المبادئ الأساسية لعملية الشراكة عبر المحيط الهادئ

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

ما هي محطة الطاقة الحرارية وما هي مبادئ تشغيل محطة الطاقة الحرارية؟ يبدو التعريف العام لهذه الأشياء على النحو التالي تقريبًا - هذه هي محطات توليد الطاقة التي تشارك في معالجة الطاقة الطبيعية إلى طاقة كهربائية. يستخدم الوقود الطبيعي أيضًا لهذه الأغراض.

مبدأ تشغيل محطات الطاقة الحرارية. وصف قصير

حتى الآن ، تعد محطات الطاقة الحرارية هي الأكثر استخدامًا. يتم حرق الوقود الأحفوري في مثل هذه المرافق ، مما يؤدي إلى إطلاق طاقة حرارية. مهمة TPP هي استخدام هذه الطاقة للحصول على الكهرباء.

مبدأ تشغيل TPPs هو توليد ليس فقط الطاقة الكهربائية ، ولكن أيضًا إنتاج الطاقة الحرارية ، والتي يتم توفيرها أيضًا للمستهلكين في شكل ماء ساخن ، على سبيل المثال. بالإضافة إلى ذلك ، تولد منشآت الطاقة هذه حوالي 76٪ من إجمالي الكهرباء. يرجع هذا التوزيع الواسع إلى حقيقة أن توفر الوقود العضوي لتشغيل المحطة كبير جدًا. السبب الثاني هو أن نقل الوقود من مكان إنتاجه إلى المحطة نفسها بسيط للغاية وعملية المنشأة. تم تصميم مبدأ تشغيل TPP بطريقة تجعل من الممكن استخدام الحرارة المهدرة لسائل العمل للتسليم الثانوي للمستهلك.

فصل المحطات حسب النوع

تجدر الإشارة إلى أنه يمكن تقسيم المحطات الحرارية إلى أنواع حسب نوع الطاقة التي تنتجها. إذا كان مبدأ تشغيل محطة الطاقة الحرارية هو فقط في إنتاج الطاقة الكهربائية (أي ، الطاقة الحرارية لا يتم توفيرها للمستهلك) ، عندئذٍ تسمى محطة توليد الطاقة التكثيف (CPP).

المنشآت المخصصة لإنتاج الطاقة الكهربائية ، لإطلاق البخار ، وكذلك لتزويد المستهلك بالمياه الساخنة ، بها توربينات بخارية بدلاً من التوربينات التكثيفية. أيضًا في مثل هذه العناصر من المحطة يوجد استخراج بخار وسيط أو جهاز ضغط معاكس. الميزة الرئيسية ومبدأ التشغيل لهذا النوع من محطات الطاقة الحرارية (CHP) هو أن بخار العادم يستخدم أيضًا كمصدر للحرارة ويتم توفيره للمستهلكين. بهذه الطريقة يمكن تقليل فقد الحرارة وكمية مياه التبريد.

المبادئ الأساسية لعملية TPP

قبل الشروع في النظر في مبدأ التشغيل ذاته ، من الضروري فهم نوع المحطة التي نتحدث عنها. يتضمن الترتيب القياسي لمثل هذه المرافق نظامًا مثل إعادة تسخين البخار. إنه ضروري لأن الكفاءة الحرارية لدائرة ذات درجة حرارة زائدة متوسطة ستكون أعلى مما هي عليه في نظام لا يوجد فيه. بكلمات بسيطة ، سيكون مبدأ تشغيل محطة الطاقة الحرارية بمثل هذا المخطط أكثر كفاءة مع نفس الشيءالمعلمات الأولية والنهائية مسبقا من بدونها. من كل هذا نستنتج أن أساس عمل المحطة هو الوقود الأحفوري والهواء الساخن.

مخطط العمل

تم بناء مبدأ تشغيل TPP على النحو التالي. يتم تغذية مادة الوقود ، بالإضافة إلى العامل المؤكسد ، الذي يفترض دوره في الغالب عن طريق الهواء الساخن ، في فرن الغلاية في تيار مستمر. يمكن أن تعمل مواد مثل الفحم والنفط وزيت الوقود والغاز والصخر الزيتي والجفت كوقود. إذا تحدثنا عن الوقود الأكثر شيوعًا في الاتحاد الروسي ، فهذا هو غبار الفحم. علاوة على ذلك ، فإن مبدأ تشغيل محطة الطاقة الحرارية مبني بطريقة تجعل الحرارة المتولدة بسبب احتراق الوقود تسخن الماء في غلاية البخار. نتيجة للتسخين ، يتحول السائل إلى بخار مشبع يدخل التوربين البخاري عبر مخرج البخار. الغرض الأساسي من هذا الجهاز في المحطة هو تحويل طاقة البخار الوارد إلى طاقة ميكانيكية.

ترتبط جميع عناصر التوربين القادرة على الحركة ارتباطًا وثيقًا بالعمود ، ونتيجة لذلك تدور كآلية واحدة. لجعل العمود يدور ، تقوم التوربينات البخارية بنقل الطاقة الحركية للبخار إلى الدوار.

تشغيل ميكانيكي للمحطة

يرتبط الجهاز ومبدأ تشغيل TPP في جزئها الميكانيكي بتشغيل الدوار. البخار الذي يأتي من التوربين له ضغط ودرجة حرارة مرتفعان للغاية. هذا يخلق طاقة داخلية عالية.البخار الذي يأتي من الغلاية إلى فوهات التوربينات. تعمل نفاثات البخار ، التي تمر عبر الفوهة بتدفق مستمر ، بسرعة عالية ، والتي غالبًا ما تكون أعلى من سرعة الصوت ، على شفرات التوربينات. يتم تثبيت هذه العناصر بشكل صارم على القرص ، والذي بدوره يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالعمود. في هذا الوقت ، يتم تحويل الطاقة الميكانيكية للبخار إلى طاقة ميكانيكية للتوربينات الدوارة. عند الحديث بشكل أكثر دقة عن مبدأ تشغيل محطة توليد الطاقة الحرارية ، فإن التأثير الميكانيكي يؤثر على دوار المولد التوربيني. هذا يرجع إلى حقيقة أن عمود الدوار والمولد التقليدي مرتبطان بشكل وثيق. ثم هناك عملية معروفة إلى حد ما وبسيطة ومفهومة لتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية في جهاز مثل المولد.

حركة البخار بعد الدوار

بعد مرور بخار الماء على التوربين ، ينخفض ضغطه ودرجة حرارته بشكل ملحوظ ، ويدخل الجزء التالي من المحطة - المكثف. داخل هذا العنصر ، يحدث التحول العكسي للبخار إلى سائل. لإنجاز هذه المهمة ، يوجد ماء تبريد داخل المكثف يدخل هناك عبر أنابيب تمر داخل جدران الجهاز. بعد أن يتم تحويل البخار مرة أخرى إلى ماء ، يتم ضخه بواسطة مضخة التكثيف ويدخل الحجرة التالية - جهاز نزع الهواء. من المهم أيضًا ملاحظة أن الماء الذي يتم ضخه يمر عبر السخانات المتجددة.

المهمة الرئيسية لجهاز نزع الهواء هي إزالة الغازات من المياه الواردة. بالتزامن مع عملية التنظيف ، يتم تسخين السائل أيضًا بنفس طريقةفي السخانات المتجددة. لهذا الغرض ، يتم استخدام حرارة البخار ، والتي تؤخذ مما يلي في التوربين. الغرض الرئيسي من عملية نزع الهواء هو تقليل محتوى الأكسجين وثاني أكسيد الكربون في السائل إلى قيم مقبولة. يساعد ذلك في تقليل سرعة التآكل في المسارات التي تزود الماء والبخار.

محطات على الفحم

هناك اعتماد كبير لمبدأ تشغيل محطات الطاقة الحرارية على نوع الوقود المستخدم. من وجهة نظر تكنولوجية ، فإن أصعب مادة للتنفيذ هي الفحم. وعلى الرغم من ذلك ، فإن المواد الخام هي المصدر الرئيسي للتغذية في هذه المنشآت ، والتي تمثل ما يقرب من 30٪ من إجمالي حصة المحطات. بالإضافة إلى ذلك ، من المخطط زيادة عدد هذه الكائنات. وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن عدد المقصورات الوظيفية المطلوبة لتشغيل المحطة أكبر بكثير مما هو عليه في الأنواع الأخرى.

كيف تعمل محطات الطاقة الحرارية التي تعمل بالفحم

لكي تعمل المحطة بشكل مستمر ، يتم إحضار الفحم باستمرار على طول خطوط السكك الحديدية ، والذي يتم تفريغه باستخدام أجهزة التفريغ الخاصة. ثم هناك عناصر مثل أحزمة النقل ، والتي يتم من خلالها تغذية الفحم الذي تم تفريغه إلى المستودع. بعد ذلك ، يدخل الوقود إلى محطة التكسير. إذا لزم الأمر يمكن تجاوز عملية توريد الفحم إلى المستودع ونقله مباشرة إلى الكسارات من أجهزة التفريغ. بعد اجتياز هذه المرحلة ، تدخل المواد الخام المكسرة إلى قبو الفحم الخام. الخطوة التالية هي توريد المواد من خلالمغذيات لمطاحن الفحم المسحوق. علاوة على ذلك ، يتم تغذية غبار الفحم ، باستخدام طريقة النقل بالهواء المضغوط ، في قبو غبار الفحم. عند اجتياز هذا المسار ، تتجاوز المادة عناصر مثل الفاصل والإعصار ، وتدخل بالفعل من القبو عبر المغذيات مباشرة إلى الشعلات. يتم امتصاص الهواء الذي يمر عبر الإعصار بواسطة مروحة الطاحونة ، وبعد ذلك يتم إدخاله في غرفة الاحتراق في الغلاية.

علاوة على ذلك ، تبدو حركة الغاز هكذا. تمر المادة المتطايرة المتكونة في غرفة الاحتراق بالتتابع عبر أجهزة مثل قنوات الغاز في محطة الغلاية ، ثم إذا تم استخدام نظام إعادة التسخين ، يتم إمداد الغاز إلى السخانات الأولية والثانوية. في هذه الحجرة ، وكذلك في موفر المياه ، يطلق الغاز حرارته لتسخين مائع العمل. بعد ذلك ، يتم تثبيت عنصر يسمى سخان الهواء. هنا ، تُستخدم الطاقة الحرارية للغاز لتسخين الهواء الداخل. بعد مرور كل هذه العناصر ، تمر المادة المتطايرة إلى ماسك الرماد ، حيث يتم تنظيفها من الرماد. ثم تقوم مضخات الدخان بسحب الغاز للخارج وإطلاقه في الغلاف الجوي باستخدام أنبوب غاز.

TPP و NPP

كثيرًا ما يطرح السؤال عما هو مشترك بين محطات الطاقة الحرارية والنووية وما إذا كان هناك تشابه في مبادئ تشغيل محطات الطاقة الحرارية ومحطات الطاقة النووية.

إذا تحدثنا عن أوجه التشابه بينهما ، فهناك العديد منها. أولاً ، تم بناء كلاهما بطريقة تستخدم فيهما موردًا طبيعيًا لعملهما ، وهو أحفوري وحفريات. بجانب،يمكن ملاحظة أن كلا الجسمين لا يهدفان إلى توليد الطاقة الكهربائية فحسب ، بل الطاقة الحرارية أيضًا. تكمن أوجه التشابه في مبادئ التشغيل أيضًا في حقيقة أن محطات الطاقة الحرارية ومحطات الطاقة النووية بها توربينات ومولدات بخارية تشارك في العملية. فيما يلي بعض الاختلافات. وتشمل هذه حقيقة أن تكلفة البناء والكهرباء المتلقاة من محطات الطاقة الحرارية ، على سبيل المثال ، أقل بكثير من تكلفة محطات الطاقة النووية. ولكن ، من ناحية أخرى ، لا تلوث محطات الطاقة النووية الغلاف الجوي طالما يتم التخلص من النفايات بشكل صحيح ولا توجد حوادث. بينما محطات الطاقة الحرارية ، بسبب مبدأ عملها ، تنبعث منها باستمرار مواد ضارة في الغلاف الجوي.

هنا يكمن الاختلاف الرئيسي في تشغيل محطات الطاقة النووية ومحطات الطاقة الحرارية. في حالة نقل الطاقة الحرارية الناتجة عن احتراق الوقود في المنشآت الحرارية إلى الماء أو تحويلها إلى بخار ، فيتم أخذ الطاقة في محطات الطاقة النووية من انشطار ذرات اليورانيوم. تتباعد الطاقة الناتجة لتسخين مجموعة متنوعة من المواد ، ونادرًا ما يستخدم الماء هنا. بالإضافة إلى ذلك ، جميع المواد موجودة في دوائر مغلقة مختومة.

امدادات الحرارة

في بعض TPPs ، قد توفر مخططاتهم لمثل هذا النظام الذي يسخن محطة الطاقة نفسها ، وكذلك القرية المجاورة ، إن وجدت. بالنسبة لسخانات الشبكة الخاصة بهذه الوحدة ، يتم أخذ البخار من التوربينات ، وهناك أيضًا خط خاص لإزالة المكثفات. يتم توفير المياه وتصريفها من خلال نظام أنابيب خاص. يتم تحويل الطاقة الكهربائية التي سيتم توليدها بهذه الطريقة من المولد الكهربائي وتحويلها إلى المستهلك ،يمر عبر محولات الصعود

المعدات الرئيسية

إذا تحدثنا عن العناصر الرئيسية التي تعمل في محطات الطاقة الحرارية ، فهذه هي المراجل ، وكذلك تركيبات التوربينات المقترنة بمولد كهربائي ومكثف. يتمثل الاختلاف الرئيسي بين المعدات الرئيسية والمعدات الإضافية في أن لديها معلمات قياسية من حيث قوتها وإنتاجيتها ومعلمات البخار ، فضلاً عن الجهد وقوة التيار ، وما إلى ذلك. ويمكن أيضًا ملاحظة أن نوع وعدد العناصر الأساسية يتم تحديد العناصر بناءً على مقدار الطاقة التي تحتاجها للحصول على TPP واحد ، وكذلك من وضع التشغيل. يمكن أن تساعد الرسوم المتحركة لمبدأ تشغيل محطة الطاقة الحرارية في فهم هذه المشكلة بمزيد من التفصيل.