Fizika fakulteti dekani, (PhD) dots

Issiqlik elektrostansiyasi evolutsiyasi

Ko'mirga asoslangan tarix
Bu vaqtga kelib, ko'mir energiyasini ishlab chiqarishning elektr energiyasi tarixidagi o'rni allaqachon mustahkamlangan edi. Birinchi ko'mir bilan ishlaydigan bug 'generatorlari doimiy dinamolarni boshqaradigan bug' dvigatellari uchun past bosimli to'yingan yoki biroz qizib ketgan bug'ni ta'minladi. 1884 yilda birinchi bug 'turbinasi generatorini (atigi 1,6% issiqlik samaradorligi bilan) qurgan ser Charlz Parsons ikki yildan so'ng o'zgaruvchan tok generatorini boshqaradigan birinchi kondensatsiyali turbinani joriy qilish orqali uning samaradorligini oshirdi. Taxminan o'n yil o'tgach, 1896 yilda amerikalik ixtirochi Charlz Kertis General Electric Co ga boshqa turbina ixtirosini taklif qildi. 1901 yilga kelib, General Electric Co 500 kVt quvvatga ega Curtis turbinali generatorni muvaffaqiyatli ishlab chiqdi, u milga o'rnatilgan diskni tez aylantirish uchun yuqori bosimli bug'ni ishlatdi va 1903 yilga kelib u dunyodagi birinchi 5 MVt bug 'turbinasini Hamdo'stlik Edisonga etkazib berdi. Chikago ko General Electric kompaniyasi doktori Sanford Moss tomonidan tavsiya etilgan takomillashtirilgan yuksalishlarga ega bo'lgan keyingi modellar asosan mexanik drayvlar yoki tepalik birliklari sifatida ishlatilgan. 1900-yillarning boshlariga kelib, ko'mir bilan ishlaydigan energiya bloklari 1 MVt dan 10 MVt gacha bo'lgan quvvatga ega bo'lib, bug 'generatori, iqtisodchi, evaporatator va o'ta qizdiruvchi qism bilan jihozlangan. 1910-yillarga kelib, ko'mir yoqilg'isida ishlaydigan elektr stantsiyasining tsikli ozuqa suvini isitish uchun bug 'chiqaruvchi turbinalar va havo oldindan isitgichlar bilan jihozlangan bug' generatorlarini joriy etish orqali yanada yaxshilandi - bularning barchasi aniq samaradorlikni taxminan 15% ga oshirdi. 1919 yilda Viskonsin shtatidagi Oneida ko'chasi stantsiyasida maydalangan ko'mir bug 'generatorlarining namoyishi ko'mirni yoqishni sezilarli darajada yaxshiladi va katta qozonlarni ishlab chiqarishga imkon berdi. 1920-yillarda yana bir texnologik yuksalish 1927-yilda qurilgan Benson bugʻ generatori bilan bir qatorda bir martalik qozonxonalar va qayta isitiladigan bugʻ elektr stansiyalarining paydo boʻlishi bilan birga keldi. Qayta isitish bugʻ turbinalari 1930-yillarda, birlik koʻrsatkichlari koʻtarilganda odatiy holga aylandi. 300 MVt ishlab chiqarish darajasiga. 1940-yillar davomida bug'ning asosiy harorati doimiy ravishda oshib bordi va o'n yillikda tutun gazini changdan tozalash uchun birinchi urinishlar boshlandi. 1950 va 1960 yillar samaradorlikni oshirish bo'yicha ko'proq texnik yutuqlar, jumladan, o'ta kritik asosiy bug' bosimiga ega bo'lgan birinchi bir martalik bug’ generatorining qurilishi bilan ajralib turdi. Viskonsin shtatidagi Sent-Frensis shahridagi 40 MVt quvvatga ega Lakeside elektr stansiyasi 1921-yilda ishlay boshlagan. 1300 MVt quvvat bloklari 1970-yillarda erishilgan. 1972-yilda dunyodagi birinchi integratsiyalashgan ko'mirni gazlashtiruvchi kombine elektr stansiyasi - Germaniyaning STEAG generatori uchun 183 MVt quvvatga ega elektr stansiyasi ishga tushdi. Atrof-muhit muammolarining kuchayishi va 1970-yillarda Nikson ma'muriyati tomonidan "Toza havo to'g'risida" gi qonunning qabul qilinishi oltingugurt dioksidi chiqindilarini yumshatish uchun skrubberlar kabi texnik echimlarni ham rag'batlantirdi. O'n yillik 1979 yilda Vashingtondagi Jorjtaun universiteti kampusida qurilgan kashshof tijorat suyuqlashtirilgan yotqizilgan yonish zavodining qurilishi bilan yakunlandi. Shu bilan birga, 1980-yillarning boshlari emissiyalarni nazorat qilish texnologiyalarining yanada rivojlanishi, shu jumladan azot oksidi emissiyasini yumshatishning ikkinchi darajali chorasi sifatida selektiv katalitik kamaytirish tizimlarini joriy etish bilan ajralib turdi. 21-asrgacha bo'lgan davrda komponentlarning ishlashi ham katta yaxshilanishlarni ko'rdi. Ko'mir energetikasi tarixidagi eng so'nggi muhim bosqichlardan biri 2014 yilda Kanadaning Saskachevan shahridagi chegara to'g'onida uglerodni ushlab turish va saqlash texnologiyasi bilan jihozlangan birinchi keng ko'lamli ko'mir yoqilg'isi quvvat blokining nihoyasiga yetkazilishidir.
Gazga asoslangan tarix
Ko'mir energetikasi texnologiyasining evolyutsiyasi energiya talabining o'sishi va tog'-kon sanoatining rivojlanishi tufayli tez sur'atlarda bo'ldi. Bugungi kunda AQShda o'rnatilgan quvvat va ishlab chiqarishda asosiy ulushga ega bo'lgan tabiiy gaz energetika sektori sekinroq ishga tushdi. Garchi gaz turbinali dvigatelning asosiy elementlari birinchi marta ingliz ixtirochisi Jon Barber tomonidan 1791 yilda patentlangan bo'lsa-da, kontseptsiyalarning haqiqatan ham amalda qo'llanilishiga bir asrdan ko'proq vaqt kerak bo'ldi. 1903 yilda norvegiyalik muhandis, tadqiqotchi va ixtirochi Jens Uilyam Aegidius Elling o'zining tarkibiy qismlarini ishlatish uchun zarur bo'lganidan ko'ra ko'proq quvvat ishlab chiqaradigan birinchi gaz turbinasini qurdi. Ellingning birinchi dizayni taxminan 8 kVt ishlab chiqarish uchun aylanma kompressorlar va turbinalardan foydalangan. U keyingi yillarda mashinani yanada takomillashtirdi va 1912 yilga kelib u alohida turbinali blok va kompressor bilan ketma-ket gaz turbinali tizimini ishlab chiqdi, bu kombinatsiya bugungi kunda ham keng tarqalgan. Gaz turbinasi texnologiyasi turli mamlakatlardan bir qator innovatsion kashshoflar tomonidan takomillashtirildi. 1930 yilda britaniyalik ser Frank Uitl reaktiv dvigatel dizaynini patentladi. Dyorji Jendrassik 1937 yilda Budapeshtda (Vengriya) Uitl dizaynini namoyish etdi. 1939 yilda Germaniyaning Heinkel HE 178 samolyoti Hans fon Ohain tomonidan ishlab chiqilgan dvigatel bilan muvaffaqiyatli uchdi, u harakatlanish uchun gaz turbinasi chiqindisini ishlatdi. O'sha yili Brown Boveri Co. kompaniyasi Shveytsariyaning Neuchatel shahrida elektr energiyasi ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan birinchi gaz turbinasini o'rnatdi. Uitl va fon Ohainning birinchi reaktiv dvigatellari markazdan qochma kompressorlarga asoslangan edi. Samolyot texnologiyasidagi innovatsiyalar, ikkala jahon urushi davridagi muhandislik va ishlab chiqarish yutuqlari gaz energiyasi texnologiyasini yangi cho'qqilarga olib chiqdi. Masalan, GE kompaniyasida reaktiv dvigatellarni yaratishda ishtirok etgan muhandislar o'zlarining nou-xaularini sanoat va kommunal xizmat ko'rsatish uchun gaz turbinasi loyihasini ishlab chiqishga sarfladilar. 1948 yilda gaz turbinali elektrovoz ishlab chiqilgandan so'ng, GE 1949 yil iyul oyida Oklahoma Gas & Electric kompaniyasiga tegishli Belle Isle stantsiyasida elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun birinchi tijorat gaz turbinasini o'rnatdi - 3,5 MVt og'ir yuk bloki. Ba'zi ekspertlarning ta'kidlashicha, bu qurilma bug’ turbinasi blokining ozuqa suvini isitish uchun chiqindi issiqlikdan foydalanganligi sababli, u dunyodagi birinchi estrodiol elektr stantsiyasi bo'lgan. O'sha yili Westinghouse Missisipi shtatidagi River Fuel Corp kompaniyasida 1,3 MVt quvvatga ega qurilmani ishga tushirdi. Keyinchalik katta og'ir gaz turbinasi texnologiyasi tez takomillashtirildi. 1950-yillarning boshlarida otish harorati 1300F (705C) edi, 1950-yillarning oxirlarida ular 1500F ga koʻtarildi va 1975-yilda 2000F ga yetdi. 1957-yilga kelib, gaz turbinalari oʻlchamlarining umumiy oʻsishi gaz turbinasi bloklarining oʻrnatilishiga olib keldi. gaz turbinasi uchun birinchi issiqlik qaytaruvchi bug 'generatori (HRSG). 1965 yilga kelib, birinchi to'liq yoqilg'i qozonli kombinatsiyalangan gaz turbinali elektr stantsiyasi (CCGT) ishga tushdi va 1968 yilga kelib, birinchi CCGT HRSG bilan jihozlandi. 1960-yillarning oxiri esa, gaz turbinasi etkazib beruvchilari oldindan ishlab chiqilgan yoki standart CCGT zavodlarini ishlab chiqa boshlaganligi bilan ajralib turardi. GE STAG (bug 'va gaz) tizimini ishlab chiqdi, masalan, Westinghouse, PACE (Power at combined samaradorlik) tizimi va Siemens, GUD (gaz va bug') tizimi. Shu bilan birga, so'nggi bir necha o'n yilliklar yuqori darajada moslashuvchan va samarali bo'lgan va ko'plab yoqilg'ilarni, shu jumladan katta hajmdagi vodorodni yoqib yuborishi mumkin bo'lgan katta og'ir gaz turbinalarining ko'payishi bilan tavsiflanadi. Ushbu rivojlanish 1990-yillardagi yonish sohasidagi yutuq bilan bog'liq bo'lib, bu "yog'siz oldindan aralashtirilgan yonish jarayoni" ni ta'minladi. “Quruq past NO _x ” (DLN) texnologiyasining dastlabki kunlari bilan solishtirganda, turbinaga kirish harorati (TIT) 1350C–1400C (Vintaj F sinfi uchun) keng tarqalgan bo‘lsa, so‘nggi yigirma yil davomida “ilg‘or” davrlar paydo bo‘ldi. klass" gaz turbinalari 1700C belgisini bosuvchi TIT bilan. Ilg'or gaz turbinasi texnologiyasi, shuningdek, CCGT samaradorligi va gaz turbinasi quvvati bo'yicha yangi jahon rekordlariga olib keldi. Xususan, GE Power 2018-yil mart oyida GE 7HA gaz turbinasi va Toshiba Energy Systems & Solutions Corp.ning bug‘ turbinasi va generator texnologiyasi bilan ta’minlangan Chubu Electric Nishi-Nagoya Block-1 elektr stansiyasi Ginnes olami tomonidan e’tirof etilganini e’lon qildi. Yalpi samaradorlik 63,08% ga erishish asosida dunyodagi "eng samarali kombinatsiyalangan elektr stantsiyasi" sifatida qayd etilgan. 2022-yil avgust oyida Siemens Energy SGT6-9000HL gaz turbinasi bilan ishlaydigan Duke Energy kompaniyasining Linkoln yonish turbinali stansiyasi 410,9 MVt quvvatga ega “eng kuchli oddiy davrli gaz elektr stansiyasi” nominatsiyasi bo‘yicha rasmiy Ginnesning rekordlar kitobi nomi bilan sertifikatlandi.