محطة توليد الطاقة الحرارية: الأجزاء والخصائص والتشغيل

إن محطة توليد الكهرباء الحرارية ، والمعروفة أيضًا باسم محطة توليد الطاقة الحرارية ، هي نظام مكون لتوليد الطاقة الكهربائية عن طريق إطلاق الحرارة ، عن طريق حرق الوقود الأحفوري.

تتكون الآلية المستخدمة حاليًا لتوليد الكهرباء من الوقود الأحفوري ، في جوهرها ، من ثلاث مراحل: احتراق الاحتراق ، محرك التوربينات ، محرك مولد كهربائي.

1) حرق الوقود ==> تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة حرارية.

2) تفعيل التوربينات بواسطة المولد الكهربائي الخاضع للتوربين ==> التحول إلى طاقة كهربائية.

3) محرك المولد الكهربائي الخاضع للتوربين ==> التحول إلى طاقة كهربائية.

الوقود الأحفوري هو تلك التي تشكلت منذ ملايين السنين بسبب تدهور النفايات العضوية في أوقات مبكرة. بعض الأمثلة على الوقود الأحفوري هي البترول (بما في ذلك مشتقاته) والفحم والغاز الطبيعي.

من خلال هذه الطريقة ، تعمل الغالبية العظمى من محطات الطاقة الحرارية التقليدية في جميع أنحاء العالم.

أجزاء

تتميز محطة توليد الكهرباء الحرارية بخصائص وبنية خاصة للغاية ، من أجل تحقيق الغرض من توليد الكهرباء بأكثر الطرق كفاءة وبأقل تأثير ممكن على البيئة.

أجزاء من محطة توليد الطاقة الحرارية

يتكون المصنع الكهربي الحراري من بنية تحتية معقدة تتضمن أنظمة تخزين الوقود والغلايات وآليات التبريد والتوربينات والمولدات وأنظمة النقل الكهربائي.

بعد ذلك ، أهم أجزاء محطة توليد الطاقة الحرارية:

1) خزان الوقود الأحفوري

إنه خزان للوقود المكيف وفقًا لتدابير السلامة والصحة والبيئة التي تتوافق مع تشريعات كل بلد. يجب ألا ينطوي هذا الإيداع على مخاطر بالنسبة لعمال المصنع.

2) كالديرا

الغلاية هي آلية توليد الحرارة ، عن طريق تحويل الطاقة الكيميائية المنبعثة أثناء حرق الوقود ، إلى طاقة حرارية.

في هذا الجزء ، يتم تنفيذ عملية حرق الوقود ، ولهذا يجب تصنيع الغلاية بمواد مقاومة لدرجات الحرارة والضغط المرتفعة.

3) مولد البخار

يتم غلاية الغلايات بواسطة أنابيب تدوير المياه من حولها ، وهذا هو نظام توليد البخار.

يتم تسخين الماء الذي يمر عبر هذا النظام بسبب انتقال الحرارة من حرق الوقود ، ويتبخر بسرعة. يتم توليد البخار المحموم ويتم إطلاقه عند ارتفاع الضغط.

4) التوربينات

ناتج العملية السابقة ، أي بخار الماء الناتج بسبب حرق الوقود ، يدفع نظام التوربينات الذي يحول الطاقة الحركية للبخار إلى حركة دوارة.

يمكن أن يتكون النظام من عدة توربينات ، لكل منها تصميم ووظيفة محددين ، اعتمادًا على مستوى ضغط البخار الذي يتلقاه.

5) مولد كهربائي

يتم توصيل بطارية التوربين بمولد كهربائي ، من خلال محور مشترك. من خلال مبدأ الحث الكهرومغناطيسي ، تؤدي حركة العمود إلى تحريك دوار المولد.

تعمل هذه الحركة بدورها على توليد جهد كهربائي في الجزء الثابت للمولد ، حيث يتم تحويل الطاقة الميكانيكية القادمة من التوربينات إلى طاقة كهربائية.

6) مكثف

من أجل ضمان كفاءة العملية ، يتم تبريد وتوزيع بخار الماء الذي يحرك التوربينات اعتمادًا على ما إذا كان يمكن إعادة استخدامها أم لا.

يقوم المكثف بتبريد البخار عن طريق دائرة من الماء البارد ، والتي قد تأتي بشكل جيد من جسم من المياه القريبة ، أو يمكن إعادة استخدامها من بعض المراحل الأساسية لعملية توليد الطاقة الحرارية.

7) برج التبريد

يتم نقل البخار إلى برج تبريد لتصريف البخار المذكور إلى الخارج ، من خلال المرور عبر شبكة معدنية رفيعة جدًا.

يتم الحصول على ناتجين من هذه العملية: أحدهما هو البخار الذي يدخل مباشرة في الغلاف الجوي ، وبالتالي يتم إهماله من النظام. الناتج الآخر هو بخار الماء البارد الذي يعود إلى مولد البخار ليتم استخدامه مرة أخرى في بداية الدورة.

في أي حال ، يجب استبدال فقدان بخار الماء الذي يتم طرده في البيئة بإدخال المياه العذبة في النظام.

8) محطة فرعية

يجب أن تنتقل الطاقة الكهربائية المولدة إلى النظام المترابط. للقيام بذلك ، يتم نقل الطاقة الكهربائية من إخراج المولد إلى محطة فرعية.

هناك ، يتم رفع مستويات الجهد (الفولتية) من أجل تقليل فقد الطاقة بسبب دوران التيارات العالية في الموصلات ، بشكل أساسي ، من خلال ارتفاع درجة حرارتها.

من المحطة الفرعية ، يتم نقل الطاقة إلى خطوط النقل ، حيث يتم دمجها في النظام الكهربائي للاستهلاك.

9) الموقد

في المداخن يتم طرد الغازات والنفايات الأخرى الناتجة عن حرق الوقود إلى الخارج. ومع ذلك ، قبل ذلك يتم تنقية الأبخرة الناتجة عن هذه العملية.

ملامح

أهم الخصائص المميزة لمحطات الطاقة الحرارية هي:

- إنها أكثر آليات التوليد الاقتصادي وجودًا ، نظرًا لبساطة تجميع البنية التحتية مقارنةً بالأنواع الأخرى من محطات توليد الطاقة.

- تعتبر طاقات غير نظيفة ، بالنظر إلى انبعاثات ثاني أكسيد الكربون وغيرها من الملوثات في الجو.

تؤثر هذه العوامل بشكل مباشر على انبعاث الأمطار الحمضية وتزيد من تأثير الدفيئة التي تشكو من الغلاف الجوي للأرض.

- يمكن أن تؤثر انبعاثات البخار والبقايا الحرارية بشكل مباشر على المناخ المحلي للمنطقة التي توجد فيها.

- إن التخلص من الماء الساخن بعد التكثيف يمكن أن يؤثر سلبًا على حالة المسطحات المائية المجاورة لمحطة الطاقة الحرارية الكهربائية.

كيف تعمل؟

تبدأ دورة توليد الطاقة الحرارية في الغلاية ، حيث يتم حرق الوقود ويتم تنشيط مولد البخار.

بعد ذلك ، يدفع البخار المحمص والمضغوط التوربينات ، التي ترتبط بواسطة محور إلى مولد كهربائي.

يتم نقل الطاقة الكهربائية من خلال محطة فرعية إلى ساحة الإرسال ، والتي ترتبط بخطوط النقل ، والتي تتيح تلبية احتياجات الطاقة في المدينة المجاورة.