برق

نیروگاه حرارتی – تولید برق – مهندسی برق

نیروگاه حرارتی چیست

نیروگاه حرارتی – تولید برق – مهندسی برق

همانطور که از نام این نیروگاه گرفته شده است یا   نیروگاه حرارتی  برای تولید برق با استفاده از گرما استفاده می شود. منبع گرما می تواند هر سوختی مانند زغال سنگ ، گاز ، نفت و زباله های جامد شهری و غیره باشد. انرژی زغال سنگ در انرژی الکتریکی. سوخت به طور معمول ذغال سنگ در دیگ بخار سوزانده می شود و بخار با فشار زیاد ایجاد می کند و باعث چرخش توربین می شود ، از این رو قدرت مکانیکی عظیمی ایجاد می کند که باعث می شود آلترناتور به همراه توربین درنهایت الکتریسیته حرارتی تولید شود. نیروگاه های حرارتی در حال کار روی اصل قانون حفظ انرژی یعنی تبدیل یک نوع انرژی به شکل دیگر یعنی برق هستند.

  • نیروگاههای حرارتی سنتی:  به آنها نیروگاههای احتراقی نیز گفته می شود ، آنها با انرژی تولید شده توسط دیگ بخار تولید می شوند که از زغال سنگ ، گاز طبیعی ، روغن گرمایش و همچنین زیست توده تولید می شود. بخار یک توربین را فعال می کند که به نوبه خود ، یک آلترناتور را برای تولید برق سوق می دهد.
 

نیروگاه حرارتی

  • نیروگاه های گازی سیکل ترکیبی (یا نیروگاه های توربین گازی بخار) : اینها یک توربین گازی و یک نیروگاه حرارتی سنتی برای تولید برق ترکیب می کنند. بر خلاف نیروگاه های حرارتی معمولی ، از انرژی باقیمانده گازها برای چرخه دیگری استفاده می شود. این یکی از دلایلی است که این نوع گیاهان کارآمدتر هستند (۵۶٪) ، همچنین بدان معنی است که آنها میزان انتشار CO2 کمتری نسبت به گیاهان معمولی دارند.
نیروگاه حرارتی
 

در ابتدا گاز به داخل توربین احتراق تزریق می شود. این بخار تولید می کند ، که پس از آن به توربین دیگری عرضه می شود. توربین احتراق و توربین بخار در کنار هم برای تبدیل یک یا چند آلترناتور ، که تولید برق می کنند ، کار می کنند.

  • بازیابی گاز کوره انفجار:  تولید برق نیز می تواند با بازیابی و بازیافت گازهای حاصل از تولید آهن و فولاد (گاز کوره انفجار ، گاز کارخانه کک سازی ، گاز کارخانه فولاد) ، با استفاده از یک دیگ بخار سنتی (یک فناوری قابل مقایسه با نیروگاه های حرارتی سنتی انجام شود) ) یا در یک دیگ احیا گرما در یک کارخانه بنزین چرخه ترکیبی.
  • توربین های گازی و توربوجت ها:  بیشتر برای تکمیل تولید برق سایر نیروگاه های حرارتی مورد استفاده قرار می گیرند ، واحدهای توربین گازی و توربوجت می توانند در صورت خرابی نیروگاه های دیگر یا قله های غیر منتظره در مصرف ، خیلی سریع عمل کنند.
 
نیروگاه حرارتی
 
 

توربین گازی و توربوجت: کمپرسور هوا را به هوا می کشد ، آن را فشرده می کند و داخل محفظه احتراق تزریق می کند. گاز طبیعی (توربین گازی) یا نفت سفید (توربوجت) درون محفظه تزریق می شود تا سوزانده شود. گازهای احتراق گرم توربین را چرخانده ، که یک آلترناتور را برای تولید برق سوق می دهد.

  • واحدهای تولیدی : اینها گرما (نقش اصلی آنها) را همزمان با برق (نقش ثانویه آنها) در یک نصب واحد و با استفاده از یک سوخت واحد تولید می کنند. این یک راه حل بسیار با انرژی است. این نیروگاه ها با بازیابی انرژی حرارتی که به طور عادی در تولید برق از دست می رود ، قادر به تولید الکتریسیته و گرما با کارآیی نزدیک به ۹۰٪ هستند که این امر مورد توجه سایت های صنعتی است.

تولید همزمان: یک ژنراتور با نیروگاه گازی آلترناتیو است که برق تولید می کند. گرمای حاصل از خنک کننده موتور و گازهای احتراق به لطف مبدل های حرارتی ، مدار آب را گرم می کنند.

به سمت ترکیبی از تولید برق که بطور فزاینده ای از آن استفاده نشده است

 

ENGIE در صدد است تا پیشرو در انتقال انرژی باشد. استراتژی گروه مبتنی بر توسعه مشاغل با انتشار کربن کم ، زیرساختهای گازی و راه حلهای یکپارچه است که برای مشتریان خود طراحی شده است.

 

ENGIE در حال بازسازی سبد مشاغل خود است و به تدریج دارایی هایی را که مربوط به تولید ذغال سنگ هستند ، واگذار می کند. این گروه  در حال احداث نیروگاههای حرارتی خود به سمت گاز و تولید همزمان است و توسعه آن در انرژی های تجدید پذیر را تکمیل می کند . نیروگاه های بنزین چرخه ترکیبی در تضمین پایداری شبکه در طی قله های مصرف برق (به عنوان مثال در یخ زدگی های شدید) یا هنگامی که افت تولید انرژی های تجدید پذیر وجود دارد ، که به طور طبیعی متناوب هستند ( برق ،  خورشیدی ،  باد ،  زیست توده).  و  زمین گرمایی ).

 

یک سوخت انعطاف پذیر و کارآمد که امکان ذخیره سازی و حمل و نقل آن آسان است ، گاز طبیعی لازم است تا در دوره ای از تقاضای سنگین ، سهم عمده ای در تامین برق داشته باشد. این پاکترین سوخت فسیلی است و  میزان انتشار CO2 نصف آن از زغال سنگ است . ENGIE در تمام مراحل زنجیره گاز طبیعی شرکت دارد. به لطف مهارت و تخصص بسیار خوبی که در این چرخه وجود دارد ، می تواند در زمینه بهبود بهره وری انرژی و عملکرد محیطی گاز طبیعی کار کند.

چرخه رانکین و برق حرارتی

 

چرخه رانکین چرخه ای است که گرما را به کار تبدیل می کند. گرما از خارج به یک حلقه بسته که معمولاً از آب استفاده می کند ، تأمین می شود. این چرخه حدود ۹۰٪ از کل انرژی الکتریکی مورد استفاده در سراسر جهان یعنی برق حرارتی را تولید می کند . ویلیام جان مکورن رنکین یک مهندس عمران ، فیزیکدان و ریاضیدان اسکاتلندی بود. وی با همکاری رودولف کلاوسیوس و ویلیام تامسون در علم ترمودینامیک همکاری ویژه ای داشت ، به ویژه در اولین قانون از سه قانون ترمودینامیکی متمرکز بود.

اصل نیروگاه حرارتی قدرت برق

 

انرژی جنبشی از بخار با فشار بالا به انرژی چرخشی تبدیل شده است که روتور ژنراتور را می چرخاند. تیغه ها به گونه ای طراحی شده اند که باعث می شوند تیغه ها به اصطلاح نرسند بلکه برای جلوگیری از پوشیدن ، به سمت سر خوردن بروند. از این رو نیروی حرکتی کل که روی تیغه ها عمل می کند نتیجه تمام گریز از مرکز به علاوه تغییر حرکت است.

در حال حاضر بیشتر تولید برق حرارتی با استفاده از ذغال سنگ به عنوان سوخت اصلی به دلیل در دسترس بودن انجام می شود و البته نسبت به سایر سوخت هایی که می توانند در تولید برق حرارتی استفاده شوند ارزانتر است. هزینه ذغال سنگ از نظر انرژی قابل استفاده بسیار کمتر از نفت و گازهای طبیعی است ، یعنی فقط ۱۲ تا ۱۵٪ از این سوخت ها. اگرچه دست زدن به زغال سنگ دشوار است و نگرانی های جدی در مورد تأثیر آن بر محیط جهانی وجود دارد و تأثیر آن بر خانه های سبز در صورت اجرای فن آوری های دقیق کنترل محیطی ، ممکن است زغال سنگ را انتخاب کند ارزان تر است.

نیروگاه حرارتی
چیدمان نیروگاه حرارتی

اجزای سازنده نیروگاه حرارتی

 

  1. گیاهان دارنده ذغال سنگ: کارخانه کارخانه حمل زغال سنگ تغذیه اتوماتیک ذغال سنگ به کوره دیگ است . لازم به ذکر است که نیروگاه حرارتی ذغال سنگ مقادیر عظیمی از زغال سنگ را می سوزاند که ممکن است برای نیروگاه تولید برق ۲۰۰ مگاوات حدود ۲۰۰۰ تن در روز تخمین زده شود.
  2. گیاه نیروگاه / کارخانه ذغال سنگ : در نیروگاه های تولید انرژی حرارتی مدرن به منظور دستیابی به حداکثر راندمان سوزاندن ، ذغال سنگ خراشیده یا زمین می شود تا آن را با هوای گرم مخلوط کرده و سپس تغذیه کند تا در یک جریان هوای گرم کوره شود. این به افزایش سطح زغال سنگ به عمل اکسیژن و در نتیجه کمک به احتراق کمک می کند. انواع مختلفی از آسیاب های پرکننده زغال سنگ یعنی آسیاب تماس با ما ، آسیاب توپ و آسیاب ضربه و غیره استفاده می شود.
  3. سیستم DRAFT AIR: هوای تازه برای فرآیند سوختن بسیار مهم است و گردش هوا در اثر فشار در فشار ایجاد می شود که به عنوان پیش نویس گفته می شود. پیش نویس فشار دیفرانسیل بین جو و داخل دیگ بخار است . لازم است که از طریق تنظیم دیگ بخار جریان گازها ایجاد شود.
دیگ بخار
دیگ بخار

 

۴ . دیگ بخار : دیگ بخار یا ژنراتور بخار که بخشی جدایی ناپذیر از هر نیروگاه بخار  است ، یک کشتی بسته است که در آن آب تحت فشار ، به بخار تبدیل می شود. این یکی از اجزای اصلی و بسیار مهم یک نیروگاه حرارتی است و به منظور جذب حداکثر مقدار حرارت آزاد شده در فرآیند احتراق طراحی شده است. بیشتر از دیگهای بخار استفاده می شوددیگ بخار لوله آتش یا دیگ بخار لوله آب هستند. اکثر دیگهای بخار مدرن دارای سیستم فوق العاده بخاری و بخاری هستند. Superheater یکی از اجزای سازنده بخار است که در آن بخار ، پس از ترک طبل دیگ بخار ، بالاتر از دمای اشباع آن گرم می شود. مقدار گرمای اضافه شده به بخار تحت تأثیر محل ، چیدمان و میزان نصب سطح بخاری فوق العاده نصب شده و همچنین امتیاز دیگ است. سوپر بخاری ممکن است از یک یا چند مرحله از لوله های لوله ای تشکیل شده باشد که به طور موثر انتقال حرارت از محصولات احتراق است. بخاری های سوپر به صورت همرفت ، تابشی یا ترکیبی از این دسته بندی می شوند. مقداری از گرمای بخار فوق گرم برای چرخش توربین بخار استفاده می شودجایی که بخشی از انرژی خود را از دست می دهد. Reheater همچنین جزء دیگ بخار است که در آن گرما به این بخار فشار متوسط ​​اضافه می شود ، که مقداری از انرژی خود را در انبساط از طریق توربین فشار قوی از دست داده است. بخار موجود در دیگ بخار پس از گرمایش برای چرخش توربین بخار دوم که گرما به انرژی مکانیکی تبدیل می شود ، استفاده می شود. این انرژی مکانیکی برای اجرای آلترناتور ، که به توربین وصل می شود ، در آنجا با تولید انرژی الکتریکی استفاده می شود.

توربین بخار
توربین بخار
  1. STEAM TURBINE: توربین بخار انرژی گرمای بخار را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند و ژنراتور برق را هدایت می کند. بنابراین توربین مؤلفه ای است که نیروی حرارتی را به انرژی جنبشی تبدیل می کند. این اصل از این اصل استفاده می کند که بخار هنگام صدور از یک بازکننده کوچک سرعت بالایی می یابد. این سرعت حاصل در طول انبساط به میزان گرمای اولیه و نهایی بخار بستگی دارد. این تفاوت بین مقدار گرمای اولیه و نهایی بیانگر انرژی گرمایی تبدیل شده به انرژی جنبشی است. از دو نوع توربین استفاده می شود که از توربین ایمپالس و توربین واکنش استفاده می شود.
  2. گیاه نگهدارنده ASH بخش مهمی است زیرا مقدار زیادی خاکستر ذغال سنگ تولید می شود که به منظور اهداف دیگر مانند سوزاندن برای تولید سیمان و غیره به خارج از کشور منتقل می شود.
  3. خازن : بخار پس از چرخش توربین بخار به کندانسور می آید. کندانسور در واقع مبدل حرارتی پوسته و لوله است که بخار را از گاز خود به حالت مایع خود تبدیل می کند ، همچنین به عنوان انتقال فاز شناخته می شود.
  4. مخازن  آبگرمکن و مخازن آب : خنک کننده آب برای کار نیروگاه های حرارتی بسیار مهم است. فرایند تراکم شامل مقدار زیادی آب برای متراکم کردن بخار گرم است. برج خنک کننده باعث خنک شدن آب مورد استفاده در فرآیند تولید انرژی می شود.
  5. آب گرم کن FEED WATER برای گرم کردن آب قبل از بازگشت به دیگ استفاده می شود که باعث بهبود راندمان کلی گیاه می شود و اکسیژن و دی اکسید کربن حل شده که می تواند باعث خوردگی دیگ بخار شود در بخاری آب خوراک حذف می شود.
  6. اکونایزر برای استخراج بخشی از گرما از گازهای دودکش استفاده می شود و از آن برای گرم کردن آب خوراک استفاده می کند. این استفاده از اکونایزر باعث صرفه جویی در مصرف زغال سنگ و راندمان دیگ بخار نیز می شود.
  7. بخاری پیش هوا: پس از ترک گازهای دودکش ، مقداری گرمای بیشتر از آنها خارج می شود و برای گرم کردن هوای ورودی استفاده می شود. خنک شدن تقریباً گازهای دودکش با دمای ۲۰ درجه سانتیگراد باعث افزایش راندمان گیاه ۱٪ می شود. پیش گرم های هوا ممکن است از سه نوع نوع صفحه ، نوع لوله و نوع احیا کننده باشد.

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا