Există soluții constructive pe baza cărora este posibil să faceți upgrade existente și de a construi noi centrale termice, oferind o reducere a costurilor de producere a energiei și reducerea emisiilor nocive în mediul înconjurător
RICHARD E. BOLZHAYZER, Kurt E. Yeager
"În lumea științei" (Scientific American) №11 1987
Pentru a aprecia importanța evoluțiilor din domeniul tehnologiilor de cărbune, ia în considerare pe scurt activitatea centralelor termice convenționale pe cărbune. Cărbunele este ars în cuptorul unui cazan de abur, care este o cameră mare, cu tuburi de interior, în care apa este transformată în abur. Înainte de alimentarea în cuptorul cărbunele este măcinat la praf, obținându-se astfel aproape aceeași eficiență ca și ardere în arderea gazelor combustibile. Închideți cazan de abur consumă medie orară de 500 de tone de cărbune pulverizat și generează 2,9 Mill. Kg de abur, care este suficientă pentru producerea de 1 Mill. Kwh de energie electrică. În timpul același timp, cazanul emite aproximativ 100.000 m3 de gaz.
Aburul generat trece prin supraîncălzitorul unde tempe¬ratura și creșterea presiunii, iar apoi intră în turbina de înaltă presiune. rotirea manuală a energiei generator de putere a turbinei este transformată în energie electrică. Pentru a obține o eficiență mai mare de conversie a energiei, aburul din turbina este de obicei la cazanul supraîncălziți secundar și apoi acționează una sau două turbine de joasă presiune, și numai apoi se condensează prin răcire; condensat a revenit la ciclul cazanului.
Echipamentul include o alimentare cu combustibil mecanisme, cazane, turbine, generatoare, și sisteme de răcire sofisticate, de ardere de epurare a gazelor centrale termice și îndepărtarea cenușii. Toate aceste sisteme de baza si auxiliare sunt calculate astfel încât să funcționeze cu o fiabilitate ridicată de 40 de ani sau mai mult sub sarcini care pot varia de la 20% din centrala electrică instalată de până la un maxim. costurile echipamentelor de capital de o capacitate tipică de putere termică de 1.000 MW, de regulă, mai mult de 1 mlrd. dolari.
Eficiența cu care se încălzește eliberată în timpul arderii cărbunelui poate fi transformată în energie electrică 1900 a fost atras de numai 5%, dar a ajuns la 40% până în 1967 g .. Cu alte cuvinte, pentru o perioadă de aproximativ 70 ani consumul specific de cărbune per unitate de energie electrică a fost redus de opt ori. Prin urmare se întâmplă și de a reduce costul de 1 kW din capacitatea instalată a centralelor termice :. Dacă în 1920 sa ridicat la 350 $ (în prețuri 1967), apoi în 1967 a scăzut la $ 130 de preț pentru energia electrică, de asemenea, a scăzut în aceeași perioadă. 25 de cenți la 2 centi per 1 kilowatt-ceai.
Cu toate acestea, deoarece anii '60 rata de progres a început să scadă. Această tendință pare a fi din cauza faptului că plantele tradiționale de energie termică au atins limita de perfecțiune, determinată de legile termodinamicii și proprietățile materialelor de construcție pentru boilerelor și a turbinelor. De la începutul anilor '70, acești factori tehnici au fost agravate de noi, din motive economice și organizatorice. În special, a crescut brusc cheltuielile de capital, rata de creștere a cererii de energie electrică a încetinit, înăsprit cerințele pentru protejarea mediului împotriva emisiilor nocive și a prelungi durata proiectelor de construcție a centralelor electrice. Ca urmare, costul de producție a energiei electrice pe bază de cărbune, care a avut o tendință de scădere pe termen lung, a crescut dramatic. Într-adevăr, 1 kW de energie electrică produsă de noile centrale electrice termice, este necesar acum mai mult decât în anul 1920 (la prețuri constante).
procesele de zi cu zi DEMONSTRAȚIE STATION „Cool Water“ compania Southern California Edison 1000 t de cărbune randament de ardere a gazelor, fără deșeuri.
Produsele de ardere sunt conduse pentru a roti generatorul turbinei cu gaz. Căldura reziduală a gazului de eșapament este utilizat pentru a produce abur, care transformă un generator de energie turbine cu abur de alta.
Fotografia prezintă două buncăr de cărbune (în centru). La dreapta acestor instalații de gazeificare, gaz echipamente de generare de energie de sistem și de răcire.
In ultimii 20 de ani, costul centralelor termice pe cărbune cea mai mare influență exercitată înăsprească cerințele pentru îndepărtarea gazoasă,
deșeurile lichide și solide. Pe sistemul de curățare a gazelor și cenușă de manipulare a energiei termice moderne acum reprezintă 40% din costurile de capital și 35% din costurile de exploatare. Din punct de vedere tehnic și economic de vedere, elementul cel mai important al sistemului de control al emisiilor este un dispozitiv de evacuare a gazelor arse-sulfurare de, adesea numit sistem umed (scruber) desprăfuire. Aparate de colectare a prafului umed (scruber) întârzie oxizi de sulf, care sunt principalii poluanți formate în timpul arderii cărbunelui.
Ideea de desprăfuirea umedă este simplu, dar în practică este dificil de implementat și costisitoare. Substanța alcalină este de obicei var sau calcar, amestecat cu apă și soluția este pulverizată în fluxul de gaze arse. Conținute în gazele de ardere sunt absorbiți de oxizi de sulf și de particule alcaline cad din soluție ca sulfitul inert sau de sulfat de calciu (gips). Gipsul poate fi ușor îndepărtată sau, dacă este suficient de pură, pot găsi de vânzări ca material de construcție. In sistemele cu scruber mai complicate și scumpe gips precipitat poate fi transformat în acid sulfuric sau sulf elementar - substanțe chimice mai valoroase. Din 1978, instalarea epuratoarelor este obligatorie în toate construcția centralelor termice la cărbune pulverizat. Ca urmare, energe¬ticheskoy industria din SUA este acum mai multe sisteme de spălare decât în restul lumii.
arderea cărbunelui în patul fluidizat reduce necesitatea unor instalații auxiliare de curățare a emisiilor centralelor electrice.
strat Psevdoozhizhennyi dintr-un amestec de cărbune și de calcar este generat în fluxul de aer cuptor cazan, în care particulele solide sunt amestecate și suspendate, adică. E. ComportaŃi ca un lichid de fierbere.
amestecare turbulentă asigură caracterul complet al arderii cărbunelui; în care particulele de calcar reacționează cu oxizii de sulf și de captare aproximativ 90% din acești oxizi. Deoarece combustibilul grosier de cazan de încălzire sunt direct legate de generare de abur cu pat fluidizat are loc cu o eficiență mai mare decât în cazane convenționale, care funcționează pe bază de cărbune pulverizat.
Mai mult, arderea cărbunelui într-o temperatură a patului fluidizat sub cazan de topire care previne zgură și reduce formarea oxizilor de azot.
Gazeificarea cărbunelui poate fi efectuată prin încălzirea unui amestec de cărbune și apă într-o atmosferă de oxigen. Produsul a procesului este un gaz care constă în principal din monoxid de carbon și hidrogen. Când gazul este răcit, curățat de solide și eliberat de sulf și poate fi folosit drept combustibil pentru turbinele cu gaz, iar apoi pentru producerea de abur pentru o turbină cu abur (ciclu combinat).
Stația de ciclu combinat emite mai puțini poluanți decât centralele convenționale pe bază de cărbune putere termică.