発電所のドライクーラーはどのように機能しますか?

発電所のドライクーラーはどのように機能しますか?

タービン発電機に電力を供給するために使用される蒸気を凝縮するために大量の熱を排出する必要があるため、冷却システムは多くの場合、発電所で最も多くの水を消費します。 以前は、川や湖などの水源がこの冷却を提供していましたが、最近では、水をほとんどまたはまったく使用しない冷却技術である乾式冷却を採用する発電所が増えています。 乾式冷却システムは、設置に費用がかかり、稼働に多くのエネルギーを使用します。 これらの変数は発電所全体の効率に影響を与えますが、乾式冷却システムは湿式冷却システムよりも水の消費量が 95% 少なくなります。

さまざまな種類の発電所では、水を沸騰させて蒸気を発生させ、それをタービンに通して電気を発生させます。 この種のシステムは、原子力発電所、石炭およびバイオマス燃焼プラント、一部の天然ガスプラント、および一部の太陽光発電所でさえ採用されています。 これらの施設では、蒸気を冷却して液体に戻し、ボイラーまたは蒸気発生器に送る必要があります。

米国では、蒸気発生プラントの大半が水を使用して蒸気を冷やし、凝縮させています。 米国で発電用に取り出された水の大半は冷却に使用され、総取水量の約 40% を占めています。

冷却水を再循環させる再循環冷却システムは、米国の熱電発電容量の 61% 以上で使用されています。 水を繰り返し使用できるように、これらのシステムは水を閉ループの配管内に保ちます。 米国の熱電発電容量の 36% は、ワンススルー冷却システムを使用するプラントから得られます。 これらのシステムは、周囲の水源からかなりの量の水を汲み上げて凝縮器を冷却し、その後、高温の水を元の水源に放出します。

米国の熱電発電容量の 3% は乾式冷却とハイブリッド冷却によるもので、その大部分は 2000 年から稼働しています。蒸気は、乾式冷却システムで周囲の空気を使用して冷却および凝縮されます。

直接システムと間接システムは、これらのシステムが分類される 2 つのカテゴリです。 直接乾式冷却システムでは、周囲の空気を使用して蒸気を凝縮するため、水は使用されません。 典型的な水冷凝縮器では、蒸気は間接乾式冷却システムで凝縮されますが、冷却水は閉鎖システムに保たれます。 その結果、比較的少量の水しか使用されず、蒸発によって無駄になる水はありません。

ハイブリッド冷却システムは乾式冷却と湿式冷却を組み合わせ、水と空気の両方を使用して蒸気を凝縮する機能を備えています。 多くの場合、これらのシステムは、涼しい月には乾式冷却システムとして機能し、乾式システムの効率が低下する暖かい月には湿式冷却システムとして機能するように作られています。

稼働中の乾式およびハイブリッド冷却能力の 83% 以上を占める天然ガス複合サイクル (NGCC) は、最も広く使用されている製造技術です。 天然ガス複合サイクル施設は、石炭または原子力発電所よりもメガワット時あたりの冷却が大幅に少なくて済むため、通常、乾式冷却システムの方が費用対効果が高くなります。

集中型太陽光発電システムの実行可能な代替手段は乾式冷却です。 現在、カリフォルニア州の Ivanpah および Genesis Solar プラント、ネバダ州の Crescent Dunes Solar プラントなど、多くの新しい集光型太陽光発電システムが乾式冷却を使用しています。 これは、これらのシステムが、太陽資源が比較的多く、水資源が比較的少ない米国南西部のような地域に位置しているためです。