ΑΤΜΟΗΛΕΚΤΡΙΚΟΣ ΣΤΑΘΜΟΣ ΑΜΥΝΤΑΙΟΥ STEAM-ELECTRIC STATION OF AMINTEON

Transcript

1 Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΑΤΜΟΗΛΕΚΤΡΙΚΟΣ ΣΤΑΘΜΟΣ ΑΜΥΝΤΑΙΟΥ STEAM-ELECTRIC STATION OF AMINTEON Μελέτη Μυλένα Α.Ε.Μ.: 4154 ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Ναλμπάντης Στέφανος ΚΑΒΑΛΑ, ΜΑΡΤΙΟΣ 2013

2 Εγκρίνεται η Πτυχιακή Εργασία Καβάλα, / /2013 Ο επιβλέπων Καθηγητής Ο Προϊστάμενος του Τμήματος Η Εξεταστική Επιτροπή

3 Περιεχόμενα Περιεχόμενα... 3 ΠΕΡΙΛΗΨΗ... 6 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο... 9 ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟ ΠΡΟΒΛΗΜΑ Ενεργειακό Πρόβλημα Εξέλιξη Εκπομπών CO Εθνικές Δεσμεύσεις Αντιμετώπιση Ενεργειακού Προβλήματος ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΔΕΣΜΕΥΣΗΣ ΚΑΙ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗΣ CO Βασικές Τεχνολογίες Δέσμευσης CO2 σε Ατμοηλεκτρικούς Σταθμους Διαχωρισμός CO2 από το Καυσαέριο Καύση σε Συνθήκες Καθαρού Οξυγόνου (Οxy-Fuel) Εφαρμογή Τεχνολογιών Δέσμευσης CO2 σε Ελληνικό ΑΗΣ Τεχνολογίες Μεταφοράς Τεχνολογίες Αποθήκευσης Του CO ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο ΑΤΜΟΗΛΕΚΤΡΙΚΟΣ ΣΤΑΘΜΟΣ ΑΜΥΝΤΑΙΟΥ ΦΙΛΩΤΑ ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ ΑΗΣ ΑΜΥΝΤΑΙΟΥ ΦΙΛΩΤΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο KΥΡΙΑ ΜΕΡΗ ΜΟΝΑΔΩΝ ΛΕΒΗΤΕΣ ΜΟΝΑΔΩΝ ΣΤΡΟΒΙΛΟΙ ΜΟΝΑΔΩΝ ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5ο ΒΟΗΘΗΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΟΝΑΔΩΝ Κύριος συμπυκνωτής Αντλίες συμπυκνώματος ΑΠΑΕΡΙΩΤΕΣ Αντλίες κυκλοφορίας κύριου ψυκτικού- Πύργοι ψύξης ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΕΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΜΟΝΑΔΩΝ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ

4 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

5 Περίληψη 5

6 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Σκοπός της εργασίας είναι η περιγραφή και η λειτουργία του Ατμοηλεκτρικού Σταθμού Αμυνταίου-Φιλώτα. Ο ΑΗΣ Α-Φ αποτελείται από δύο μονάδες των 300 MW η καθεμία. Οι μονάδες χρησιμοποιούν σαν καύσιμο λιγνίτη του ορυχείου Αμυνταίου. Κάθε Μονάδα αποτελείται από έναν λέβητα βεβιασμένης ροής και εφαπτομενικής καύσης ονομαστικής ικανότητας 950 t/h υπέρθερμου ατμού με χαρακτηριστικά πίεσης 170 bar και θερμοκρασίας C. Επίσης περιλαμβάνει μια στροβιλογεννήτρια η οποία δέχεται τον υπέρθερμο ατμό, ώστε να μετατρέπεται η θερμική του ενέργεια σε μηχανική, μέσω της περιστροφής του άξονα του στροβίλου. Απευθείας συνδεδεμένη στον στρόβιλο είναι η σύγχρονη γεννήτρια AC ικανότητας 333 MVA στα 20 KV και 50 Hz. Για τη λειτουργία των δύο κύριων τμημάτων κάθε μονάδας (λέβητας, στροβιλογεννήτρια)απαιτείται πληθώρα βοηθητικών συστημάτων, τα κυριότερα των οποίων περιγράφονται στα επόμενα κεφάλαια. Τέλος υπάρχουν και τα κοινά συστήματα των δύο μονάδων, όπως είναι το σύστημα επεξεργασίας και διακίνησης λιγνίτη και τέφρας αλλά και το σύστημα επεξεργασίας και διακίνησης νερού. Επιπρόσθετα έχει εγκατασταθεί και λειτουργεί τα τελευταία χρόνια εναλλάκτης θερμότητας ισχύος 25 MWth για την παροχή θερμότητας στο δίκτυο τηλεθέρμανσης της ευρύτερης περιοχής του Αμυνταίου συμβάλλοντας περαιτέρω ο Σταθμός στην οικονομία και στην μείωση των ρύπων της περιοχής. 6

7 ABSTRACT The purpose of this study is the description and operation of steam-electric station Aminteon-Philotas. The SES A-F consists of two units of 300 MW each. The units use as fuel lignite mine Aminteon. Each unit consists of a boiler forced-flow and tangential combustion rated capacity of 950 t / h of superheated steam with features pressure 170 bar and temperature 540 oc. Also includes a turbine which receives the superheated steam, as to convert thermal energy into mechanical, by rotation of the turbine shaft. Connected directly to the turbine is the modern AC generator capacity 333 MVA at 20 KV and 50 Hz. For the operation of the two main parts of each unit (boiler, turbine) required numerous assistance systems, the main of which are described in the following chapters. Finally there are two common systems of units, such as the processing and handling system and ash but the treatment system and water distribution. He has also installed and operated in recent years heat exchanger 25 MWth power to provide heat to the district heating network of the region Aminteon further contributing to the Station on the economy and reduce emissions in the region. 7

8 Κεφάλαιο 1 ο 8

9 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟ ΠΡΟΒΛΗΜΑ 1.1 Ενεργειακό Πρόβλημα Σήμερα τα ορυκτά καύσιμα (άνθρακας, πετρέλαιο, φυσικό αέριο) αποτελούν την κυρίαρχη παραγωγή πρωτογενούς ενέργειας, παρέχοντας το 80-85% αυτής. Μόνον ο άνθρακας (γαιάνθρακας, λιγνίτης, λιθάνθρακας κλπ.) καλύπτει το 25% αυτής, ενώ παράλληλα καλύπτει το 50% της ηλεκτροπαραγωγής των ΗΠΑ και το 30% της Ευρωπαϊκή Ένωση (ΕΕ). Κάθε εβδομάδα τίθεται σε λειτουργία, κάπου στον κόσμο, μια νέα μονάδα ηλεκτροπαραγωγής που καταναλώνει άνθρακα. Η Ελλάδα βασιζόμενη στον εγχώριο λιγνίτη για ηλεκτροπαραγωγή, εξορύσσει 70 εκατομμύρια τόνους λιγνίτη το χρόνο καλύπτοντας περίπου το 60% της παραγωγής της σε ηλεκτρική ενέργεια. Η πρόβλεψη είναι ότι παρά την όποια συμβολή και άλλων πηγών ενέργειας (πυρηνικής τεχνολογίας, ΑΠΕ κλπ.), η ηλεκτροπαραγωγή από άνθρακα θα έχει διπλασιαστεί σε διεθνές επίπεδο έως το 2030 και θα είναι διαρκώς αυξανόμενη, κατέχοντας σημαντικό ποσοστό της παγκόσμιας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας τουλάχιστον μέχρι το Δυστυχώς, η ηλεκτροπαραγωγή με τη χρήση άνθρακα ευθύνεται, ως επί των πλείστων, για τις περισσότερες εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα. Tα ορυκτά καύσιμα λοιπόν κάρβουνο, πετρέλαιο και φυσικό αέριο είναι σχεδόν σίγουρο πως θα συνεχίσουν να παίζουν σημαντικό ρόλο στην παραγωγή ενέργειας κατά το πρώτο μισό αυτού του αιώνα, τόσο στην Ευρώπη όσο και στον υπόλοιπο κόσμο, και έτσι απαιτούνται νέες τεχνολογίες για τη μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου από αυτές τις πηγές. Στην τρίτη έκθεση αξιολόγησης του Διακυβερνητικού Συμβουλίου Κλιματικών Μεταβολών (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) αναφέρεται ότι ο βασικότερος παράγοντας που συντελεί στην αύξηση της θερμοκρασίας της ατμόσφαιρας της γης είναι η αύξηση της συγκέντρωσης των αερίων του θερμοκηπίου, στα οποία συμπεριλαμβάνεται και το CO 2. Η σταθεροποίηση της συγκέντρωσης του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα απαιτεί τη 9

10 μείωση των εκπομπών αυτού σε επίπεδο αρκετά χαμηλότερο από αυτό που εκπέμπεται σήμερα. Τα μέτρα που εξετάσθηκαν είναι: μείωση της ζήτησης σε ενέργεια και αύξηση του βαθμού απόδοσης των ενεργειακών εγκαταστάσεων, αύξηση της χρήσης του φυσικού αερίου, αύξηση της χρήσης ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και πυρηνικής ενέργειας, χρήση τεχνολογιών δέσμευσης διοξειδίου του άνθρακα και αναδάσωση. Αναλύοντας τα μέτρα που πρέπει να ληφθούν για την αντιμετώπιση του προβλήματος, το Διακυβερνητικό Συμβούλιο Κλιματικών Μεταβολών κατέληξε ότι κανένα μέτρο δεν είναι από μόνο του ικανό να οδηγήσει τελικά στη σταθεροποίηση της συγκέντρωσης του CO 2 στην ατμόσφαιρα. Συνεπώς, στην αναζήτηση στρατηγικής για την καταπολέμηση του προβλήματος της αλλαγής του κλίματος της γης προτείνεται ο συνδυασμός πολλών μέτρων. Οι επιστήμονες προειδοποιούν ότι προκειμένου να αποτρέψουμε τις κλιματικές αλλαγές από το να λάβουν καταστροφικές διαστάσεις αυτόν τον αιώνα, οι παγκόσμιες εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα (CO 2 ) και άλλων αερίων του θερμοκηπίου θα πρέπει να μειωθούν κατά το ήμισυ τουλάχιστον των επιπέδων του 1990, έως το Το 1990 αναφέρεται και ως έτος βάσης, ενώ οι αντίστοιχες εκπομπές για το έτος αυτό αναφέρονται αμέσως παρακάτω. Στόχος λοιπόν αυτής της διπλωματικής είναι η παρουσίαση των σύγχρονων τεχνολογιών που μπορούν να οδηγήσουν στην αντιμετώπιση αυτού του προβλήματος. Αυτές είναι οι τεχνολογίες συγκράτησης και αποθήκευσης διοξειδίου του άνθρακα, γνωστές και ως CCS (Carbone Capture & Storage) και οι τεχνολογίες καθαρής καύσης άνθρακα (Clean Coal Technologies). 1.2 Εξέλιξη Εκπομπών CO Παγκόσμια Εξέλιξη Αερίων του Θερμοκηπίου Οι παγκόσμιες εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου το 1990 ήταν περίπου 28 δις tco 2 eq1, εκ των οποίων οι εκπομπές CO 2 αντιστοιχούσαν σε περισσότερο από 18,5 δις tco 2 eq. Η συγκέντρωση του CO 2 στην ατμόσφαιρα 10

11 κατά την προβιομηχανική περίοδο ήταν 280 ppmv2 και το 2000 ήταν περίπου 370 ppmv (22,7 δις tco 2 eq). Τα αέρια του θερμοκηπίου αναμένεται να αυξηθούν σε 935 ppmv το 2100 και σύμφωνα με τις υπάρχουσες εκτιμήσεις θα διαμορφωθεί απαίτηση μείωσης των αερίων του θερμοκηπίου στο επίπεδο των ppmv Εξέλιξη Αερίων του Θερμοκηπίου σε Ευρωπαϊκό Επίπεδο Σύμφωνα με το στόχο του Κιότο η Ευρωπαϊκή Ένωση (ΕΕ) οφείλει να μειώσει τις εκπομπές ρύπων κατά 8% σε σχέση με τα επίπεδα του έτους βάσης (1990). Οι υφιστάμενες τάσεις, όμως, δείχνουν ότι θα επιτευχθεί μείωση μόνο 1% Εξέλιξη Εκπομπών CO 2 στην Ελλάδα Σύμφωνα με το αναθεωρημένο Σενάριο Αναμενόμενης Εξέλιξης για την Ελλάδα ισχύουν τα εξής : Oι συνολικές εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου το έτος βάσης είναι 110,212 MtCO 2 eq. Το έτος 2005, οι εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου είναι αυξημένες κατά 29,4% ενώ οι εκπομπές CO 2 κατά 36% σε σχέση με τα επίπεδα του έτους βάσης. Το 2010 οι εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου αναμένεται να είναι αυξημένες κατά 39,2% ενώ οι εκπομπές CO 2 κατά 48,1% σε σχέση με τα επίπεδα του έτους βάσης. Το 2020 οι εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου αναμένεται να είναι αυξημένες κατά 57,6% ενώ οι εκπομπές CO 2 κατά 68,3% σε σχέση με τα επίπεδα του έτους βάσης. Σύμφωνα με έρευνα της Ρυθμιστικής Αρχής Ενέργειας (ΡΑΕ): Το έτος 2005, υπήρξε αύξηση των εκπομπών CO 2 κατά 37,5%, των εκπομπών CO 2 από τον ενεργειακό τομέα κατά 55,4% και ειδικά των 11

12 εκπομπών CO 2 από την παραγωγή ηλεκτρισμού και ατμού κατά 42,4% σε σχέση με τα επίπεδα του έτους βάσης. Το 2010 αναμένεται αύξηση των εκπομπών CO 2 κατά 48,5%, των εκπομπών CO 2 από τον ενεργειακό τομέα κατά 63,9% και ειδικά των εκπομπών CO 2 από την παραγωγή ηλεκτρισμού και ατμού κατά 52% σε σχέση με τα επίπεδα του έτους βάσης. Το 2020 αναμένεται αύξηση των εκπομπών CO 2 κατά 57,8%, των εκπομπών CO 2 από τον ενεργειακό τομέα κατά 76,4% και ειδικά των εκπομπών CO 2 από την παραγωγή ηλεκτρισμού και ατμού κατά 70,2% σε σχέση με τα επίπεδα του έτους βάσης [3]. 1.3 Εθνικές Δεσμεύσεις Η παγκόσμια κοινότητα έχει δεσμευτεί μέσω της σύμβασης πλαίσιο για τις κλιματικές μεταβολές να σταθεροποιήσει τις εκπομπές CO 2 στα επίπεδα του 1990 και μέσω του Πρωτοκόλλου του Κιότο να μειώσει τις εκπομπές αερίων που συμβάλλουν στο φαινόμενο του θερμοκηπίου κατά 5,2% έως την περίοδο σε σχέση με τις εκπομπές του Τα όρια εκπομπών ρυθμίζονται από τις οδηγίες 2001/80/ΕΚ για τις μεγάλες εγκαταστάσεις καύσεως και 96/61/ΕΚ για την ολοκληρωμένη πρόληψη και έλεγχο της ρύπανσης. Βάσει της πρώτης ρυθμίζονται ευθέως τα όρια εκπομπών. Π.χ. για τις υφιστάμενες μονάδες τα όρια εκπομπής σωματιδίων ορίζονται σε 100 mg/nm3 έναντι των 150 ή 100 mg/m 3 που ίσχυε για τη χώρα μας (Π.Δ.1180/1981). Όμως, η οδηγία 2001/81/ΕΚ στα εκτιμώντας τα ακόλουθα (εδάφιο 8) αναφέρει πως: Η τήρηση των οριακών τιμών εκπομπών που καθορίζονται στην παρούσα οδηγία θα πρέπει να θεωρείται ως αναγκαία, αλλά όχι ικανή συνθήκη για την συμμόρφωση ως προς τις απαιτήσεις της οδηγίας 96/61/ΕΚ που σχετίζονται με την χρήση των βέλτιστων διαθέσιμων τεχνικών. Η συμμόρφωση αυτή ενδέχεται να απαιτεί αυστηρότερες οριακές τιμές εκπομπών, οριακές τιμές για τις εκπομπές άλλων 12

13 ουσιών και για άλλα στοιχεία του περιβάλλοντος και άλλους κατάλληλους όρους. Σύμφωνα με το νέο εγχειρίδιο αναφοράς των Βέλτιστων Διαθέσιμων Τεχνικών (ΒΔΤ) της Ευρωπαϊκής Επιτροπής, οι εκπομπές σκόνης από υφιστάμενους θερμοηλεκτρικούς σταθμούς με στερεά καύσιμα ισχύος από 100 έως 300 MW θα πρέπει να κυμαίνονται μεταξύ 5 25 mg/nm 3. Το όριο αυτό είναι κατά πολύ χαμηλότερο από το ανωτέρω όριο των 100 mg/nm 3 της 2001/80/ΕΚ. Αντίστοιχα όρια τίθενται για το βαθμό απόδοσης και τις εκπομπές SO 2 και ΝΟx. Π.χ. για υφιστάμενες λιγνιτικές μονάδες ισχύος 100 έως 300 MW τα όρια SO 2 και ΝΟx ορίζονται σε 250 και 200 mg/nm 3 αντίστοιχα. Τα αυστηρά περιβαλλοντικά όρια επιταχύνουν τη διείσδυση των νέων καθαρών τεχνολογιών άνθρακα στην ηλεκτροπαραγωγή. Σήμερα, δεν είναι δυνατόν να κατασκευαστεί στη χώρα μας μια νέα ανθρακική ή λιγνιτική μονάδα ηλεκτροπαραγωγής χωρίς να διαθέτει τεχνολογίες αποκονίωσης (ηλεκτροστατικών φίλτρων-esp ή σακόφιλτρων), αποθείωσης (FGD - Flue Gas Desulphurisation) και απονίτρωσης (DeNOx). Σημαντικές επενδύσεις ελέγχου των εν λόγω εκπομπών γίνονται επίσης και στις υφιστάμενες μονάδες. Λόγω αυτών των αναγκαστικών επενδύσεων, αυξάνει σημαντικά το τίμημα της παραγόμενης κιλοβατώρας από στερεά καύσιμα, παρά τη σημαντική αύξηση του βαθμού απόδοσης των νέων ανθρακικών και λιγνιτικών σταθμών. Τέλος, μονάδες οι οποίες δεν συμμορφώνονται έγκαιρα με τις ανωτέρω απαιτήσεις, οδηγούνται σταδιακά προς περιορισμένη λειτουργία, όπως προβλέπεται από την οδηγία 2001/80/ΕΚ από το 2008 και μετά. Σύμφωνα με τη Συνθήκη του Κιότο, η Ελλάδα έχει αναλάβει την υποχρέωση να μην υπερβεί το 2010 ένα ανώτατο όριο εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα (CO 2 ), το οποίο έχει καθοριστεί στο 125% των εκπομπών του Σε αντίθετη περίπτωση, προβλέπεται πρόστιμο με κόστος 10 ευρώ για κάθε τόνο CO 2 πάνω από το καθορισμένο όριο. Ωστόσο, ήδη από το 2004 οι εκπομπές έφθασαν στο +24% [3],[20],[21]. 13

14 1.4 Αντιμετώπιση Ενεργειακού Προβλήματος Προκειμένου να μειωθούν οι εκπεμπόμενοι ρύποι από την καύση άνθρακα έχουν αναπτυχθεί οι εξής τεχνολογίες: 1. Τεχνολογίες Δέσμευσης και Αποθήκευσης CO 2 2. Τεχνολογίες Καθαρής Καύσης Άνθρακα: α) Σταθμοί Υπερκρίσιμων Χαρακτηριστικών Ατμού β) Τεχνολογίες Ρευστοποιημένης Κλίνης γ) Τεχνολογίες Συνδυασμένου Κύκλου Αεριοποίησης Άνθρακα Οι παραπάνω τεχνολογίες περιγράφονται εκτενώς στα επόμενα κεφάλαια. 14

15 Κεφάλαιο 2 ο 15

16 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΔΕΣΜΕΥΣΗΣ ΚΑΙ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗΣ CO 2 Η δέσμευση και αποθήκευση του CO 2 (CCS - Carbon Capture and Storage) περιλαμβάνει τις ακόλουθες διαδικασίες: 1. Διαχωρισμό του CO 2 από βιομηχανικές και ενεργειακές πηγές 2. Μεταφορά σε θέση αποθήκευσης του CO 2 3. Εισπίεση στην αποθήκη (ταμιευτήρα) του CO 2 και συνεχή παρακολούθηση (monitoring) του αποθηκευμένου CO Βασικές Τεχνολογίες Δέσμευσης CO 2 σε Ατμοηλεκτρικούς Σταθμους Οι τεχνολογίες δέσμευσης του CO 2 στους ατμοηλεκτρικούς σταθμούς (ΑΗΣ) αναμένεται να συνεισφέρουν σημαντικά στη μείωση του φαινομένου του θερμοκηπίου σε παγκόσμια κλίμακα, λαμβάνοντας υπόψη ότι το παραγόμενο CO 2 από ΑΗΣ αποτελεί περίπου το 1/3 των συνολικών εκπομπών CO 2 στην ατμόσφαιρα. Οι λόγοι που αναφέρθηκαν παραπάνω δικαιολογούν την έντονη ερευνητική δραστηριότητα προς την κατεύθυνση απομόνωσης και δέσμευσης του CO 2 σε ΑΗΣ, εφόσον έχει κριθεί αναγκαία η εφαρμογή τεχνολογιών δέσμευσης CO 2 στο πλαίσιο που προαναφέρθηκε. Οι κυριότερες εμπορικές ή υπό ανάπτυξη τεχνολογίες δέσμευσης CO 2 σε ΑΗΣ μπορούν να ταξινομηθούν σε τρεις κατηγορίες: 1. Διαχωρισμός CO 2 από το καυσαέριο 2. Καύση σε συνθήκες καθαρού οξυγόνου 3. Παραγωγή καυσίμου που δεν περιέχει άνθρακα Διαχωρισμός CO 2 από το Καυσαέριο 16

17 Οι ακόλουθες βασικές διεργασίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την απομάκρυνση του CO 2 από το καυσαέριο σε μεγάλη κλίμακα: 1. Απορρόφηση: Διαχωρισμός του CO 2 με υγρό διάλυμα σε στήλη απορρόφησης 2. Προσρόφηση: Διαχωρισμός του CO 2 με προσρόφηση αυτού σε κάποιο στερεό 3. Μεμβράνες: Διαχωρισμός του CO 2 βάση της αρχής της διαφορετικής διαπερατότητας των αερίων διαμέσου μεμβρανών 4. Κρυογενικές Τεχνολογίες: Ψύξη ή Συμπύκνωση του CO 2 Από τις τεχνολογίες που αναφέρθηκαν παραπάνω, η απορρόφηση είναι μια ώριμη εμπορικά διαθέσιμη τεχνολογία, ενώ οι υπόλοιπες διεργασίες δεν είναι ανεπτυγμένες αρκετά ώστε να αποτελέσουν ελκυστικές εναλλακτικές λύσεις. Ανάλογα με το αν λαμβάνει χώρα χημική αντίδραση κατά την απορρόφηση, οι μέθοδοι αυτές κατηγοριοποιούνται σε τεχνολογίες χημικής και φυσικής απορρόφησης. Η χημική απορρόφηση είναι κατάλληλη για υψηλές παροχές καυσαερίων (πάνω από 150 m 3 /s) και χαμηλή μερική πίεση CO 2 (<7 bar), ενώ η φυσική απορρόφηση είναι κατάλληλη για υψηλή μερική πίεση CO 2 στο καυσαέριο (>7 bar). Στην περίπτωση εφαρμογής σε υπάρχοντα θερμοηλεκτρικό σταθμό με καύσιμο λιγνίτη, η χημική απορρόφηση είναι η προτιμούμενη λύση. Οι πιο γνωστοί χημικοί διαλύτες που χρησιμοποιούνται είναι οι αλκανοαμίνες, όπως Μονο-εθανολαμίνη (ΜΕΑ), Δι-γλυκολαμίνη (DGA), Δι-εθανολαμίνη (DEA), Δι-ισοπροπυλαμίνη (DIPA), Τρι-εθανολαμίνη (TEA), Μεθυλ-δι-εθανολαμίνη (MDEA). Άλλος χημικός διαλύτης είναι η αμμωνία [6]. Είναι γενικώς αποδεκτό ότι η πιο επιτυχημένη τεχνική δέσμευσης CO 2 από τα καυσαέρια σε θερμοηλεκτρικούς σταθμούς είναι η μέθοδος έκπλυσης με χημική απορρόφηση με μονοεθανολαμίνη. Η μέθοδος αυτή είναι δυνατό να δεσμεύσει ακόμα και το 98% του διοξειδίου του άνθρακα από το καυσαέριο και να δώσει καθαρότητα τελικού προϊόντος πάνω από 99%. Τα περισσότερα συστήματα χρησιμοποιούν διάλυμα ΜΕΑ σε νερό με περιεκτικότητα μόλις 15-17

18 25% κ.β. για λόγους αποφυγής δημιουργίας συνθηκών διάβρωσης. Κατά τη λειτουργία του συστήματος απορρόφησης CO 2, το καυσαέριο που εισέρχεται στη στήλη απορρόφησης πρέπει να μην περιέχει SO 2, O 2, υδρογονάνθρακες ή σωματίδια. Το CO 2 απορροφάται από το υγρό διάλυμα μέσα στη στήλη απορρόφησης που λειτουργεί σε θερμοκρασία o C. Το καυσαέριο και το υγρό διάλυμα έρχονται σε επαφή κατ αντιρροή. Το καυσαέριο, πριν την είσοδό του στη στήλη, συμπιέζεται στα 1,3 bar και εισέρχεται από το κάτω μέρος. Το διάλυμα εισέρχεται στο άνω μέρος της στήλης απορρόφησης και κατευθύνεται προς τα κάτω. Το στάδιο της αναγέννησης του πλούσιου σε CO 2 διαλύματος πραγματοποιείται στους o C και υπό χαμηλή πίεση και στόχο έχει την απομάκρυνση του CO 2 από το διάλυμα απορρόφησης. Το διάλυμα, που δεν περιέχει πλέον CO 2 και που έχει θερμανθεί, επιστρέφει στη στήλη απορρόφησης αφού αποδώσει τη θερμότητά του στο πλούσιο σε CO 2 ρεύμα του διαλύματος. Ο περιορισμός της θερμοκρασίας της διαδικασίας αναγέννησης οφείλεται στο γεγονός ότι σε θερμοκρασίες υψηλότερες των 125 o C δημιουργούνται συνθήκες αποσύνθεσης του διαλύματος αλκανοαμίνης. Η απαιτούμενη θερμότητα για την αναγέννηση του διαλύματος είναι περίπου 4 MJ/kg δεσμευμένου CO 2 και στην περίπτωση ΑΗΣ προέρχεται από απομάστευση ατμού χαμηλής πίεσης. Λαμβάνοντας υπόψη ότι η αναγέννηση του διαλύματος απορρόφησης πραγματοποιείται περίπου στους 150 o C, η απομάστευση γίνεται στα 5 bar. Σε ό,τι αφορά την απαιτούμενη ενέργεια για τη συμπίεση του καυσαερίου πριν αυτό εισέλθει στη στήλη απορρόφησης και την απαιτούμενη ενέργεια για την κυκλοφορία του διαλύματος στο σύστημα, αυτή ανέρχεται στα 0,11 MJ/kg 18

19 δεσμευμένου CO 2. Κατά την εφαρμογή της μεθόδου χημικής απορρόφησης σε ατμοηλεκτρικό σταθμό, η παροχή ατμού στο στρόβιλο χαμηλής πίεσης μειώνεται κατά 2/3 περίπου. Η ενέργεια που καταναλώνεται αντιστοιχεί στο 80% της συνολικής ενέργειας που απαιτεί η διαδικασία της χημικής απορρόφησης. Τελικά, η παραγωγή ενέργειας μειώνεται κατά 20% και ο βαθμός απόδοσης του σταθμού κατά 11-14%. Για έναν τυπικό σταθμό, το ποσοστό απομάκρυνσης για οικονομική λειτουργία του συστήματος, όταν η περιεκτικότητα του καυσαερίου σε CO 2 είναι 3%, είναι 85%, ενώ για περιεκτικότητα 8% αυτό είναι 90-92% [5],[30] Καύση σε Συνθήκες Καθαρού Οξυγόνου (Οxy-Fuel) Η τεχνολογία καύσης σε συνθήκες καθαρού οξυγόνου βασίζεται στο γεγονός ότι όταν η καύση του λιγνίτη, των υδρογονανθράκων ή του συνθετικού αερίου πραγματοποιείται με καθαρό οξυγόνο, το παραγόμενο καυσαέριο περιέχει κυρίως διοξείδιο του άνθρακα και νερό. Με ψύξη των καυσαερίων, το Η 2 Ο που περιέχεται στο καυσαέριο συμπυκνώνεται και παράγεται σχεδόν καθαρό αέριο CO 2. Στη συνέχεια, αυτό συμπιέζεται και μεταφέρεται στην τοποθεσία αποθήκευσης. Η μέθοδος αυτή μπορεί να εφαρμοσθεί σε ατμοηλεκτρικούς σταθμούς, αεριοστρόβιλους και σταθμούς συνδυασμένου κύκλου με καύσιμο φυσικό αέριο ή ακόμα και σε συστήματα συνδυασμένου κύκλου με αεριοποίηση. Επίσης, μπορεί να 19

20 εφαρμοσθεί για οποιοδήποτε ορυκτό καύσιμο (λιγνίτη, πετρέλαιο ή φυσικό αέριο). Για την παραγωγή του οξυγόνου είναι απαραίτητη η μονάδα διαχωρισμού του αέρα (Air Separation Unit, ASU). Η κρυογενική μέθοδος είναι η πιο κατάλληλη τεχνολογία για το διαχωρισμό του αζώτου από τον αέρα. Τα στάδια της κρυογενικής μεθόδου διαχωρισμού του αέρα είναι τα ακόλουθα: 1. Συμπίεση του αέρα με ενδιάμεσες ψύξεις. Το επίπεδο συμπίεσης είναι περίπου 5,5 bar και προτείνονται τα ακόλουθα στάδια συμπίεσης: 1,013-1,53 bar, 1,53-2,35 bar, 2,35-3,6 bar και 3,6-5,5 bar και οι ενδιάμεσες ψύξεις είναι στους 25 o C. 2. Ψύξη του αέρα περίπου στους 11,5 o C. 3. Απομάκρυνση της υγρασίας και άλλων σωματιδίων με τη μέθοδο της προσρόφησης. 4. Υγροποίηση του αέρα (-180 o C). 5. Απομάκρυνση του αζώτου σε στήλη απόσταξης. Η διαδικασία διαχωρισμού του αέρα είναι δυνατό να καταναλώσει έως και το 15% της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας του σταθμού. Η καθαρότητα του οξυγόνου παρουσιάζει σημαντική επίδραση όσον αφορά την κατανάλωση ισχύος από τη μονάδα διαχωρισμού του αέρα. Η καθαρότητα που μπορεί να επιτύχει η κρυογενική μονάδα διαχωρισμού του αέρα είναι έως και 99,7%. Για καθαρότητα οξυγόνου μικρότερη του 95%, η κατανάλωση ισχύος μειώνεται, καθώς το επίπεδο της απαιτούμενης συμπίεσης του αέρα μειώνεται. Από την άλλη μεριά, για καθαρότητα οξυγόνου πάνω από 97%, η κατανάλωση ισχύος αυξάνεται απότομα, γιατί σε αυτή την περίπτωση πρέπει να διαχωριστεί και το αργό. Η βέλτιστη επιλογή για την καθαρότητα του οξυγόνου που παράγεται από τη μονάδα διαχωρισμού είναι 95%. Η καύση με καθαρό οξυγόνο οδηγεί σε πολύ υψηλή θερμοκρασία καύσης στην εστία. Για να μειωθεί η θερμοκρασία αυτή, ένα μέρος του καυσαερίου ανακυκλοφορεί στο θάλαμο καύσης. Στην περίπτωση εφαρμογής της 20

21 τεχνολογίας καύσης με οξυγόνο σε ήδη υπάρχοντα σταθμό, τόσο η θερμοκρασία όσο και η παροχή του καυσαερίου πρέπει να κυμαίνονται στα επίπεδα της συμβατικής καύσης με αέρα. Αναφέρεται ότι κατά την εφαρμογή της τεχνολογίας σε λέβητα μεγάλης εγκατάστασης παραγωγής ενέργειας, περίπου τα 2/3 της παροχής του καυσαερίου στην έξοδο της εστίας πρέπει να ανακυκλοφορούν. Η διαχείριση του ρεύματος καυσαερίου που απομακρύνεται από το λέβητα έχει τα ακόλουθα στάδια : 1. Ψύξη του καυσαερίου για απομάκρυνση του μεγαλύτερου μέρους του νερού. 2. Συμπίεση, ώστε το καυσαέριο να μεταβεί στην υγρή φάση. 3. Αφύγρανση με γλυκόλη τριεθυλενίου (TEG - Tri-Ethylene Glycol) για την απομάκρυνση του νερού που έχει απομείνει, με σκοπό την αποφυγή της διάβρωσης κατά τη μεταφορά. 4. Περαιτέρω ψύξη του προϊόντος. 5. Απομάκρυνση των συστατικών που δεν έχουν συμπυκνωθεί, όπως N2, O 2 και Ar. 6. Συμπίεση μέχρι το σημείο που απαιτείται για τη μεταφορά του προϊόντος. Η καθαρότητα του οξυγόνου καθώς και η εισαγωγή αέρα στο λέβητα είναι δυνατό να μειώσουν την ικανότητα απομάκρυνσης του διοξειδίου του άνθρακα που παράγεται κατά την καύση [6] Παραγωγή Καυσίμου Χωρίς Άνθρακα Σύμφωνα με αυτή την τεχνολογία, ο άνθρακας απομακρύνεται από το καύσιμο πριν αυτό οδηγηθεί για καύση. Στην τυπική διαδικασία του συνδυασμένου κύκλου με αεριοποίηση (IGCC), το στερεό καύσιμο κονιορτοποιείται και διαλύεται σε νερό. Στη συνέχεια, το διάλυμα θερμαίνεται με οξυγόνο ή αέρα στους 1300 Κ περίπου και παράγεται ένα αέριο μίγμα που αποτελείται κυρίως από υδρογονάνθρακες και μονοξείδιο του άνθρακα. 21

22 Ακολουθεί αντίδραση μετατροπής του μονοξειδίου του άνθρακα σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό. Η αντίδραση αυτή είναι εξώθερμη. Το αέριο καύσιμο που τελικά παράγεται περιέχει Η 2 και CO 2. Λόγω της υψηλής μερικής πίεσης του CO 2 στο αέριο μίγμα, η μέθοδος της φυσικής απορρόφησης αποτελεί μια πιθανή λύση για το διαχωρισμό του CO 2 από το Η 2 στο αέριο καύσιμο. Μεμβράνες διαχωρισμού του Η 2 μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν. Μια άλλη μέθοδος για την απομάκρυνση του άνθρακα από το καύσιμο, που βασίζεται στην ίδια κύρια μεθοδολογία που προαναφέρθηκε, είναι η ταυτόχρονη πραγματοποίηση των τριών αντιδράσεων, και συγκεκριμένα της αεριοποίησης, της μετατροπής του CO και της απομάκρυνσης του CO 2. Οι αντιδράσεις αυτές πραγματοποιούνται υπό τις ίδιες συνθήκες στον ίδιο αντιδραστήρα. Κατά τη συνήθη διαδικασία, η αεριοποίηση λαμβάνει χώρα στους 1273 Κ, ενώ η αντίδραση μετατροπής του CO σε CO 2 στους 673 Κ. Η δέσμευση CO 2 με CaO είναι ενδεικνυόμενη μέθοδος και πραγματοποιείται στους 1100 Κ. Δύο κλίνες μπορούν να χρησιμοποιηθούν, η μία για την αεριοποίηση του καυσίμου, τη μετατροπή του CO και τη δέσμευση του CO 2 και η άλλη για την αναγέννηση του παραγόμενου CaCO 3 προς CaO. Το πλούσιο σε Η 2 παραγόμενο καύσιμο εξέρχεται από τον πρώτο αντιδραστήρα ενώ το CO 2 από τον δεύτερο. Σε αυτή τη διεργασία αναμένεται μείωση της κατανάλωσης ισχύος της τάξης του 20-25%, σε σχέση με τη συνήθη διαδικασία παραγωγής καυσίμου χωρίς άνθρακα. Οι τεχνικές που προαναφέρθηκαν βρίσκουν εφαρμογή και για το φυσικό αέριο, μόνο που αντί για την αντίδραση της αεριοποίησης λαμβάνει χώρα η αντίδραση της διάσπασης του μεθανίου σε Η 2 και CO παρουσία Η 2 Ο. Συνεπώς, οι τεχνολογίες δέσμευσης CO 2 διακρίνονται ανάλογα με το στάδιο της διεργασίας στο οποίο απομονώνεται το CO 2 στις εξής τεχνολογίες: α) Τεχνολογίες δέσμευσης μετά την καύση: το CO 2 διαχωρίζεται από ένα αέριο μίγμα αζώτου Ν 2 και Ο 2. Η πρακτική που χρησιμοποιείται συνήθως είναι ο διαχωρισμός με χημική απορρόφηση με χρήση αμινών σε στήλες απορρόφησης - αναγέννησης. Άλλες πρακτικές που μπορούν να 22

23 χρησιμοποιηθούν (διαχωρισμός με μεμβράνες) βρίσκονται στα πρώτα στάδια της ανάπτυξης τους. β) Τεχνολογίες δέσμευσης πριν από την καύση: εδώ το CO 2 απομονώνεται από αέριο μίγμα πλούσιο σε Η 2, προϊόν αεριοποίησης άνθρακα ή αναμόρφωσης φυσικού αερίου σε υψηλή πίεση (15-40 bar). Εδώ, η επικρατέστερη τεχνική είναι ο διαχωρισμός από το κυρίως ρεύμα με διάφορες εναλλακτικές, όπως φυσική απορρόφηση, απορρόφηση με εναλλαγή πίεσης κ.τ.λ. γ) Καύση με υψηλή συγκέντρωση O 2 / CO 2 : η τεχνολογία αυτή βασίζεται στο διαχωρισμό του N 2 από τον αέρα καύσης και στην καύση με O 2 αντί για αέρα, έχοντας ως αποτέλεσμα καυσαέριο που αποτελείται από CO 2 και Η 2 Ο. Σημαντική προσπάθεια καταβάλλεται στην ανάπτυξη καινοτόμων εφαρμογών δέσμευσης CO 2, όπως η καύση με το Μηχανισμό Χημικής Ανάδρασης (Chemical Looping Combustion), η οποία στηρίζεται στην χρήση οξειδίων διαφόρων μετάλλων τα οποία χρησιμοποιούνται ως φορείς οξυγόνου και μεταφέρουν οξυγόνο από τον αέρα καύσης στο καύσιμο. Στο παρακάτω σχήμα φαίνονται οι τρεις μηχανισμοί δέσμευσης του διοξειδίου του άνθρακα Σχήμα 1:Μηχανισμοί δέσμευσης του του διοξειδίου του άνθρακα 23

24 2.2 Εφαρμογή Τεχνολογιών Δέσμευσης CO 2 σε Ελληνικό ΑΗΣ Σε μελέτη που έγινε με θέμα τη δέσμευση CO 2 στον τομέα της ηλεκτροπαραγωγής από λιγνίτη και φυσικό αέριο, προσομοιώθηκε συμβατικός λιγνιτικός ατμοηλεκτρικός σταθμός μεικτής ισχύος 330 MWel καθώς και η δυνατότητα μετατροπής με τεχνολογίες δέσμευσης με αμίνη και καύσης σε συνθήκες καθαρού οξυγόνου. Ο ΑΗΣ αποτελείται από ατμολέβητα υπερκρίσιμων χαρακτηριστικών, ατμοστρόβιλο τριών σταδίων πίεσης και προθέρμανση του τροφοδοτικού νερού από 8 προθερμαντές ατμού. Το καυσαέριο κατά την έξοδό του από τον λέβητα διέρχεται από τον προθερμαντή αέρα και τα ηλεκτροστατικά φίλτρα και οδηγείται σε μονάδα αποθείωσης. Τα κύρια λειτουργικά χαρακτηριστικά του ατμοηλεκτρικού σταθμού καθώς και τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων παρουσιάζονται στον ακόλουθο πίνακα. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, το κόστος των τεχνολογιών δέσμευσης CO 2 σε ότι αφορά τη μείωση του βαθμού απόδοσης των μονάδων είναι σημαντικό. Για την εξεταζόμενη διαμόρφωση του ΑΗΣ, η εφαρμογή της τεχνολογίας καύσης σε περιβάλλον οξυγόνου μειώνει το βαθμό απόδοσης κατά περίπου 10,3 εκατοστιαίες μονάδες, ενώ η έκπλυση του καυσαερίου με αμίνες κατά 11,6. Πίνακας 2.1: Αποτελέσματα Προσομοίωσης ΑΗΣ 24

25 2.2.1 Εκτίμηση Κόστους Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας Στην ανάλυση που ακολουθεί γίνεται εκτίμηση του κόστους παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας για τις ακόλουθες τεχνολογίες: 1. Συμβατικός σταθμός με καύσιμο λιγνίτη 2. Συμβατικός σταθμός με καύσιμο λιγνίτη και δέσμευση CO2 με έκπλυση με αμίνες 3. Συμβατικός σταθμός με καύσιμο λιγνίτη και δέσμευση CO2 με καύση με καθαρό O2 4. Σταθμός με καθαρές τεχνολογίες άνθρακα (υπερκριτικός) 5. Συνδυασμένος κύκλος με φυσικό αέριο 6. Συνδυασμένος κύκλος με αεριοποίηση λιγνίτη Οι παραδοχές που αφορούν κάθε είδος τεχνολογίας προς αξιολόγηση δίνονται στον ακόλουθο πίνακα. Πίνακας 2.2: Ειδικές Παραδοχές Για τις διάφορες τεχνολογίες εξετάσθηκε το κόστος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας καθώς και η ανάλυση του κόστους αυτού. Σε ότι αφορά το σταθερό κόστος, σε αυτό συμπεριλαμβάνονται η απόσβεση του κεφαλαίου που επενδύθηκε για την κατασκευή της μονάδας καθώς και τα κόστη συντήρησης και λειτουργίας. Η μονάδα συνδυασμένου κύκλου με φυσικό αέριο 25

26 παρουσιάζει το χαμηλότερο σταθερό κόστος καθώς το απαιτούμενο κεφάλαιο για την κατασκευή της είναι χαμηλό. Αντίθετα, λόγω του υψηλού κόστους επένδυσης και του υψηλού κόστους συντήρησης και λειτουργίας των μονάδων που ενσωματώνουν δέσμευση του διοξειδίου του άνθρακα, καθώς και των μονάδων συνδυασμένου κύκλου με αεριοποίηση άνθρακα, το σταθερό κόστος επιβαρύνει σημαντικά το κόστος της παραγόμενης kwh. Στο μεταβλητό κόστος έχει συμπεριληφθεί και το κόστος καυσίμου. Οι λιγνιτικές μονάδες, συμπεριλαμβανομένης και της μονάδας συνδυασμένου κύκλου με αεριοποίηση λιγνίτη, λόγω του χαμηλού κόστους καυσίμου, παρουσιάζουν και χαμηλότερο μεταβλητό κόστος παραγόμενης kwh σε σχέση με μονάδες που χρησιμοποιούν φυσικό αέριο. Ωστόσο, λόγω του χαμηλού βαθμού απόδοσης των μονάδων με δέσμευση CO 2, το μεταβλητό κόστος αυξάνει σημαντικά. Η σημαντική διακύμανση της τιμής του φυσικού αερίου που σήμερα εξαρτάται από την τιμή του πετρελαίου, συμβάλλει στην αβεβαιότητα του υπολογισμού του τελικού κόστος της ηλεκτροπαραγωγής. Αντίθετα, η εγχώρια αγορά του λιγνίτη είναι πρακτικά ανεξάρτητη από την τιμή του πετρελαίου, με συνέπεια να μην υπεισέρχεται ο παράγοντας του ρίσκου στην εκτίμηση του κόστους παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Το εύρος διακύμανσης της τιμής του φυσικού αερίου μπορεί να αποτελεί μέχρι και το 40 % του συνολικού κόστους της παραγόμενης kwh από μία μονάδα συνδυασμένου κύκλου. Για την εκτίμηση της επίδρασης του εκπεμπόμενου διοξειδίου του άνθρακα στην τιμή της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας οι διάφοροι τύποι μονάδων ηλεκτροπαραγωγής έχουν ταξινομηθεί σε δύο κατηγορίες: τις μονάδες που είναι εμπορικές σήμερα και τις μονάδες που προβλέπεται να έχουν εφαρμογή στο μέλλον. Στην πρώτη κατηγορία ανήκουν: η συμβατική λιγνιτική μονάδα, οι καθαρές τεχνολογίες άνθρακα και ο συνδυασμένος κύκλος φυσικού αερίου. Στη δεύτερη κατηγορία μπορούν να συμπεριληφθούν ο συνδυασμένος κύκλος με αεριοποίηση άνθρακα και φυσικού αερίου, οι καθαρές τεχνολογίες άνθρακα και οι μονάδες με δέσμευση διοξειδίου του άνθρακα. Επιπλέον, ως μονάδα αναφοράς για την πρώτη κατηγορία έχει θεωρηθεί η μονάδα συνδυασμένου 26

27 κύκλου με φυσικό αέριο, ενώ για τη δεύτερη, οι μονάδες που συμπεριλαμβάνουν δέσμευση CO 2, αντίστοιχα. Η διαφορά των ειδικών εκπομπών CO 2 από τις ειδικές εκπομπές της μονάδας αναφοράς επί το κόστος εκπομπής CO 2 μπορεί να θεωρηθεί ως εκτίμηση της αβεβαιότητας, εξαιτίας του εκπεμπόμενου CO 2, και συμπεριλαμβάνεται στο κόστος της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Το κόστος αυτό είναι χαμηλό για τη μονάδα συνδυασμένου κύκλου με φυσικό αέριο λόγω των χαμηλών ειδικών εκπομπών CO 2, σε αντίθεση με τις μονάδες που χρησιμοποιούν λιγνίτη. Σε ό,τι αφορά το συνολικό κόστος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, προκύπτει ότι η χρήση λιγνίτη συμβάλλει σημαντικά στη μείωσή του. Έτσι, οι συμβατικές λιγνιτικές μονάδες, οι καθαρές τεχνολογίες άνθρακα και οι μονάδες συνδυασμένου κύκλου με αεριοποίηση λιγνίτη δίνουν το χαμηλότερο κόστος kwh. Αντίθετα, οι μονάδες φυσικού αερίου λόγω της υψηλής τιμής του καυσίμου και της αβεβαιότητας που προέρχεται από τις μεγάλες διακυμάνσεις της, φαίνεται ότι έχουν μεγαλύτερο κόστος παραγωγής ενέργειας. Επιπλέον, η εφαρμογή των τεχνολογιών δέσμευσης του διοξειδίου του άνθρακα επιβαρύνει σημαντικά το κόστος επένδυσης και επηρεάζει σημαντικά το βαθμό απόδοσης της μονάδας και κατ επέκταση το κόστος της ηλεκτροπαραγωγής. Στα παρακάτω σχήματα φαίνονται το κόστος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με εκτίμηση ρίσκου CO 2 ως προς τη μονάδα συνδυασμένου κύκλου φυσικού αερίου για παρούσες τεχνολογίες και ως προς συμβατικές μονάδες με δέσμευση CO 2 για μελλοντικές τεχνολογίες. 27

28 Οι τεχνολογίες δέσμευσης διοξειδίου του άνθρακα μπορούν να συμβάλουν στη μείωση του εκπεμπόμενου CO2 στην ατμόσφαιρα από τον τομέα της ηλεκτροπαραγωγής. Ωστόσο, η επίδραση των τεχνολογιών αυτών στη μείωση του βαθμού απόδοσης είναι υψηλή με αποτέλεσμα, σε συνδυασμό με το υψηλό κόστος εγκατάστασης, να οδηγούν σε αυξημένο κόστος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Επιπλέον, με την αγορά δικαιωμάτων εκπομπής διοξειδίου του άνθρακα από την διαμορφόμενη αγορά εμπορίας CO2, αναμένεται να επιβαρυνθεί το κόστος παραγωγής ενέργειας. Από την συγκριτική εξέταση των τεχνολογικών λύσεων προέκυψε ότι οι μονάδες εγχωρίου λιγνίτη μπορούν με τις συνθήκες αυτές να παρέχουν κόστος kwh ανταγωνιστικό σε σχέση με τις μονάδες φυσικού αερίου, οι οποίες παρουσιάζουν μεγαλύτερο ρίσκο λόγω διακύμανσης τιμών του καυσίμου. 2.3 Τεχνολογίες Μεταφοράς Για την μεταφορά του CO 2 από τους σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στους ταμιευτήρες αποθήκευσης υπάρχουν τέσσερα διαφορετικά συστήματα: α) Μεταφορά με φορτηγά μεγάλης χωρητικότητας: η πιο κοινή εναλλακτική λύση για μεταφορά προϊόντων με βάρος λιγότερο των πέντε τόνων, εξαιτίας της αξιοπιστίας, της προσαρμογής και της ευελιξίας που παρέχει ο τρόπος αυτός. 28

29 β) Μεταφορά με τραίνα: ειδικά προσαρμοσμένα βαγόνια μπορούν να μεταφέρουν μεγάλες ποσότητες CO 2 σε μεγάλες αποστάσεις. γ) Μεταφορά με βυτιοφόρα πλοία: κατάλληλος τρόπος για θαλάσσια μεταφορά σε μεγάλες αποστάσεις. Το μεγάλο πλεονέκτημα εδώ είναι η οικονομική αποδοτικότητα αφού έτσι μπορούν να μεταφερθούν πολύ μεγάλες ( m 3 ) ποσότητες CO 2. δ) Μεταφορά με αγωγούς: με τον τρόπο αυτό μεταφέρεται CO 2 από τις αρχές της δεκαετίας του Από πολλούς εμπειρογνώμονες θεωρείται ως η πιο αποδοτική οικονομικά τεχνολογία για συνεχή μεταφορά μεγάλων ποσοτήτων CO 2. Κατά την μεταφορά σε αγωγούς πρέπει να πληρούνται οι απαιτούμενες προδιαγραφές, όπως: P=152 bar, σημείο δρόσου -40 o C, καθώς και οι περιεκτικότητες σε Ν 2, Ο 2 και Ar να είναι < 300 ppmv, < 40 ppmv και < 10 ppmv αντίστοιχα.το CO 2 πρέπει να βρίσκεται σε υγρή ή σε υπερκρίσιμη κατάσταση (P>7.38 MPa και T>-60 C) κατά την μεταφορά του. Οι λόγοι για τους οποίους η στερεά ή αέρια κατάσταση δεν είναι κατάλληλη, στηρίζεται στο ότι στη στερεά κατάσταση χρειάζεται μεγαλύτερη ενέργεια για την μεταφορά του, ενώ στην αέρια κατάσταση το CO 2 έχει πάρα πολύ χαμηλή πυκνότητα. 2.4 Τεχνολογίες Αποθήκευσης Του CO 2 Εισαγωγή CO 2 σε ταμιευτήρες πετρελαίου για την βελτίωση της ανάκτησης του, έλαβε χώρα για πρώτη φορά την δεκαετία του 70 στις Η.Π.Α. Οι πιο σημαντικοί γεωλογικοί χώροι υπόγειας αποθήκευσης είναι: 1. Αποθήκευση σε ενεργούς ταμιευτήρες πετρελαίου (EOR). 2. Αποθήκευση σε ταμιευτήρες πετρελαίου / φυσικού αερίου που έχουν ήδη εκκενωθεί και σε αλατούχους υδροφόρους ορίζοντες μεγάλου βάθους. 3. Αποθήκευση σε κοιτάσματα μη εξορυγμένου γαιάνθρακα (ECBMR). 4. Αποθήκευση σε ωκεανούς μέσω αγωγού ή μέσω βυτιοφόρου πλοίου. 5. Αποθήκευση μέσω ορυκτοποίησης (mineralization). 29

30 Οι ταμιευτήρες αποθήκεύσης CO 2 θα πρέπει να διαθέτουν μεγάλη χωρητικότητα ενώ παράλληλα θα πρέπει να παρέχουν και ένα αποδεδειγμένα ασφαλές και σίγουρο περιβάλλον αποθήκευσης. Η ιδέα της υπόγειας αποθήκευσης σε ταμιευτήρες πετρελαίου και φυσικού αερίου ενισχύεται από το πλεονέκτημα της γνωστής γεωλογικής μορφολογίας, αφού ήδη έχουν γίνει γεωτεχνικές μελέτες γι αυτούς. Συνήθως αποτελούνται από πορώδη πετρώματα, έχουν σχήμα θόλου και περικλείονται από τέτοια πετρώματα τα οποία απαγορεύουν την μετακίνηση του αερίου σε οποιαδήποτε κατεύθυνση, έτσι ώστε να μην υπάρχει διαρροή προς την ατμόσφαιρα. Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται η απεικόνηση μερικών από τις γεωλογικές τοποθεσίες για υπόγεια αποθήκευση του CO 2. Σχήμα 4: Απεικόνιση μερικών από τις γεωλογικές τοποθεσίες για υπόγεια αποθήκευση του CO 2 Η χωρητικότητα αυτών των ταμιευτήρων, παγκοσμίως, έχει εκτιμηθεί με κατάλληλες προσομοιώσεις από διάφορα ινστιτούτα και επιστημονικά εργαστήρια. Έτσι, η χωρητικότητα για τους υδροφόρους ορίζοντες υπολογίστηκε περίπου στους Gt CO 2, για τους ταμιευτήρες πετρελαίου και φυσικού αερίου, περίπου στους Gt CO 2, ενώ για τα στρώματα κοιτασμάτων μη εξορυγμένου γαιάνθρακα, περίπου στους Gt CO 2. Παράλληλα, οι εκπομπές του CO 2 στην ατμόσφαιρα παγκοσμίως, υπολογίζονται γύρω στους 24 Gt τον χρόνο, παρουσιάζοντας μάλιστα αυξανόμενη τάση. 30

31 Αποθήκευση σε Ενεργούς Ταμιευτήρες Πετρελαίου Η τεχνική της βελτιωμένης ανάκτησης πετρελαίου (Enhanced Oil Recovery- ΕΟR) χρησιμοποιείται σε ταμιευτήρες που έχουν σχεδόν εκκενωθεί ή σε ταμιευτήρες πετρελαίου με υψηλό ιξώδες. Αυτή η τεχνική έχει την δυνατότητα, όχι μόνο να αυξάνει την ανάκτηση του πετρελαίου, αλλά και να αποθηκεύει στον ταμιευτήρα την ποσότητα του CO 2 που χρησιμοποιείται. Το παρακάτω σχήμα δείχνει αυτή ακριβώς την τεχνική. Σχήμα 8: Βελτιωμένη ανάκτηση πετρελαίου χρησιμοποιώντας CO2 Πρόκειται για εισαγωγή του CO 2 σε υπερκρίσιμη κατάσταση (P >7.38 MPa και T >-60 C ) σε ενεργούς ταμιευτήρες, η οποία προκαλεί αύξηση της κινητικότητας του πετρελαίου και έχει ως αποτέλεσμα την πιο εύκολη ανάκτηση του. Ένα ποσοστό του εισαγόμενου CO 2 θα ανακτηθεί πάλι μαζί με το πετρέλαιο, θα διαχωριστεί απ αυτό με την κατάλληλη διεργασία και θα εισαχθεί και πάλι στον ταμιευτήρα. Υπάρχουν διεργασίες EOR όπου το CO 2 μπορεί να είναι αναμείξιμο ή όχι. Αυτό εξαρτάται κυρίως από την πίεση με την οποία το CO 2 θα εισαχθεί στον ταμιευτήρα. Στην πρώτη περίπτωση το CO 2 αναμειγνύεται με το ακατέργαστο πετρέλαιο, το αναγκάζει να διογκωθεί και μειώνει το ιξώδες του ενώ παράλληλα αυξάνει ή διατηρεί την πίεση του ταμιευτήρα. Ο συνδυασμός αυτός επιτρέπει το πετρέλαιο να κυκλοφορήσει πιο ελεύθερα προς τον αγωγό απ όπου και θα γίνει η ανάκτηση του. Στην δεύτερη περίπτωση, το πεπιεσμένο CO 2 που εισάγεται, χρησιμοποιείται για να αυξήσει την πίεση του ταμιευτήρα στα αρχικά του στάδια και να παρασύρει το ακατέργαστο πετρέλαιο προς τον αγωγό, ώστε να ανακτηθεί με μεγαλύτερη ευκολία. Με τη 31

32 μέθοδο αυτή (CO 2 EOR), η οποία ονομάζεται τριτογενής εξόρυξη, μπορεί να αυξηθεί η παραγωγή του πετρελαίου κατά προσέγγιση 10% με 15% Αποθήκευση σε Κενούς Ταμιευτήρες Πετρελαίου/Φυσικού Αερίου & σε Αλατούχους Υδροφόρους Ορίζοντες Μεγάλου Βάθους Οι ταμιευτήρες πετρελαίου ή φυσικού αερίου που ήδη έχουν εκκενωθεί, παρουσιάζονται ως η πιο ελπιδοφόρα επιλογή αποθήκευσης στο προσεχές μέλλον. Αυτό γιατί οι ταμιευτήρες αυτοί έχουν αποδείξει την ικανότητα τους να διατηρούν υγρά ή αέρια σε υψηλές πιέσεις για μεγάλα διαστήματα χρόνου. Εντούτοις, τα περισσότερα από τα φρεάτια θα έπρεπε να ανοιχτούν πάλι με νέες γεωτρήσεις. Επίσης, η πραγματική ικανότητα είναι αβέβαιη, λαμβάνοντας υπόψη τις αλλαγές στον ταμιευτήρα που μπορεί να έχουν εμφανιστεί λόγω εισβολής αλατούχου νερού ή λόγω της γεωδομικής αλλαγής. Από την άλλη πλευρά, οι αλατούχοι υδροφόροι ορίζοντες έχουν τη μέγιστη δυνατότητα αποθήκευσης του CO 2, αφού οι ταμιευτήρες αυτοί είναι οι πιο διαδεδομένοι και έχουν την μεγαλύτερη χωρητικότητα. Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται η εισαγωγή CO 2 σε αλατούχο υδροφόρο ορίζοντα της Νορβηγίας. Σχήμα 9:Εισαγωγή CO2 στον αλατούχο υδροφόρο ορίζοντα μεγάλου βάθους Utsira στη Νορβηγία Αποθήκευση σε Κοιτάσματα Μη Εξορυγμένου Γαιάθρακα 32

33 Το CO 2 εισάγεται σε κοιτάσματα άνθρακα και απορροφάται στις επιφάνειες των στρωμάτων άνθρακα ελευθερώνοντας μεθάνιο, το οποίο, μπορεί έπειτα να ανακτηθεί σαν ελεύθερο αέριο. Ένα ιδιαίτερο πλεονέκτημα της τεχνικής αυτής, είναι ότι τα κοιτάσματα αυτά μπορούν να αποθηκεύσουν πολύ μεγαλύτερες ποσότητες CO 2 από τον ισοδύναμο όγκο ενός συμβατικού ταμιευτήρα, λόγω του ότι ο άνθρακας έχει μεγαλύτερες περιοχές επιφάνειας. Υπάρχουν δύο τέτοια προγράμματα (Enhanced Coal-bed Methane Recovery- ECBMR), στο βορειοδυτικό Μεξικό και στο νοτιοδυτικό Κολοράντο των Η.Π.Α. Η εμπειρία που έχει αποκτηθεί από την μελέτη των προγραμμάτων αυτών χρησιμοποιείται για να ελέγξει και να προτυποποιήσει τους μηχανισμούς αποθήκευσης του CO 2 σε τέτοιους ταμιευτήρες, όπως επίσης και για να αξιολογηθεί η δυνατότητα αποθήκευσης σε άλλες λεκάνες τέτοιου είδους. Μια τέτοια τεχνολογία παραουσιάζεται στο παρακάτω σχήμα. Σχήμα 10: Τεχνολογία ECBMR χρησιμοποιώντας CO Αποθήκευση σε Ωκεανούς Το CO 2 είναι διαλυμένο στο νερό των ωκεανών, ενώ οι ωκεανοί και απορροφούν αλλά και εκπέμπουν CO 2 μέσω φυσικών διαδικασιών. Το CO 2 μπορεί να εισαχθεί μέσω μίας συσκευής διάχυσης σε βάθη έως m. Από τα βάθη αυτά, το εισαγόμενο νέφος σταγονιδίων του CO 2 ανέρχεται προς την επιφάνεια και διαλύεται στο νερό, προτού φτάσει σε βάθος 500 m, 33

34 όπου τα σταγονίδια παίρνουν πλέον μορφή φυσαλίδων, οι οποίες θα φτάσουν στην επιφάνεια. Πειράματα σε εργαστήρια, έχουν δείξει ότι μία ταινία ένυδρων ουσιών (hydrate film) μπορεί να διαμορφωθεί γύρω από τα σταγονίδια του CO 2, καθιστώντας τα βαρύτερα από το νερό της θάλασσας, με αποτέλεσμα να τα ωθεί στον πυθμένα. Έτσι, το CO 2 μπορεί να εισαχθεί σε βάθη μεγαλύτερα από m, οπότε σε αυτή την περίπτωση, το υγρό CO 2 θα γίνει βαρύτερο από το νερό της θάλασσας και θα βυθιστεί στον πυθμένα δημιουργώντας μία λίμνη, όπου και θα παραμείνει. Η αποθήκευση στους ωκεανούς είναι ακόμη σε αρχικά στάδια ανάπτυξης, σε σύγκριση με τις άλλες τεχνολογίες. Οι ωκεανοί έχουν βέβαια τεράστια χωρητικότητα για την απομόνωση του CO 2, αλλά το επιστημονικό επίπεδο κατανόησης της τεχνολογίας αυτής, ώστε να υποστηριχθεί σαν την πιο σημαντική εναλλακτική λύση, δεν είναι διαθέσιμο τουλάχιστον μέχρι σήμερα Αποθήκευση μέσω Ορυκτοποίησης Μία νέα πολλά υποσχόμενη μέθοδος, με την οποία το CO 2 αποθηκεύεται υπό μορφή ανθρακικών ορυκτών είναι η αποθήκευση μέσω ορυκτοποίησης. Η αντίδραση του CO 2 με οξείδια, ώστε να σχηματιστούν ανθρακικά ορυκτά, όπως μαγνησίτης ή ασβεστίτης είναι εξώθερμη. Πετρώματα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην ορυκτοποίηση του CO 2 είναι υπερβασικά πετρώματα πλούσια σε μαγνήσιο όπως δουνίτες, περιδοτίτες και σερπεντινίτες. Οι μελέτες επικεντρώνονται στην επιτάχυνση του φυσικού ποσοστού αντίδρασης, με αποτέλεσμα την οικονομικά βιώσιμη αποθήκευση CO 2 ως στερεό ορυκτό ανθρακικό άλας. Τα ανθρακικά άλατα είναι σταθερά θερμοδυναμικά και δεν μπορούν να απελευθερώσουν τις ποσότητες του CO 2. Υπάρχει η επιχειρηματολογία, ότι η αποθήκευση του CO 2 στα ορυκτά είναι πιθανή και ασφαλέστερη από άλλες τεχνολογίες όπως αποθήκευση σε υπόγειους ταμιευτήρες ή σε ωκεανούς. Τα οξείδια ασβεστίου και μαγνησίου που απαιτούνται για τη διαμόρφωση των σταθερών ορυκτών ανθρακικών αλάτων είναι διαθέσιμα στη φύση σε μεγάλες ποσότητες. 34

35 Κεφάλαιο 3 ο 35

36 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο ΑΤΜΟΗΛΕΚΤΡΙΚΟΣ ΣΤΑΘΜΟΣ ΑΜΥΝΤΑΙΟΥ ΦΙΛΩΤΑ ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ ΑΗΣ ΑΜΥΝΤΑΙΟΥ ΦΙΛΩΤΑ Ο ΑΤΜΟΗΛΕΚΤΡΙΚΟΣ ΣΤΑΘΜΟΣ ΑΜΥΝΤΑΙΟΥ-ΦΙΛΩΤΑ ισχύος 600 MW που σκοπό έχει την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας με εκμετάλλευση εγχώριων κοιτασμάτων λιγνίτη, είναι εγκατεστημένος στη Βόρεια Ελλάδα, στην περιοχή της Δυτικής Μακεδονίας στο 12ο χιλ. της εθνικής οδού Πτολεμαΐδας-Φλώρινας. Το υψόμετρο της περιοχής του σταθμού είναι 660 μέτρα. Ο Σταθμός έχει δύο μονάδες συνολικής ισχύος 600 MW (2 300 MW). Η πρώτη μονάδα τέθηκε σε λειτουργία για πρώτη φορά τον Ιανουάριο του 1987, ενώ η δεύτερη μονάδα τον Αύγουστο του Η εγκατάσταση του σταθμού σ αυτή την περιοχή οφείλεται στην ανακάλυψη αποθεμάτων λιγνίτη ο οποίος αποτελεί σαν καύσιμο την πρώτη ύλη για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Για την λειτουργία του σταθμού, εκτός του λιγνίτη χρειάζεται και ψυκτικό νερό, το μεγαλύτερο ποσοστό του οποίου προέρχεται από την λίμνη Πολυφύτου ενώ το μικρότερο από υδρογεωτρήσεις πλησίον του σταθμού. Η κατασκευή των 2 μονάδων έγινε από την κοινοπραξία των εταιριών: ALSTHOM-ATLANTIQUE, STEIN INDUSTRIE, ENERGOMACHEXPORT, BIOKAT. Τα έργα πολιτικού μηχανικού έγιναν από ελληνικές εταιρίες. Η εγκατάσταση και συναρμολόγηση του ηλεκτρομηχανολογικού εξοπλισμού έγινε από ελληνικές τεχνικές εταιρίες με την συνεργασία αλλοδαπών ειδικών. Το σύνολο του τακτικού προσωπικού σήμερα είναι 360 άτομα και χωρίζεται στους παρακάτω τομείς : 1. Λειτουργίας 2. Συντήρησης 36

37 3. Χημικής Τεχνολογίας και Περιβάλλοντος 4. Διοικητικοοικονομικός Εικόνα 1: Χάρτης Δυτικής Μακεδονίας όπου απεικονίζονται οι θέσεις των Α.Η.Σ. της Δ.Ε.Η 37

38 Κεφάλαιο 4 ο 38

39 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο KΥΡΙΑ ΜΕΡΗ ΜΟΝΑΔΩΝ 4.1 ΛΕΒΗΤΕΣ ΜΟΝΑΔΩΝ Εικόνα 1:Τομή ατμοπαραγωγού και βοηθητικού εξοπλισμού του Α.Η.Σ. Αμυνταίου - Φιλώτα Κάθε μονάδα έχει το δικό της λέβητα ο οποίος είναι τύπου SULZER βεβιασμένης ροής, εφαπτομενικής καύσης κονιορτοποιημένου λιγνίτη, με τον θάλαμο καύσης σε υποπίεση 39

40 Συμμετρικά γύρω από κάθε λέβητα είναι εγκατεστημένοι 8 μύλοι με τους αντίστοιχους τροφοδότες λιγνίτη, αγωγούς θερμών καυσαερίων και καυστήρες. Για πλήρες φορτίο λειτουργούν 6 μύλοι ενώ ο 7 ος είναι σε εφεδρεία και ο 8 ος σε συντήρηση. Ο αέρας καύσης παρέχεται με δύο ανεμιστήρες αξονικής ροής ισχύος 3444 KW και παροχής αέρα 343 m 3 /sec ο καθένας. Για την αναρρόφηση των καυσαερίων υπάρχουν 2 ανεμιστήρες ελκυσμού ισχύος 4365 KW και παροχής 620m 3 /sec ο καθένας. Η τροφοδότηση του λέβητα με νερό επιτυγχάνεται με 3 αντλίες ισχύος 6250 KW και παροχής 640 t/h κάθε μία. Για υψηλά φορτία είναι σε λειτουργία οι 2 αντλίες και η τρίτη σε εφεδρεία. Για τη βεβιασμένη κυκλοφορία του νερού στον λέβητα υπάρχουν 2 αντλίες ισχύος 533 KW και παροχής 1980 m 3 /h. Μια αντλία είναι σε λειτουργία και η δεύτερη σε εφεδρεία. Ο λιγνίτης τροφοδοτείται στους μύλους κονιοποίησης από τα σιλό αποθήκευσης μέσω τροφοδοτών ρυθμιζόμενης ταχύτητας. Οι μύλοι κονιοποίησης είναι τύπου ανεμιστήρα με στροφείο στρεφόμενο στις 480 rpm περίπου. Ο μύλος αναρροφά θερμά καυσαέρια από το άνω σημείο της εστίας του λέβητα μέσω κατάλληλου οχετού καυσαερίων όπου εισέρχεται ο τροφοδοτούμενος λιγνίτης, ώστε να επιτευχθεί η ξήρανσή του μέχρι την πρόσκρουσή του στο στροφείο. Κατά την πρόσκρουση του ξηρού πλέον λιγνίτη στο στροφείο του μύλου επιτυγχάνεται η κονιοποίηση του λιγνίτη και στη συνέχεια το μίγμα (καυσαέρια, λιγνιτόσκονη και υδρατμός) προωθείται στους καυστήρες, οι οποίοι είναι προσαρμοσμένοι σε κατάλληλα διαμορφωμένες οπές στο τοίχωμα του λέβητα. Στον λέβητα είναι εγκατεστημένοι 8 συγκροτήματα μύλων άλεσης λιγνίτη. Για το ονομαστικό φορτίο απαιτείται η λειτουργία μόνο των 6 συγκροτημάτων ενώ για το τεχνικό ελάχιστο φορτίο η λειτουργία μόνο των 4 συγκροτημάτων. Τα παραγόμενα καυσαέρια οδηγούνται από την εστία στο άνω μέρος του λέβητα διερχόμενα από τους υπερθερμαντές, αναθερμαντές και τον οικονομητήρα όπου αποδίδουν τμηματικά τη θερμική τους ενέργεια για την 40

41 υπερθέρμανση του ατμού και την επιπλέον προθέρμανση του νερού αντίστοιχα. Στη συνέχεια μέσω του καπναγωγού αφού διαχωριστούν σε δύο ρεύματα κατά 50%, διέρχονται από τους δύο προθερμαντές αέρα καύσης(luvo), τα ηλεκτροστατικά φίλτρα και με τη βοήθεια των δύο ανεμιστήρων ελκυσμού καυσαερίων (Induced Draft Fans-IDF) προωθούνται απαλλαγμένα τέφρας στην καπνοδόχο. Ο προθερμαντής αέρα καύσης είναι εναλλάκτης θερμότηταςπεριστρεφόμενου δρομέα, όπου η επιφάνειά του διερχόμενη μέσα από τον αγωγό καυσαερίων θερμαίνεται και στη συνέχεια αποδίδει τη θερμότητα στον αέρα καύσης, καθώς διέρχεται από τον αντίστοιχο αγωγό. Ο αέρας καύσης με τη βοήθεια δύο κατάλληλων ανεμιστήρων προώθησης (Forced Draft Fan-FDF) αναρροφάται είτε από το φυσικό είτε από το περιβάλλον του λεβητοστασίου, προθερμαίνεται στα δύο LUVO και προωθείται στους οκτώ καυστήρες λιγνίτη όπου αναμιγνύεται με το καύσιμο. Τα ηλεκτροστατικά φίλτρα (Η/Φ)αφαιρούν την τέφρα από τα καυσαέρια πριν αυτά καταλήξουν μέσω καπνοδόχου στο περιβάλλον. Στη συνέχεια, η τέφρα φορτώνεται σε ελαστικές ταινίες μεταφοράς αφού πρώτα διαβραχεί για να καταλήξει σε κατάλληλα διαμορφωμένους χώρους απόθεσης στα ορυχεία. Τα Η/Φ αποτελούνται από μεγάλα κελύφη εντός των οποίων κατάλληλα διαμορφωμένες πλάκες και σύρματα, τοποθετημένα εντός πλαισίων τα οποία αναρτώνται από την οροφή του κελύφους, δημιουργούν πληθώρα διαδρομών κατά μήκος της διέλευσης των καυσαερίων. Συγκεκριμένα υπάρχει εναλλαγή μεταξύ πλαισίων πλακών και συρμάτων η μεταξύ των οποίων απόσταση διατηρείται στα 15cm,περίπου. Τα πλαίσια των συρμάτων ηλεκτρίζονται σε d.c. τάση μέχρι 60 KV ενώ τα αντίστοιχα των πλακών έχουν μηδενική τάση. Έτσι δημιουργείται ομογενές ηλεκτροστατικό πεδίο (σύρματα[-], πλάκες[+]) όπου ιονίζεται ο αέρας με αποτέλεσμα να αποκτούν αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο οι κόκκοι της τέφρας των διερχόμενων καυσαερίων. Αυτοί οι αρνητικά φορτισμένοι κόκκοι έλκονται από τις πλάκες όπου και προσκολλώνται σχηματίζοντας ένα στρώμα τέφρας. Περιοδικά, οι πλάκες δονούνται με την πρόσκρουση συστημάτων σφυριών και αποκολλάται η τέφρα, συλλέγεται σε 41

42 χοάνες και στη συνέχεια με κατάλληλο πνευματικό σύστημα καναλιών, δοχείων και απαερωτών μεταφέρεται και αποθηκεύεται σε μεγάλα σιλό. Εικόνα 2: Ηλεκτροστατικά Φίλτρα Τα βασικά λειτουργικά μεγέθη του λέβητα φαίνονται στον επόμενο πίνακα 42

43 Φορτίο στροβιλογεννήτριας ( MW) Ατμός στην έξοδο υπερθερμαντή ΙΙΙ (t/h) 469,8 576,7 780,6 848,6 Ατμός στην έξοδο αναθερμαντή ΙΙ (t/h) 417,6 512,3 705,9 770,0 Ατμός στην είσοδο αναθερμαντή (t/h) 417,6 512,3 689,8 747,8 Νερό ψεκασμού μεταξύ υπερθεμαντήρα ΙΙ και ΙΙΙ (t/h) 7,7 9,5 17,5 18,0 Νερό ψεκασμού μεταξύ υπερθεμαντήρα Ι και ΙΙ (t/h) 45,2 49,7 61,6 60,0 Νερό ψεκασμού μεταξύ αναθερμαντήρα Ι και ΙΙ (t/h) 0,0 0,0 16,1 22,2 Ο2 στην εστία (κατ' όγκο επι ξηρού) (%) 5,40 5,40 4,48 4,48 O2 μετά τα LUVO (κατ' όγκο επι ξηρού) (%) 6,75 6,63 5,57 5,57 Μύλοι σε λειτουργία 4,0 5,0 6,0 6,0 43

44 Καιόμενο καύσιμο 10 3 Kg/h 300,5 361,5 482,7 521,7 Καιόμενο καύσιμο 10 3 Kg/h 306,0 367,8 490,0 529,6 Αέρας στην έξοδο F.D.Fs Nm 3 /h 807,4 979,8 1234,5 1334,9 Αέρας στην έξοδο LUVO Nm 3 /h 737,4 902,6 1155,3 1249,3 Καυσαέριο στην έξοδο LUVO Nm 3 /h 1050,5 1256,5 1587,9 1716,1 Έξοδος Υ/Θ ΙΙΙ bar 168,1 168, ,2 Έξοδος Α/Θ ΙΙ bar 20,6 25,7 35,3 38,3 Αέρας στην έξοδο F.D.Fs 0 C 93,0 84,0 62,0 55,0 Αέρας στην έξοδο LUVO 0 C 255,0 262,0 281,0 285,0 Καυσαέριο στη έξοδο της εστίας 0 C 845,0 865,0 931,0 940,0 Καυσαέριο στην έξοδο LUVO 0 C 165,0 165,0 165,0 170,0 44

45 ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΚΑΥΣΙΜΟΥ Ο Σταθμός σχεδιάστηκε έτσι ώστε να μπορεί να χρησιμοποιήσει τις παρακάτω ποιότητες καυσίμων με τα αντίστοιχα βασικά χαρακτηριστικά ΤΙΜΕΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ Υγρασία % Τέφρα % 8-26 Κ.Θ.Δ. Kcal/Kg ΤΙΜΕΣ ΒΑΣΙΚΟΥ ΚΑΥΣΙΜΟΥ Υγρασία % 55 Τέφρα % 18 Καύσιμο % 27 Κ.Θ.Δ. Kcal/Kg

46 4.2 ΣΤΡΟΒΙΛΟΙ ΜΟΝΑΔΩΝ Κάθε Μονάδα έχει τον δικό της στρόβιλο ο οποίος είναι Ρωσικής προέλευσης της εταιρίας LMZ και τύπου Κ με μία αναθέρμανση. Ο στρόβιλος συμπυκνώσεως τύπου Κ ισχύος 300MW και 3000RPM είναι απευθείας συνδεδεμένος με την AC γεννήτρια. Ο στρόβιλος περιλαμβάνει τρεις κυλίνδρους πάνω στον ίδιο άξονα. Ο υπέρθερμος ατμός από το λέβητα τροφοδοτείται σε δύο διαφορετικούς χώρους όπου βρίσκονται οι αυτόματες βαλβίδες αποκοπής ατμού (stop valves) και εν συνεχεία δια μέσου των ρυθμιστικών βαλβίδων (Regulativing valves) ο ατμός οδηγείταιστον κύλινδρο υψηλής πίεσης. Ο τελευταίος είναι εφοδιασμένος με διανομή τύπου ακροφυσίου και ο ατμός τροφοδοτείται σε τέσσερα κιβώτια ακροφυσίων με 4 διακλαδώσεις αγωγών ατμού εισόδου. Ο κύλινδρος της υψηλής έχει 2 κελύφη, το εξωτερικό και το εσωτερικό. Και τα δύο κελύφη συνδέονται οριζόντια. Ο κύλινδρος της υψηλής έχει 10 βαθμίδες. Το αριστερό ρεύμα περιλαμβάνει μία βαθμίδα ρύθμισης και 4 βαθμίδες πίεσης τοποθετημένες στο εσωτερικό κέλυφος, ενώ οι υπόλοιπες 5 βαθμίδες πίεσης είναι τοποθετημένες στο εξωτερικό κέλυφος και σχηματίζουν το δεξιό ρεύμα ροής. Για τη ψύξη του εσωτερικού κελύφους και των συνδέσεων εισόδου, καθώς και για τη θέρμανση του εξωτερικού κελύφους, η ροή του ατμού κάνει στροφή και κατευθύνεται μεταξύ εσωτερικού και εξωτερικού κελύφους στις επόμενες βαθμίδες. Μετά τον στρόβιλο της υψηλής ο ατμός μεταφέρεται για αναθέρμανση στο λέβητα. Μετά την αναθέρμανση, ο ατμός τροφοδοτείται σε δυο κιβώτια ατμού εγκατεστημένα στις δυο πλευρές του κυλίνδρου μέσης πίεσης. Τα κιβώτια ατμού περιλαμβάνουν τις 2 αυτόματες βαλβίδες αποκοπής ατμού (S.V.) και τις 2 ρυθμιστικές βαλβίδες (R.V.). Μετά από αυτές τις βαλβίδες ο ατμός οδηγείται στο χώρο ακροφυσίων του κυλίνδρου Μ.Π. Ο κύλινδρος της μέσης πίεσης είναι τύπου κατευθείαν ροής. Το τμήμα της ροής διαιρείται σε μέσης πίεσης και χαμηλής πίεσης τμήματα. Το τμήμα μέσης πίεσης έχει 12 βαθμίδες μετά το οποίο τα 2/3 του ατμού μεταφέρονται στον κύλινδρο χαμηλής πίεσης και το 1/3 περνάει δια μέσου των τελευταίων 5 46

47 βαθμίδων Χ.Π. του κυλίνδρου Μ.Π.και μετά πηγαίνει στον συμπυκνωτή(κύριο ψυγείο). Ο κύλινδρος χαμηλής πίεσης είναι τύπου διπλής ροής με 5 βαθμίδες πίεσης σε κάθε κατεύθυνση ροής. Η είσοδος του ατμού γίνεται στο μέσο του κυλίνδρου. Το μέσο κομμάτι του κυλίνδρου Χ.Π. περιλαμβάνει το εσωτερικό και το εξωτερικό μέρος που επιτυγχάνει μια αντιστάθμιση στις θερμικές διαστολές. Ο ατμός από τον κύλινδρο Μ.Π. μεταφέρεται στον κύλινδρο χαμηλής πίεσης μέσω 2 αγωγών. Αφού περάσει ο ατμός από τον κύλινδρο Χ.Π. πάει στο ψυγείο. Οι γραμμές εξόδου από τους κυλίνδρους Μ.Π. και Χ.Π. συνδέονται στο ψυγείο. Ο ρότορας Χ.Π. είναι συμπαγούς κατασκευής. Ο ρότορας Μ.Π. έχει 12 δίσκους στο τμήμα της μέσης πίεσης σφυρηλατημένους με τον άξονα και 5 πρεσσαριστούς (5 δίσκοι σε κάθε ροή ). Όλοι οι ρότορες είναι εύκαμπτοι και συνδεδεμένοι με σταθερά κομπλερ. Το σταθερό σημείο του κελύφους του στροβίλου είναι σημειωμένο στην πλευρά του πλαισίου του οπίσθιου τμήματος του κυλίνδρου Χ.Π. Η κύρια διαστολή του στροβίλου γίνεται προς την κατεύθυνση του μπροστινού εδράνου. Στην επόμενη εικόνα φαίνεται το στροφείο του κυλίνδρου Υ.Π. με τον δίσκο ρύθμισης, τους επόμενους τέσσερις δίσκους πίεσης και στην αντίθετη κατεύθυνση φαίνονται οι τελευταίοι πέντε δίσκοι πίεσης. Εικόνα 3 :ΣΤΡΟΦΕΙΟ ΚΥΛΙΝΔΡΟΥ Υ.Π. 47

48 Τα βασικά λειτουργικά χαρακτηριστικά του στροβίλου φαίνονται στον επόμενο πίνακα. ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΣ ΣΥΜΒΟΛΟ ΜΟΝ.ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΤΙΜΗ ΦΟΡΤΙΟ N MW 300 ΠΑΡΟΧΗ ΑΤΜΟΥ Do T/h ΠΙΕΣΗ Υ/Θ Po MPa ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ Υ/Θ To 0 C 540 ΠΙΕΣΗ Θ. Α/Θ Pnn MPa 3.71 ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ Α/Θ Tnn 0 C 540 ΠΙΕΣΗ Ψ. Α/Θ Pi MPa 4.08 ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ Ψ. Α/Θ Ti 0 C 334 ΠΙΕΣΗ ΣΥΜΠΥΚΝΩΤΗ Pk KPa 6.37 ΘΕΡΜ. ΨΥΚ. ΕΙΣ. ΣΥΜΠΥΚΝ. Tb 0 C 22 48

49 Ο στρόβιλος έχει 7 απομαστεύσεις για την προθέρμανση του κύριου συμπυκνώματος και του τροφοδοτικού νερού στους προθερμαντές Χ.Π., τον απαεριωτή και τους προθερμαντές Υ.Π., με τα παρακάτω χαρακτηριστικά. ΒΑΣΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΑΠΟΜΑΣΤΕΥΣΕΩΝ ΣΤΡΟΒΙΛΟΥ ΠΡΟΘΕΡΜΑΝΤΗΣ ΠΟΣΟΤΗΤΑ ΑΤΜΟΥ(t/h) ΠΙΕΣΗ ΑΤΜΟΥ(MPa) ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΑΤΜΟΥ( 0 C) Νο Νο * Νο * Νο Νο * Νο * Νο Θερμοκρασία τροφοδοτικού νερού πριν από το λέβητα C *Ατμός από διαφυγές λαβυρίνθων στεγανοποίησης στροβίλου Για να ελαττώσουμε το χρόνο προθέρμανσης και να βελτιώσουμε τις προϋποθέσεις εκκίνησης του στροβίλου, προθερμαίνονται με ατμό οι φλάντζες και κοχλίες της Υ.Π. και της Μ.Π. 49

50 ΠΡΟΘΕΡΜΑΝΤΕΣ ΝΕΡΟΥ Οι προθερμαντές Χ.Π. Νο 1,2,3 και 4 είναι τύπου επιφάνειας, κατακόρυφοι και διαφέρουν σε συνθήκες λειτουργίας από την πλευρά του ατμού. Κάθε ένας από τους προθερμαντές Χ.Π. Νο 2,3,4 εφοδιάζεται με ρυθμιστική βαλβίδα εξόδου υγρών ατμού από τον προθερμαντή. Η ρυθμιστική αυτή βαλβίδα ελέγχεται από ένα ρυθμιστή στάθμης. Τα υγρά του ατμού προθέρμανσης πηγαίνουν από τον προθερμαντής Χ.Π. Νο4 στοννο3, από τοννο3 στην δεξαμενή τουνο2, από τοννο2 τα υγρά εκφορτίζονται στην δεξαμενή και από αυτή στέλνεται στη γραμμή του κύριου συμπυκνώματος μεταξύνο2 καινο3 με αντλία υγρών μέσω ρυθμιστικής βαλβίδας. Σε χαμηλά φορτία ή σε περίπτωση αύξησης της στάθμης, τα υγρά πηγαίνουν από τη δεξαμενήνο2 στο ψυγείο δια μέσου βάννας. Τα υγρά από τον Νο1 πηγαίνουν απευθείας στο ψυγείο μέσω ενός κρουνού. Εάν για κάποιο λόγο τα υγρά δεν αποβάλλονται από την ρυθμιστική βαλβίδα στην κύρια γραμμή και ανεβαίνει η στάθμη στον προθερμαντή, υπάρχει η γραμμή ανάγκης με άλληρυθμιστική βάννα στη γραμμή υγρών η οποία ανοίγει και στέλνει τα υγρά στο ψυγείο μέσω της δεξαμενής ανάγκης. Η περεταίρω αύξηση στάθμης στους προθερμαντές Χ.Π. Νο2,3,4 πάνω από την επιτρεπτή τιμή μπορεί να θεωρηθεί σαν ένδειξη βλάβης του προθερμαντή και η αντίστοιχη απομονωτική βαλβίδα απομάστευσης ατμού προς τον προθερμαντή Χ.Π. πρέπει να κλείσει. Οι προθερμαντές Υ.Π. Νο6 και 7 έχουν μελετηθεί για περεταίρω προθέρμανση του τροφοδοτικού νερού μετά τον απαερωτή. Οι προθερμαντές Υ.Π. είναι τύπου επιφανείας κατακόρυφοι, με ενσωματωμένα ψυγεία ατμού. Όλοι οι προθερμαντές υψηλής από την πλευρά του νερού έχουν μελετηθεί για λειτουργία σε πλήρη πίεση των τροφοδοτικών αντλιών και μια παροχή ατμού μέχρι 105% της μέγιστης παροχής ατμού του στροβίλου. ΔΙΚΤΥΟ ΝΕΡΟΥ-ΑΤΜΟΥ Ο ατμός μετά από την εκτόνωσή του στις βαθμίδες του ατμοστροβίλου καταλήγει στον συμπυκνωτή όπου αλλάζει φάση και από κορεσμένος υδρατμός μετατρέπεται σε συμπύκνωμα, ώστε να επανατροφοδοτηθεί ο λέβητας με νερό. Από τον συμπυκνωτή, οι αντλίες συμπυκνώματος 50

51 αναρροφούν το συμπύκνωμα και το συμπιέζουν σε κατάλληλη πίεση, ώστε αφού διέλθει από τους τέσσεριςπροθερμαντές Χ.Π. να καταλήξει στην τροφοδοτική δεξαμενή με κατάλληλη θερμοκρασία. Μετά την τροφοδοτική δεξαμενή το τροφοδοτικό πλέον νερό με τη βοήθεια των τροφοδοτικών αντλιών του λέβητα, συμπιέζεται σε κατάλληλη υψηλή πίεση ώστε να τροφοδοτείται ο λέβητας αφού πρώτα προθέρμανθεί στους δύοπροθερμαντές Υ.Π. Το νερό διερχόμενο από τους προθερμαντές Χ.Π. και Υ.Π.σταδιακά προθερμαίνεται με τη βοήθεια ατμού που απομαστεύεται από διαφορετικά σημεία του στροβίλου μέσης και χαμηλήςπίεσης. Η είσοδος του νερού γίνεται στο ανώτερο σημείο του λέβητα σε έναν επιπρόσθετο προθερμαντή νερού, ο οποίος ονομάζεται οικονομητήρας. Ο οικονομητήρας εκμεταλλεύεται την θερμοκρασία των εξερχόμενων καυσαερίων από τον λέβητα για να προθερμάνει το τροφοδοτικό νερό, ώστε η θερμοκρασία του να πλησιάσει στην θερμοκρασία κορεσμού. Έτσι εξοικονομείται καύσιμο για την εξάτμιση του νερού και παράλληλα βελτιώνεται ο βαθμός απόδοσης της εγκατάστασης. Μετά τον οικονομητήρα το νερό αναμιγνύεται με κορεσμένο νερό προερχόμενο από τον διαχωριστή του λέβητα και με τη βοήθεια της αντλίας κυκλοφορίας λέβητα οδηγείται στο υδροτοίχωμα του λέβητα όπου λαμβάνει χώρα η μερική εξάτμιση αυτού. Στην έξοδο του υδροτοιχώματος το ρευστό έχει δύο φάσεις νερού και υδρατμού σε κατάσταση κορεσμού και εισέρχεται στο διαχωριστή(κατακόρυφο δοχείο εξωτερικά του λέβητα), όπου γίνεται με φυγοκεντρικό τρόπο ο διαχωρισμός του κορεσμένου νερού από τον κορεσμένο ατμό. Το κορεσμένο νερό ως βαρύτερο, συγκεντρώνεται στο κάτω μέρος του διαχωριστή απ όπου τροφοδοτείται ο αναμείκτης, ενώ ο υδρατμός συγκεντρώνεται στο άνω μέρος του διαχωριστή και με κατάλληλους ατμαγωγούς οδηγείταιστις συστοιχίες των αυλών του υπερθερμαντή Ι. Έπειτα αφού διέλθει από αντίστοιχες συστοιχίες αυλών του υπερθερμαντή ΙΙ και ΙΙΙ οδεύει με κατάλληλους ατμαγωγούς στην είσοδο του στροβίλου Υ.Π. Στους ατμαγωγούς διασύνδεσης του υπερθερμαντή Ι με τον ΙΙ αλλά και σ αυτούς που διασυνδέουν τον ΙΙ με τον ΙΙΙ, είναι εγκατεστημένοι ψεκαστήρες νερού ώστε να ρυθμίζεται στις επιθυμητές τιμές η θερμοκρασία ατμού στην έξοδο 51

52 του υπερθερμαντή ΙΙ και ΙΙΙ, αντίστοιχα. Η ρύθμιση των θερμοκρασιών επιτυγχάνεται αυτόματα με κατάλληλη ρύθμιση της παροχής του νερού ψεκασμού μέσω ρυθμιστικών βαλβίδων νερού. Αφού γίνει η εκτόνωση του υπέρθερμου ατμού στις βαθμίδες του στροβίλου Υ.Π. με μειωμένα πλέον χαρακτηριστικά (πίεσης και θερμοκρασίας) επιστρέφει στο λέβητα για αναθέρμανση. Η αναθέρμανση επιτυγχάνεται στους αναθερμαντές Ι και ΙΙ (μεταξύ των οποίων γίνεται ψεκασμός νερού για ρύθμιση της τελικής θερμοκρασίας Α/θ) και στη συνέχεια ο ανάθερμος ατμός οδεύει στο στρόβιλο Μ.Π. όπου μετά την εκτόνωσή του οδηγείται απευθείας στον στρόβιλο Χ.Π. Μετά την εκτόνωση στο στρόβιλο Χ.Π. ο ατμός σε κατάσταση κορεσμού οδηγείται στον κύριο συμπυκνωτή για να αλλάξει φάση και να ακολουθήσει τον ίδιο κύκλο. 52

53 Εικόνα 4: ΣΤΡΟΒΙΛΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑ ΑΗΣ Α-Φ ΒΑΘΜΟΣ ΑΠΟΔΟΣΗΣ ΜΟΝΑΔΩΝ 1) Ειδική κατανάλωση θερμότητας στροβίλου: W 1 n th m h m av P h A av m E h Q P A 2) Βαθμός απόδοσης ατμοπαραγωγού n k Q m H n B u R L 53

54 3) Ειδική κατανάλωση θερμότητας Α.Η.Σ(μέχρι ακροδέκτες μετασχηματισμού) Wn n k W n A B u A B u 1 R L n el P Q ( P P ) P A E A m Q H n el P P P A E m H n el P A P E 4) Βαθμός απόδοσης Α.Η.Σ n B n k n RL W n el ( PA PE ) P A nk W n th n k Όπου: m = ροή μάζας ατμού στην είσοδο του στροβίλου m av = ροή μάζας ατμού στην είσοδο του αναθερμαντήρα P A = ισχύς γεννήτριας στους ακροδέκτες h = διαφορά ενθαλπίας μεταξύ εξόδου τροφοδοτικού νερού από τον τελευταίο προθερμαντήρα νερού και εισόδου του ατμού στον στρόβιλο h = διαφορά ενθαλπίας ατμού μετά και πριν τον αναθερμαντήρα (είσοδος στροβίλου μέσης πίεσης και έξοδος στροβίλου υψηλής πίεσης h E = διαφορά ενθαλπίας μεταξύ ατμού εισόδου στον στρόβιλο μέσης πίεσης και εξόδου τροφοδοτικής αντλίας m E = ροή μάζας καυσίμου, H u = κατώτερη θερμογόνος δύναμη 54

55 n R L = βαθμός απόδοσης ακτινοβολίας στους αγωγούς μεταξύ ατμοπαραγωγού και στροβίλου Q = η εισαγόμενη ποσότητα θερμότητας στον στρόβιλο P E = εσωτερική ηλεκτρική κατανάλωση της μονάδας n el = βαθμός απόδοσης μεταξύ γεννήτριας και ακροδεκτών μετασχηματισμού m E = ροή μάζας νερού ψεκασμού για ρύθμιση θερμοκρασίας ανάθερμου ατμού 4.3 ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ Στην γεννήτρια γίνεται η τελική μετατροπή της μηχανικής σε ηλεκτρική ενέργεια. Η γεννήτρια αποτελείται από τον στάτη και τον ρότορα που συνδέεται με τον άξονα του στροβίλου και ο στάτης και ο ρότορας είναιεξοπλισμένοι με κατάλληλα αγώγιμα τυλίγματα. Τα τυλίγματα του ρότορα τροφοδοτούνται με συνεχές ρεύμα οπότε αυτός συμπεριφέρεται σαν ένας μόνιμος μαγνήτης. Καθώς ο άξονας του στροβίλου περιστρέφει το ρότορα της γεννήτριας δημιουργείται ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο το οποίο περιβάλλει τα τυλίγματα του στάτη και δημιουργεί πάνω σε αυτά μια εναλλασσόμενη τάση και τελικά ηλεκτρικό ρεύμα μετά τον συγχρονισμό τηςμονάδας με το δίκτυο μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας. 55

56 Εικόνα 5: ΣΤΑΤΗΣ ΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ Η τριφασική σύγχρονη γεννήτρια του ΑΗΣ Αμυνταίου βρίσκεται σε απευθείας σύζευξη με το στρόβιλο. Κατασκευάστηκε για να λειτουργεί με βάση τις ακόλουθες προϋποθέσεις:1) σε υψόμετρο όχι μεγαλύτερο από 1000 m από την επιφάνεια της θάλασσας, 2) σε θερμοκρασία περιβάλλοντος μεταξύ +5 και C,3) σε μη εκρηκτικές ατμόσφαιρες. 56

57 Οι βασικές τιμές των διαφόρων παραμέτρων της γεννήτριας δίδονται στον παρακάτω πίνακα: ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΟΝΟΜ.ΤΙΜΗ Συνολική ικανότητα (VA) Ενεργός ισχύς (KW) Συντελεστής ισχύος 0,9 Τάση (V) Ρεύμα στάτη (A) Ρεύμα του ρότορα (A) Τάση του ρότορα (V) 429 Συχνότητα (Hz) 50 Ταχύτητα (r.p.m.) Απόδοση (%) 98,82 Αριθμός τερματικών τυλιγμάτων στάτη 9 Γραμμής 3 57

58 Ουδετέρου 6 Κρίσιμες ταχύτητες (r.p.m.) 960/2.580 Συνδεσμολογία τυλιγμάτων στάτη Διπλός αστέρας Εικόνα 6: ΡΟΤΟΡΑΣ ΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ 58

59 Κεφάλαιο 5 ο 59

60 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5ο ΒΟΗΘΗΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΟΝΑΔΩΝ 5.1 Κύριος συμπυκνωτής Ο συμπυκνωτής χρησιμεύει για την συμπύκνωση του ατμού που βγαίνει από τον στρόβιλο. Το συμπύκνωμα με τη βοήθεια κατάλληλων αντλιών οδηγείται στη δεξαμενή τροφοδοτικού νερού. Ο συμπυκνωτής είναι δηλαδή ένας εναλλάκτης θερμότητας όπου ο ατμός υπό χαμηλή πίεση και θερμοκρασία συμπυκνώνεται με την βοήθεια ψυκτικού μέσου που μπορεί να είναι νερό ή αέρας. Όσο χαμηλότερη είναι η πίεση του ατμού στον συμπυκνωτή τόσο αυξάνει ο συνολικός βαθμός απόδοσης της εγκατάστασης, αφού αυξάνει η θερμική πτώση στο στρόβιλο, επομένως ο συμπυκνωτής είναι βασικό τμήμα της εγκατάστασης, αλλά επίσης και ο φορέας της μέγιστης θερμικής απώλειας ενός θερμικού σταθμού, αφού η λανθάνουσα θερμότητα ατμοποίησης απάγεται με το νερό ψύξεως. Σε εκκινήσεις, κρατήσεις καθώς και ξαφνικές πτώσεις φορτίων σε ευρωπαϊκούς κυρίως ατμοηλεκτρικούς σταθμούς, ένα μέρος του ατμού παρακάμπτει τον στρόβιλο και μετά από μείωση της πίεσης και της θερμοκρασίας του εισέρχεται στον συμπυκνωτή όπου και συμπυκνώνεται.με τον τρόπο αυτό αποφεύγονται απώλειες συμπυκνώματος ή το άνοιγμα των ασφαλιστικών βαλβίδων. Ο συμπυκνωτής χρησιμοποιείται ακόμη σαν δοχείο συγκεντρώσεως όλων των συμπυκνωμάτων από τους προθερμαντές νερού χαμηλής πίεσης καθώς επίσης και του νερού συμπληρώσεως του κυκλώματος νερού ατμού της εγκατάστασης. Απαιτήσεις που έχουμε από ένα συμπυκνωτή: 1) Ο βαθμός καθαρότητας του ατμού πρέπει να διατηρείται και στο συμπύκνωμα 60

61 2) Η κατασκευή του συμπυκνωτή πρέπει να καθιστά δυνατή την επίτευξη του κενού που καθορίζεται από την θερμοκρασία του ψυκτικού μέσου, την αύξηση της θερμοκρασίας του ψυκτικού μέσου και την διαφορά θερμοκρασίας που πρέπει να υπάρχει μεταξύ συμπυκνώματος και ψυκτικού μέσου. 3) Η θερμοκρασία του συμπυκνώματος δεν πρέπει να είναι μικρότερη της θερμοκρασίας κορεσμού που αντιστοιχεί στην πίεση του ατμού για να αποφεύγουμε μια επιπλέον απώλεια θερμότητας και ένα εμπλουτισμό του συμπυκνώματος σε οξυγόνο. 4) Το συμπύκνωμα πρέπει να περιέχει όσο το δυνατόν λιγότερο οξυγόνο για να αποφεύγουμε τις διαβρώσεις στους προθερμαντές νερού χαμηλής πίεσης και να μπορούμε να επιτύχουμε μια πλήρη απαερίωση στον απαερωτή. 5) Ο αέρας που εισέρχεται στον συμπυκνωτή από έλλειψη στεγανότητας σε φλάντζες, στυπιοθλίπτες, βαλβίδες κ.λ.π. καθώς και ο αέρας που τυχόν περιέχεται στον ατμό απομακρύνονται από τον συμπυκνωτή με την βοήθεια διαφόρων συσκευών όπως π.χ αντλιών κενού. Μαζί όμως με τον αέρα φεύγουν και υδρατμοί. Το μίγμα αυτό αέρα και υδρατμών πρέπει να ψυχθεί μέσα στον συμπυκνωτή όσο το δυνατόν περισσότερο. Όσο περισσότερο ψύχεται αυτό, τόσο μικρότερο είναι το ποσοστό των υδρατμών στο μίγμα και η απαιτούμενη ισχύς για την αναρρόφηση του. Τμήματα από τα οποία αποτελείται ο συμπυκνωτής Τον κυρίως συμπυκνωτή Αντλίες ψυκτικού νερού ή ανεμιστήρες ψυκτικού αέρος Αντλίες συμπυκνώματος Συσκευές αναρροφήσεως του αέρα και δημιουργίας κενού Σωλήνες, βαλβίδες κ.λ.π. 61

62 Δυνατότητες συμπύκνωσης Ανάλογα με το ψυκτικό μέσο έχουμε: 1)Συμπυκνωτές με νερό σαν ψυκτικό μέσο Το σύστημα αυτό χρησιμοποιείται στους περισσότερους ατμοηλεκτρικούς σταθμούς. Η αναγκαιότητα του διαχωρισμού ψυκτικού νερού και συμπυκνώματος καθιστά επιβεβλημένη την χρησιμοποίηση επιφανειακών συμπυκνωτών. Διακρίνουμε εδώ την ψύξη με νερό κατευθείαν από θάλασσα, λίμνη ή ποτάμι και την ψύξη σε κλειστό σύστημα με εγκατάσταση ψύξης του ψυκτικού νερού (πύργοι ψύξεως κ.λ.π.). 2)Συμπυκνωτές με αέρα σαν ψυκτικό μέσο Το σύστημα αυτό χρησιμοποιείται σε μέρη όπου το νερό είναι πολύ σπάνιο. Διακρίνουμε εδώ την άμεση συμπύκνωση όπου χρησιμοποιούμε αερόψυκτους επιφανειακούς συμπυκνωτές και την έμμεση συμπύκνωση όπου χρησιμοποιούμε υδρόψυκτους συμπυκνωτές με ψεκασμό νερού με ψύξη του ψυκτικού μέσου σε αερόψυκτους εναλλάκτες θερμότητας. Τεχνικά δεδομένα συμπυκνωτή στον ΑΗΣ Αμυνταίου Αριθμός των διόδων του νερού 2 Επιφάνεια μεταφοράς θερμότητας m 2 Συνολικός αριθμός των τούμπων ψύξης : Τοποθετημένα στο ψυγείο Τοποθετημένα στις περιοχές των αεροψυγείων

63 Διαστάσεις τούμπων του ψυγείου Μήκος Εξωτερική διάμετρος Πάχος τοιχώματος mm 25 mm 1 mm Ενεργό μήκος των τούμπων του ψυγείου mm Υλικό των τούμπων του ψυγείου : Για την κύρια επιφάνεια μεταφοράς θερμότητας Για τα τμήματα ψυκτών αέρα CUN 1 S CYN 1 10 Πρωτεύουσα τιμή του νερού στα τούμπα 1,5 m/sec Αναλογούσα τιμή ροής ψυκτικού νερού m 3 /h Πίεση λειτουργίας του ψυκτικού νερού στην είσοδο του ψυγείου 3,5 bar 5.2 Αντλίες συμπυκνώματος Ο ατμός που συμπυκνώνεται στο κύριο ψυγείο, εξάγεται με τις αντλίες συμπυκνώματος πρώτου και δεύτερου σταδίου. Κάθε μονάδα είναι εξοπλισμένη με δύο αντλίες α σταδίου και δύο αντλίες β σταδίου. Σε κάθε στάδιο μια μόνο αντλία είναι σε λειτουργία, ενώ η άλλη είναι εφεδρική. Η αντλία συμπυκνώματος πρώτου σταδίου αναρροφά το συμπύκνωμα από το κύριο ψυγείο και το καταθλίβει μέσω του συστήματος κατεργασίας 63

64 (εξευγενισμού), στην αναρρόφηση της αντλίας δευτέρου σταδίου η οποία το καταθλίβει μέσω των προθερμαντών χαμηλής πίεσης στην τροφοδοτική δεξαμενή. Κάθε αντλία πρώτου σταδίου έχει παροχή 800 m 3 /hπίεση κατάθλιψης 88mWC και κινείται από κινητήρα 6KV, ισχύος 270KW και ταχύτητα περιστροφής 1480 r.p.m. Κάθε αντλία δευτέρου σταδίου έχει παροχή 800 m 3 /h πίεση κατάθλιψης 317 mwc και κινείται από κινητήρα 6KV, ισχύος 690KW και ταχύτητα περιστροφής 2980 r.p.m 5.3 ΑΠΑΕΡΙΩΤΕΣ Ονομάζουμε απαερίωση την απομάκρυνση από το νερό διαλυμένων αερίων, των οποίων η παρουσία προκαλεί επικίνδυνες διαβρώσεις στα τύμπανα,στους συλλέκτες και προθερμαντές νερού. Τα αέρια αυτά είναι το οξυγόνο, το διοξείδιο του άνθρακα και το χλώριο. Το οξυγόνο και το διοξείδιο του άνθρακα μαζί με άλλα αδρανή αέρια όπως π.χ. το άζωτο βρίσκονται διαλυμένα στα φυσικά νερά ή προέρχονται από χημικές ενώσεις που σχηματίσθηκαν κατά την αφαλάτωση του τροφοδοτικού νερού. Το χλώριο βρίσκεται επίσης σε νερό που έχει υποστεί κατεργασία απομακρύνσεως βλαβερών μικροοργανισμών. Υπάρχουν δύο διαφορετικές μέθοδοι που καθιστούν δυνατή την απομάκρυνση των διαβρωτικών αερίων από το τροφοδοτικό νερό του ατμοπαραγωγού: η φυσική και η χημική απαερίωση. Η διάβρωση που προκαλεί το οξυγόνο είναι μια ηλεκτροχημική διάβρωση που προϋποθέτει την ύπαρξη ενός υδάτινου διαλύματος, εντός του οποίου είναι διαλυμένο το οξυγόνο. Λαμβάνει χώρα σε ουδέτερα, όξινα καθώς και σε αλκαλικά νερά αλλά ποτέ σε ξηρές σωληνώσεις που διαρρέονται από υπέρθερμο ατμό κατά την λειτουργία του ατμοπαραγωγού. Όταν δεν λειτουργεί ο ατμοπαραγωγός συμπυκνώνεται ο ατμός στα τοιχώματα των σωλήνων και παρουσία οξυγόνου υπάρχει αυξημένος κίνδυνος διαβρώσεων. 64

65 Η σπουδαιότερη φυσική μέθοδος απομακρύνσεως αερίων από το νερό είναι η θερμική απαερίωση. Ο τρόπος λειτουργίας της μεθόδου αυτής βασίζεται στο ότι η διαλυτότητα των αερίων στο νερό ελαττώνεται αυξανομένης της θερμοκρασίας. Σύμφωνα με τους νόμους του HENRY και DALTON, η διαλυτότητα ενός αερίου στο νερό είναι κατευθείαν ανάλογη της μερικής πίεσης του αερίου στο νερό. Με την αύξηση της θερμοκρασίας, αυξάνει η πίεση του υδρατμού και μειώνονται έτσι οι μερικές πιέσεις των διαλυμένων αερίων. Στο σημείο βρασμού η πίεση υδρατμού είναι τόσο υψηλή, ώστε οι μερικές πιέσεις των διαλυμένων αερίων να είναι μηδενικές. Η θερμοκρασία στην οποία επιτυγχάνεται το σημείο βρασμού είναι συνάρτηση της πίεσης Θερμοκρασία ( 0 C) Πίεση (bar) 30 0, , , , , ,98 65

66 Θερμαίνεται το νερό μέχρι την θερμοκρασία βρασμού όπου μηδενίζεται η διαλυτότητα των αερίων τότε τα αέρια μπορούν να απομακρυνθούν. Τα αέρια μπορούν να εξέλθουν μόνο από την εξωτερική επιφάνεια του νερού που βρίσκεται σε κατάσταση βρασμού. Για τον λόγο αυτό σε μία εγκατάσταση θερμικής απαερίωσης, θα πρέπει να φροντίζουμε να έχουμε όσο το δυνατόν μεγαλύτερη επιφάνεια νερού. Εάν θερμάνουμε έναν μεγάλο όγκο νερού π.χ. σε μια τροφοδοτική δεξαμενή, μέχρι την θερμοκρασία βρασμού, τα διαλυμένα αέρια θα μπορούσαν να απομακρυνθούν μόνο πολύ αργά από την σχετικά μικρή επιφάνεια του νερού. Αν και η διαλυτότητα αερίων στο σημείο βρασμού είναι μηδέν, δεν θα επιτευχθεί καμιά ικανοποιητική απαερίωση σε ένα λογικό χρονικό διάστημα, λόγω της μικρής ταχύτητας διάχυσης στην επιφάνεια του νερού. Μια μεγάλη επιφάνεια νερού επιτυγχάνεται με την πτώση του νερού από ψηλά και τον διασκορπισμό του. Έτσι μπορούν τα αέρια γρήγορα και ικανοποιητικά να αποχωρισθούν εφόσον το νερό έχει θερμανθεί αρκετά. Oπιο διαδεδομένος τύπος θερμικού απαεριωτή είναι ο απαεριωτής αναμίξεως με πτώση νερού (rieselentgaser). Το νερό εισέρχεται στην κεφαλή του απαεριωτή, όπου με την βοήθεια ακροφυσίων ή άλλης διάταξης κατανέμεται σε όλη την διατομή του κυλίνδρου του απαεριωτή. Με την τοποθέτηση κατάλληλων διαφραγμάτων επιβραδύνεται η πτώση του νερού, ενώ συγχρόνως διασπάται σε όλο και μικρότερα σταγονίδια. Έτσι προκύπτει μια μεγάλη επιφάνεια νερού η οποία αλλάζει συνέχεια. Οι δρόμοι διάχυσης των αερίων προς την επιφάνεια είναι πολύ μικροί και έτσι μπορούν εύκολα τα αέρια να απομακρυνθούν από το νερό. Σε αντίθετη ροή προς το νερό, δηλαδή από κάτω προς τα πάνω, ρέει υπέρθερμος ατμός, ο οποίος προθερμαίνει το νερό μέχρι το σημείο βρασμού. Μια καλή απαερίωση μπορεί να επιτευχθεί μόνον όταν η θερμοκρασία εισόδου του νερού είναι τουλάχιστον 15 0 C περίπου κάτω από το σημείο βρασμού. 66

67 Με τον τρόπο αυτό εξασφαλίζεται ικανοποιητική ροή ατμού-νερού από κάτω προς τα πάνω, ενώ τα αέρια με μια ποσότητα ατμού εξέρχονται από την κεφαλή του απαεριωτή. Το νερό που έχει απαεριωθεί, συγκεντρώνεται στην τροφοδοτική δεξαμενή κάτω από ένα στρώμα ατμού. Εάν έχουμε υψηλές απαιτήσεις από το τροφοδοτικό νερό, τότε υπάρχει στην τροφοδοτική δεξαμενή μια επιπλέον εγκατάσταση παροχής ατμού. Με τον τρόπο αυτό διατηρείται η κατάσταση κορεσμού του νερού και στην τροφοδοτική δεξαμενή. Η εγκατάσταση αυτή χρησιμεύει ακόμα για την προθέρμανση του τροφοδοτικού νερού μέχρι του σημείου βρασμού μετά από περίοδο κρατήσεως της Μονάδος. Σε μερικές σπάνιες περιπτώσεις τοποθετείται ο απαεριωτής σε περιοχή υποπιέσης. Οι απαεριωτές κενού εργάζονται όπως και οι απαεριωτές που αναφέραμε προηγουμένως με τη διαφορά ότι για την διατήρηση του κενού και την απομάκρυνση των αερίων χρησιμοποιείται κατάλληλη αντλία κενού. Ο απαεριωτής του τύπου αυτού είναι πιο δαπανηρός από τον προηγούμενο λόγω της αντλίας κενού και έχει επιπλέον το μειονέκτημα ότι υπάρχει κίνδυνος διαρροής αέρος στο νερό λόγω της υποπίεσης. Οι προϋποθέσεις για μια καλή απαερίωση είναι : 1) Ένας όσο το δυνατόν καλύτερος διασκορπισμός του νερού σε μικρά σταγονίδια, έτσι ώστε να έχουμε καλή ανάμιξη νερού-ατμού καθώς επίσης μεγάλη επιφάνεια συναλλαγής θερμότητας και μεγάλο χρόνο επαφής μεταξύ νερού και ατμού. 2) Οι αντιστάσεις στην ροή του ατμού να είναι μικρές, έτσι ώστε να αποφεύγουμε μια μεγάλη πτώση πίεσης του ατμού. Από την άλλη πλευρά πρέπει όμως να έχουμε μια ομοιόμορφη κατανομή του ατμού σε όλη τη διατομή του απαεριωτή, πράγμα που απαιτεί την ύπαρξη ορισμένης πτώσης πίεσης. 67

68 3) Στο κάτω μέρος του απαεριωτή πρέπει να τοποθετείται ένα μεγάλο δοχείο που να εξασφαλίζει την ποσότητα νερού που χρειάζεται στις αλλαγές φορτίου. Το δοχείο αυτό στις περισσότερες περιπτώσεις χρησιμεύει και σαν δεξαμενή τροφοδοτικού νερού. Ο όγκος της δεξαμενής είναι τέτοιος που να αρκεί σε λειτουργία της μονάδας, υπό πλήρες φορτίο επί λεπτά ανάλογα την εγκατάσταση και την προβλεπόμενη λειτουργία. 4) Να εξασφαλίζει μια καλή απαγωγή των αερίων από τον απαεριωτή. 5) Η λειτουργία να είναι όσο το δυνατόν αθόρυβη. 6) Η πίεση και η θερμοκρασία πρέπει να είναι σταθερές μέσα στον απαεριωτή 7) Για να μειώσουμε την θερμική φόρτιση του απαεριωτή δεν πρέπει η θερμοκρασία να είναι πάρα πολύ υψηλή. Η θερμοκρασία του νερού που εισέρχεται στον απαεριωτή να είναι κοντά στη θερμοκρασία κορεσμού χωρίς να την φθάνει. Ο σκοπός της απαερίωσης είναι κυρίως η απομάκρυνση του οξυγόνου από το νερό. Το αποτέλεσμα της απαερίωσης φαίνεται από την περιεκτικότητα του νερού σε οξυγόνο στην έξοδο του απαεριωτή, η οποία μετριέται σε μg/l. Μια συνήθης τιμή είναι τα 50 μg/l, εάν έχουμε υψηλές απαιτήσεις τότε τοποθετούνται στον απαεριωτή διάφορα διαφράγματα ανακυκλοφορίας που φέρνουν το νερό σε επαφή με μεγαλύτερες ποσότητες ατμού και βοηθούν στο να συμπαρασύρουν τα αέρια προς την έξοδο. Για να αποφύγουμε τις θερμικές απώλειες τοποθετείται ένας συμπυκνωτής ατμών όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Τέτοιες εγκαταστάσεις απαερίωσης βγάζουν νερό με περιεκτικότητα σε οξυγόνο κάτω των 20 μg/l. 68

69 5.4 Αντλίες κυκλοφορίας κύριου ψυκτικού- Πύργοι ψύξης Ο ατμός μετά την έξοδο από τον κύλινδρο χαμηλής πίεσης του στροβίλου, συμπυκνώνεται στο κύριο ψυγείο, στους αυλούς του οποίου κυκλοφορεί κρύο νερό που έρχεται από τον πύργο ψύξης. Κάθε μονάδα είναι εξοπλισμένη με δύο αντλίες κυκλοφορίας που αναρροφούν αποσκληρυμένο νερό από την λεκάνη του πύργου ψύξης και το καταθλίβουν μέσω των αυλών του συμπυκνωτή πίσω στον πύργο ψύξης. Κάθε αντλία καταθλίβει στο μισό ψυγείο που έχει ψυκτική επιφάνεια m 2.Οι κινητήρες των αντλιών έχουν ονομαστική τάση 6 KV και ισχύ 1100 KW. Κάθε αντλία έχει ταχύτητα περιστροφής 740 r.p.m. και παροχή m 3 /h. Κάθε μονάδα είναι εξοπλισμένη με ένα πύργο ψύξης η λειτουργία του οποίου στηρίζεται σε φυσικό ελκυσμό. Σκοπός του πύργου ψύξης είναι να ψύχει το ζεστό νερό που έρχεται από τον συμπυκνωτή και τα ψυγεία της μονάδας. Ο ατμός που εξέρχεται από τον στρόβιλο συμπυκνώνεται με την βοήθεια ψυκτικού νερού σε ένα επιφανειακό συμπυκνωτή. Το νερό ψύξεως στη συνέχεια ψύχεται σε ένα υγρό πύργο ψύξης. Ο υγρός πύργος ψύξης υψώνεται πάνω από ένα συλλεκτικό δοχείο νερού, σχήματος ή τις περισσότερες φορές κυλινδρικού. Είναι μια κυλινδρική ή τετράπλευρη κατασκευή στην οποία υπάρχει το σύστημα κατανομής και ψύξεως του νερού. Στην επιφάνεια αυτή διαλύεται το νερό ψύξης σε πολύ μικρές σταγόνες που έρχονται σε επαφή μετά του εκ των κάτω προς τα πάνω εισαγόμενου αέρα. Η ψύξη του νερού γίνεται δια εξατμίσεως και μεταφοράς. Σαν υλικά για το υδραυλικό τμήμα χρησιμοποιούνται ξύλο, αμιαντοτσιμέντο ή πλαστικό. Ως επί το πλείστον χρησιμοποιείται αμιαντοτσιμέντο, το οποίο έχει σχεδόν απεριόριστη διάρκεια ζωής εφόσον το νερό ψύξης έχει υποστεί τη κατάλληλη χημική κατεργασία. Το τελευταίο καιρό χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερα πλαστικά υλικά. Το ξύλο έχει το πλεονέκτημα των χαμηλών εξόδων εγκατάστασης, υστερεί όμως στη διάρκεια ζωής έναντι του αμιαντοτσιμέντου. 69

70 Το εάν θα χρησιμοποιηθούν σανίδες ή επιφάνειες με μικρές οπές στο σύστημα κατανομής και ψύξεως εξαρτάται από τη κατάσταση που βρίσκεται το ψυκτικό μέσο. Για ακάθαρτα νερά με μεγάλα σωματίδια χρησιμοποιούνται σανίδες για να αποφευχθούν έτσι οι επικαθήσεις. Ο αέρας εισάγεται κάτω από την επιφάνεια κατανομής και ψύξεως του νερού από ανοίγματα στην περιφέρεια του πύργου και διαρρέει την επιφάνεια του είτε σε αντιρροή είτε με διασταυρωμένη ροή είτε με καθαρά διασταυρωμένη ροή. Πολλές φορές εξετάζεται το ερώτημα της φυσικής ή βεβιασμένης κυκλοφορίας του αέρα μέσα από τον πύργο ψύξης. Αυτό είναι θέμα οικονομοτεχνικής εξέτασης και λύνεται με πολλά υπολογιστικά προγράμματα που εξετάζουν τις επιδράσεις που ασκούν διάφορες κατασκευές. Τα κύρια τεχνικά χαρακτηριστικά των πύργων ψύξης του ΑΗΣ Α-Φ φαίνονται στον επόμενο πίνακα Ποσότητα ψυχόμενου νερού m 3 /h Θερμοκρασία ζεστού νερού 32,52 C Θερμοκρασία ψυχρού νερού 20,9 C Εσωτερική διάμετρος λεκάνης 75,2 m Συνολικό ύψος 109,25 m 70

71 Εικόνα 8: ΠΥΡΓΟΣ ΨΥΞΗΣ ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΤΩΝ ΠΥΡΓΩΝ ΦΥΣΙΚΗΣ ΚΑΙ ΒΕΒΙΑΣΜΕΝΗΣ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ Οι πύργοι ψύξης φυσικής κυκλοφορίας πλεονεκτούν: 1) Για θερμικούς σταθμούς με πολλές ώρες λειτουργίας 2) Όταν δεν έχουμε περιορισμό ύψους 3) Για σταθμούς μεγάλης ισχύος(>150mw) 71