Dry Cooler ในโรงไฟฟ้ามีหน้าที่อย่างไร?

เครื่องทำความเย็นแบบแห้งในโรงไฟฟ้าทำงานอย่างไร?

เนื่องจากต้องระบายความร้อนจำนวนมากเพื่อให้ไอน้ำที่ใช้กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันผลิตไฟฟ้าควบแน่น ระบบระบายความร้อนจึงมักเป็นผู้ใช้น้ำรายใหญ่ที่สุดในโรงไฟฟ้า ก่อนหน้านี้ แม่น้ำและทะเลสาบ และแหล่งน้ำอื่น ๆ ให้การทำความเย็นนี้ แต่เมื่อเร็ว ๆ นี้ มีโรงไฟฟ้าจำนวนมากขึ้นที่ใช้การทำความเย็นแบบแห้ง ซึ่งเป็นเทคนิคการทำความเย็นที่ใช้น้ำเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย ระบบระบายความร้อนแบบแห้งมีราคาแพงกว่าในการติดตั้งและใช้พลังงานมากกว่าในการทำงาน ตัวแปรเหล่านี้ส่งผลต่อประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าโดยรวม ในขณะที่ระบบหล่อเย็นแบบแห้งจะใช้น้ำน้อยกว่าระบบหล่อเย็นแบบเปียกถึง 95 เปอร์เซ็นต์

โรงไฟฟ้าประเภทต่างๆ จำนวนมากต้มน้ำเพื่อสร้างไอน้ำ จากนั้นจึงผ่านกังหันเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ระบบประเภทนี้ถูกใช้ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ โรงไฟฟ้าถ่านหินและโรงไฟฟ้าชีวมวล โรงไฟฟ้าก๊าซธรรมชาติบางแห่ง และแม้แต่โรงงานพลังงานแสงอาทิตย์บางแห่ง ในโรงงานเหล่านี้ ไอน้ำจะต้องถูกทำให้เย็นลงเพื่อกลั่นตัวกลับเป็นของเหลว ซึ่งจะถูกส่งไปยังหม้อไอน้ำหรือเครื่องกำเนิดไอน้ำ

ในสหรัฐอเมริกา โรงงานผลิตไอน้ำส่วนใหญ่ใช้น้ำเพื่อทำให้เย็นและควบแน่นไอน้ำ น้ำส่วนใหญ่ที่ใช้ในการผลิตพลังงานไฟฟ้าในสหรัฐอเมริกาใช้เพื่อระบายความร้อน ซึ่งคิดเป็นประมาณร้อยละ 40 ของน้ำที่ใช้ทั้งหมด

ระบบระบายความร้อนแบบหมุนเวียนที่หมุนเวียนน้ำหล่อเย็นถูกใช้มากกว่า 61 เปอร์เซ็นต์ของกำลังการผลิตเทอร์โมอิเล็กทริกในสหรัฐอเมริกา เพื่อให้สามารถใช้น้ำซ้ำได้ ระบบเหล่านี้จึงเก็บน้ำไว้ในท่อวงปิด ร้อยละ 36 ของกำลังการผลิตเทอร์โมอิเล็กทริกในสหรัฐอเมริกามาจากพืชที่ใช้ระบบทำความเย็นแบบผ่านครั้งเดียว ระบบเหล่านี้จะดึงน้ำปริมาณมากจากแหล่งน้ำโดยรอบเพื่อทำให้คอนเดนเซอร์เย็นลง จากนั้นจึงปล่อยน้ำร้อนกลับคืนสู่แหล่งเดิม

ร้อยละ 3 ของกำลังการผลิตเทอร์โมอิเล็กทริกในสหรัฐอเมริกามาจากการทำความเย็นแบบแห้งและแบบผสมผสาน ซึ่งส่วนใหญ่ดำเนินการมาตั้งแต่ปี 2543 ไอน้ำถูกทำให้เย็นและควบแน่นโดยใช้อากาศแวดล้อมในระบบทำความเย็นแบบแห้ง

ระบบทางตรงและทางอ้อมเป็นสองประเภทที่ระบบเหล่านี้ตกอยู่ ในระบบทำความเย็นแบบแห้งโดยตรง อากาศแวดล้อมใช้ในการควบแน่นไอน้ำ ดังนั้นจึงไม่มีการใช้น้ำ ในคอนเดนเซอร์ระบายความร้อนด้วยน้ำทั่วไป ไอน้ำจะถูกควบแน่นในระบบทำความเย็นแบบแห้งทางอ้อม แต่น้ำหล่อเย็นจะถูกเก็บไว้ในระบบปิด เป็นผลให้ใช้น้ำค่อนข้างน้อยและไม่มีการสูญเสียน้ำผ่านการระเหย

ระบบทำความเย็นแบบไฮบริดผสมผสานการทำความเย็นแบบแห้งและเปียก และมีความสามารถในการควบแน่นไอน้ำโดยใช้ทั้งน้ำและอากาศ บ่อยครั้งที่ระบบเหล่านี้ถูกสร้างให้ทำงานเป็นระบบทำความเย็นแบบแห้งในเดือนที่อากาศเย็นกว่า และเป็นระบบทำความเย็นแบบเปียกในเดือนที่อากาศอบอุ่น เมื่อระบบแบบแห้งทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพน้อยลง

วงจรรวมก๊าซธรรมชาติ (NGCC) ซึ่งมีสัดส่วนมากกว่าร้อยละ 83 ของความสามารถในการทำความเย็นแบบแห้งและแบบผสมในการดำเนินงาน เป็นเทคโนโลยีการผลิตที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย เนื่องจากโรงงานที่ใช้ก๊าซธรรมชาติในวงจรความร้อนร่วมต้องการการทำความเย็นต่อเมกะวัตต์ชั่วโมงน้อยกว่าโรงไฟฟ้าถ่านหินหรือนิวเคลียร์ ระบบระบายความร้อนแบบแห้งจึงมีความคุ้มค่ามากกว่า

ทางเลือกที่เป็นไปได้สำหรับระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบเข้มข้นคือการทำความเย็นแบบแห้ง ขณะนี้ระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบเข้มข้นใหม่หลายระบบใช้ระบบระบายความร้อนแบบแห้ง ซึ่งรวมถึงโรงงาน Ivanpah และ Genesis Solar ในแคลิฟอร์เนีย และโรงงาน Crescent Dunes Solar ในเนวาดา เนื่องจากระบบเหล่านี้ตั้งอยู่ในภูมิภาคต่างๆ เช่น ทางตะวันตกเฉียงใต้ของสหรัฐอเมริกา ซึ่งทรัพยากรพลังงานแสงอาทิตย์ค่อนข้างสูงและทรัพยากรน้ำค่อนข้างต่ำ