가 자유롭고 계절적 변동 없이 전기를 생산할 수 있습니다. 그들의 건설은 신속하게 수행되며 노동 및 자재 비용 절감과 관련이 있습니다. 그러나 TPP에는 심각한 단점이 있습니다. 재생 불가능한 자원을 사용하고 효율성이 낮고(30-35%) 환경 상황에 매우 부정적인 영향을 미칩니다. 이 세계의 화력발전소는 매년 2억~2억 5천만 톤의 재와 약 6천만 개의 가시무수물을 대기 중으로 배출하고 엄청난 양의 산소를 흡수합니다. 소량의 석탄에는 거의 항상 U238, Th232 및 방사성 탄소 동위원소가 포함되어 있다는 것이 확인되었습니다. 러시아의 대부분의 TPP에는 황 및 질소 산화물에서 배기 가스를 청소하는 효과적인 시스템이 장착되어 있지 않습니다. 천연 가스로 운영되는 시설이 석탄, 셰일 및 연료유 시설보다 환경적으로 훨씬 깨끗하지만 가스 파이프라인을 설치하면 자연에 해를 끼칩니다(특히 북부 지역).

열 설비의 주요 역할은 응축 발전소(CPP)가 담당합니다. 그들은 연료 공급원과 소비자 모두에게 끌리기 때문에 매우 널리 퍼져 있습니다.

IES가 클수록 전기를 더 멀리 전송할 수 있습니다. 출력이 증가함에 따라 연료 및 에너지 계수의 영향이 증가합니다. 연료 기지로 향하는 방향은 값싸고 수송 불가능한 연료(칸스크-아친스크 분지의 갈탄) 자원이 있는 경우 또는 이탄, 셰일 및 연료유를 사용하는 발전소의 경우(이러한 IES는 일반적으로 정유와 관련됩니다. 센터).

CHP(열병합 발전소)는 전기와 열을 결합하여 생산하는 설비입니다. 그들의 효율성은 IES에서 30-35%에 대해 70%에 이릅니다. CHP 플랜트는 소비자와 연결되어 있습니다. 열 전달 반경(증기, 온수)은 15-20km입니다. CHPP의 최대 용량은 IES보다 작습니다.

최근에 근본적으로 새로운 설치가 나타났습니다.

• 증기 터빈 대신 가스 터빈이 사용되는 가스 터빈(GT) 플랜트는 물 공급 문제를 제거합니다(Krasnodar 및 Shaturskaya GRES에서).
• 배기 가스의 열이 물을 가열하고 저압 증기를 생성하는 데 사용되는 복합 사이클 가스 터빈(CCGT)(Nevinnomysskaya 및 Karmanovskaya GRES에서);
• 열을 전기 에너지로 직접 변환하는 자기유체역학 발전기(MHD 발전기)(Mosenergo CHPP-21 및 Ryazanskaya GRES에서).

러시아에서는 중부 지역, 볼가 지역, 우랄 및 동부 시베리아에 강력한 전력 (2 백만 kW 이상)이 건설되었습니다.

Kansk-Achinsk 분지를 기반으로 강력한 연료 및 에너지 단지(KATEK)가 만들어지고 있습니다. 이 프로젝트는 각각 640만 kW의 용량을 가진 8개의 주립 지역 발전소 건설을 제공합니다. 1989년에는 Berezovskaya GRES-1(0.8백만 kW)의 첫 번째 장치가 가동되었습니다.

1879년 당시 토마스 알바 에디슨백열등을 발명하고 전기화 시대가 열렸습니다. 많은 양의 전기를 생산하려면 저렴하고 쉽게 구할 수 있는 연료가 필요했습니다. 석탄은 이러한 요구 사항을 충족했으며 최초의 발전소(19세기 말에 에디슨이 직접 건설)는 석탄으로 가동되었습니다.

국가에 점점 더 많은 역이 건설됨에 따라 석탄에 대한 의존도가 높아졌습니다. 1차 세계 대전 이후 미국 연간 전력 생산량의 약 절반이 석탄 화력 발전소에서 생산되었습니다. 1986년 이러한 발전소의 총 설치용량은 289,000MW였으며, 이 발전소는 국내 전체 석탄 채굴량(9억 톤)의 75%를 소비했습니다. 원자력 발전의 전망과 석유 및 천연 가스 생산의 성장에 대한 기존의 불확실성을 감안할 때, 금세기 말까지 석탄 화력 발전소가 전체 전력의 최대 70%를 생산할 것이라고 가정할 수 있습니다. 국내에서 생성.

그러나 석탄은 오랫동안 오랫동안 주요 전력 공급원이었으며 앞으로도 계속 될 것이라는 사실에도 불구하고(미국에서 석탄은 모든 유형의 천연 연료 매장량의 약 80%를 차지함) 발전소를 위한 최적의 연료. 석탄의 단위 중량(즉, 발열량)당 비에너지 함량은 석유나 천연 가스보다 낮습니다. 운송하기가 더 어렵고 또한 석탄을 태우면 특히 산성비와 같은 여러 가지 바람직하지 않은 환경 영향이 발생합니다. 1960년대 말 이후 석탄 화력 발전소의 매력은 재와 슬래그 형태의 가스 및 고체 배출에 의한 환경 오염에 대한 요구 사항이 강화됨에 따라 급격히 감소했습니다. 이러한 환경 문제를 해결하는 데 드는 비용과 화력 발전소와 같은 복합 시설을 건설하는 데 드는 비용 증가로 인해 순전히 경제적인 관점에서 개발 전망이 불리해졌습니다.

하지만 석탄화력발전소의 기술기반이 바뀌면 예전의 매력이 되살아날 수 있다. 이러한 변화 중 일부는 본질적으로 진화적이며 주로 기존 설비의 용량을 늘리는 것을 목표로 합니다. 동시에 환경에 대한 피해를 최소화하면서 폐기물 없는 석탄 연소를 위한 완전히 새로운 공정이 개발되고 있습니다. 신기술의 도입은 미래의 석탄화력발전소가 환경오염 정도를 효과적으로 제어할 수 있도록 하고, 다양한 유형의 석탄을 사용할 수 있는 유연성을 가지며, 긴 건설을 필요로 하지 않도록 하는 것을 목표로 합니다. 미문.

석탄 연소 기술의 발전의 중요성을 이해하기 위해 기존 석탄 화력 발전소의 운영을 간략하게 고려하십시오. 석탄은 내부에 파이프가 있고 물이 증기로 변하는 거대한 챔버인 증기 보일러의 용광로에서 연소됩니다. 용광로에 공급되기 전에 석탄은 먼지로 부서지기 때문에 가연성 가스를 태울 때와 거의 동일한 연소 효율이 달성됩니다. 대형 증기 보일러는 시간당 평균 500톤의 미분탄을 소비하고 290만 kg의 증기를 생성하므로 100만 kWh의 전기 에너지를 생산할 수 있습니다. 동시에 보일러는 약 100,000m3의 가스를 대기로 방출합니다.
생성된 증기는 과열기를 통과하여 온도와 압력이 상승한 다음 고압 터빈으로 들어갑니다. 터빈 회전의 기계적 에너지는 발전기에 의해 전기 에너지로 변환됩니다. 더 높은 에너지 변환 효율을 얻기 위해 터빈의 증기는 일반적으로 재가열을 위해 보일러로 되돌아간 다음 1~2개의 저압 터빈을 구동한 다음 냉각에 의해 응축됩니다. 응축수는 보일러 사이클로 되돌아갑니다.

화력 발전소 장비에는 연료 공급기, 보일러, 터빈, 발전기는 물론 정교한 냉각, 연도 가스 청소 및 재 제거 시스템이 포함됩니다. 이러한 모든 주 및 보조 시스템은 발전소 설치 용량의 20%에서 최대까지 다양할 수 있는 부하에서 40년 이상 동안 높은 신뢰성으로 작동하도록 설계되었습니다. 일반적인 1,000MW 화력 발전소를 설치하는 자본 비용은 일반적으로 10억 달러를 초과합니다.

석탄을 태울 때 방출되는 열이 전기로 전환될 수 있는 효율은 1900년 이전에는 5%에 불과했지만 1967년에는 40%에 도달했습니다. 다시 말해, 약 70년 동안 생산된 전력 단위당 석탄의 특정 소비량은 8배 감소했습니다. 따라서 화력 발전소의 설치 용량 1kW 비용이 감소했습니다. 1920년에 350달러(1967년 가격)였다면 1967년에는 130달러로 감소했습니다. 공급된 전기 가격도 하락했습니다. 같은 기간 1kW 차의 경우 25센트에서 2센트로 변경됩니다.

그러나 1960년대부터 발전 속도가 감소하기 시작했습니다. 이러한 경향은 분명히 전통적인 화력 발전소가 열역학 법칙과 보일러 및 터빈을 만드는 재료의 특성에 의해 결정되는 완전성의 한계에 도달했다는 사실로 설명됩니다. 1970년대 초반부터 이러한 기술적 요인들은 새로운 경제적, 조직적 이유들로 인해 더욱 악화되었습니다. 특히 자본지출이 급증하고 전력수요가 둔화되고 유해배출에 대한 환경보호 요건이 강화되고 발전소 건설사업 시행 기간이 길어지고 있다. 그 결과 수년간 하락세를 보이던 석탄발전 비용이 급격히 상승했다. 실제로 새로운 화력 발전소에서 생산된 1kW의 전기는 현재 1920년보다 비용이 많이 듭니다(비슷한 가격).

지난 20년 동안 석탄 화력 발전소의 비용은 가스 제거에 대한 요구 사항이 증가함에 따라 가장 큰 영향을 받았습니다.
액체 및 고체 폐기물. 현대 화력 발전소의 가스 청소 및 재 제거 시스템은 현재 자본 비용의 40%, 운영 비용의 35%를 차지합니다. 기술 및 경제적 관점에서 배출 제어 시스템의 가장 중요한 요소는 종종 습식 세정 시스템이라고 하는 연도 가스 탈황 설비입니다. 습식 집진기(스크러버)는 석탄 연소 시 형성되는 주요 오염 물질인 황산화물을 보유합니다.

습식 집진의 아이디어는 간단하지만 실제로는 어렵고 비용이 많이 듭니다. 일반적으로 석회 또는 석회석과 같은 알칼리성 물질을 물과 혼합하고 용액을 연도 가스 흐름에 분사합니다. 연도 가스에 포함된 황산화물은 알칼리 입자에 흡수되어 불활성 아황산염 또는 황산칼슘(석고) 형태로 용액에서 침전됩니다. 석고는 쉽게 제거될 수 있으며 충분히 깨끗하다면 건축 자재로 판매될 수 있습니다. 더 복잡하고 값비싼 스크러버 시스템에서 석고 슬러지는 황산이나 황 원소, 더 가치 있는 화학 물질로 전환될 수 있습니다. 1978년 이후 미분탄 연료를 사용하여 건설 중인 모든 화력발전소에 스크러버 설치를 의무화했습니다. 그 결과, 미국 에너지 산업은 이제 세계의 나머지 지역보다 더 많은 스크러버 설치를 보유하고 있습니다.
신규 플랜트의 스크러버 시스템 비용은 일반적으로 설치된 용량 1kW당 $150-200입니다. 원래 습식 세정 없이 설계된 기존 공장에 세정기를 설치하는 비용은 신규 공장보다 10-40% 더 비쌉니다. 스크러버의 운영 비용은 오래된 플랜트에 설치하든 신규 플랜트에 설치하든 상관없이 상당히 높습니다. 스크러버는 침전지에 보관하거나 버려야 하는 막대한 양의 석고 슬러지를 생성하여 새로운 환경 문제를 발생시킵니다. 예를 들어, 3%의 황을 함유한 석탄에서 작동하는 1000MW 용량의 화력 발전소는 연간 너무 많은 슬러지를 생성하여 약 1m 두께의 층으로 1km2의 면적을 덮을 수 있습니다.
또한 습식 가스 세정 시스템은 많은 양의 물을 소비하며(1000MW 플랜트에서 물의 흐름은 약 3800l/min) 장비와 파이프라인이 막히거나 부식되기 쉬운 경우가 많습니다. 이러한 요소는 운영 비용을 증가시키고 전체 시스템 안정성을 감소시킵니다. 마지막으로, 스크러버 시스템에서 스테이션에서 생성된 에너지의 3~8%는 펌프 및 연기 배출기를 구동하고 가스 청소 후 연도 가스를 가열하는 데 사용되며 이는 굴뚝의 응결 및 부식을 방지하는 데 필요합니다.
미국 전력 산업에서 스크러버의 광범위한 사용은 쉽지도 저렴하지도 않았습니다. 첫 번째 스크러버 설치는 나머지 스테이션 장비보다 신뢰성이 훨씬 낮았으므로 스크러버 시스템의 구성 요소는 안전과 신뢰성에 큰 여유를 두고 설계되었습니다. 스크러버의 설치 ​​및 운영과 관련된 어려움 중 일부는 스크러버 기술의 산업적 적용이 조기에 시작되었다는 사실로 설명할 수 있습니다. 이제 25년의 경험을 통해 스크러버 시스템의 신뢰성이 허용 가능한 수준에 도달했습니다.
석탄 화력 발전소의 비용은 의무적인 배출 제어 시스템 때문에뿐만 아니라 건설 비용 자체가 치솟았기 때문에 증가했습니다. 물가상승률을 감안하더라도 석탄화력발전소의 설비용량 단가는 1970년보다 3배 이상 높아졌다. 건설 비용의 상당한 증가로 인해 무효화되었습니다. 부분적으로 이러한 가격 상승은 장기 자본 프로젝트 자금 조달의 높은 비용을 반영합니다.

프로젝트 지연의 영향은 일본 에너지 회사의 예에서 볼 수 있습니다. 일본 기업은 일반적으로 대규모 건설 프로젝트의 시운전을 지연시키는 조직적, 기술적, 재정적 문제를 처리하는 데 있어 미국 기업보다 더 효율적입니다. 일본은 30~40개월이면 발전소를 지어 가동할 수 있지만, 미국은 같은 용량의 발전소를 짓는 데 50~60개월이 걸린다. 이러한 긴 프로젝트 구현 시간으로 인해 건설 중인 새 발전소의 비용(및 이에 따른 동결 자본 비용)은 많은 미국 에너지 회사의 고정 자본과 비슷합니다.

따라서 에너지 회사는 특히 증가하는 수요를 충족하기 위해 기존 발전소에 신속하게 운송 및 설치할 수 있는 더 작은 모듈식 발전소를 사용하여 새로운 발전소 건설 비용을 줄이는 방법을 찾고 있습니다. 이러한 플랜트는 더 짧은 시간에 가동할 수 있으므로 투자 수익이 일정하게 유지되더라도 더 빨리 비용을 지불할 수 있습니다. 시스템 용량의 증가가 필요한 경우에만 새 모듈을 설치하면 소규모 설치로 규모의 경제가 손실되더라도 최대 $200/kW의 순 절감 효과를 얻을 수 있습니다.
새로운 발전 시설을 건설하는 대안으로 에너지 회사는 성능을 개선하고 수명을 연장하기 위해 기존의 오래된 발전소를 개조하는 방법도 연습했습니다. 물론 이 전략은 새로운 공장을 건설하는 것보다 자본 지출이 적습니다. 이 추세는 약 30년 전에 건설된 발전소가 아직 도덕적으로 쓸모가 없기 때문에 정당화됩니다. 어떤 경우에는 스크러버가 장착되어 있지 않기 때문에 더 높은 효율로 작동하기도 합니다. 오래된 발전소는 국가의 에너지 부문에서 점점 더 많은 점유율을 확보하고 있습니다. 1970년 미국에서 30년 이상 된 발전 설비는 20개에 불과했다. 세기말이면 석탄화력발전소의 평균연령이 30년이 된다.

에너지 회사는 또한 스테이션의 운영 비용을 줄이는 방법을 찾고 있습니다. 에너지 손실을 방지하려면 시설의 가장 중요한 부분의 성능 저하를 적시에 경고해야 합니다. 따라서 구성 요소 및 시스템의 상태를 지속적으로 모니터링하는 것은 운영 서비스의 중요한 부분이 됩니다. 마모, 부식 및 침식의 자연적인 과정에 대한 이러한 지속적인 모니터링을 통해 발전소 운영자는 적시에 조치를 취하고 발전소의 비상 고장을 예방할 수 있습니다. 예를 들어, 1000MW 석탄 화력 발전소의 강제 가동 중단으로 인해 전력 회사가 하루에 100만 달러의 비용을 지출할 수 있다는 점을 고려하면 그러한 조치의 중요성을 올바르게 평가할 수 있습니다. 더 비싼 소스.

석탄의 운송 및 처리 및 재 제거를 위한 특정 비용의 증가는 석탄의 품질(수분, 황 및 기타 광물의 함량에 따라 결정됨)을 화력 발전소의 성능과 경제성을 결정하는 중요한 요소로 만들었습니다. 저등급 석탄은 고급 석탄보다 비용이 저렴할 수 있지만 동일한 양의 전기를 생산하는 데 훨씬 더 많은 비용이 듭니다. 더 낮은 등급의 석탄을 운송하는 데 드는 비용이 낮은 가격의 이점보다 클 수 있습니다. 또한 저품위 석탄은 일반적으로 고급탄보다 폐기물 발생량이 많아 회분 제거에 많은 비용이 소요된다. 마지막으로, 저등급 석탄의 구성은 큰 변동을 일으키기 때문에 가능한 최고의 효율로 작동하도록 발전소의 연료 시스템을 "조정"하기가 어렵습니다. 이 경우 시스템은 예상되는 최악의 석탄 품질로 작동할 수 있도록 조정되어야 합니다.
기존 발전소에서 석탄의 품질은 연소 전에 황 광물과 같은 특정 불순물을 제거함으로써 개선되거나 적어도 안정화될 수 있습니다. 정유소에서 분쇄된 "더러운" 석탄은 석탄과 불순물의 비중 또는 기타 물리적 특성의 차이를 이용하여 여러 가지 방법으로 불순물과 분리됩니다.

기존 석탄 화력 화력 발전소의 성능을 개선하기 위한 이러한 노력에도 불구하고 전력 수요가 예상 비율당 2.3% 증가할 경우 세기말까지 미국에 추가로 150,000MW의 전력 용량을 설치해야 합니다. 년도. 끊임없이 확장되는 에너지 시장에서 석탄과의 경쟁력을 유지하기 위해 에너지 회사는 세 가지 핵심 영역에서 기존 방식보다 더 효율적인 혁신적인 새로운 석탄 연소 방식을 채택해야 합니다. 성능과 성능..

유동화 석탄 연소는 발전소 배출을 처리하기 위해 보조 발전소의 필요성을 줄입니다. 석탄과 석회석 혼합물의 유동층은 고체 입자가 혼합되고 현탁되는 공기 흐름에 의해 보일러 용광로에서 생성됩니다. 즉, 끓는 액체에서와 같은 방식으로 거동합니다. 난류 혼합은 석탄의 완전한 연소를 보장합니다. 석회석 입자는 황 산화물과 반응하여 이러한 산화물의 약 90%를 포획합니다. 보일러 가열 코일은 연료의 유동층에 직접 접촉하기 때문에 증기 발생은 기존의 미분탄 증기 보일러보다 효율적입니다. 또한 유동층의 석탄 연소 온도가 낮아 보일러 슬래그의 용융을 방지하고 질소 산화물의 형성을 줄입니다.	석탄 가스화는 산소 분위기에서 석탄과 물의 혼합물을 가열하여 수행할 수 있습니다. 공정의 생성물은 주로 일산화탄소와 수소로 구성된 가스입니다. 가스가 냉각, 탈고체화 및 탈황되면 가스 터빈의 연료로 사용할 수 있으며 증기 터빈(복합 사이클)의 증기를 생산할 수 있습니다. 복합 화력 발전소는 기존 석탄 화력 화력 발전소보다 대기 중 오염 물질을 더 적게 배출합니다.

현재 효율성을 높이고 환경에 대한 피해를 줄이는 12가지 이상의 석탄 연소 방법이 개발되고 있습니다. 그 중 가장 유망한 것은 유동층 연소 및 석탄 가스화입니다. 첫 번째 방법에 따른 연소는 석회석 입자와 혼합된 분쇄 석탄이 강력한 상승 기류에 의해 부유("의사-액화") 상태로 노 화격자 위에 유지되도록 설계된 증기 보일러 노에서 수행됩니다. 부유 입자는 끓는 액체에서와 본질적으로 동일한 방식으로 거동합니다. 즉, 난류 운동을 하므로 연소 과정의 효율성이 높습니다. 이러한 보일러의 수도관은 연소 연료의 "유동층"과 직접 접촉하여 열의 많은 부분이 복사 및 대류 열보다 훨씬 더 효율적인 열 전도에 의해 전달됩니다. 기존의 증기 보일러로 옮깁니다.

유동층 석탄 연소 보일러는 기존의 미분탄 연소 보일러보다 관 열 전달 면적이 더 크며, 이는 노 온도를 낮추어 질소 산화물의 형성을 감소시킨다. (기존 보일러의 온도는 1650°C 이상일 수 있지만 유동층 보일러의 경우 780-870°C 범위입니다.) 또한 석탄과 혼합된 석회석은 석탄에서 방출되는 유황의 90% 이상을 결합합니다. 연소 중에 낮은 작동 온도는 황과 석회석 사이의 반응을 촉진하여 아황산염 또는 황산칼슘을 형성하기 때문입니다. 이러한 방식으로 석탄 연소 중에 형성된 환경 유해 물질은 형성 장소, 즉 용광로에서 중화됩니다.
또한 유동층 보일러는 설계 및 작동 원리로 인해 석탄 품질의 변동에 덜 민감합니다. 기존 미분탄 보일러의 로에서는 다량의 용융 슬래그가 형성되어 열전달 표면을 막히게 하여 보일러의 효율 및 신뢰성을 저하시키는 경우가 많다. 유동층 보일러에서 석탄은 슬래그의 융점 이하의 온도에서 연소되기 때문에 가열면이 슬래그로 오염되는 문제도 발생하지 않는다. 이 보일러는 낮은 품질의 석탄에서 작동할 수 있으므로 경우에 따라 운영 비용을 크게 줄일 수 있습니다.
유동층에서의 연소 방법은 증기 용량이 작은 모듈식 설계의 보일러에서 쉽게 구현됩니다. 일부 추정에 따르면 소형 유동층 보일러가 있는 화력 발전소에 대한 투자는 동일한 용량의 기존 화력 발전소보다 10-20% 낮을 수 있습니다. 건설 시간을 단축하여 절감 효과를 얻을 수 있습니다. 또한 이러한 스테이션의 전력은 전기 부하가 증가함에 따라 쉽게 증가할 수 있으며 이는 미래의 성장을 미리 알 수 없는 경우에 중요합니다. 이러한 소형 설비는 발전량을 증가시켜야 할 필요가 발생하는 즉시 신속하게 설치할 수 있기 때문에 계획의 문제도 단순화됩니다.
유동층 보일러는 발전량이 빠르게 증가해야 하는 경우 기존 발전소에 통합할 수도 있습니다. 예를 들어, 에너지 회사인 Northern States Power는 역에서 미분탄 보일러 중 하나를 PC로 변환했습니다. 유동층 보일러의 미네소타. 발전소 용량을 40% 늘리고 연료 품질 요구 사항을 줄이고(보일러는 지역 폐기물에서도 작동할 수 있음) 배기 가스 청소를 더 철저히 하고 플랜트 수명을 최대 40년까지 연장하기 위해 변경이 수행되었습니다.
지난 15년 동안 유동층 보일러만 장착된 화력 발전소에서 사용되는 기술은 소규모 파일럿 및 반산업 플랜트에서 대규모 "실증" 플랜트로 확장되었습니다. 총 용량이 160MW인 이러한 발전소는 Tennessee Valley Authority, Duke Power 및 Commonwealth of Kentucky에서 공동으로 건설 중입니다. Colorado-Ute Electric Association, Inc. 유동층 보일러가 있는 110MW 발전소를 시운전했습니다. 이 두 프로젝트와 총 자본금이 약 4억 달러인 민간 부문 합작 투자인 Northern States Power의 프로젝트가 성공하면 에너지 산업에서 유동층 보일러 사용과 관련된 경제적 위험이 크게 줄어듭니다.
그러나 이미 19세기 중반에 이미 단순한 형태로 존재했던 또 다른 방법은 "순전히 연소되는" 가스를 생성하여 석탄을 가스화하는 것입니다. 이러한 가스는 조명 및 난방에 적합하며 천연 가스로 대체될 때까지 2차 세계 대전까지 미국에서 널리 사용되었습니다.
처음에 석탄 가스화는 폐기물 없이 연소되는 연료를 얻기 위해 이 방법을 사용하여 스크러버 청소를 없애기를 희망하는 에너지 회사의 관심을 끌었습니다. 이제 석탄 가스화가 더 중요한 이점이 있음이 분명해졌습니다. 생성 가스 연소의 뜨거운 생성물은 가스 터빈을 구동하는 데 직접 사용할 수 있습니다. 차례로, 가스 터빈 이후의 연소 생성물의 폐열은 증기 터빈을 구동하기 위한 증기를 얻기 위해 활용될 수 있습니다. 복합 사이클이라고 하는 이 가스 터빈과 증기 터빈의 결합 사용은 이제 전기 에너지를 생성하는 가장 효율적인 방법 중 하나입니다.
석탄의 가스화 과정에서 얻어지고 황 및 입자상 물질이 없는 가스는 가스터빈의 우수한 연료이며 천연 가스와 마찬가지로 거의 낭비 없이 연소됩니다. 복합 사이클의 고효율은 석탄을 가스로 전환하는 것과 관련된 불가피한 손실을 보상합니다. 게다가 복합화력발전소는 전력의 3분의 2가 증기 터빈과 달리 물이 필요 없는 가스터빈에 의해 발전되기 때문에 물 소비량이 훨씬 적습니다.
석탄 가스화 원리로 운영되는 복합 화력 발전소의 생존 가능성은 Southern California Edison의 Cool Water 발전소 운영 경험에 의해 입증되었습니다. 약 100MW 용량의 이 발전소는 1984년 5월에 가동되었습니다. 다양한 등급의 석탄에서 가동할 수 있습니다. 공장의 배출량은 이웃 천연가스 공장의 배출량과 순도가 다르지 않습니다. 연도 가스의 황산화물 함량은 공급 연료에 포함된 거의 모든 황을 제거하고 산업용으로 순수한 황을 생산하는 보조 황 회수 시스템에 의해 규제 수준보다 훨씬 낮게 유지됩니다. 연소 전에 가스에 물을 첨가하여 질소 산화물의 형성을 방지하여 가스의 연소 온도를 낮춥니다. 게다가, 가스화기에 남아 있는 미연탄은 냉각되면 캘리포니아의 고형 폐기물 요건을 충족하는 불활성 유리질 물질로 녹아내립니다.
더 높은 효율성과 더 낮은 환경 오염 외에도 복합 사이클 발전소는 또 다른 이점이 있습니다. 여러 단계로 건설할 수 있으므로 설치 용량이 블록 단위로 증가합니다. 이러한 건설 유연성은 전력 수요 증가의 불확실성과 관련된 과잉 또는 과소 투자의 위험을 줄입니다. 예를 들어, 설치 용량의 첫 번째 단계는 가스터빈에서 실행될 수 있으며 이러한 제품의 현재 가격이 낮은 경우 석탄 대신 석유 또는 천연 가스를 연료로 사용할 수 있습니다. 이후 전력수요가 증가함에 따라 폐열보일러와 증기터빈을 추가 가동하여 전력뿐만 아니라 발전소의 효율도 증가시킨다. 이후 전력수요가 다시 증가하면 석탄가스화 플랜트를 건설할 수 있다.
석탄 화력 발전소의 역할은 천연 자원 보존, 환경 보호 및 경제 발전과 관련하여 핵심 주제입니다. 당면한 문제의 이러한 측면이 반드시 상충되는 것은 아닙니다. 석탄 연소에 새로운 기술 공정을 사용한 경험은 환경 보호와 전기 비용 절감이라는 문제를 동시에 성공적으로 해결할 수 있음을 보여줍니다. 이 원칙은 작년에 발표된 산성비에 대한 미국-캐나다 공동 보고서에서 고려되었습니다. 보고서의 제안에 따라 미국 의회는 현재 "깨끗한" 석탄 연소 과정을 실증하고 적용하기 위한 국가적 일반 계획 수립을 고려하고 있습니다. 민간 자본과 연방 투자를 결합할 이 이니셔티브는 유동층 보일러와 가스 발생기를 포함하여 1990년대에 새로운 석탄 연소 공정을 상업화하는 것을 목표로 합니다. 그러나 가까운 장래에 새로운 석탄 연소 공정이 광범위하게 사용되더라도 전력을 절약하고 소비를 규제하며 현재 가동 중인 기존 화력 발전소의 생산성을 높이기 위한 전체 범위의 조정된 조치 없이는 증가하는 전기 수요를 충족할 수 없습니다. 전통적인 원칙. 지속적으로 의제에 올라와 있는 경제 및 환경 문제는 여기에 설명된 것과 근본적으로 다른 완전히 새로운 기술 개발의 출현으로 이어질 가능성이 높습니다. 미래에 석탄 화력 발전소는 천연 자원 처리를 위한 통합 기업으로 전환될 수 있습니다. 그러한 기업은 지역 경제의 요구를 고려하여 지역 연료 및 기타 천연 자원을 처리하고 전기, 열 및 다양한 제품을 생산합니다. 유동층 보일러 및 석탄 가스화 플랜트 외에도 이러한 플랜트에는 전자 기술 진단 및 자동 제어 시스템이 장착되고 석탄 연소의 대부분의 부산물을 사용하는 것이 유용할 것입니다.

따라서 석탄 기반 전력 생산의 경제적 및 환경적 요인을 개선할 수 있는 기회는 매우 넓습니다. 그러나 이러한 기회를 적시에 사용하는 것은 정부가 전력 산업에 필요한 인센티브를 창출할 수 있는 균형 잡힌 에너지 생산 및 환경 정책을 추구할 수 있는지 여부에 달려 있습니다. 새로운 석탄 연소 공정이 에너지 회사와 협력하여 합리적으로 개발되고 구현되도록 주의해야 하며, 스크러버 가스 세정 도입의 경우가 아닙니다. 이 모든 것은 신중한 설계, 소규모 파일럿 실험 플랜트의 테스트 및 개선을 통해 비용과 위험을 최소화하고 개발된 시스템의 광범위한 산업 구현을 통해 달성할 수 있습니다.

다양한 천연자원에 숨겨진 에너지를 이용하여 발전소에서 전기를 생산합니다. 표에서 알 수 있듯이. 1.2에서, 이것은 주로 열 사이클에 따라 작동하는 화력(TPP) 및 원자력 발전소(NPP)에서 발생합니다.

화력발전소의 종류

화력 발전소는 생성 및 공급되는 에너지의 유형에 따라 전기 생산 전용인 콘덴싱 발전소(CPP)와 열병합 또는 열병합 발전소(CHP)의 두 가지 주요 유형으로 나뉩니다. 화석 연료로 작동하는 응축 발전소는 생산 장소 근처에 건설되고 화력 발전소는 산업 기업 및 주거 지역과 같은 열 소비자 근처에 있습니다. CHPP는 또한 화석 연료로 작동하지만 CPP와 달리 산업 및 난방 목적으로 온수와 증기의 형태로 전기 및 열 에너지를 모두 생성합니다. 이러한 발전소의 주요 연료는 다음과 같습니다. 고체 - 석탄, 무연탄, 반무연탄, 갈탄, 이탄, 혈암; 액체 - 연료유 및 기체 - 천연, 코크스, 고로 등 가스.

표 1.2. 세계의 전력 생산

원자력 발전소는 주로 핵연료의 에너지를 사용하는 응축형입니다.

화력발전소는 발전기를 구동하는 화력발전소의 종류에 따라 증기터빈(STU), 가스터빈(GTP), 복합발전(CCGT), 내연기관(DPP) 발전소로 나뉜다.

근무시간에 따라 일년 내내 TPP설치된 용량 τ의 사용 시간을 특징으로 하는 에너지 부하 곡선의 범위에 따라 발전소를 다음으로 분류하는 것이 일반적입니다. 기본(st에서 τ > 6000h/년); 준첨두치(st에서 τ = 2000 - 5000 h/년); 피크(st에서 τ< 2000 ч/год).

기본 발전소는 연중 대부분의 기간 동안 가능한 최대의 일정한 부하를 전달하는 발전소라고 합니다. 세계 에너지 산업에서는 열 스케줄에 따라 작업할 때 원자력 발전소, 경제성이 높은 CPP 및 화력 발전소를 기본으로 사용합니다. 피크 부하는 기동성과 이동성을 갖춘 수력 발전소, 양수식 저장 발전소, 가스터빈에 의해 충당됩니다. 빠른 시작 및 중지. 피크 발전소는 일일 전기 부하 일정의 피크 부분을 커버해야 하는 시간 동안 켜집니다. 총 전기 부하가 감소한 준첨두 발전소는 감소된 용량으로 전환되거나 대기 상태가 됩니다.

기술 구조에 따라 화력 발전소는 블록과 논 블록으로 나뉩니다. 블록 다이어그램에서 증기 터빈 플랜트의 주 및 보조 장비는 다른 발전소 설비의 장비와 기술적으로 연결되어 있지 않습니다. 화석 연료 발전소의 경우 연결된 하나 또는 두 개의 보일러에서 각 터빈으로 증기가 공급됩니다. TPP의 비차단 방식을 사용하면 모든 보일러의 증기가 공통 라인으로 들어가고 그곳에서 개별 터빈으로 분배됩니다.

대규모 전력 시스템의 일부인 응축 발전소에서는 증기를 재가열하는 블록 시스템만 사용됩니다. 증기 및 물 교차 링크가 있는 비차단 회로는 중간 과열 없이 사용됩니다.

화력발전소의 운전원리 및 주요에너지 특성

발전소의 전기는 다양한 천연 자원(석탄, 가스, 석유, 연료유, 우라늄 등)에 숨겨진 에너지를 사용하여 상당히 간단한 원리에 따라 에너지 변환 기술을 구현하여 생산합니다. TPP의 일반적인 계획(그림 1.1 참조)은 일부 유형의 에너지를 다른 유형으로 변환하는 순서와 화력 발전소 사이클에서 작동 유체(물, 증기)를 사용하는 순서를 반영합니다. 연료(이 경우 석탄)는 보일러에서 연소되고 물을 가열하여 증기로 바꿉니다. 증기는 증기의 열 에너지를 기계적 에너지로 변환하고 발전기를 구동하여 전기를 생성하는 터빈으로 공급됩니다(섹션 4.1 참조).

현대 화력 발전소는 다양한 장비를 포함하는 복잡한 기업입니다. 발전소 장비의 구성은 선택한 열 구성표, 사용되는 연료 유형 및 급수 시스템 유형에 따라 다릅니다.

발전소의 주요 장비에는 발전기와 콘덴서가 있는 보일러 및 터빈 장치가 포함됩니다. 이 단위는 전력, 증기 매개변수, 성능, 전압 및 전류 등의 측면에서 표준화되어 있습니다. 화력 발전소의 주요 장비 유형 및 수량은 주어진 전력 및 의도 된 작동 모드에 해당합니다. 소비자에게 열을 공급하고 터빈 증기를 사용하여 보일러 급수를 가열하고 발전소 자체의 요구를 충족시키는 보조 장비도 있습니다. 여기에는 연료 공급 시스템, 탈기 공급 플랜트, 응축 플랜트, 난방 플랜트(CHP 플랜트용), 기술 용수 공급 시스템, 오일 공급, 급수의 재생 가열, 화학 수처리, 분배 및 전송 장비가 포함됩니다. 전기(섹션 4 참조).

모든 증기 터빈 플랜트는 재생 급수 가열을 사용하여 발전소의 열 및 전체 효율을 크게 증가시킵니다. 재생 가열 방식에서는 터빈에서 재생 히터로 배출되는 증기 흐름이 냉원(응축기)의 손실 없이 작동하기 때문입니다. . 동시에 터보 제너레이터의 동일한 전력에 대해 응축기의 증기 흐름이 감소하고 결과적으로 효율이 감소합니다. 설치가 증가하고 있습니다.

사용되는 증기 보일러의 유형(섹션 2 참조)은 발전소에서 사용되는 연료의 유형에 따라 다릅니다. 가장 일반적인 연료(화석탄, 가스, 연료유, freztorf)의 경우 U자형, T자형 및 타워 레이아웃의 보일러와 특정 유형의 연료용으로 설계된 연소실이 사용됩니다. 가용성 재가 있는 연료의 경우 액체 재 제거 기능이 있는 보일러가 사용됩니다. 동시에 노에서 높은(최대 90%) 재 포집이 달성되고 가열 표면의 마모가 감소됩니다. 같은 이유로 오일 셰일 및 석탄 준비 폐기물과 같은 고회분 연료의 경우 4패스 레이아웃의 증기 보일러가 사용됩니다. 화력 발전소에서는 일반적으로 드럼 또는 관류 보일러가 사용됩니다.

터빈과 발전기는 전력 규모가 일정합니다. 각 터빈은 특정 유형의 발전기에 해당합니다. 블록형 열응축 발전소의 경우 터빈의 동력은 단위의 동력에 해당하며 단위 수는 발전소의 주어진 동력에 따라 결정됩니다. 현대식 장치는 증기 재가열 기능이 있는 150, 200, 300, 500, 800 및 1200MW 응축 터빈을 사용합니다.

CHPP는 배압(유형 P), 응축 및 생산 증기 추출(유형 P), 응축 및 하나 또는 두 개의 열 추출(유형 T), 응축, 산업 및 열 추출 증기와 함께 터빈(하위 섹션 4.2 참조)을 사용합니다. (유형 PT). PT 유형의 터빈은 또한 하나 또는 두 개의 열 추출을 가질 수 있습니다. 터빈 유형의 선택은 열 부하의 크기와 비율에 따라 다릅니다. 난방 부하가 우세하면 PT 터빈 외에 열 추출 기능이 있는 T형 터빈을 설치할 수 있으며 산업 부하가 우세하면 산업용 추출 및 배압이 있는 PR 및 R형 터빈을 설치할 수 있습니다.

현재 CHPP에서는 12.7 MPa, 540–560 ° C의 초기 매개 변수에서 작동하는 100 및 50MW 전력 설비가 가장 널리 사용됩니다. 대도시의 CHPP의 경우 175–185MW 및 250MW(T-250-240 터빈 포함)의 전기 용량 설비가 생성되었습니다. T-250-240 터빈이 있는 장치는 모듈식이며 초임계 초기 매개변수(23.5MPa, 540/540°C)에서 작동합니다.

네트워크에서 발전소 운영의 특징은 주어진 시간에 발전소에서 생성되는 전기 에너지의 총량이 소비되는 에너지와 완전히 일치해야한다는 것입니다. 발전소의 주요 부분은 통합 에너지 시스템에서 병렬로 작동하여 시스템의 총 전기 부하를 커버하고 CHPP는 동시에 해당 영역의 열 부하를 커버합니다. 지역에 서비스를 제공하도록 설계된 지역 발전소가 있으며 일반 전력 시스템에 연결되지 않습니다.

시간에 따른 전력 소비의 의존성을 그래픽으로 표현한 것을 전기 부하 일정. 전기 부하의 일일 일정(그림 1.5)은 연중 시간, 요일에 따라 다르며 일반적으로 야간에 최소 부하 및 피크 시간(그래프의 피크 부분)에 최대 부하가 특징입니다. 일일 일정과 함께 일일 일정에 따라 구축되는 전기 부하의 연간 일정 (그림 1.6)은 매우 중요합니다.

전기 부하 그래프는 발전소 및 시스템의 전기 부하 계획, 개별 발전소 및 장치 간의 부하 분배, 작업 및 대기 장비 구성 선택 계산, 필요한 설치 전력 및 필요한 예비량 결정, 수 및 장치의 단위 전력, 장비 수리 계획 개발 및 수리 예비 결정 등

최대 부하에서 작동할 때 발전소 장비는 정격 또는 가장 긴전원(용량)은 장치의 주요 여권 특성입니다. 이 최대 전력(생산성)에서 장치는 주요 매개변수의 공칭 값에서 오랫동안 작동해야 합니다. 발전소의 주요 특성 중 하나는 예비를 고려하여 모든 발전기 및 난방 장비의 공칭 용량의 합으로 정의되는 설치 용량입니다.

발전소의 운전은 또한 사용 시간으로 특징 지어집니다. 설치된 용량, 이는 발전소의 작동 모드에 따라 다릅니다. 기저부하발전소는 설비용량의 사용시간이 6000~7500h/년이고, 첨두부하발전소는 2000~3000h/년 미만이다.

장치가 가장 효율적으로 작동하는 부하는 경제적 부하라고 합니다. 정격 연속 부하는 경제적인 부하와 동일할 수 있습니다. 때로는 효율이 낮은 공칭 부하보다 10-20% 더 높은 부하를 가진 장비의 단기 작동이 가능합니다. 발전소의 장비가 주요 매개 변수의 공칭 값에서 또는 허용 가능한 한도 내에서 변경될 때 설계 부하로 안정적으로 작동하는 경우 이 모드를 고정식이라고 합니다.

정상 하중이 있지만 계산된 것과 다르거나 비정상 하중이 있는 작동 모드를 호출합니다. 비정상또는 가변 모드. 가변 모드에서 일부 매개변수는 변경되지 않고 공칭 값을 갖는 반면 다른 매개변수는 특정 허용 한계 내에서 변경됩니다. 따라서 장치의 부분 부하에서 터빈 앞의 증기의 압력과 온도는 공칭 상태로 유지되는 반면 응축기의 진공과 추출의 증기 매개변수는 부하에 비례하여 변경됩니다. 모든 주요 매개변수가 변경되면 비고정 모드도 가능합니다. 이러한 모드는 예를 들어 장비 시작 및 중지, 터보 발전기의 덤핑 및 서지 부하, 슬라이딩 매개 변수에서 작동할 때 발생하며 비 고정이라고 합니다.

발전소의 열부하는 산업, 주거 및 공공 건물의 난방 및 환기, 에어컨 및 가정용 요구 사항에 대한 기술 프로세스 및 산업 설비에 사용됩니다. 산업용으로 증기압은 일반적으로 0.15~1.6MPa가 필요합니다. 그러나 운송 중 손실을 줄이고 통신에서 물을 지속적으로 배수할 필요가 없도록 하기 위해 발전소에서 약간 과열된 증기가 방출됩니다. 난방, 환기 및 가정용으로 CHP 플랜트는 일반적으로 70~180°C의 온수를 공급합니다.

생산 공정을 위한 열 소비량과 국내 수요(온수 공급)에 의해 결정되는 열부하는 외기 온도에 따라 달라집니다. 여름의 우크라이나 조건에서이 부하 (전기뿐만 아니라)는 겨울보다 적습니다. 산업 및 가정용 열부하는 낮 동안 변하고, 또한 발전소의 평균 일일 열부하, 국내 수요에 사용, 주중 및 주말에 변합니다. 산업 기업의 일일 열부하 및 주거 지역의 온수 공급 변화의 일반적인 그래프는 그림 1.7 및 1.8에 나와 있습니다.

TPP 운영의 효율성은 다양한 기술 및 경제적 지표에 의해 특징지어지며, 그 중 일부는 열 프로세스의 완전성(효율, 열 및 연료 소비)을 평가하고 다른 일부는 TPP가 운영되는 조건을 특성화합니다. 예를 들어, 그림. 1.9(a, b)는 CHP와 IES의 대략적인 열 균형을 보여줍니다.

그림에서 알 수 있듯이 전기 및 열 에너지의 결합 발전은 터빈 콘덴서의 열 손실 감소로 인해 발전소의 열 효율을 크게 증가시킵니다.

TPP 운영의 가장 중요하고 완전한 지표는 전기 및 열 비용입니다.

화력 발전소는 다른 유형의 발전소에 비해 장점과 단점을 모두 가지고 있습니다. TPP의 다음과 같은 장점을 나타낼 수 있습니다.

• 연료 자원의 광범위한 분배와 관련된 상대적으로 자유로운 영토 분배;
• (HPP와 달리) 계절적 전력 변동 없이 에너지를 생성하는 능력;
• 화력 발전소 건설 및 운영을위한 토지의 소외 및 경제 순환 철수 영역은 원칙적으로 원자력 발전소 및 수력 발전소에 필요한 것보다 훨씬 적습니다.
• 화력발전소는 수력발전소나 원자력발전소보다 건설 속도가 훨씬 빠르며, 설비용량의 단위당 단가가 원자력발전소에 비해 낮다.
• 동시에 TPP에는 다음과 같은 주요 단점이 있습니다.
• 화력 발전소의 운영에는 일반적으로 대규모 연료 주기 서비스와 관련된 수력 발전소보다 훨씬 더 많은 인력이 필요합니다.
• TPP의 운영은 연료 자원(석탄, 연료유, 가스, 토탄, 오일 셰일)의 공급에 달려 있습니다.
• 화력 발전소의 작동 모드의 가변성은 효율성을 감소시키고 연료 소비를 증가시키며 장비 마모를 증가시킵니다.
• 기존 화력발전소는 상대적으로 낮은 효율이 특징입니다. (주로 최대 40%);
• 화력 발전소는 환경에 직접적이고 부정적인 영향을 미치며 환경적으로 "깨끗한" 전기 공급원이 아닙니다.
• 주변 지역의 생태계에 가장 큰 피해는 석탄 화력 발전소, 특히 고회분 석탄에 의해 발생합니다. TPP 중에서 가장 "깨끗한" 스테이션은 기술 프로세스에서 천연 가스를 사용합니다.

전문가들에 따르면 전 세계 화력발전소는 연간 약 2억~2억 5천만 톤의 재, 6천만 톤 이상의 이산화황, 다량의 질소산화물 및 이산화탄소(소위 온실효과를 일으켜 장기간의 지구 기후 변화), 많은 양의 산소를 흡수합니다. 또한 석탄 화력 발전소 주변의 초과 복사 배경은 평균적으로 같은 용량의 원자력 발전소 주변보다 평균 100배 더 높다는 것이 확인되었습니다(석탄에는 거의 항상 우라늄, 토륨이 포함되어 있습니다. 및 미량 불순물로서 탄소의 방사성 동위원소). 그러나 화력 발전소의 건설, 장비 및 운영에 대한 잘 정립 된 기술과 낮은 건설 비용으로 인해 화력 발전소가 세계 전력 생산의 대부분을 차지한다는 사실로 이어집니다. 이러한 이유로 TPP 기술의 개선과 전 세계적으로 환경에 대한 부정적인 영향의 감소에 많은 관심을 기울이고 있습니다(섹션 6 참조).