نیروگاه های حرارتی (CHP، IES): انواع، انواع، اصول عملیاتی، سوخت. نمودارهای فناورانه نیروگاه ها چگونه نیروگاه های حرارتی گازسوز کار می کنند

23 مارس 2013

یک بار، وقتی از شرق به شهر باشکوه چبوکساری می‌رفتیم، همسرم متوجه دو برج عظیم شد که در کنار بزرگراه ایستاده بودند. "و این چیه؟" - او پرسید. از آنجایی که من مطلقاً نمی خواستم نادانی خود را به همسرم نشان دهم، کمی در حافظه خود فرو کردم و پیروز شدم: "اینها برج های خنک کننده هستند، نمی دانید؟" او کمی گیج شده بود: "آنها برای چه هستند؟" "خب، به نظر می رسد چیزی برای خنک کردن وجود دارد." "و چی؟". بعد خجالت کشیدم چون نمی‌دانستم چطور از آن بیرون بروم.

این سوال ممکن است برای همیشه در خاطره ها بدون پاسخ بماند، اما معجزه ها اتفاق می افتد. چند ماه بعد از این اتفاق، پستی را در فید دوستم می بینم z_alexey در مورد استخدام وبلاگ نویسانی که می خواهند از Cheboksary CHPP-2 بازدید کنند، همان چیزی که از جاده دیدیم. شما باید به طور ناگهانی همه برنامه های خود را تغییر دهید؛ از دست دادن چنین فرصتی نابخشودنی خواهد بود!

پس CHP چیست؟

اینجا قلب نیروگاه و جایی است که بیشتر فعالیت ها در آن انجام می شود. گازی که وارد دیگ می شود می سوزد و انرژی دیوانه کننده ای آزاد می کند. "آب تمیز" نیز در اینجا عرضه می شود. پس از گرم شدن به بخار و به طور دقیق تر به بخار فوق گرم تبدیل می شود که دمای خروجی آن 560 درجه و فشار 140 اتمسفر است. ما همچنین آن را "بخار تمیز" می نامیم، زیرا از آب آماده تشکیل شده است.
در خروجی علاوه بر بخار، اگزوز هم داریم. در حداکثر توان، هر پنج دیگ بخار تقریباً 60 متر مکعب گاز طبیعی در ثانیه مصرف می کنند! برای حذف محصولات احتراق، به یک لوله "دود" غیر کودکانه نیاز دارید. و یکی مثل این هم هست

این لوله با توجه به ارتفاع 250 متری تقریباً از هر منطقه ای از شهر قابل مشاهده است. من گمان می کنم که این بلندترین ساختمان در چبوکساری باشد.

در نزدیکی یک لوله کمی کوچکتر وجود دارد. دوباره رزرو کنید

اگر نیروگاه حرارتی با زغال سنگ کار می کند، تمیز کردن اضافی اگزوز ضروری است. اما در مورد ما این مورد نیاز نیست، زیرا گاز طبیعی به عنوان سوخت استفاده می شود.

بخش دوم کارگاه دیگ-توربین شامل تاسیساتی است که برق تولید می کنند.

چهار عدد از آنها در سالن توربین Cheboksary CHPP-2 با ظرفیت کل 460 مگاوات (مگاوات) نصب شده است. این جایی است که بخار فوق گرم از اتاق دیگ بخار تامین می شود. تحت فشار زیادی به پره های توربین هدایت می شود و باعث می شود روتور سی تنی با سرعت 3000 دور در دقیقه بچرخد.

این نصب از دو بخش تشکیل شده است: خود توربین و ژنراتوری که برق تولید می کند.

و این همان چیزی است که روتور توربین به نظر می رسد.

سنسورها و فشار سنج ها همه جا هستند.

هم توربین ها و هم دیگ ها را می توان در مواقع اضطراری فوراً متوقف کرد. برای این کار دریچه های مخصوصی وجود دارد که می توانند در کسری از ثانیه جریان بخار یا سوخت را قطع کنند.

من نمی دانم که آیا چیزی به نام منظره صنعتی یا پرتره صنعتی وجود دارد؟ اینجا زیبایی هست

صدای وحشتناکی در اتاق به گوش می رسد و برای شنیدن صدای همسایه باید گوش های خود را فشار دهید. به علاوه خیلی گرم است. می‌خواهم کلاه خود را بردارم و روی تی‌شرت‌ام بپوشم، اما نمی‌توانم این کار را انجام دهم. به دلایل ایمنی، لباس های آستین کوتاه در نیروگاه حرارتی ممنوع است؛ لوله های داغ بسیار زیاد است.
بیشتر اوقات کارگاه خالی است، مردم هر دو ساعت یک بار در طول دوره های خود در اینجا ظاهر می شوند. و عملکرد تجهیزات از کنترل پنل اصلی (گروه کنترل پانل های بویلر و توربین) کنترل می شود.

محل کار افسر وظیفه به این شکل است.

صدها دکمه در اطراف وجود دارد.

و ده ها سنسور

برخی از آنها مکانیکی و برخی دیگر الکترونیکی هستند.

این سفر ما است و مردم در حال کار هستند.

در مجموع بعد از کارگاه دیگ-توربین، در خروجی برق و بخار داریم که تا حدی خنک شده و مقداری از فشار خود را از دست داده است. به نظر می رسد برق راحت تر است. ولتاژ خروجی از ژنراتورهای مختلف می تواند از 10 تا 18 کیلو ولت (کیلو ولت) باشد. با کمک ترانسفورماتورهای بلوکی تا 110 کیلو ولت افزایش می یابد و سپس برق با استفاده از خطوط برق (خطوط برق) در فواصل طولانی قابل انتقال است.

رها کردن باقیمانده «بخار تمیز» به کناری سودآور نیست. از آنجایی که از «آب پاک» تشکیل شده است که تولید آن فرآیندی نسبتاً پیچیده و پرهزینه است، خنک کردن آن و بازگرداندن آن به دیگ مناسب تر است. بنابراین در یک دور باطل. اما با کمک آن و با کمک مبدل های حرارتی می توانید آب را گرم کنید یا بخار ثانویه تولید کنید که می توانید با خیال راحت به مصرف کنندگان شخص ثالث بفروشید.

به طور کلی، من و شما دقیقاً چگونه گرما و برق را وارد خانه هایمان می کنیم، با داشتن راحتی و آرامش معمول.

آه بله. اما چرا به هر حال به برج های خنک کننده نیاز است؟

به نظر می رسد همه چیز بسیار ساده است. برای خنک کردن باقیمانده "بخار تمیز" قبل از عرضه مجدد آن به دیگ، از همان مبدل های حرارتی استفاده می شود. با استفاده از آب فنی خنک می شود؛ در CHPP-2 مستقیماً از ولگا گرفته می شود. نیازی به آماده سازی خاصی ندارد و همچنین قابل استفاده مجدد است. پس از عبور از مبدل حرارتی، آب فرآیند گرم شده و به سمت برج های خنک کننده می رود. در آنجا به صورت یک لایه نازک به پایین جریان می یابد یا به صورت قطره به پایین می افتد و توسط جریان مخالف هوا که توسط فن ها ایجاد می شود خنک می شود. و در برج های خنک کننده جهشی با استفاده از نازل های مخصوص آب پاشیده می شود. در هر صورت سرد شدن اصلی به دلیل تبخیر قسمت کوچکی از آب اتفاق می افتد. آب سرد شده از طریق یک کانال مخصوص از برج های خنک کننده خارج می شود و پس از آن با کمک ایستگاه پمپاژ برای استفاده مجدد ارسال می شود.
در یک کلام، برج های خنک کننده برای خنک کردن آب مورد نیاز هستند که بخار فعال در سیستم بویلر-توربین را خنک می کند.

کلیه کارهای نیروگاه حرارتی از صفحه کنترل اصلی کنترل می شود.

اینجا همیشه یک افسر وظیفه هست.

همه رویدادها ثبت شده است.

به من نان نده، از دکمه ها و سنسورها عکس بگیرم...

این تقریباً تمام است. در نهایت چند عکس از ایستگاه باقی مانده است.

این یک لوله قدیمی است که دیگر کار نمی کند. به احتمال زیاد به زودی تخریب خواهد شد.

آشفتگی زیادی در شرکت وجود دارد.

آنها به کارمندان خود در اینجا افتخار می کنند.

و دستاوردهای آنها.

انگار بیهوده نبود...

باید اضافه کرد که همانطور که در جوک است - "من نمی دانم این وبلاگ نویسان چه کسانی هستند، اما راهنمای تور آنها مدیر شعبه در Mari El و Chuvashia TGC-5 OJSC، هلدینگ IES - Dobrov S.V است."

به همراه مدیر ایستگاه S.D. استولیاروف

بدون اغراق، آنها حرفه ای واقعی در زمینه خود هستند.

و البته، از ایرینا رومانوا، نماینده خدمات مطبوعاتی شرکت، برای یک تور کاملاً سازماندهی شده تشکر می کنم.

پره های پروانه این توربین بخار به وضوح قابل مشاهده است.

یک نیروگاه حرارتی (CHP) از انرژی آزاد شده از سوزاندن سوخت های فسیلی - زغال سنگ، نفت و گاز طبیعی - برای تبدیل آب به بخار پرفشار استفاده می کند. این بخار با فشاری حدود 240 کیلوگرم بر سانتی متر مربع و دمای 524 درجه سانتی گراد (1000 درجه فارنهایت) توربین را به حرکت در می آورد. توربین یک آهنربای غول پیکر را در داخل یک ژنراتور می چرخاند که الکتریسیته تولید می کند.

نیروگاه های حرارتی مدرن حدود 40 درصد گرمای آزاد شده در طی احتراق سوخت را به الکتریسیته تبدیل می کنند و بقیه به محیط زیست تخلیه می شود. در اروپا، بسیاری از نیروگاه های حرارتی از گرمای اتلاف برای گرم کردن خانه ها و مشاغل مجاور استفاده می کنند. تولید ترکیبی حرارت و برق باعث افزایش تولید انرژی نیروگاه تا 80 درصد می شود.

کارخانه توربین بخار با ژنراتور الکتریکی

یک توربین بخار معمولی شامل دو مجموعه پره است. بخار پر فشاری که مستقیماً از دیگ بخار می آید وارد مسیر جریان توربین می شود و پروانه ها را با پره های گروه اول می چرخاند. سپس بخار در سوپرهیتر گرم می شود و دوباره وارد مسیر جریان توربین می شود تا پروانه ها را با دسته دوم پره ها بچرخاند که با فشار بخار کمتری کار می کنند.

نمای مقطعی

یک ژنراتور معمولی نیروگاه حرارتی (CHP) مستقیماً توسط یک توربین بخار هدایت می شود که با سرعت 3000 دور در دقیقه می چرخد. در ژنراتورهای این نوع، آهنربا که روتور نیز نامیده می شود، می چرخد، اما سیم پیچ ها (استاتور) ساکن هستند. سیستم خنک کننده از گرم شدن بیش از حد ژنراتور جلوگیری می کند.

تولید برق با استفاده از بخار

در یک نیروگاه حرارتی، سوخت در دیگ می سوزد و شعله ای با دمای بالا تولید می کند. آب از داخل لوله ها از طریق شعله عبور می کند، گرم می شود و به بخار پرفشار تبدیل می شود. بخار یک توربین را می چرخاند و انرژی مکانیکی تولید می کند که یک ژنراتور آن را به برق تبدیل می کند. بخار پس از خروج از توربین وارد کندانسور می شود و در آنجا لوله ها را با آب جاری سرد شستشو می دهد و در نتیجه دوباره به مایع تبدیل می شود.

دیگ نفت، زغال سنگ یا گاز

داخل دیگ بخار

دیگ با لوله های منحنی پیچیده ای پر شده است که آب گرم از آن عبور می کند. پیکربندی پیچیده لوله ها به شما امکان می دهد تا میزان گرمای منتقل شده به آب را به میزان قابل توجهی افزایش دهید و در نتیجه بخار بسیار بیشتری تولید کنید.

نیروگاه ترکیبی حرارت و برق

ساده ترین طرح های نیروگاه های ترکیبی حرارت و برق با توربین های مختلف و طرح های مختلف تامین بخار
الف - توربین با فشار برگشتی و استخراج بخار، انتشار گرما - طبق مدار باز.
ب - توربین چگالشی با استخراج بخار، انتشار گرما - طبق مدارهای باز و بسته.
کامپیوتر - دیگ بخار؛
PP - سوپرهیتر بخار؛
PT - توربین بخار؛
G - ژنراتور الکتریکی؛
K - خازن؛
P - استخراج بخار تولید کنترل شده برای نیازهای تکنولوژیکی صنعت.
T - استخراج گرمایش منطقه ای قابل تنظیم؛
TP - مصرف کننده گرما؛
OT - بار گرمایش؛
KN و PN - پمپ های میعانات و تغذیه؛
LDPE و HDPE - بخاری های فشار بالا و پایین؛
د - هواگیر؛
PB - مخزن آب تغذیه؛
SP - بخاری شبکه؛
SN - پمپ شبکه.

نیروگاه ترکیبی حرارت و برق (CHP)- یک نیروگاه حرارتی که نه تنها انرژی الکتریکی، بلکه گرما را نیز تولید می کند که به صورت بخار و آب گرم به مصرف کنندگان عرضه می شود. استفاده از گرمای تلف شده از موتورهای چرخان ژنراتورهای الکتریکی برای اهداف عملی یکی از ویژگی های متمایز نیروگاه های حرارتی است و گرمایش منطقه ای نامیده می شود. تولید ترکیبی دو نوع انرژی به استفاده اقتصادی تر از سوخت در مقایسه با تولید جداگانه برق در نیروگاه های چگالشی (در اتحاد جماهیر شوروی - نیروگاه های منطقه ایالتی) و انرژی حرارتی در نیروگاه های دیگ بخار محلی کمک می کند. جایگزینی دیگ‌خانه‌های محلی که سوخت را به‌طور غیرمنطقی مصرف می‌کنند و جو شهرها و شهرها را آلوده می‌کنند، با سیستم تامین حرارت متمرکز نه تنها به صرفه‌جویی قابل توجه در مصرف سوخت کمک می‌کند، بلکه به افزایش پاکیزگی حوضه هوا و بهبود وضعیت بهداشتی مناطق پرجمعیت کمک می‌کند. .

شرح

منبع اولیه انرژی در نیروگاه های حرارتی سوخت آلی (در نیروگاه های حرارتی توربین بخار و توربین گاز) یا سوخت هسته ای (در نیروگاه های حرارتی هسته ای) است. توزیع غالب نیروگاه های حرارتی توربین بخار با استفاده از سوخت های فسیلی است که به همراه نیروگاه های چگالشی نوع اصلی نیروگاه های توربین بخار حرارتی (TSPP) هستند. کارخانه های CHP نوع صنعتی - برای تامین گرما به شرکت های صنعتی و نوع گرمایش - برای گرم کردن ساختمان های مسکونی و عمومی و همچنین تامین آب گرم آنها وجود دارد. گرما از نیروگاه های حرارتی صنعتی در فاصله تا چند کیلومتر (عمدتا به صورت گرمای بخار) از نیروگاه های گرمایشی - در فاصله 20-30 کیلومتری (به شکل گرمای آب گرم) منتقل می شود.

• نیروگاه زغال سنگ در انگلستان

توربین های تولید همزمان

تجهیزات اصلی نیروگاه های حرارتی توربین بخار، واحدهای توربین هستند که انرژی ماده کار (بخار) را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند و واحدهای دیگ بخار که برای توربین ها بخار تولید می کنند. واحد توربین شامل یک توربین بخار و یک ژنراتور سنکرون است. توربین های بخار مورد استفاده در نیروگاه های CHP، توربین های ترکیبی حرارت و قدرت (CHT) نامیده می شوند. در میان آنها، CT ها متمایز می شوند: با فشار برگشتی، معمولاً برابر با 0.7-1.5 Mn/m 2 (نصب شده در نیروگاه های حرارتی که بخار را به شرکت های صنعتی عرضه می کنند). با چگالش و استخراج بخار تحت فشار 0.7-1.5 Mn/m2 (برای مصرف کنندگان صنعتی) و 0.05-0.25 Mn/m2 (برای مصرف کنندگان شهری). با تراکم و استخراج بخار (گرمایش) تحت فشار 0.05-0.25 MN/m2.

گرمای اتلاف ناشی از CT های فشار برگشتی را می توان به طور کامل مورد استفاده قرار داد. با این حال، توان الکتریکی تولید شده توسط چنین توربین‌هایی مستقیماً به بزرگی بار حرارتی بستگی دارد و در غیاب بار دوم (مثلاً در تابستان در نیروگاه‌های حرارتی حرارتی اتفاق می‌افتد)، آنها نیروی الکتریکی تولید نمی‌کنند. بنابراین، CT های با فشار برگشتی تنها در حضور یک بار حرارتی به اندازه کافی یکنواخت، که برای کل مدت عملیات CHP (یعنی عمدتاً در کارخانه های CHP صنعتی) تضمین می شود، استفاده می شود.

در CT های با تراکم و استخراج بخار، فقط از بخار استخراج برای تامین گرمای مصرف کنندگان استفاده می شود و گرمای جریان بخار میعان به آب خنک کننده در کندانسور منتقل می شود و از بین می رود. برای کاهش تلفات گرما، چنین CT ها اغلب باید طبق برنامه "حرارتی" کار کنند، یعنی با حداقل عبور بخار "تهویه" به کندانسور. CT های با تراکم و استخراج بخار عمدتاً در نیروگاه های حرارتی رایج شده اند زیرا در حالت های عملیاتی ممکن جهانی هستند. استفاده از آنها تنظیم بارهای حرارتی و الکتریکی تقریباً مستقل را امکان پذیر می کند. در یک مورد خاص، با کاهش بارهای حرارتی یا در غیاب آنها، یک نیروگاه حرارتی می تواند طبق یک برنامه "الکتریکی" با توان الکتریکی مورد نیاز، کامل یا تقریبا کامل کار کند.

قدرت واحدهای توربین گرمایشی

توان الکتریکی واحدهای توربین گرمایشی (برخلاف واحدهای متراکم کننده) ترجیحاً نه بر اساس مقیاس قدرت معین، بلکه با توجه به میزان بخار تازه مصرفی آنها انتخاب می شود. بنابراین، واحدهای توربین R-100 با فشار معکوس، PT-135 با استخراج صنعتی و گرمایشی و T-175 با استخراج گرمایشی دارای مصرف بخار تازه یکسان (حدود 750 تن در ساعت)، اما قدرت الکتریکی متفاوت (100، 135 و 175 هستند). مگاوات، به ترتیب). واحدهای دیگ بخار که برای چنین توربین هایی بخار تولید می کنند، بهره وری یکسانی دارند (حدود 800 تن در ساعت). این یکسان سازی امکان استفاده از واحدهای توربین در انواع مختلف با تجهیزات حرارتی مشابه بویلرها و توربین ها را در یک نیروگاه حرارتی فراهم می کند. در اتحاد جماهیر شوروی، واحدهای دیگ بخار مورد استفاده برای عملیات TPES برای اهداف مختلف نیز متحد شدند. بنابراین، واحدهای دیگ بخار با ظرفیت بخار 1000 تن در ساعت برای تامین بخار هر دو توربین چگالشی 300 مگاواتی و بزرگترین نیروگاه های 250 مگاواتی اسب بخار جهان استفاده می شوند.

فشار بخار تازه در نیروگاه های حرارتی در اتحاد جماهیر شوروی 13-14 Mn/m2 (عمدتا) و ~ 24-25 Mn/m2 (در بزرگترین واحدهای حرارتی - با ظرفیت 250 مگاوات) پذیرفته شده است. . در نیروگاه های حرارتی با فشار بخار 13-14 Mn/m2، بر خلاف نیروگاه های منطقه ای ایالتی، بخار سوپرگرم متوسط ​​وجود ندارد، زیرا در چنین نیروگاه های حرارتی مزایای فنی و اقتصادی قابل توجهی ارائه نمی شود. در نیروگاه های منطقه ای ایالتی واحدهای برق با ظرفیت 250 مگاوات در نیروگاه های حرارتی با بار گرمایشی با سوپرهیت متوسط ​​بخار انجام می شود.

بار حرارتی در نیروگاه های CHP گرمایشی در طول سال نابرابر است. به منظور کاهش هزینه های تجهیزات اولیه انرژی، بخشی از گرما (40-50٪) در دوره های افزایش بار از دیگ های گرمایش آب پیک به مصرف کنندگان عرضه می شود. سهم گرمای آزاد شده توسط تجهیزات اصلی قدرت در بالاترین بار، مقدار ضریب گرمایش نیروگاه CHP (معمولاً برابر با 0.5-0.6) است. به همین ترتیب، می توان پیک های بار صنعتی حرارتی (بخار) (حدود 10-20 درصد حداکثر) را با بخار اوج پوشش داد.

24 اکتبر 2012

انرژی الکتریکی مدت زیادی است که وارد زندگی ما شده است. حتی تالس فیلسوف یونانی در قرن هفتم قبل از میلاد کشف کرد که کهربای مالیده شده روی پشم شروع به جذب اجسام می کند. اما برای مدت طولانی هیچ کس به این واقعیت توجه نکرد. تنها در سال 1600 بود که اصطلاح "الکتریسیته" برای اولین بار ظاهر شد و در سال 1650 اتو فون گوریکه یک ماشین الکترواستاتیک به شکل یک توپ گوگرد نصب شده بر روی یک میله فلزی ایجاد کرد که امکان مشاهده نه تنها اثر جاذبه را فراهم می کرد. بلکه اثر دافعه. این اولین دستگاه الکترواستاتیک ساده بود.

سال‌ها از آن زمان می‌گذرد، اما حتی امروز، در دنیایی پر از ترابایت اطلاعات، وقتی می‌توانید هر چیزی را که به آن علاقه دارید را برای خودتان بیابید، برای بسیاری این که چگونه برق تولید می‌شود، چگونه به خانه ما می‌رسد راز باقی مانده است. ، دفتر ، شرکت ...

این فرآیندها را در چند بخش بررسی خواهیم کرد.

بخش اول. تولید انرژی الکتریکی.

انرژی الکتریکی از کجا می آید؟ این انرژی از انواع دیگر انرژی - حرارتی، مکانیکی، هسته ای، شیمیایی و بسیاری دیگر ظاهر می شود. در مقیاس صنعتی، انرژی الکتریکی در نیروگاه ها به دست می آید. بیایید فقط رایج ترین انواع نیروگاه ها را در نظر بگیریم.

1) نیروگاه های حرارتی. امروزه همه آنها را می توان در یک اصطلاح - نیروگاه منطقه ای ایالتی (نیروگاه برق منطقه ای ایالتی) ترکیب کرد. البته امروزه این اصطلاح معنای اصلی خود را از دست داده است، اما به ابدیت نرفته است، بلکه برای ما باقی مانده است.

نیروگاه های حرارتی به چندین زیرگروه تقسیم می شوند:

آ)نیروگاه چگالشی (CPP) یک نیروگاه حرارتی است که فقط انرژی الکتریکی تولید می کند؛ این نوع نیروگاه نام خود را مدیون ویژگی های اصل عملکرد آن است.

اصل کارکرد: هوا و سوخت (گاز، مایع یا جامد) با استفاده از پمپ به دیگ تامین می شود. نتیجه یک مخلوط سوخت و هوا است که در کوره دیگ می سوزد و مقدار زیادی گرما آزاد می کند. در این حالت آب از طریق سیستم لوله ای که در داخل دیگ قرار دارد عبور می کند. گرمای آزاد شده به این آب منتقل می شود، در حالی که دمای آن بالا رفته و به جوش می آید. بخار تولید شده در دیگ به داخل دیگ برمی گردد تا آن را در بالای نقطه جوش آب (در یک فشار معین) بیش از حد گرم کند، سپس از طریق خطوط بخار به سمت توربین بخار می رود که در آن بخار کار می کند. در همان زمان، منبسط می شود، دما و فشار آن کاهش می یابد. بنابراین انرژی پتانسیل بخار به توربین منتقل می شود و در نتیجه به انرژی جنبشی تبدیل می شود. توربین به نوبه خود روتور یک ژنراتور جریان متناوب سه فاز را به حرکت در می آورد که روی همان شفت توربین قرار دارد و انرژی تولید می کند.

بیایید نگاهی دقیق تر به برخی از عناصر IES بیندازیم.

توربین بخار.

جریان بخار آب از طریق پره های راهنما به تیغه های منحنی ثابت شده در اطراف محیط روتور وارد می شود و با اثرگذاری بر روی آنها باعث چرخش روتور می شود. همانطور که می بینید، بین ردیف های تیغه های شانه شکاف هایی وجود دارد. آنها آنجا هستند زیرا این روتور از محفظه خارج شده است. ردیف‌هایی از تیغه‌ها نیز در بدنه تعبیه شده‌اند، اما ثابت هستند و برای ایجاد زاویه برخورد مطلوب بخار بر روی تیغه‌های متحرک عمل می‌کنند.

از توربین های بخار متراکم برای تبدیل هر چه بیشتر گرمای بخار به کار مکانیکی استفاده می شود. آنها با تخلیه (تخلیه) بخار مصرف شده در کندانسور که در آن خلاء حفظ می شود، عمل می کنند.

به توربین و ژنراتوری که روی یک شفت قرار دارند، توربوژنراتور می گویند. مولد جریان متناوب سه فاز (ماشین سنکرون).

متشکل از:

که ولتاژ را به مقدار استاندارد (35-110-220-330-500-750 کیلو ولت) افزایش می دهد. در این حالت جریان به میزان قابل توجهی کاهش می یابد (مثلاً وقتی ولتاژ 2 برابر افزایش می یابد ، جریان 4 برابر کاهش می یابد) که امکان انتقال نیرو را در فواصل طولانی فراهم می کند. لازم به ذکر است که وقتی از کلاس ولتاژ صحبت می کنیم منظور ولتاژ خطی (فاز به فاز) است.

توان فعال تولید شده توسط ژنراتور با تغییر مقدار حامل انرژی تنظیم می شود و جریان در سیم پیچ روتور تغییر می کند. برای افزایش توان خروجی اکتیو، لازم است منبع بخار به توربین افزایش یابد و جریان در سیم پیچ روتور افزایش می یابد. نباید فراموش کنیم که ژنراتور سنکرون است، به این معنی که فرکانس آن همیشه برابر با فرکانس جریان در سیستم قدرت است و تغییر پارامترهای حامل انرژی بر فرکانس چرخش آن تأثیری نخواهد داشت.

علاوه بر این، ژنراتور نیز توان راکتیو تولید می کند. می توان از آن برای تنظیم ولتاژ خروجی در محدوده های کوچک استفاده کرد (یعنی وسیله اصلی تنظیم ولتاژ در سیستم قدرت نیست). این روش کار می کند. هنگامی که سیم پیچ روتور بیش از حد تحریک می شود، به عنوان مثال. هنگامی که ولتاژ روتور بالاتر از مقدار اسمی افزایش می یابد، توان راکتیو "اضافی" به سیستم قدرت آزاد می شود و هنگامی که سیم پیچ روتور کمتر تحریک می شود، توان راکتیو توسط ژنراتور مصرف می شود.

بنابراین، در جریان متناوب ما در مورد توان ظاهری (اندازه‌گیری شده بر حسب ولت آمپر - VA) صحبت می‌کنیم که برابر است با جذر مجموع اکتیو (اندازه‌گیری شده بر حسب وات - W) و راکتیو (اندازه‌گیری شده در ولت-آمپر راکتیو -). VAR) قدرت.

آب موجود در مخزن باعث حذف گرما از کندانسور می شود. با این حال، استخرهای آبپاش اغلب برای این اهداف استفاده می شود.

یا برج های خنک کننده برج های خنک کننده می توانند از نوع برج Fig.8 باشند

یا فن شکل 9

برج‌های خنک‌کننده تقریباً به همان شکل طراحی شده‌اند، تنها با این تفاوت که آب از رادیاتورها جریان می‌یابد، گرما را به آن‌ها منتقل می‌کند و توسط هوای فشاری خنک می‌شوند. در این حالت بخشی از آب تبخیر شده و به جو منتقل می شود.
راندمان چنین نیروگاهی از 30 درصد تجاوز نمی کند.

ب) نیروگاه توربین گازی.

در نیروگاه توربین گازی، توربوژنراتور نه با بخار، بلکه مستقیماً توسط گازهای تولید شده در طی احتراق سوخت به حرکت در می آید. در این حالت فقط می توان از گاز طبیعی استفاده کرد، در غیر این صورت توربین به دلیل آلودگی آن به محصولات احتراق به سرعت از کار می افتد. راندمان در حداکثر بار 25-33٪

راندمان بسیار بیشتر (تا 60٪) را می توان با ترکیب چرخه بخار و گاز به دست آورد. چنین گیاهانی را گیاهان چرخه ترکیبی می نامند. به جای دیگ معمولی، یک دیگ گرمای زباله نصب شده است که مشعل های خود را ندارد. گرما را از اگزوز یک توربین گاز دریافت می کند. در حال حاضر، CCGT ها به طور فعال در زندگی ما وارد می شوند، اما تاکنون تعداد کمی از آنها در روسیه وجود دارد.

که در) نیروگاه های حرارتی (از مدت ها پیش به بخشی جدایی ناپذیر از شهرهای بزرگ تبدیل شده اند).شکل 11

نیروگاه حرارتی از نظر ساختاری به عنوان یک نیروگاه چگالشی (CPS) طراحی شده است. ویژگی یک نیروگاه از این نوع این است که می تواند انرژی حرارتی و الکتریکی را به طور همزمان تولید کند. بسته به نوع توربین بخار، روش های مختلفی برای استخراج بخار وجود دارد که به شما امکان می دهد بخار را با پارامترهای مختلف از آن استخراج کنید. در این حالت بخشی از بخار یا تمام بخار (بسته به نوع توربین) وارد هیتر شبکه شده و گرما را به آن منتقل می کند و در آنجا متراکم می شود. توربین های تولید همزمان به شما این امکان را می دهند که میزان بخار را برای نیازهای حرارتی یا صنعتی تنظیم کنید، که به نیروگاه CHP اجازه می دهد در چندین حالت بار کار کند:

حرارتی - تولید انرژی الکتریکی کاملاً به تولید بخار برای نیازهای صنعتی یا گرمایش منطقه ای بستگی دارد.

الکتریکی - بار الکتریکی مستقل از بار حرارتی است. علاوه بر این، نیروگاه های CHP می توانند در حالت تراکم کامل کار کنند. این ممکن است مورد نیاز باشد، برای مثال، اگر کمبود شدید برق فعال در تابستان وجود داشته باشد. این حالت برای نیروگاه های حرارتی بی سود است، زیرا بهره وری به طور قابل توجهی کاهش می یابد.

تولید همزمان انرژی الکتریکی و حرارتی (تولید همزمان) فرآیندی سودآور است که در آن راندمان ایستگاه به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. به عنوان مثال، راندمان محاسبه شده CES حداکثر 30٪ و بازده CHP حدود 80٪ است. بعلاوه، تولید همزمان کاهش انتشارات حرارتی غیرفعال را ممکن می‌سازد، که تأثیر مثبتی بر اکولوژی منطقه‌ای که نیروگاه حرارتی در آن قرار دارد (در مقایسه با وجود نیروگاه حرارتی با ظرفیت مشابه) دارد.

بیایید نگاهی دقیق تر به توربین بخار بیندازیم.

توربین های بخار تولید همزمان شامل توربین هایی با:

فشار پشت؛

استخراج بخار قابل تنظیم؛

انتخاب و فشار برگشتی

توربین‌های با فشار معکوس با تخلیه بخار نه به کندانسور، مانند IES، بلکه به بخاری شبکه عمل می‌کنند، یعنی تمام بخاری که از توربین عبور می‌کند به نیازهای گرمایشی می‌رود. طراحی چنین توربین هایی دارای یک اشکال قابل توجه است: برنامه بار الکتریکی کاملاً به برنامه بار حرارتی وابسته است، یعنی چنین دستگاه هایی نمی توانند در تنظیم عملیاتی فرکانس جریان در سیستم قدرت شرکت کنند.

در توربین های با استخراج بخار کنترل شده، در مراحل میانی به مقدار لازم استخراج می شود و مراحل استخراج بخار که در این مورد مناسب است انتخاب می شود. این نوع توربین مستقل از بار حرارتی است و کنترل توان فعال خروجی را می‌توان در محدوده‌های بیشتری نسبت به نیروگاه‌های CHP با فشار معکوس تنظیم کرد.

توربین های استخراج و فشار برگشتی عملکرد دو نوع اول توربین را با هم ترکیب می کنند.

توربین های تولید همزمان نیروگاه های CHP همیشه قادر به تغییر بار حرارتی در مدت زمان کوتاهی نیستند. برای پوشش پیک های بار و گاهی افزایش توان الکتریکی با تغییر توربین ها به حالت چگالش، دیگ های گرمایش پیک آب در نیروگاه های حرارتی نصب می شوند.

2) نیروگاه های هسته ای.

در روسیه در حال حاضر 3 نوع نیروگاه راکتور وجود دارد. اصل کلی عملکرد آنها تقریباً مشابه عملکرد IES است (در قدیم به نیروگاه های هسته ای نیروگاه های منطقه ای ایالتی می گفتند). تنها تفاوت اساسی این است که انرژی حرارتی نه در دیگهای با استفاده از سوخت آلی، بلکه در راکتورهای هسته ای به دست می آید.

بیایید به دو نوع رایج راکتور در روسیه نگاه کنیم.

1) راکتور RBMK.

از ویژگی های بارز این راکتور این است که بخار برای چرخش توربین مستقیماً در هسته راکتور به دست می آید.

هسته RBMK. شکل 13

متشکل از ستون های گرافیت عمودی است که در آنها سوراخ های طولی وجود دارد، با لوله های ساخته شده از آلیاژ زیرکونیوم و فولاد ضد زنگ در آن قرار داده شده است. گرافیت به عنوان تعدیل کننده نوترون عمل می کند. همه کانال ها به کانال های سوخت و CPS (سیستم کنترل و حفاظت) تقسیم می شوند. مدارهای خنک کننده متفاوتی دارند. یک کاست (FA - مجموعه سوخت) با میله‌ها (TVEL - عنصر سوخت) که در داخل آن گلوله‌های اورانیوم در یک پوسته مهر و موم شده قرار دارد به کانال‌های سوخت وارد می‌شود. واضح است که از آنها انرژی حرارتی به دست می آید که به خنک کننده ای منتقل می شود که به طور مداوم از پایین به بالا تحت فشار بالا در گردش است - آب معمولی ، اما بسیار خوب از ناخالصی ها تمیز می شود.

آب با عبور از کانال های سوخت، تا حدی تبخیر می شود، مخلوط بخار و آب از تمام کانال های سوخت جداگانه وارد 2 درام جداکننده می شود، جایی که بخار از آب جدا می شود. آب دوباره با استفاده از پمپ های گردش خون (در مجموع 4 عدد در هر حلقه) به راکتور می رود و بخار از طریق خطوط بخار به 2 توربین می رود. سپس بخار در یک کندانسور متراکم می شود و به آب تبدیل می شود که به راکتور باز می گردد.

قدرت حرارتی راکتور فقط با کمک میله های جاذب نوترون بور که در کانال های میله کنترل حرکت می کنند کنترل می شود. آب خنک کننده این کانال ها از بالا به پایین می آید.

همانطور که ممکن است متوجه شده باشید، من هرگز به کشتی راکتور اشاره نکرده ام. واقعیت این است که در واقع RBMK بدنه ندارد. منطقه فعالی که من به شما گفتم در یک محور بتنی قرار می گیرد و در بالای آن با یک درب به وزن 2000 تن بسته می شود.

شکل فوق حفاظت بیولوژیکی بالایی راکتور را نشان می دهد. اما نباید انتظار داشته باشید که با برداشتن یکی از بلوک ها بتوانید دریچه زرد-سبز منطقه فعال را ببینید، خیر. خود پوشش به طور قابل توجهی پایین تر قرار دارد و در بالای آن، در فضای تا حفاظت بیولوژیکی فوقانی، شکافی برای کانال های ارتباطی و میله های جاذب کاملاً حذف شده باقی می ماند.

برای انبساط حرارتی گرافیت، فضایی بین ستون‌های گرافیت باقی می‌ماند. مخلوطی از گازهای نیتروژن و هلیوم در این فضا در گردش است. از ترکیب آن برای قضاوت در مورد سفتی کانال های سوخت استفاده می شود. هسته RBMK طوری طراحی شده است که بیش از 5 کانال را پاره نکند؛ اگر تعداد بیشتری از کانال ها کاهش یابد، پوشش راکتور پاره می شود و کانال های باقی مانده باز می شوند. چنین تحولی باعث تکرار تراژدی چرنوبیل می شود (در اینجا منظورم خود فاجعه انسان ساز نیست، بلکه پیامدهای آن است).

بیایید به مزایای RBMK نگاه کنیم:

- به لطف تنظیم کانال به کانال توان حرارتی، امکان تغییر مجموعه های سوخت بدون توقف راکتور وجود دارد. معمولاً هر روز چندین مجموعه عوض می شود.

-فشار پایین در CMPC (مدار گردش اجباری چندگانه)، که به وقوع خفیف‌تر حوادث مرتبط با کاهش فشار آن کمک می‌کند.

- عدم وجود کشتی راکتوری که ساخت آن دشوار است.

بیایید به معایب RBMK نگاه کنیم:

- در طول عملیات، خطاهای متعددی در هندسه هسته کشف شد که نمی توان آنها را در واحدهای برق موجود نسل 1 و 2 (لنینگراد، کورسک، چرنوبیل، اسمولنسک) به طور کامل حذف کرد. واحدهای قدرت RBMK نسل 3 (فقط یک وجود دارد - در واحد برق 3 NPP اسمولنسک) از این کاستی ها عاری هستند.

- راکتور تک مدار است. یعنی توربین ها توسط بخار تولید شده مستقیم در راکتور چرخانده می شوند. این بدان معنی است که حاوی اجزای رادیواکتیو است. اگر فشار توربین کاهش یابد (و این اتفاق در نیروگاه هسته ای چرنوبیل در سال 1993 رخ داد)، تعمیر آن بسیار پیچیده و شاید غیرممکن خواهد بود.

- عمر مفید راکتور با عمر مفید گرافیت (30-40 سال) تعیین می شود. سپس زوال آن می آید که در تورم آن آشکار می شود. این روند در حال حاضر باعث نگرانی جدی در قدیمی ترین واحد نیرو RBMK، لنینگراد-1، ساخته شده در سال 1973 (در حال حاضر 39 سال است). محتمل ترین راه برون رفت از این وضعیت، وصل کردن nامین کانال برای کاهش انبساط حرارتی گرافیت است.

- تعدیل کننده گرافیت یک ماده قابل اشتعال است.

- با توجه به تعداد زیاد شیرهای خاموش، کنترل راکتور دشوار است.

- در نسل های 1 و 2 هنگام کار با توان های کم ناپایداری وجود دارد.

به طور کلی می توان گفت که RBMK راکتور خوبی برای زمان خود است. در حال حاضر تصمیم گرفته شده که واحدهای نیروگاهی با این نوع راکتور ساخته نشود.

2) راکتور VVER.

RBMK در حال حاضر با VVER جایگزین شده است. در مقایسه با RBMK مزایای قابل توجهی دارد.

هسته به طور کامل در یک محفظه بسیار بادوام قرار دارد که در کارخانه تولید می شود و از طریق راه آهن و سپس از طریق جاده به واحد برق در حال ساخت به شکل کاملاً تمام شده منتقل می شود. تعدیل کننده آب تمیز تحت فشار است. راکتور از 2 مدار تشکیل شده است: آب از مدار اول تحت فشار بالا مجموعه های سوخت را خنک می کند و گرما را با استفاده از یک مولد بخار به مدار دوم منتقل می کند (عملکرد مبدل حرارتی را بین 2 مدار جدا شده انجام می دهد). در آن، آب مدار ثانویه می جوشد، به بخار تبدیل می شود و به سمت توربین می رود. در مدار اولیه، آب نمی جوشد، زیرا تحت فشار بسیار بالایی قرار دارد. بخار خروجی در کندانسور متراکم شده و به مولد بخار برمی گردد. مدار دو مداره در مقایسه با مدار تک مدار مزایای قابل توجهی دارد:

بخاری که به توربین می رود رادیواکتیو نیست.

قدرت راکتور را می توان نه تنها با میله های جاذب، بلکه با محلول اسید بوریک کنترل کرد که باعث پایداری بیشتر راکتور می شود.

عناصر مدار اولیه بسیار نزدیک به یکدیگر قرار دارند، بنابراین می توان آنها را در یک پوسته نگهدارنده مشترک قرار داد. در صورت پارگی در مدار اولیه، عناصر رادیواکتیو وارد محفظه می شوند و در محیط رها نمی شوند. علاوه بر این، پوسته مهار راکتور را در برابر تأثیرات خارجی (به عنوان مثال، از سقوط یک هواپیمای کوچک یا انفجار در خارج از محیط ایستگاه) محافظت می کند.

کارکرد راکتور دشوار نیست.

معایبی نیز وجود دارد:

- بر خلاف RBMK، سوخت را نمی توان در حالی که راکتور در حال کار است تغییر داد، زیرا در یک مسکن مشترک قرار دارد، و نه در کانال های جداگانه، مانند RBMK. زمان بارگیری مجدد سوخت معمولاً با زمان تعمیرات معمولی همزمان می شود که تأثیر این عامل بر ضریب ظرفیت نصب شده را کاهش می دهد.

- مدار اولیه تحت فشار زیاد است، که به طور بالقوه می تواند باعث تصادف در مقیاس بزرگتر در هنگام کاهش فشار نسبت به RBMK شود.

- حمل و نقل کشتی راکتور از کارخانه تولیدی به محل ساخت نیروگاه هسته ای بسیار دشوار است.

خوب، ما به کار نیروگاه های حرارتی نگاه کردیم، حالا بیایید به کار نگاه کنیم

اصل عملکرد یک نیروگاه برق آبی بسیار ساده است. زنجیره ای از سازه های هیدرولیکی فشار لازم آب را که به پره های یک توربین هیدرولیک جریان می یابد، فراهم می کند، که ژنراتورهایی را که برق تولید می کنند، به حرکت در می آورد.

فشار آب مورد نیاز از طریق احداث سد و در نتیجه تمرکز رودخانه در یک مکان خاص و یا با انحراف - جریان طبیعی آب ایجاد می شود. در برخی موارد برای به دست آوردن فشار آب مورد نیاز هر دو سد و انحراف با هم استفاده می شود. نیروگاه های برق آبی دارای انعطاف پذیری بسیار بالایی در توان تولیدی و همچنین هزینه پایین برق تولیدی هستند. این ویژگی نیروگاه های برق آبی منجر به ایجاد نوع دیگری از نیروگاه - نیروگاه ذخیره سازی پمپاژ شد. چنین ایستگاه هایی قادر به جمع آوری برق تولیدی و استفاده از آن در زمان اوج بار هستند. اصل کار این نیروگاه ها به شرح زیر است: در دوره های معین (معمولاً در شب)، واحدهای برق آبی نیروگاه های ذخیره سازی پمپ شده مانند پمپ ها عمل می کنند، انرژی الکتریکی را از سیستم برق مصرف می کنند و آب را به استخرهای بالایی مجهز می کنند. هنگامی که تقاضا ایجاد می شود (در زمان اوج بار)، آب از آنها وارد خط لوله فشار می شود و توربین ها را به حرکت در می آورد. PSPP ها یک عملکرد بسیار مهم در سیستم انرژی (تنظیم فرکانس) انجام می دهند، اما در کشور ما به طور گسترده مورد استفاده قرار نمی گیرند، زیرا آنها در نهایت انرژی بیشتری نسبت به تولیدشان مصرف می کنند. یعنی ایستگاهی از این نوع برای مالک زیان آور است. به عنوان مثال، در Zagorskaya PSPP ظرفیت هیدروژنراتورها در حالت ژنراتور 1200 مگاوات و در حالت پمپاژ - 1320 مگاوات است. با این حال، این نوع ایستگاه برای افزایش یا کاهش سریع توان تولیدی مناسب است، بنابراین ساخت آنها در نزدیکی، به عنوان مثال، نیروگاه های هسته ای سودمند است، زیرا دومی در حالت اولیه کار می کند.

ما دقیقاً چگونگی تولید انرژی الکتریکی را بررسی کرده ایم. زمان آن رسیده است که یک سوال جدی از خود بپرسید: "چه نوع ایستگاهی به بهترین وجه تمام الزامات مدرن برای قابلیت اطمینان، دوستی با محیط زیست را برآورده می کند و علاوه بر این، هزینه انرژی پایینی نیز خواهد داشت؟" هر کس به این سوال پاسخ متفاوتی خواهد داد. اجازه دهید لیست خود را از "بهترین از بهترین ها" به شما ارائه دهم.

1) CHP با گاز طبیعی تغذیه می شود. راندمان چنین ایستگاه هایی بسیار بالا است، هزینه سوخت نیز بالا است، اما گاز طبیعی یکی از "تمیزترین" انواع سوخت است و این برای اکولوژی شهری بسیار مهم است که در محدوده آن قدرت حرارتی گیاهان معمولا قرار دارند.

2) HPP و PSPP. مزایای نسبت به ایستگاه های حرارتی آشکار است، زیرا این نوع ایستگاه ها جو را آلوده نمی کند و "ارزان ترین" انرژی را تولید می کند که علاوه بر این، یک منبع تجدید پذیر است.

3) نیروگاه CCGT با استفاده از گاز طبیعی. بالاترین راندمان در بین ایستگاه های حرارتی و همچنین مقدار کمی سوخت مصرفی، تا حدودی مشکل آلودگی حرارتی زیست کره و ذخایر محدود سوخت های فسیلی را حل می کند.

4) نیروگاه هسته ای. در حالت عادی، یک نیروگاه هسته ای 3-5 برابر کمتر از یک ایستگاه حرارتی با همان قدرت، مواد رادیواکتیو را به محیط منتشر می کند، بنابراین جایگزینی جزئی نیروگاه های حرارتی با نیروگاه های هسته ای کاملاً موجه است.

5) GRES. در حال حاضر چنین ایستگاه هایی از گاز طبیعی به عنوان سوخت استفاده می کنند. این کاملاً بی معنی است، زیرا با همان موفقیت در کوره های نیروگاه های منطقه ای ایالتی می توان از گاز نفتی مرتبط (APG) یا سوزاندن زغال سنگ که ذخایر آن در مقایسه با ذخایر گاز طبیعی بسیار زیاد است، استفاده کرد.

این پایان بخش اول مقاله است.

مواد تهیه شده توسط:
دانشجوی گروه ES-11b دانشگاه ایالتی جنوب غربی آگیبالوف سرگئی.

چیست و اصول کار نیروگاه های حرارتی چیست؟ تعریف کلی چنین اشیایی تقریباً به شرح زیر است - اینها نیروگاه هایی هستند که انرژی طبیعی را به انرژی الکتریکی پردازش می کنند. برای این منظور از سوخت با منشاء طبیعی نیز استفاده می شود.

اصل عملکرد نیروگاه های حرارتی توضیح کوتاه

امروزه دقیقاً در چنین تأسیساتی است که احتراق گسترده ترین است که انرژی حرارتی را آزاد می کند. وظیفه نیروگاه های حرارتی استفاده از این انرژی برای تولید انرژی الکتریکی است.

اصل کار نیروگاه های حرارتی نه تنها تولید بلکه تولید انرژی حرارتی است که به عنوان مثال به صورت آب گرم در اختیار مصرف کنندگان قرار می گیرد. علاوه بر این، این تاسیسات انرژی حدود 76 درصد از کل برق را تولید می کنند. این استفاده گسترده به این دلیل است که در دسترس بودن سوخت های فسیلی برای بهره برداری از ایستگاه بسیار زیاد است. دلیل دوم این بود که انتقال سوخت از محل استحصال آن به خود جایگاه یک عملیات نسبتاً ساده و کارآمد است. اصول عملکرد نیروگاه های حرارتی به گونه ای طراحی شده است که بتوان از گرمای اتلاف سیال عامل برای تامین ثانویه آن به مصرف کننده استفاده کرد.

تفکیک ایستگاه ها بر اساس نوع

شایان ذکر است که ایستگاه های حرارتی بسته به نوع گرمایی که تولید می کنند را می توان به انواع تقسیم کرد. اگر اصل کار یک نیروگاه حرارتی فقط تولید انرژی الکتریکی باشد (یعنی انرژی حرارتی مصرف کننده را تامین نکند) به آن نیروگاه چگالشی (CES) می گویند.

تاسیسات در نظر گرفته شده برای تولید انرژی الکتریکی، برای تامین بخار و همچنین تامین آب گرم مصرف کننده، به جای توربین های چگالشی، دارای توربین بخار می باشد. همچنین در چنین عناصر ایستگاه یک استخراج بخار متوسط ​​یا یک دستگاه فشار برگشتی وجود دارد. مزیت اصلی و اصل عملیاتی این نوع نیروگاه حرارتی (CHP) این است که بخار زباله به عنوان منبع گرما نیز استفاده می شود و در اختیار مصرف کنندگان قرار می گیرد. این امر باعث کاهش اتلاف حرارت و مقدار آب خنک کننده می شود.

اصول اولیه عملیات نیروگاه های حرارتی

قبل از پرداختن به اصل عملیات، لازم است بدانیم در مورد چه نوع ایستگاهی صحبت می کنیم. طراحی استاندارد چنین تأسیساتی شامل سیستمی مانند گرمایش متوسط ​​بخار است. لازم است زیرا راندمان حرارتی یک مدار با سوپرگرم متوسط ​​بیشتر از یک سیستم بدون آن خواهد بود. به عبارت ساده، اصل عملکرد یک نیروگاه حرارتی با چنین طرحی با همان پارامترهای اولیه و نهایی مشخص شده بسیار کارآمدتر از بدون آن خواهد بود. از همه اینها می توان نتیجه گرفت که اساس عملکرد ایستگاه سوخت آلی و هوای گرم است.

طرح کار

اصل عملیات نیروگاه حرارتی به شرح زیر ساخته شده است. مواد سوختی و همچنین اکسید کننده، که نقش آن اغلب توسط هوای گرم شده ایفا می شود، در یک جریان مداوم به کوره دیگ بخار تغذیه می شود. موادی مانند زغال سنگ، نفت، نفت کوره، گاز، شیل و ذغال سنگ نارس می توانند به عنوان سوخت عمل کنند. اگر در مورد رایج ترین سوخت در قلمرو فدراسیون روسیه صحبت کنیم، گرد و غبار زغال سنگ است. علاوه بر این، اصل عملکرد نیروگاه های حرارتی به گونه ای ساخته شده است که گرمای تولید شده از سوختن سوخت، آب موجود در دیگ بخار را گرم می کند. در نتیجه حرارت دادن، مایع به بخار اشباع تبدیل می شود که از طریق خروجی بخار وارد توربین بخار می شود. هدف اصلی این دستگاه در ایستگاه تبدیل انرژی بخار ورودی به انرژی مکانیکی است.

تمام عناصر توربین که می توانند حرکت کنند به طور نزدیک به شفت متصل هستند، در نتیجه آنها به عنوان یک مکانیسم منفرد می چرخند. برای چرخش شفت، یک توربین بخار انرژی جنبشی بخار را به روتور منتقل می کند.

قسمت مکانیکی ایستگاه

طراحی و اصل عملکرد یک نیروگاه حرارتی در قسمت مکانیکی آن با عملکرد روتور مرتبط است. بخاری که از توربین می آید فشار و دمای بسیار بالایی دارد. به همین دلیل انرژی داخلی بالایی از بخار ایجاد می شود که از دیگ به داخل نازل های توربین جریان می یابد. جت های بخار که با جریان پیوسته از نازل عبور می کنند، با سرعت بالا که اغلب حتی از سرعت صوت هم بیشتر است، بر روی پره های توربین عمل می کنند. این عناصر به طور سفت و سخت به دیسک ثابت می شوند، که به نوبه خود، از نزدیک به شفت متصل است. در این نقطه از زمان، انرژی مکانیکی بخار به انرژی مکانیکی توربین های روتور تبدیل می شود. اگر دقیقاً در مورد اصل عملکرد نیروگاه های حرارتی صحبت کنیم ، تأثیر مکانیکی روی روتور توربوژنراتور تأثیر می گذارد. این به دلیل این واقعیت است که شفت یک روتور معمولی و ژنراتور به طور محکم به یکدیگر کوپل شده اند. و سپس یک فرآیند نسبتاً شناخته شده، ساده و قابل درک برای تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی در دستگاهی مانند ژنراتور وجود دارد.

حرکت بخار بعد از روتور

پس از عبور بخار آب از توربین، فشار و دمای آن به میزان قابل توجهی کاهش می یابد و وارد قسمت بعدی ایستگاه - کندانسور می شود. در داخل این عنصر، بخار دوباره به مایع تبدیل می شود. برای انجام این کار، آب خنک کننده در داخل کندانسور وجود دارد که از طریق لوله هایی که در داخل دیواره های دستگاه جریان دارند، در آنجا تامین می شود. پس از اینکه بخار دوباره به آب تبدیل شد، توسط یک پمپ میعانات گازی به بیرون پمپ می شود و وارد محفظه بعدی - هواگیر می شود. همچنین توجه به این نکته مهم است که آب پمپ شده از بخاری های احیا کننده عبور می کند.

وظیفه اصلی هواگیر حذف گازها از آب ورودی است. همزمان با عملیات تمیز کردن، مایع مانند بخاری های احیا کننده گرم می شود. برای این منظور از گرمای بخار استفاده می شود که از بخاری که به داخل توربین می رود گرفته می شود. هدف اصلی از عملیات هوازدایی کاهش محتوای اکسیژن و دی اکسید کربن در مایع به مقادیر قابل قبول است. این امر به کاهش نرخ خوردگی در مسیرهایی که آب و بخار از طریق آنها تامین می شود کمک می کند.

ایستگاه های زغال سنگ

اصل کار نیروگاه های حرارتی وابستگی زیادی به نوع سوخت مصرفی دارد. از نقطه نظر فن آوری، سخت ترین ماده برای اجرا زغال سنگ است. با وجود این، مواد خام منبع اصلی نیرو در چنین تأسیساتی است که تعداد آنها تقریباً 30 درصد از کل سهم ایستگاه ها است. علاوه بر این، قرار است تعداد چنین اشیایی افزایش یابد. همچنین شایان ذکر است که تعداد محفظه های کاربردی مورد نیاز برای عملکرد ایستگاه بسیار بیشتر از انواع دیگر است.

نیروگاه های حرارتی چگونه با سوخت زغال سنگ کار می کنند؟

برای اینکه ایستگاه به طور مداوم کار کند، زغال سنگ به طور مداوم در طول مسیرهای راه آهن وارد می شود که با استفاده از دستگاه های تخلیه مخصوص تخلیه می شود. سپس عناصری مانند ذغال سنگ تخلیه شده از طریق آن به انبار عرضه می شود. سپس سوخت وارد کارخانه سنگ شکن می شود. در صورت لزوم می توان فرآیند تحویل زغال سنگ به انبار را دور زد و مستقیماً از دستگاه های تخلیه به سنگ شکن ها منتقل کرد. پس از گذراندن این مرحله، مواد اولیه خرد شده وارد پناهگاه زغال سنگ خام می شود. گام بعدی این است که مواد را از طریق فیدرها به کارخانه های زغال سنگ پودر شده عرضه کنید. سپس، گرد و غبار زغال سنگ، با استفاده از روش حمل و نقل پنوماتیک، به مخزن گرد و غبار زغال سنگ وارد می شود. در طول این مسیر، این ماده عناصری مانند جداکننده و سیکلون را دور می زند و از قیف از طریق فیدرها مستقیماً به مشعل ها جریان می یابد. هوای عبوری از سیکلون توسط فن آسیاب مکیده شده و سپس وارد محفظه احتراق دیگ می شود.

علاوه بر این، حرکت گاز تقریباً به صورت زیر است. ماده فرار تشکیل شده در محفظه دیگ احتراق به طور متوالی از دستگاه هایی مانند مجرای گاز دیگ بخار عبور می کند، سپس در صورت استفاده از سیستم گرمایش مجدد بخار، گاز به سوپرهیتر اولیه و ثانویه عرضه می شود. در این محفظه و همچنین در اکونومایزر آب، گاز برای گرم کردن سیال کار گرمای خود را از دست می دهد. سپس عنصری به نام سوپرهیتر هوا نصب می شود. در اینجا انرژی حرارتی گاز برای گرم کردن هوای ورودی استفاده می شود. پس از عبور از تمام این عناصر، ماده فرار به جمع کننده خاکستر می رود و در آنجا از خاکستر پاک می شود. پس از این، پمپ های دود گاز را بیرون می کشند و با استفاده از یک لوله گاز آن را به اتمسفر رها می کنند.

نیروگاه های حرارتی و نیروگاه های هسته ای

غالباً این سؤال مطرح می شود که چه چیزی بین نیروگاه های حرارتی مشترک است و آیا شباهت هایی در اصول عملکرد نیروگاه های حرارتی و نیروگاه های هسته ای وجود دارد یا خیر.

اگر در مورد شباهت های آنها صحبت کنیم، چندین مورد از آنها وجود دارد. اولاً هر دوی آنها به گونه ای ساخته شده اند که برای کار خود از یک منبع طبیعی استفاده می کنند که فسیل است و دفع می شود. علاوه بر این، می توان اشاره کرد که هدف هر دو جسم نه تنها تولید انرژی الکتریکی، بلکه انرژی حرارتی است. شباهت ها در اصول عملیاتی همچنین در این واقعیت نهفته است که نیروگاه های حرارتی و نیروگاه های هسته ای دارای توربین ها و ژنراتورهای بخار هستند که در فرآیند بهره برداری دخیل هستند. علاوه بر این فقط برخی تفاوت ها وجود دارد. از جمله این واقعیت است که به عنوان مثال، هزینه ساخت و ساز و برق به دست آمده از نیروگاه های حرارتی بسیار کمتر از نیروگاه های هسته ای است. اما از سوی دیگر، نیروگاه های هسته ای تا زمانی که زباله ها به درستی دفع شوند و حادثه ای رخ ندهد، جو را آلوده نمی کنند. در حالی که نیروگاه های حرارتی به دلیل اصل کارکرد خود، دائماً مواد مضر را در جو منتشر می کنند.

تفاوت اصلی در عملکرد نیروگاه های هسته ای و نیروگاه های حرارتی در اینجا نهفته است. اگر در تاسیسات حرارتی، انرژی حرارتی حاصل از احتراق سوخت اغلب به آب یا بخار تبدیل می شود، در نیروگاه های هسته ای انرژی از شکافت اتم های اورانیوم گرفته می شود. انرژی حاصل از آن برای گرم کردن مواد مختلف استفاده می شود و آب در اینجا به ندرت استفاده می شود. علاوه بر این، تمام مواد در مدارهای بسته و مهر و موم شده قرار دارند.

گرمایش منطقه ای

در برخی از نیروگاه های حرارتی، طراحی آنها ممکن است شامل سیستمی باشد که گرمایش خود نیروگاه و همچنین روستای مجاور را در صورت وجود انجام می دهد. به بخاری های شبکه ای این تاسیسات، بخار از توربین گرفته می شود و همچنین یک خط مخصوص برای حذف میعانات وجود دارد. آب از طریق یک سیستم خط لوله ویژه تامین و تخلیه می شود. انرژی الکتریکی که از این طریق تولید خواهد شد از ژنراتور الکتریکی خارج شده و با عبور از ترانسفورماتورهای استپ آپ به مصرف کننده منتقل می شود.

تجهیزات اولیه

اگر در مورد عناصر اصلی مورد استفاده در نیروگاه های حرارتی صحبت کنیم، اینها خانه های دیگ بخار و همچنین واحدهای توربین جفت شده با ژنراتور الکتریکی و خازن هستند. تفاوت اصلی تجهیزات اصلی با تجهیزات اضافی این است که دارای پارامترهای استاندارد از نظر قدرت، بهره وری، پارامترهای بخار و همچنین ولتاژ و جریان و ... می باشد. همچنین می توان به نوع و تعداد عناصر اصلی اشاره کرد. بسته به میزان توان مورد نیاز برای بدست آوردن یک نیروگاه حرارتی و همچنین حالت عملکرد آن انتخاب می شوند. یک انیمیشن از اصل عملکرد نیروگاه های حرارتی می تواند به درک بیشتر این موضوع کمک کند.