Tulajdonos/üzemeltető: Az 1600 MW teljesítményű Prairie State Energy Campus a legmodernebb széntechnológiát használja az erőmű szomszédságában található Lively Grove bányából származó illinois-i szén elégetésére. A 2001 óta tervezett, 4,93 milliárd dolláros, két blokkból álló erőmű második blokkja 2012 novemberében állt kereskedelmi üzembe, és ezzel elkészült az Egyesült Államokban az elmúlt 30 év legnagyobb széntüzelésű erőműve.
A Prairie State Energy Campus (PSEC) valószínűleg az utolsó a több blokkból álló széntüzelésű erőművek közül, amelyek az Egyesült Államokban a belátható jövőben épülnek. A legutóbb üzembe helyezett szénerőművek (a SWEPCO 600 MW-os John W. Turk, Jr. és a Duke Energy 825 MW-os Cliffside Unit 6) egyblokkos erőművek, amelyeknek nincsenek határozott tervei a jövőbeli bővítésre. Az utolsó két egységből álló széntüzelésű erőművek, amelyek egyetlen projektként készültek el, a Luminant Oak Grove erőműve (2 x 800 MW) és a We Energies Elm Road erőműve (2 x 615) voltak, mindkettő 2010-ben készült el, de itt véget ér a hasonlóság.
A Peabody Energy Corp. a világ legnagyobb magánszektorbeli szénipari vállalata eredetileg a 2000-es évek elején fogalmazta meg a PSEC fejlesztési tervét. A terv egy erőmű stratégiai elhelyezését írta elő az Illinois Basin szénkészletei mellett, mint olyan eszközt, amely biztosítja a jövőbeli tüzelőanyag-ellátást, és minimalizálja a szállított szén piaci áringadozásai által a tarifákra gyakorolt hatást, beleértve a szállítást is. A villamosenergia-felhasználók évtizedekig stabil, megfizethető árakat élvezhetnek, mivel a projekt több mint 30 évre szóló szénkészleteket is biztosított a PSEC szomszédságában.
A PSEC tulajdonosi körének 95 százaléka állami energiaügynökségek és közösségi tulajdonú áramszolgáltatók, nyolc államban. A Prairie State Energy Campus tulajdonosai nonprofit, közüzemi energiaszolgáltatók, köztük az American Municipal Power (23,36%), Illinois Municipal Electric Agency (15,17%), Indiana Municipal Power Agency (12,64%), Kentucky Municipal Power Agency (7,82%), Missouri Joint Municipal Electric Utility Commission (12,33%), Northern Illinois Municipal Power Agency (7,60%), Prairie State Power Inc. (8,22%), Southern Illinois Power Cooperative (7,90%) és a Peabody Energy (5,06%) a Lively Grove Energy leányvállalatán keresztül. A tulajdonosi csoport minden tagja a tulajdoni hányadával arányosan kap villamos energiát az erőműből, és ugyanolyan arányban fizeti az erőmű tulajdonosi és üzemeltetési költségeit.
Központi elhelyezkedés
A PSEC egy 1200 hektáros területen található, amely magában foglalja a Prairie State Lively Grove földalatti bányáját és az erőművet is. A St. Louistól mintegy 50 mérföldre délkeletre található bánya-szájerőmű évente ~7 millió tonna Illinois Basin-i szenet fogyaszt.
A 4,93 milliárd dolláros erőmű építése 2007 májusában kezdődött a helyszín előkészítésével, miután több évig tartó pereskedés és az erőmű légtechnikai engedélyével kapcsolatos jogi kihívások végül a PSEC javára oldódtak meg. A gőzfejlesztők, gőzturbinák és a levegőminőség-ellenőrző berendezések beszerzési szerződéseit 2007 június-júliusában kötötték meg. A földalatti szénbánya 2010-ben kezdte meg működését. Az 1-es blokk 2012. június 6-án, a 2-es blokk pedig 2012. november 3-án lépett működésbe.
A PSEC két szuperkritikus széntüzelésű gőzfejlesztőből áll, amelyeket a The Babcock & Wilcox Co. Mindkét gőzfejlesztő ~3,800 psia és 1,055F hőmérsékletű főgőzt szolgáltat a túlhevítő és az átmelegítő kimeneti nyílásán. A gőzfejlesztők csúszónyomású, kiegyensúlyozott huzatú egységek, spirális tekercselésű kemencefal-konstrukcióval. A csőanyagokat úgy választották ki, hogy alkalmazkodjanak a magas kéntartalmú Illinois Basin-i szén használatához. A Siemens Power Generation Inc. tervezte és szállította a legmodernebb kibocsátás-szabályozó berendezéseket, amelyek a SO2 98%-át, az NOx 90%-át és a részecskék több mint 99%-át – a leggyakoribb kibocsátásokat – távolítják el. A PSEC a több mint 9 font SO2-t millió Btu-nként tartalmazó illinois-i őshonos szenet használja fel, és a kibocsátást mindössze 0,182 font SO2-re csökkenti millió Btu-nként. Ez olyan kibocsátást eredményez, amely kevesebb, mint egyötöde a meglévő széntüzelésű erőművek országos átlagának.
A levegőminőség-szabályozó berendezések elrendezése alacsony NOx-tartalmú égőkkel kezdődik, ezt követi egy szelektív katalitikus redukciós rendszer az NOx szabályozására, egy aktív szén befecskendező rendszer a higany szabályozására, egy hidratált mész befecskendező rendszer a fluorsav eltávolítására, egy száraz elektrosztatikus szűrő (ESP) a részecskék szabályozására, nedves füstgáz kéntelenítés az SO2 szabályozására, és egy nedves ESP az aeroszol szabályozására. A PSEC állítólag csak a levegőminőség-szabályozó rendszerekre ~1 milliárd dollárt költött.
A Toshiba International Corp. szállította a gőzturbina-generátorokat, amelyek névleges teljesítménye 877 MW, 3,0 hüvelyk higanyszögű kipufogónyomás mellett. Mindegyik gőzturbina egy 3600-as fordulatszámú, extrakciós kondenzációs, újramelegítéses típusú egység, nyolc fokozatú gőzelvonással a tápvízfűtéshez és a tápvízszivattyú-ellátáshoz. A villamos generátorok névleges teljesítménye 1020 kVA, és közvetlen meghajtású, kétpólusú, hidrogénhűtéses gépek, másodlagos vízhűtéssel.
1. Az elektromos generátorok 1.020 kVA teljesítményűek. Kényelmes szén. A bányából szállított szén óránként 2600 tonna sebességgel kerül a szénraktárba. Udvariasság: Prairie State Generating Co., Ltd.
A gőzturbina kipufogógőzét egy kéthéjú, egynyomású, vízhűtéses, rozsdamentes acélcsövekkel ellátott felületi kondenzátorban kondenzálják. A hűtővizet a kondenzátorokon keresztül keringetik, és mechanikus huzatú hűtőtornyok hűtik. Az egyes blokkok keringetővíz-rendszere három 33%-os kapacitású keringetővíz-szivattyút és egy kiegészítő 100%-os kapacitású hűtővíz-szivattyút használ. A pótvíz a Kaskaskaskia folyóból származik, amely az erőműtől mintegy 15 mérföldre nyugatra található. Egy tároló tó 30 napos tartalék vízkészlettel rendelkezik a helyszínen.
Gyorsszállítás
A bányából a szenet a PSEC-be szállítják, és szállítószalagon keresztül óránként 2600 tonna szén kerül a szénraktárba. A normál üzletmenet során az erőmű 24 órás működéséhez elegendő szenet 10 óra alatt szállítják az erőműbe. A szenet a szénhalomból óránként 2600 tonnás sebességgel visszavezetik az egyes gőzfejlesztők közelében elhelyezett töltőtartályokba. Az aktív szénhalom normál üzemi körülmények között körülbelül 10 napnyi tüzelőanyagot tartalmaz. Az erőmű területén helyet biztosítottak egy inaktív szénhalom számára is, amely teljes terheléses üzemmódban akár 60 napig is képes tüzelőanyagot tárolni. Az erőmű vasúti kiszolgálását úgy alakították ki, hogy a bányából történő szénszállítás hosszabb fennakadása esetén az erőmű levegőminőségi engedélyében meghatározott minőségű külső szénszállítmányokat lehessen beszerezni.
A kazánokból és a levegőminőség-szabályozó rendszerekből származó fenék- és pernyét összegyűjtik, és a füstgáz-kéntelenítő rendszerek által termelt hulladékokkal együtt a szénégetési maradékok (CCR) tárolóterületére szállítják. Az erőműben keletkező szennyvizet, például a kazán és a hűtőtorony lefolyását a hamukezelő és füstgáz-kéntelenítő rendszerekben használják fel újra. A mészkő szállítására és a CCR-ek ártalmatlanítására vasúti szolgáltatást is igénybe vesznek. A PSEC a CCR-t az újonnan épített Near Fieldben, az Illinois-i Környezetvédelmi Ügynökség szabványai szerint épített monofillben helyezi el, amely közvetlenül az erőmű szomszédságában található. A CCR-t szállítószalagon szállítják a Near Fieldre, ami tovább csökkenti a vasúti szállítás szükségességét. A PSGC fenntartja a Jordan Grove-ot is, egy teljesen bélelt és kezelt monofillt 12 mérföldre délre a kampusztól.
Módosított és módosított
A PSEC, mint minden ellentmondásos energiatermelési projekt, késedelmeket tapasztalt az engedélyezési jogi kihívások és az építési késedelmek miatt. A Bechtel Power Corp. és a Prairie State Generating Co., LLC eredetileg időre és anyagra szóló mérnöki-beszerzési-építési (EPC) szerződést kötöttek, célzott befejezési határidővel, árral és egyéb teljesítési követelményekkel. 2010 júliusában egy felülvizsgált és módosított EPC-megállapodás született garantált befejezési ütemtervvel, amely a projekt teljes költségét a PSEC számára 3,999 milliárd dollárban határozta meg, amely nem tartalmazza a bányafejlesztés költségeit. A Fitch, a tulajdonosi csoport többségének hitelminősítő intézete szerint a projekt többletköltségét mérsékelte a módosított építési szerződés által nyújtott további védelem.
A projekt költségei minden bizonnyal magasabbak, mint a 2000-es évek elején egy ilyen nagyságrendű szénerőműre eredetileg tervezettek voltak, de még mindig sokkal olcsóbbak, mint az integrált gázosításos kombinált ciklus – az egyetlen másik lehetőség a rendelkezésre álló Illinois Basin-i szén elégetésére -, amelynek U.A most épülő amerikai projekteket hatalmas költségtúllépések és csúszások jellemezték.
Most azonban, amikor az erőmű már működik, az erőmű tulajdonosai a következő 30 évben megbízható villamos energiát élvezhetnek, kevés tüzelőanyag-árkockázat mellett. Ráadásul az eszköz tulajdonjoga csökkenti az egyes tulajdonosok kitettségét a kiszámíthatatlan villamosenergia spot piacnak és a hosszú távú tömeges áramvásárlás emelkedő árainak.
A tulajdonoscsoport hosszú távra tervezi a beruházását – a földgáz, a szén és a szén szállítási költségei a jövőben folyamatosan emelkedni fognak, miközben a PSEC költségei a legtöbb erőműtől eltérően a tulajdonos ellenőrzése alatt állnak. Arra számítok, hogy a tulajdonosok befektetése a PSEC-be még sok éven át szépen fog megtérülni.
Mindkét blokk teljesítménytesztelése megtörtént, és most mindegyik blokkot a névleges teljesítményénél nagyobb kapacitással indítják: Az 1. blokk 812 MW, a 2. blokk pedig 809 MW fölött. A PSEC jelentése szerint a tesztelt nettó fűtési teljesítmény ~1%-kal jobb a garantáltnál. ■
– Dr. Robert Peltier, PE a POWER tanácsadó szerkesztője.