» »

המבנה הארגוני של ניהול תחנת הכוח התרמית והתפקידים העיקריים של הצוות. CHP הוא מקור אמין להפקת אנרגיה

29.09.2019

1 - גנרטור חשמלי; 2 - טורבינת קיטור; 3 - לוח בקרה; 4 - מייבש; 5 ו-6 - בונקרים; 7 - מפריד; 8 - ציקלון; 9 - דוד; 10 - משטח חימום (מחליף חום); 11 - ארובה; 12 - חדר ריסוק; 13 – מחסן דלק רזרבה; 14 - כרכרה; 15 - מכשיר פריקה; 16 – מסוע; 17 - מפזר עשן; 18 – ערוץ; 19 - לוכד אפר; 20 - מאוורר; 21 - תא אש; 22 – מיל; 23 – תחנת שאיבה; 24 - מקור מים; 25 - משאבת מחזור; 26 – מחמם רגנרטיבי לחץ גבוה; 27 - משאבת הזנה; 28 - קבל; 29 – מתקן לטיפול במים כימי; 30 - שנאי שלב; 31 - מחמם רגנרטיבי לחץ נמוך; 32 – משאבת עיבוי.

התרשים שלהלן מציג את הרכב הציוד התרמי העיקרי תחנת כוחוחיבור המערכות שלה. באמצעות תרשים זה, אתה יכול לעקוב אחר הרצף הכללי של תהליכים טכנולוגיים המתרחשים בתחנות כוח תרמיות.

ייעודים בתרשים TPP:

  1. חיסכון בדלק;
  2. הכנת דלק;
  3. מחמם-על ביניים;
  4. חלק בלחץ גבוה (HPV או CVP);
  5. חלק בלחץ נמוך (LPP או LPC);
  6. גנרטור חשמלי;
  7. שנאי עזר;
  8. שנאי תקשורת;
  9. מתג ראשי;
  10. משאבת עיבוי;
  11. משאבת מחזור;
  12. מקור אספקת מים (לדוגמה, נהר);
  13. (PND);
  14. מתקן לטיפול במים (WPU);
  15. צרכן אנרגיה תרמית;
  16. משאבת קונדנסט החזרה;
  17. מאיר;
  18. משאבת הזנה;
  19. (PVD);
  20. הסרת סיגים;
  21. מזבלה של אפר;
  22. מפלט עשן (DS);
  23. אֲרוּבָּה;
  24. מאוורר מפוח (DV);
  25. לוכד אפר

תיאור התוכנית הטכנולוגית של TPP:

לסיכום כל האמור לעיל, אנו מקבלים את ההרכב של תחנת כוח תרמית:

  • מערכת ניהול דלק והכנת דלק;
  • התקנת דוד: שילוב של הדוד עצמו וציוד עזר;
  • התקנת טורבינה: טורבינת קיטור וציוד העזר שלה;
  • התקנת טיפול במים וטיהור עיבוי;
  • מערכת אספקת מים טכנית;
  • מערכת להסרת אפר (לתחנות כוח תרמיות הפועלות על דלק מוצק);
  • ציוד חשמלי ומערכת בקרת ציוד חשמלי.

מתקני דלק, בהתאם לסוג הדלק המשמש בתחנה, כוללים מכשיר קליטה ופריקה, מנגנוני הובלה, מתקני אחסון דלק לדלקים מוצקים ונוזלים, מכשירים להכנת דלק מקדים (מפעלי ריסוק פחם). מתקן המזוט כולל גם משאבות לשאיבת מזוט, מחממי מזוט ומסננים.

הכנה דלק מוצקלבעירה מורכבת מטחינתו וייבושו במפעל להכנת אבק, והכנת המזוט מורכבת מחממו, ניקויו מזיהומים מכניים ולעיתים טיפול בתוספים מיוחדים. עם דלק גז הכל פשוט יותר. הכנה דלק גזמסתכם בעיקר בוויסות לחץ הגז מול מבערי הדוד.

האוויר הדרוש לשריפת דלק מסופק לחלל הבעירה של הדוד על ידי מאווררי מפוח (AD). תוצרי שריפת הדלק - גזי הפליטה - נשאבים על ידי מפיצי עשן (DS) ונפלטים דרך ארובות לאטמוספירה. קבוצת תעלות (תעלות אוויר וערבות) ואלמנטים שונים של ציוד שדרכם עוברים אוויר וגזי פליטה יוצרים את נתיב הגז-אוויר של תחנת כוח תרמית (תחנת חימום). מפזי העשן, הארובה והמפוחים הכלולים בו מהווים מתקן טיוטה. באזור שריפת הדלק, הזיהומים הבלתי דליקים (מינרליים) הכלולים בהרכבו עוברים טרנספורמציות כימיות ופיזיקליות ומוסרים חלקית מהדוד בצורת סיגים, וחלק ניכר מהם נסחף בגזי הפליטה ב- צורה של חלקיקי אפר קטנים. כדי להגן על האוויר האטמוספרי מפליטת אפר, מותקנים קולטי אפר מול מפזי עשן (כדי למנוע את בלאי האפר שלהם).

סילג ואפר שנתפס בדרך כלל מוסרים באופן הידראולי למזבלות אפר.

בעת שריפת מזוט וגז, לא מותקנים קולטי אפר.

כאשר דלק נשרף, אנרגיה הקשורה כימית מומרת לאנרגיה תרמית. כתוצאה מכך נוצרים תוצרי בעירה אשר במשטחי החימום של הדוד מפיצים חום למים ולאדים הנוצרים מהם.

מכלול הציוד, האלמנטים הפרטיים שלו והצינורות שדרכם נעים מים וקיטור יוצרים את נתיב הקיטור-מימי התחנה של התחנה.

בדוד, המים מחוממים לטמפרטורת הרוויה, מתאדים, והקיטור הרווי הנוצר ממי הדוד הרותחים מתחמם יתר על המידה. מהדוד נשלח קיטור מחומם דרך צינורות אל הטורבינה, שם היא נמצאת אנרגיית תרמיתהופך למכני, המועבר לפיר הטורבינה. הקיטור שנפלט בטורבינה נכנס למעבה, מעביר חום למי הקירור ומתעבה.

עַל תחנות כוח תרמיות מודרניותותחנות כוח תרמיות עם יחידות בעלות קיבולת יחידה של 200 מגוואט ומעלה משתמשות בחימום-על ביניים של קיטור. במקרה זה, לטורבינה שני חלקים: חלק בלחץ גבוה וחלק בלחץ נמוך. הקיטור שנפלט בחלק הלחץ הגבוה של הטורבינה נשלח למחמם-העל הביניים, שם מסופק לו חום נוסף. לאחר מכן, הקיטור חוזר לטורבינה (לחלק הלחץ הנמוך) וממנו נכנס למעבה. חימום-על ביניים של קיטור מגביר את יעילות יחידת הטורבינה ומגביר את אמינות פעולתה.

הקונדנסט נשאב מהמעבה על ידי משאבת עיבוי ולאחר מעבר דרך תנורי חימום בלחץ נמוך (LPH), נכנס ל-deerator. כאן הוא מחומם על ידי קיטור לטמפרטורת הרוויה, בעוד חמצן ופחמן דו חמצני משתחררים ממנו ומורחקים לאטמוספירה כדי למנוע קורוזיה של ציוד. מים מנוקבים, הנקראים מי הזנה, נשאבים דרך תנורי חימום בלחץ גבוה (HPH) לתוך הדוד.

הקונדנסט ב-HDPE וב-deaerator, כמו גם מי ההזנה ב-HDPE, מחוממים על ידי קיטור הנלקח מהטורבינה. שיטת חימום זו פירושה החזרת (התחדשות) חום למחזור והיא נקראת חימום רגנרטיבי. בזכותו מצטמצמת זרימת הקיטור למעבה, ולכן כמות החום המועברת למי הקירור, מה שמוביל לעלייה ביעילות מפעל טורבינת הקיטור.

סט האלמנטים המספקים מי קירור למעבים נקרא מערכת אספקת המים הטכנית. זה כולל: מקור אספקת מים (נהר, מאגר, מגדל קירור), משאבת סחרור, צינורות כניסה ויציאה. במעבה, כ-55% מחום הקיטור הנכנס לטורבינה מועבר למים המקוררים; חלק זה של החום אינו משמש לייצור חשמל והוא מבוזבז ללא תועלת.

הפסדים אלו מצטמצמים במידה ניכרת אם נלקח מהטורבינה קיטור מותש חלקית וחום שלה משמש לצרכים טכנולוגיים של מפעלים תעשייתיים או לחימום מים לחימום ואספקת מים חמים. כך, התחנה הופכת לתחנת חום וכוח משולבת (CHP), המספקת ייצור משולב של אנרגיה חשמלית ותרמית. בתחנות כוח תרמיות מותקנות טורבינות מיוחדות עם מיצוי קיטור - מה שנקרא טורבינות קוגנרציה. עיבוי הקיטור המועבר לצרכן החום מוחזר לתחנת הכוח התרמית על ידי משאבת קונדנסט חוזרת.

בתחנות כוח תרמיות יש הפסדים פנימיים של קיטור וקונדנסט עקב אטימות לא מלאה של נתיב הקיטור-מי, כמו גם צריכה בלתי ניתנת להשבתה של קיטור וקונדנסט לצרכים הטכניים של התחנה. הם מהווים כ-1 - 1.5% מסך צריכת הקיטור לטורבינות.

בתחנות כוח תרמיות ייתכנו גם הפסדים חיצוניים של קיטור וקונדנסט הקשורים באספקת חום לצרכנים תעשייתיים. בממוצע הם 35 - 50%. הפסדים פנימיים וחיצוניים של קיטור וקונדנסט מתמלאים במים נוספים שטופלו מראש ביחידת הטיפול במים.

לפיכך, מי הזנת הדוד הם תערובת של עיבוי טורבינה ומי איפור.

הציוד החשמלי של התחנה כולל גנרטור חשמלי, שנאי תקשורת, מתג ראשי ומערכת אספקת חשמל למנגנוני תחנת הכוח עצמם באמצעות שנאי עזר.

מערכת הבקרה אוספת ומעבדת מידע על התקדמות התהליך הטכנולוגי ומצב הציוד, שליטה אוטומטית ומרחוק במנגנונים וויסות תהליכים בסיסיים, הגנה אוטומטית על ציוד.

להבי האימפלר של טורבינת הקיטור הזו נראים בבירור.

תחנת כוח תרמית (CHP) משתמשת באנרגיה המשתחררת משריפת דלקים מאובנים - פחם, נפט ו גז טבעי- להמיר מים לאדים בלחץ גבוה. קיטור זה, בעל לחץ של כ-240 קילוגרם לסנטימטר רבוע וטמפרטורה של 524°C (1000°F), מניע את הטורבינה. הטורבינה מסובבת מגנט ענק בתוך גנרטור, שמייצר חשמל.

מוֹדֶרנִי תחנות כוח תרמיותממירים כ-40 אחוז מהחום המשתחרר במהלך שריפת הדלק לחשמל, השאר נפרק לתוך סביבה. באירופה, תחנות כוח תרמיות רבות משתמשות בחום פסולת לחימום בתים ועסקים סמוכים. ייצור חום וכוח משולב מגדיל את תפוקת האנרגיה של תחנת הכוח בעד 80 אחוז.

מפעל טורבינת קיטור עם גנרטור חשמלי

טורבינת קיטור טיפוסית מכילה שני סטים של להבים. קיטור בלחץ גבוה המגיע ישירות מהדוד נכנס למסלול הזרימה של הטורבינה ומסובב את האימפלרים עם קבוצת הלהבים הראשונה. לאחר מכן, הקיטור מחומם במחמם-העל וחודר שוב למסלול זרימת הטורבינה כדי לסובב אימפלרים עם קבוצה שנייה של להבים, הפועלים בלחץ קיטור נמוך יותר.

מבט חתך

מחולל תחנת כוח תרמית טיפוסית (CHP) מונע ישירות טורבינת קיטור, שעושה 3000 סיבובים לדקה. בגנרטורים מסוג זה, המגנט, הנקרא גם הרוטור, מסתובב, אך הפיתולים (סטטור) נייחים. מערכת הקירור מונעת מהגנרטור להתחמם יתר על המידה.

ייצור חשמל באמצעות קיטור

בתחנת כוח תרמית, דלק נשרף בדוד ומייצר להבה בטמפרטורה גבוהה. המים עוברים דרך הצינורות דרך הלהבה, מחוממים והופכים לאדים בלחץ גבוה. הקיטור מסובב טורבינה, מייצר אנרגיה מכנית, אותה ממיר גנרטור לחשמל. לאחר היציאה מהטורבינה, הקיטור נכנס למעבה, שם הוא שוטף את הצינורות במים זורמים קרים, וכתוצאה מכך הופך שוב לנוזל.

דוד נפט, פחם או גז

בתוך הדוד

הדוד מלא בצינורות מעוקלים מסובכים שדרכם עוברים מים מחוממים. התצורה המורכבת של הצינורות מאפשרת להגדיל משמעותית את כמות החום המועברת למים וכתוצאה מכך לייצר הרבה יותר קיטור.

אפליקציה אינטראקטיבית "כיצד עובד CHP"

התמונה משמאל היא תחנת הכוח Mosenergo, שבה מופקים חשמל וחום עבור מוסקבה והאזור. הדלק הידידותי ביותר לסביבה בו נעשה שימוש הוא גז טבעי. בתחנת כוח תרמית, גז מסופק דרך צינור גז לדוד קיטור. הגז בוער בדוד ומחמם את המים.

כדי לגרום לגז לשרוף טוב יותר, הדוודים מצוידים במנגנוני טיוטה. לדוד מסופק אוויר, המשמש כמחמצן במהלך שריפת הגז. כדי להפחית את רמות הרעש, המנגנונים מצוידים במדכאי רעש. גזי הפליטה הנוצרים במהלך שריפת הדלק נזרקים לארובה ומתפזרים לאטמוספירה.

הגז החם זוהר דרך הצינור ומחמם את המים העוברים דרך צינורות דוודים מיוחדים. כשהם מחוממים, המים הופכים לקיטור מחומם, הנכנס לטורבינת הקיטור. הקיטור נכנס לטורבינה ומתחיל לסובב את להבי הטורבינה, המחוברים לרוטור הגנרטור. אנרגיית קיטור מומרת לאנרגיה מכנית. בגנרטור, אנרגיה מכנית מומרת לאנרגיה חשמלית, הרוטור ממשיך להסתובב ויוצר זרם חשמלי לסירוגין בפיתולי הסטטור.

באמצעות שנאי שלב ותחנת משנה שנאי ירידה, החשמל מסופק לצרכנים באמצעות קווי מתח. הקיטור שנפלט בטורבינה נשלח למעבה, שם הוא הופך למים וחוזר לדוד. בתחנת כוח תרמית, המים נעים במעגל. מגדלי קירור נועדו לקרר מים. מפעלי CHP משתמשים במגדלי קירור מאווררים ומגדלים. המים במגדלי קירור מקוררים על ידי אוויר אטמוספרי. כתוצאה מכך משתחררים אדים, אותם אנו רואים מעל מגדל הקירור בצורת עננים. המים במגדלי הקירור עולים בלחץ ונופלים כמו מפל לתוך החדר הקדמי, משם הם זורמים חזרה לתחנת הכוח התרמית. כדי להפחית את סחף הטיפות, מגדלי קירור מצוידים במלכודות מים.

אספקת מים מסופקת מנהר מוסקבה. בבניין טיפול במים כימי, מים מטוהרים מזיהומים מכניים ומסופקים לקבוצות של מסננים. בחלקן הוא מוכן לרמת מים מטוהרים להזנת רשת החימום, באחרים - לרמת מים מטוהרים ומשמש להזנת יחידות כוח.

גם המחזור המשמש לאספקת מים חמים והסקה מחוזית סגור. חלק מהקיטור מטורבינת הקיטור נשלח למחממי מים. נוסף מים חמיםנשלח לנקודות חימום, שם מתרחשת חילופי חום עם מים המגיעים מבתים.

מומחי Mosenergo מוסמכים תומכים בתהליך הייצור מסביב לשעון, ומספקים למטרופולין הענק חשמל וחום.

כיצד פועלת יחידת כוח במחזור משולב?


ייצור חום וכוח משולב

חום וכוח משולב (CHP), הנקרא גם קוגנרציה, הוא תהליך של הפקת אנרגיה חשמלית ותרמית בו זמנית. משמעות הדבר היא שהחום הנוצר לייצור חשמל מוחזר ונעשה בו שימוש. תהליך הייצור בתחנת כוח תרמית יכול להתבסס על שימוש בטורבינות קיטור או גז, או במנועי בעירה פנימית. המקור העיקרי להפקת אנרגיה יכול להיות מגוון רחב של דלקים, כולל ביומסה, פסולת ודלקים מאובנים, כמו גם אנרגיה גיאותרמית או סולארית.

פינלנד היא מדינה מובילה בשימוש בקוגנרציה

כמות האנרגיה שפינלנד חוסכת מדי שנה באמצעות מקורות קוגנרציה שווה ליותר מ-10% מכלל האנרגיה העיקרית המשמשת במדינה, או 20% מצריכת הדלק המאובנים של פינלנד. כשליש מהחשמל המשמש בפינלנד מגיע מ-CHP. תחנות CHP תעשייתיות ותחנות הסקה מחוזיות מהוות בהתאמה 45 ו-55 אחוזים ממערכת הייצור המשולבת. התעשייה משתמשת ביותר ממחצית מכלל החשמל הנצרך בפינלנד, וכמעט 40 אחוז מכמות זו מופקת על ידי תחנות חום וכוח משולבות. בהתאם לשינוי האקלים השנתי, כמעט 75 - 80 אחוזים מאנרגיית החימום המחוזית מופקת במפעלי CHP.

בשימוש נרחב במשך עשורים רבים

צריכת האנרגיה לנפש בפינלנד היא הגבוהה ביותר מבין מדינות הארגון לשיתוף פעולה ופיתוח כלכלי. זה נובע מהחלק הגדול של תעשיות עתירות אנרגיה כמו עיסת נייר בכלכלה הפינית. כתוצאה מכך, השימוש החסכוני וההפצה האמינה של האנרגיה זכו תמיד לתשומת לב מיוחדת בפינלנד. המאפיינים הגיאוגרפיים והאקלימיים של המדינה היוו את הבסיס לפיתוח CHP בהסקה מחוזית. יעילות הפקת האנרגיה היא גורם חיוני, שכן הביקוש השנתי לחום ומספר שעות השימוש באנרגיה גבוהים.

היסטוריה של השימוש בתחנות כוח תרמיות תעשייתיות

הפקת אנרגיה משולבת בתעשייה היא תוצאה של הצורך לייצר חום לצרכיה.

תחנות הכוח התרמיות התעשייתיות הראשונות בפינלנד נבנו כבר בתחילת שנות ה-20 וה-30. מפעלי CHP נבחרו מכיוון שהם היו הדרך האמינה והחסכונית ביותר לייצור חשמל. מקורות אנרגיה מקומיים שימשו לעתים קרובות כנקודת התחלה.

מפעלי CHP תעשייתיים בלחץ גב משתמשים בעיקר בפסולת אלקלית נוזלית הנוצרת במהלך ייצור תאית כדלק. תמיסת שורית שחורה מתאימה לשריפה בשל שאריות העץ האורגניות שהיא מכילה. תעשיות העיסה והנייר אינן התעשיות היחידות שמשתמשות בפסולת שלהן לשריפה בתחנות כוח תרמיות. גם התעשיות המתכות והכימיות מייצרות פסולת, אותה ניתן להמיר לחום וחשמל בתהליך הקוגנרציה.

הסקה מחוזית כחלקקוגנרציה

בשל מיקומה הצפוני של הארץ, הסקה מחוזית היא בחירה טבעיתעבור פינלנד. תוכניות לארגון מערכת הסקה מרכזית יושמו לאחר מלחמת העולם השנייה. קוגנרציה של תרמית ו אנרגיה חשמליתהופק באמצעות פסולת עץ שהופקה

תעשיית העץ, זה הוכח כתפיסה יעילה להפקת אנרגיה תוך שמירה על איכות הסביבה. לפיכך, מערכת החימום המחוזית הפינית התבססה על עקרון CHP מההתחלה.

כמחצית מהמבנים בפינלנד מחוברים למערכת הסקה מחוזית. בערים הגדולות נתון זה עולה על 90 אחוז. רוב משרד ו בניינים ציבורייםבארץ מחוברים גם למערכת הסקה מרכזית. מפעלי CHP מספקים כשלושה רבעים מהחום הנצרך מדי שנה. אם נשווה ייצור נפרד של אנרגיה חשמלית ותרמית, קוגנרציה מאפשרת לנו לחסוך כשליש מהדלק. רוב החברות לייצור חום שייכות לעיריות, אך חלקן של המפעלים הפרטיים גדל בהתמדה.

הסקה מחוזית מספקת את עומס החום הדרוש למפעלי CHP, וזה מספק פוטנציאל גדול לשימוש במקורות אנרגיה מתחדשים כגון דלק ביולוגי ופסולת. לא ניתן להשיג את מטרת האיחוד האירופי להכפיל את חלקה של קוגנרציה בייצור אנרגיה ללא פיתוח נוסף של תחום זה. לכן יש להכיר בחימום המחוזי כנושא חשוב בסדר היום של מדיניות האנרגיה האירופית.

CHP למערכת מרכזיתהִתקָרְרוּת

אם אנחנו מדברים על חימום מרכזי, קירור של מבנים יכול להתרחש גם באמצעות אנרגיה תרמית. במהלך חודשי החורף חוֹםמשמש לחימום חדרים, אך בקיץ נדרש מעט חום. החום העודף הזה יכול לשמש להפקת קור במערכת מיזוג אוויר בחדר.

מערכות קירור אזורי קיימות כיום רק בשלוש ערים פיניות, אך הסיכויים מבטיחים. כיום, מערכת הקירור המרכזית בהלסינקי היא הגדולה ביותר בפינלנד. שלושים אחוז מהקור נובע מקור מי ים, דרך מחליפי חום פשוטים.


השימוש ב-CHP מאפשר להפיק אנרגיה בצורה המשתלמת ביותרעל ידי

המשימה העיקרית של מפעל CHP היא לייצר אנרגיה בצורה החסכונית ביותר. לכן, ייצור חום וכוח משולב אמור להיות זול יותר דרכים חלופיות. רווחיות אפשרויות שונותיש להעריך מראש את הייצור לכל תקופת הפעילות של תחנת הכוח. CHP דורש בדרך כלל יותר השקעה מטכנולוגיות ייצור חשמל קונבנציונליות, אך הוא משתמש בפחות דלק.

כתוצאה מכך, תחנות CHP זולות יותר לתפעול מתחנות כוח בעלות קיבולת דומה. החום המיוצר על ידי CHP יכול לשמש גם לחימום מרכזי אזורי מגורים, ולצרכים תעשייתיים. העברת חום למרחקים ארוכים היא יקרה. לכן, עדיף להקים תחנות כוח תרמיות בקרבת אזורים מיושבים ומתקנים תעשייתיים שבהם תעשה שימוש באנרגיה תרמית.



יעילות גבוהה

מפעלי CHP מנצלים מקסימום את האנרגיה של שריפת דלק, מייצרים חשמל וחום במינימום הפסדים. היעילות שלהם מגיעה ל-80 - 90 אחוז. בעוד שתחנות כוח עיבוי קונבנציונליות משיגות יעילות של 35 - 40 אחוזים.

סובלנות גבוהה לתקלות

למפעלי CHP יש רמה גבוהה של סבילות לתקלות, המאפשרת לא להפריע לתהליך הפקת האנרגיה. יחד עם זאת, מפעלי CHP הם אוטומטיים ביותר, ובכך מצמצמים את מספר הצוות הנדרש ומפחיתים את עלויות התפעול והתחזוקה.

ניתן להתאים בקלות את ייצור החשמל והחום לרמות הצריכה, שיכולות להשתנות מהר מאוד. האמינות של מערכת החימום המחוזית בפינלנד בעונת החימום היא 99.98 אחוזים.

בממוצע, אספקת החום ללקוח בודד בעונת החימום מופסקת רק אחת לשישה



מגוון רחב של דלקים בשימוש

יכול לשמש בייצור משולב של אנרגיה תרמית וחשמלית טווח רחבדלקים, לרבות דלקים דלי קלוריות ורטובים, כגון פסולת תעשייתית ודלק ביולוגי. השילוב האופטימלי של סוגי דלק שונים נקבע עבור כל תחנת כוח תרמית בנפרד, בהתאם למצב הדלק המקומי. דלקים אופייניים המשמשים הם גז טבעי, פחם, גזים תעשייתיים, כבול ומשאבים מתחדשים אחרים (למשל פסולת עץ תעשייתית, פסולת עירונית ושבבי עץ). שמן מזוט משמש בכמויות קטנות, בדרך כלל כתאורה אחורית לדלקים אחרים.

באופן מסורתי, השימוש בדלק ביולוגי בקוגנרציה קשור לתהליכים טכנולוגיים בתעשיית היער. מסיבות רבות, מפעלי CHP הם אידיאליים לשימוש בדלק ביולוגי. בגלל שהם ערך קלורינמוך ותחבורה יקר, הם נוטים להיות דלק מקומי.



הפקת אנרגיה יעילה גורמת פחות נזקטֶבַע

יעילות גבוהה ו רמה נמוכהפליטות מתהליך הקוגנרציה, הדרך הידידותית ביותר לסביבה להפקת אנרגיה. תחנות כוח תרמיות מודרניות משתמשות שיטות יעילותשריפה של דלק להפחתת פליטת תחמוצות חנקן.

הפחתת כמות הדלק הנשרפת להפקת אנרגיה מפחיתה השפעה שליליתעל הסביבה. למשל, הסכום שנזרק פחמן דו חמצני, בעת שריפת דלקים מאובנים, פוחת בהתאם לכמות הדלק המשמשת. אותו דבר קורה עם מזהמים כמו תחמוצות גופרית וחנקן.

מחקר על איכות האוויר בערים הגדולות בפינלנד מראה שפליטת הגופרית ירדה משמעותית וזו תוצאה ישירה של שימוש בטכנולוגיית קוגנרציה ובחימום מחוז.



כל היתרונות הסביבתיים של שימוש ב-CHP מומשו במהלך השנים האחרונות. למרות זאת, הצד הכלכלי של העניין משחק תפקיד מכריע כאשר מחליטים על הקמת מקור אנרגיה מסוג זה או אחר. לכן, עלות האנרגיה המיוצרת בתהליך הקוגנרציה חייבת להיות תחרותית בהשוואה למקורות אנרגיה אחרים.

CHP והסקה מחוזית נתמכים על ידי הרשויות מכיוון שהם כלים רבי עוצמה להפחתת פליטת פחמן דו חמצני. מטרת אסטרטגיית האנרגיה של פינלנד היא להתאים את פליטת הפחמן הדו-חמצני לפרוטוקול קיוטו, הקובע כי עד 2010 יש להפחית את הפליטות לרמות של 1990. הודות למערכת חימום מרכזית ותחנות חום וכוח משולבות, ב-2004 צמצמה פינלנד את פליטת הפחמן הדו-חמצני לאטמוספירה ב-8 מיליון טון. מה ששווה לכשלושה רבעים מהפחתת הפליטות השנתית המתוכננת בהתאם לפרוטוקול קיוטו.


מגוון רחב של יישומי CHP

אבולוציה של טכנולוגיית CHP, ב הרגע הזה, הולך לכיוון של ירידה בכוח. מקורות קטנים מאפשרים כמויות גדולות

להשתמש בדלקים מקומיים, כגון עץ וסוגים מתחדשים אחרים, ולנטוש מקורות אנרגיה משניים מדלקים מאובנים טבעיים.

טכנולוגיות ייבוש מראש של דלק יכולות להגדיל את תפוקת החום של תהליך הקוגנרציה. טכנולוגיות בעירה מודרניות אחרות, כמו גיזוז או בעירה בלחץ חיובי, המגבירות את ייצור החשמל במפעלי CHP, נמצאות כעת בשלב הפיתוח. כל זה נעשה כדי שתחנות כוח תרמיות קטנות יוכלו להיות תחרותיות.

שיפור טכנולוגיית ייצור החשמל יוביל להגברת ייצור החום. טכנולוגיית מחזור משולב המבוססת על גיזוז של דלקים מוצקים יכולה להוביל לתוצאות מעניינות. במקרה זה, ניתן להשתמש בגז בטורבינת גז, והחום הנוצר ישמש בטורבינת קיטור. במקרה זה, היחס בין חשמל וחום המופק יכול להיות 1:1, כעת הוא 0.5.

קיים פוטנציאל שוק עצום לשימוש בקוגנרציה להפקת אנרגיה מחומרי פסולת שונים.



מדיניות האנרגיה של פינלנד ותחנות כוח תרמיות

מדיניות האנרגיה של פינלנד מבוססת על שלושה נדבכים: אנרגיה, כלכלה וסביבה. אספקת אנרגיה בת קיימא ובטוחה, מחירי אנרגיה תחרותיים ומזעור השפעה שליליתעל איכות הסביבה, בהתאם להתחייבויות בינלאומיות. הגורם המרכזי והחשוב ביותר המשפיע על מדיניות האנרגיה הוא שיתוף פעולה בינלאומי בתחום הפחתת פליטת גזי חממה. בין יתר הגורמים המשפיעים על מדיניות האנרגיה, יש צורך להדגיש את הצורך במניעת אסונות סביבתיים והתאמת הפעילות הכלכלית לעקרונות של פיתוח בר קיימא.

קוגנרציה תמיד מילאה תפקיד מרכזי במדיניות האנרגיה של פינלנד והיא תישאר חלק מרכזי ממנה בעתיד. המחזור המשולב הוא דרך יעילהייצור חום וחשמל. הוא מקדם פיתוח של מקורות אנרגיה מתחדשים מקומיים. כל הנקודות הללו אומרות רק דבר אחד - CHP היא תרומה עצומה להפחתת פליטת גזי חממה.



בהתאם להחלטת הממשלה, לצורך אספקת אנרגיה רציפה ובטוחה, יש להקפיד על הפקת אנרגיה על בסיס מספר סוגי דלק המסופקים ממקורות שונים. המטרה היא ליצור מערכת אנרגיה גמישה, מבוזרת ומאוזנת בעתיד. הממשלה מצדה ממשיכה לספק את כל התנאים ליצירת מערכת כזו, ומתמקדת באנרגיה המיוצרת במדינתה, כלומר באנרגיה מתחדשת. משאבי אנרגיהודלק ביולוגי.

הממשלה תמשיך לתמוך במחזור המשולב של ייצור חום וחשמל בעתיד. תנאי מוקדם להחלטות בנוגע למקורות אנרגיה הוא שצריכת החום צריכה להיות מקושרת בצורה היעילה ביותר לתהליך הקוגנרציה. יש להקדיש תשומת לב מספקת גם להיבטים הטכניים והכלכליים. מעמד גבוהתהליך הקוגנרציה נקבע על ידי העובדה שהיעילות הכוללת של מקורות האנרגיה היא גורם חשוב בתחום ההקצאות מכסות לפליטות מזיקות. על ידי השקעה בהמשך הפיתוח של הטכנולוגיה, ניתן להיות מצויד במלואו כדי לעמוד בנקודה בעתיד שבה המחויבות להפחתת פליטת גזי החממה תהייה מחמירה מאוד. בנוסף לטכנולוגיה, הפיתוח מתמקד בכל שרשרת התפעול, האספקה ​​והמסחר. אנרגיה מתחדשת ויעילות אנרגטית נותרו סקטורים חשובים. השקעות מתמידות ואינטנסיביות יתרמו לפיתוח ויישום של פתרונות חדשים וחסכוניים לתהליך הקוגנרציה, הפקת אנרגיה תעשייתית, אנרגיה בקנה מידה קטן ושימוש יעיל באנרגיה.

ההשקעות הממשלתיות יופנו בעיקר לפרויקטים המכניסים טכנולוגיות אנרגיה חדשות, מחד, וקשורים בסיכונים טכנולוגיים מיוחדים הקשורים לאופי ההדגמה של פרויקטים אלו.






טכנולוגיית מחזור משולב יעיל ביותר

חֶברָההלסינקיאֵנֶרְגִיָה

הודות לטכנולוגיית שריפת הגז המתקדמת שלה, תחנת הכוח של מחוז ווסארי בהלסינקי היא אחת היעילות והנקיות ביותר. הם משתמשים בטכנולוגיית מחזור משולב, המשלבת שני תהליכים - טורבינות גז וקיטור. אם נשווה תכנית מסורתיתהפקת אנרגיה בטכנולוגיית מחזור משולב, אז במקרה השני, יש לנו יעילות גבוהה יותר בייצור החשמל ובהתאם, תפוקת חשמל גבוהה יותר, ביחס לאנרגיה התרמית המופקת.

בתהליך המחזור המשולב, Vuosaari CHP משיגה יעילות של למעלה מ-90 אחוז, כלומר פחות מ-10 אחוז מהאנרגיה המופקת אובדת. אם אנחנו מדברים על הפסדי אנרגיה, אז לרוב מדובר בהפסדים תרמיים. חום הולך לאיבוד דרך גזי פליטה, נוזל קירור ותהליך הייצור עצמו.

ייצור חשמל - 630 מגוואט

הפקת חום - 580 מגוואט

דלק - גז טבעי 650-800 מיליון מ"ק/גרם



מפעלי CHP קטנים עם תהליך גיזוז


חֶברָהקוקםä heלמפואוי

תחנות הכוח התרמיות הקטנות הראשונות הפועלות בטכנולוגיית Novel, גיזוז של דלק בשכבה, נבנו ב-2004. התחנה מצוידת בשרשרת תהליכי טיהור גז שלמה, המורכבת מיחידת רפורמת גז, מסנן ומקרצף על בסיס חומצה להסרת שאריות תרכובות חנקן. שלוש טורבינות גז 0.6 מגוואט ודוד גז אחד להשבת חום משמשות לייצור חשמל.

הגיזר Novel הוא פיתוח חדש, עקרון הפעולה שלו מבוסס על אספקת דלק בלחץ, שיטה זו מאפשרת להשתמש בדלק ביולוגי סיבי עם צפיפות צבר נמוכה. הגז יכול להשתמש במגוון רחב של פסולת ביולוגית עם תכולת לחות הנעה בין 0 ל-55 אחוזים וגדלים של חלקיקים הנעים מנסורת ועד שבבי עץ גדולים.

ייצור חשמל – 1.8 מגוואט

הפקת חום – 4.3 מגוואט

הספק תרמי של מייבש הדלק הוא 429 קילוואט

קיבולת אחסון דלק – 7.2 MW


גישה משולבת להשגת רווחיות

חֶברָהואפואוי

בניית תחנת הכוח התרמית, הרחבה ומודרניזציה של מתקן ייצור הכדורים באילומנסי הושלמו בנובמבר 2005. תחנת הכוח התרמית צוידה בדוד לבעירה ב"מיטה נוזלית". המודרניזציה של ייצור כדורי הדלק כללה בניית מקלט חומר גלם חדש, מייבש, קו שלישי לייצור כדורי, מערכת מסועים ובונקר. תחנת הכוח התרמית, ייצור הכדורים והמייבש נשלטים מחדר בקרה אחד. כבול טחון ועץ משמשים כדלק. צריכת הדלק היא כ-75 GW לשנה.

קיבולת אחסון דלק – 23 MW

הפקת חום לאספקת חימום. – 8 מגה וואט


מ פֶּחָםלדלק ביולוגי


חברת Porvoon Energia Oy

תחנת הכוח התרמית של טולקינן הוסבה מפחם לביומסה. החברה רצתה להרוג שתי ציפורים במכה אחת - להפחית את צריכת הפחם ולהפחית את העומס על הסביבה. דוד רשת השרשרת הוחלף בדוד מיטה נוזלית בשנת 2000. זה סיפק הזדמנות טובה לשימוש סוגים שוניםעץ ופסולת עץ כדלק. במקביל, עברו מודרניזציה של אספקת האוויר, פליטת גזי הפליטה, איסוף האפר, אספקת הדלק, מכשירי הבקרה ומערכות האוטומציה. סקרובר לשחזור חום פסולת, שיכול להגביר את יעילות המפעל ביותר מ-7 מגוואט, יושלם ב-2006.

קיבולת אחסון דלק – 54 MW

ייצור קיטור – 46 MW

ייצור חשמל 7 מגוואט

הפקת חום – 25 MW


אנרגיה למפעל עיסת נייר ומערכת אספקת חום

חֶברָהקימיןVoimaאוי

מפעל ה-CHP Kymin Voima נמצא בבעלות Pohjolan Voima Oy ו-Kouvolan Seudun Sahko Oy. הוא ממוקם במפעל העיסה והנייר של UPM Kymi; תחנת הכוח התרמית משתמשת בטכנולוגיית בעירה של מיטות נוזליות. הוא מייצר אנרגיה הן לתהליך הטכנולוגי והן למערכות מרכזיות

אספקת חום לערים Kouvola ו- Kuusankoski. נעשה שימוש בדלקים הבאים: קליפת עצים, פסולת כריתת עצים, בוצה, כבול, גז ומזוט. צריכת הדלק היא כ-2,100 GW לשנה.

ייצור חשמל – 76 מגוואט

קיטור תהליך – 125 מגוואט

הפקת חום תהליך – 15 MWth

הפקת חום לאספקת חימום. – 40 מגוואט


CHPפורסהשורף רק עצים

חֶברָהואפואוי

Forssa Bio Power Plant הוא מפעל CHP הראשון בפינלנד (1996) במערכת הסקה מחוזית המשתמשת רק בעץ כדלק. לצרכים תעשייתיים, דלק עץ היה בשימוש נרחב בעבר. תהליך הבעירה מתרחש ב"מיטה נוזלית". טכנולוגיה זו מאפשרת שימוש כמעט בכל שאר הדלקים הזמינים. סוג הדלק העיקרי הוא פסולת מתעשיית עיבוד העץ. למשל, נסורת וקליפות עץ, לצד פסולת כריתת עצים ופסולת בניין. בעת שריפת עצים אין פליטת גופרית, ופליטת תחמוצות חנקן אינה משמעותית.

ייצור חשמל – 17 מגוואט

הפקת חום לאספקת חימום. – 48 מגה וואט


טכנולוגיה גמישה

חֶברָהאויAhlholmensקראפטאב

מפעל AK2 CHP נמצא בבעלות Oy Ahlholmens Kraft Ab. מקור החום גמיש בפעולה, כך שללא קשר לנפח החשמל המופק, חום מופק בכמות הדרושה כרגע. יעילות המתקן בהפקת חום היא יותר מ-80%, לכן הייצור אינו פוגע בסביבה. חום מסופק לעיר Pietarsaari ולמפעל העיסה והנייר של UPM.

סוגי הדלק העיקריים הם פחם ו סוגים שוניםדלק ביולוגי. כגון: קליפת עצים, שבבי עץ, פסולת אחרת של תעשיית היער וכבול.

ייצור חשמל – 240 מגוואט

קיטור תהליך – 100 MW

הפקת חום לאספקת חימום. – 60 מגוואט

להבי האימפלר של טורבינת הקיטור הזו נראים בבירור.

תחנת כוח תרמית (CHP) משתמשת באנרגיה המשתחררת משריפת דלקים מאובנים - פחם, נפט וגז טבעי - כדי להמיר מים לקיטור בלחץ גבוה. קיטור זה, בעל לחץ של כ-240 קילוגרם לסנטימטר רבוע וטמפרטורה של 524°C (1000°F), מניע את הטורבינה. הטורבינה מסובבת מגנט ענק בתוך גנרטור, שמייצר חשמל.

תחנות כוח תרמיות מודרניות ממירות כ-40 אחוז מהחום המשתחרר במהלך שריפת הדלק לחשמל, השאר מופרש לסביבה. באירופה, תחנות כוח תרמיות רבות משתמשות בחום פסולת לחימום בתים ועסקים סמוכים. ייצור חום וכוח משולב מגדיל את תפוקת האנרגיה של תחנת הכוח בעד 80 אחוז.

מפעל טורבינת קיטור עם גנרטור חשמלי

טורבינת קיטור טיפוסית מכילה שני סטים של להבים. קיטור בלחץ גבוה המגיע ישירות מהדוד נכנס למסלול הזרימה של הטורבינה ומסובב את האימפלרים עם קבוצת הלהבים הראשונה. לאחר מכן, הקיטור מחומם במחמם-העל וחודר שוב למסלול זרימת הטורבינה כדי לסובב אימפלרים עם קבוצה שנייה של להבים, הפועלים בלחץ קיטור נמוך יותר.

מבט חתך

מחולל תחנת כוח תרמית טיפוסית (CHP) מונע ישירות על ידי טורבינת קיטור, המסתובבת ב-3,000 סיבובים לדקה. בגנרטורים מסוג זה, המגנט, הנקרא גם הרוטור, מסתובב, אך הפיתולים (סטטור) נייחים. מערכת הקירור מונעת מהגנרטור להתחמם יתר על המידה.

ייצור חשמל באמצעות קיטור

בתחנת כוח תרמית, דלק נשרף בדוד ומייצר להבה בטמפרטורה גבוהה. המים עוברים דרך הצינורות דרך הלהבה, מחוממים והופכים לאדים בלחץ גבוה. הקיטור מסובב טורבינה, מייצר אנרגיה מכנית, אותה ממיר גנרטור לחשמל. לאחר היציאה מהטורבינה, הקיטור נכנס למעבה, שם הוא שוטף את הצינורות במים זורמים קרים, וכתוצאה מכך הופך שוב לנוזל.

דוד נפט, פחם או גז

בתוך הדוד

הדוד מלא בצינורות מעוקלים מסובכים שדרכם עוברים מים מחוממים. התצורה המורכבת של הצינורות מאפשרת להגדיל משמעותית את כמות החום המועברת למים וכתוצאה מכך לייצר הרבה יותר קיטור.