ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ГОСУДАРСТВ-ЧЛЕНОВ
Когенерация тепла и энергии (режим работы ТЭЦ электростанций) давно используется во многих отраслях промышленности во всем мире для оптимизации потоков энергии и минимизации потерь энергии, что повышает энергоэффективность (топливную) эффективность и энергетическую безопасность, а также снижает выбросы CO2 в промышленности. Около трети общего конечного потребления энергии потребляется в промышленности. ЭДж в год, что составляет более 10% от общего мирового производства электроэнергии. Доля промышленной ТЭЦ в общей мощности ТЭЦ сильно зависит от экономической структуры страны, включая энергоемкие отрасли, климат или роль централизованного теплоснабжения. Только несколько более 20% ТЭЦ на производство электроэнергии. Странами с высокой оценкой экономии топлива от ТЭЦ являются Китай, Япония, Республика Корея, Российская Федерация, США и Европейский Союз [10].
Побочные продукты или отработанное топливо идеально подходят для когенерации. Тепло производится преимущественно из ископаемого топлива, но ядерная энергия также может обеспечивать тепло для различных неэлектрических применений. Наибольший опыт с когенерацией был приобретен с ядерным опреснением морской воды и центральным отоплением.
Но когенерация также осуществляется в других отраслях промышленности. Среди наиболее интенсивной энергетики - химический и нефтехимический секторы; на сектор черной металлургии приходится около половины общего конечного промышленного использования энергии. В совокупности промышленный, пищевой, целлюлозно-бумажный секторы составляют более 80% общей электрической мощности на существующих установках ТЭЦ. Другими секторами, на которые приходится значительная доля промышленной энергии, являются цветные и неметаллические отрасли. Химический и нефтехимический сектор, безусловно, является крупнейшим потребителем промышленной энергии, потребив в 2014 году 879 миллионов тонн нефтяных эквивалентов (Мтнэ), что составляет почти 30% от общего конечного спроса на энергию и примерно 10% от конечного спроса на энергию. На потребление энергии в таких отраслях приходится 7% глобальных выбросов CO2 [11]. Большая часть промышленной энергии потребляется в 8
Производство сравнительно небольшого количества энергоемких товаров. Наиболее распространенными промышленными системами ТЭЦ являются газотурбинные системы. Они обычно заправляются природным газом; Но уголь, древесина и побочные продукты процесса также широко потребляются, особенно в крупных системах ТЭЦ, в промышленных процессах, таких как нагрев, охлаждение, сушка и обжиг, или в косвенных применениях, таких как генерация пара, горячей воды или нагретого воздуха.
Большинство отраслей промышленности имеют большой потенциал ядерной энергии для удовлетворения своих потребностей в тепле / паре. Если для применения в когенерации требуется тепло при более высокой температуре, в некоторых случаях часть производства электроэнергии может быть принесена в жертву. С точки зрения мощности, спрос на промышленное тепло резко возрос за последнее десятилетие. Около 50% пользователей требуют менее 10 МВт (тыс.), Около 90% - менее 50 МВт (тыс.), А 99% - менее 300 МВт (тыс.). Оставшийся 1%, который покрывает случаи исключительно высокого спроса до 1000 МВт (тыс.) И выше, представляет собой значительную долю потребления энергии. Эта последняя категория будет подходить для ядерных применений. Промышленные котельные установки используются для отопления горячей водой или паром в промышленных процессах. Именно размер котла является наиболее подходящим при принятии решения о применении ядерного котла .
Хотя ядерная когенерация была описана как «бесплатное» дополнение к основному производству электроэнергии. Тепловая энергия для локальных систем централизованного теплоснабжения. В 2009 году впервые в проект АЭС в Финляндии был введен вариант истинного полномасштабного применения систем централизованного теплоснабжения на этапе проектирования проекта. Другое исследование, проведенное во Франции, показало, что в настоящее время используются ядерные реакторы . Эти шаги открывают новую перспективу в управлении энергопотреблением и прокладывают путь для будущей обильной экономии энергии.
Потенциал ядерного неэлектрического технологического тепла используется в четырех областях: опреснение морской воды, центральное отопление жилых и коммерческих зданий, промышленное технологическое теплоснабжение, производство водорода и синтез топлива. Когенерация может накопить потенциал.
Реактор с кипящей водой Halden, Норвегия
Halden BWR - эксплуатируется как проект ОЭСР по ядерному топливу и материалам. Исследования - это кипящий реактор с тяжелой водой естественной циркуляции с максимальной тепловой мощностью 25 МВт (тыс.) (номинальная 20 МВт (тыс.)).
Теплоноситель D2O поступает в виде пара в два паровых трансформатора, где его тепло передается во вторичный контур, в котором (легкая) водяная жидкость передается в парогенератор. Бумажная фабрика для варки древесины. Здесь пар производится в третичном контуре, обеспечивая скорость 30 т / ч на соседней бумажной фабрике для варки древесины. Это тепло будет сбрасываться в реку, что может привести к серьезному тепловому загрязнению. В связи с исследовательским характером реактора, подача технологического пара регулируется международной исследовательской программой.
Gösgen реактор с водой под давлением, Швейцария
С декабря 1979 года Gösgen 1010 MW (e) PWR извлекает процесс из парового двигателя и других близлежащих потребителей тепла. В здании турбины около 1% пара отводится в паровую установку для нагрева водяного / парового контура. Линия имеет максимальную производительность 70 т / ч пара, работающего при давлении ~ 1,2 МПа и температуре выше 200 ° С. Количество переданного тепла составляет около 45 МВт (тыс.). В 1996 году система была расширена за счет небольшой сети централизованного теплоснабжения в близлежащих муниципалитетах. В 2009 году был разработан отдельный водяной / паровой контур для другой бумажной фабрики, рассчитанный на максимальную пропускную способность 10 т / ч пара при давлении 1,5 МПа.
HTR-PM высокотемпературный газоохлаждаемый реактор с галечным слоем, Китай
Разработав эксплуатационный HTR-10 мощностью 10 МВт (тыс. Т), испытательный реактор с высокотемпературным газоохлаждаемым слоем (HTGR) с галечным слоем, Китай строит коммерческую установку высокотемпературного реактора (HTR-PM) мощностью 250 МВт (тыс. ) реакторные установки. В настоящее время она используется для демонстрации выработки электроэнергии паровыми турбинами, технология реактора с температурой на выходе 750 ° C имеет более длительный срок для промышленного применения в области отопления, включая производство пара и водорода. Институт ядерных и новых энергетических технологий Пекинского университета Цинхуа разрабатывает термохимический йодно-серный процесс и высокотемпературный паровой электролиз (HTSE). Недавно они успешно провели около 100 нл / ч испытаний непрерывного производства водорода для обоих процессов. Водородные технологии предназначены для будущего использования с HTR-PM. Китай рассчитывает экспортировать технологию HTR-PM, подписав с 2016 года серию соглашений с Саудовской Аравией о сотрудничестве в области внедрения технологий, включая когенерацию опреснения воды в стране.
GTHTR300 призматический высокотемпературный газоохлаждаемый реактор, Япония
Высокотемпературный инженерный испытательный реактор (HTTR) - призматический сердечник HTGR - Японское агентство по атомной энергии (JAEA) строит проект на HTTR, чтобы продемонстрировать когенерацию путем выработки электроэнергии газовой турбиной и производства водорода с помощью термохимического вододелительного процесса йод-сера. Концепция заключается в полной разработке технологии системы, в том числе полном процессе лицензирования, необходимом для строительства газотурбинного высокотемпературного реактора (GTHTR300) 2030 года, способного к когенерации водорода и опреснению. Япония имеет большой опыт работы по опреснительной когенерации в ряде энергетических энергетических реакторов общего назначения. Более подробная информация представлена в приложении.
NGNP призматический высокотемпературный газоохлаждаемый реактор, США
Ядерная установка следующего поколения (NGNP) представляет собой модульный HTGR, имеющий единичные тепловые характеристики до 625 МВт (тыс.), Температуры на выходе из реактора до 850 ° C и различные конфигурации тепловых и / или высокотемпературных жидкостных систем. Диапазон номинальных мощностей, гибкость и адаптивность при адаптации модулей к конкретным приложениям, включая когенерацию. Проект развития NGNP был утвержден Законом США об энергетической политике 2005 года. Проект находится в ведении Idaая лаборатория с финансированием через Министерство энергетики. Промышленный альянс NGNP США был создан в 2010 году для содействия развитию и коммерциализации этого HTGR. 10
SMART встроенный водяной реактор под давлением, Республика Корея
SMART - это встроенный PWR мощностью 330 МВт (тыс.), Который разрабатывается Корейским исследовательским институтом по атомной энергии (KAERI) для различных целей - выработка электроэнергии, опреснение морской воды или централизованное теплоснабжение . Национальная комиссия по ядерной безопасности предоставила стандартное утверждение конструкции в 2012 году. В отличие от традиционных более крупных PWR, SMART устанавливает все основные основные компоненты, такие как сердечник, парогенераторы, герметизаторы, приводные механизмы элементов управления и насосы главных насосов. это исключает возможность потери охлаждающей жидкости при большом разрыве трубы. Одна конструкция СМАРТ вырабатывает 90 МВт (эл.) Электроэнергии и 40000 м3 / сут воды с использованием четырех установок мультиэффектной дистилляции. В марте 2015 года Республика Корея подписала соглашение с Саудовской Аравией об оценке возможности строительства двух установок SMART в Саудовской Аравии для когенерации при опреснении.
МЕЖДУНАРОДНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ
Поколение IV Международный форум
Следует отметить развитие передовых ядерно-энергетических систем в рамках Международного форума «Поколение-IV». По состоянию на 2017 год девять стран (Канада, Китай, Франция, Япония, Республика Корея, Российская Федерация, Южная Африка, Швейцария и США) вместе со странами ЕС находятся на контрактной основе. Многие из них имеют потенциал для обеспечения когенерации, включая производство водорода, из-за рабочих температур выше, чем у существующих реакторов с водяным охлаждением. Температура на выходе из активной зоны каждого типа реактора находится в следующих пределах:
- Быстрый реактор со свинцовым охлаждением (LFR), 480-570 ° C;
- Быстрый реактор с натриевым теплоносителем (SFR), 500-550 ° C;
- Реактор сверхкритической воды (SCWR), 510-625 ° C;
- Реактор с расплавленной солью (MSR), 700-800 ° C;
- Быстрый реактор с газовым охлаждением (СКФ) около 850 ° С;
- Очень высокотемпературный реактор (VHTR), 900-1000 ° С.
Для последних, в частности, производство водорода нацелено на термохимические циклы или HTSE.
Чтобы быть технологически развернутыми примерно к 2030 году, реакторы Gen-IV спроектированы сегодня на основе более строгих требований, которые направлены на дальнейшее развитие ядерных технологий путем решения вопросов безопасности и надежности, устойчивости к распространению и физической защиты, экономика и устойчивость. Будущие АЭС требуют надежной конструкции и высокого уровня безопасности. Они также должны быть гибкими в удовлетворении потребностей в энергии. Достижение рынков, не связанных с электроэнергией, путем поставки тепла для централизованного теплоснабжения, опреснения морской воды или выработки водорода требует повышения эффективности производства, гибкости и, таким образом, среди других преимуществ.
