اصول اساسی عملیات TPP

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

نیروگاه حرارتی چیست و اصول عملکرد نیروگاه حرارتی چیست؟ تعریف کلی چنین اشیایی تقریباً به شرح زیر است - اینها نیروگاه هایی هستند که در پردازش انرژی طبیعی به انرژی الکتریکی مشغولند. از سوخت های طبیعی نیز برای این اهداف استفاده می شود.

اصل عملکرد نیروگاه های حرارتی. توضیحات کوتاه

تا به امروز، نیروگاه های حرارتی بیشترین استفاده را دارند. سوخت های فسیلی در چنین تأسیساتی سوزانده می شوند که انرژی حرارتی را آزاد می کند. وظیفه TPP استفاده از این انرژی برای بدست آوردن برق است.

اصل عملکرد TPP ها تولید نه تنها انرژی الکتریکی، 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. چنین توزیع گسترده ای به این دلیل است که در دسترس بودن سوخت آلی برای عملکرد ایستگاه بسیار زیاد است. دلیل دوم این بود که حمل و نقل سوخت از محل تولید آن تا خود جایگاه کاملاً ساده و آسان استعملیات تاسیس شد. اصل عملکرد TPP به گونه ای طراحی شده است که می توان از گرمای اتلاف سیال عامل برای تحویل ثانویه به مصرف کننده آن استفاده کرد.

جداسازی ایستگاه ها بر اساس نوع

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

امکانات در نظر گرفته شده برای تولید انرژی الکتریکی، برای خروج بخار و همچنین تامین آب گرم مصرف کننده، به جای توربین های متراکم، دارای توربین بخار است. همچنین در چنین عناصر ایستگاه یک استخراج بخار متوسط یا یک دستگاه ضد فشار وجود دارد. مزیت اصلی و اصل عملکرد این نوع نیروگاه حرارتی (CHP) این است که بخار خروجی نیز به عنوان منبع گرما مورد استفاده قرار می گیرد و در اختیار مصرف کنندگان قرار می گیرد. به این ترتیب اتلاف حرارت و مقدار آب خنک کننده را می توان کاهش داد.

اصول اساسی عملیات TPP

قبل از بررسی اصل عملکرد، لازم است بفهمیم که در مورد چه نوع ایستگاهی صحبت می کنیم. ترتیب استاندارد چنین امکاناتی شامل سیستمی مانند گرم کردن مجدد بخار است. لازم است زیرا راندمان حرارتی یک مدار با گرمای بیش از حد متوسط بیشتر از سیستمی است که در آن وجود ندارد. به عبارت ساده، اصل عملکرد یک نیروگاه حرارتی با چنین طرحی با همان طرح بسیار کارآمدتر خواهد بود.پارامترهای از پیش تعیین شده اولیه و نهایی نسبت به بدون آن. از مجموع این ها می توان نتیجه گرفت که اساس کار ایستگاه سوخت فسیلی و هوای گرم است.

طرح کار

اصل عملکرد TPP به شرح زیر ساخته شده است. مواد سوختی، و همچنین عامل اکسید کننده، که نقش آن اغلب توسط هوای گرم شده بر عهده می گیرد، در یک جریان پیوسته به کوره دیگ وارد می شود. موادی مانند زغال سنگ، نفت، نفت کوره، گاز، شیل، ذغال سنگ نارس می توانند به عنوان سوخت عمل کنند. اگر در مورد رایج ترین سوخت در فدراسیون روسیه صحبت کنیم، پس این گرد و غبار زغال سنگ است. علاوه بر این، اصل عملکرد یک نیروگاه حرارتی به گونه ای ساخته شده است که گرمایی که در اثر احتراق سوخت ایجاد می شود، 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.

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

عملیات مکانیکی ایستگاه

دستگاه و اصل عملکرد TPP در قسمت مکانیکی آن با عملکرد روتور مرتبط است. بخاری که از توربین می آید فشار و دمای بسیار بالایی دارد. این انرژی درونی بالایی ایجاد می کند.بخار که از دیگ بخار به نازل های توربین می آید. جت های بخار با عبور مداوم از نازل با سرعت زیاد که اغلب حتی بیشتر از سرعت صوت 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. با صحبت دقیق تر در مورد اصل عملکرد یک نیروگاه حرارتی، اثر مکانیکی بر روتور توربوژنراتور تأثیر می گذارد. این به دلیل این واقعیت است که شفت یک روتور معمولی و ژنراتور از نزدیک به هم متصل هستند. و سپس یک فرآیند کاملاً شناخته شده، ساده و قابل درک برای تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی در دستگاهی مانند ژنراتور وجود دارد.

حرکت بخار بعد از روتور

بعد 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، تبدیل معکوس بخار به مایع رخ می دهد. برای انجام این کار، آب خنک کننده در داخل کندانسور وجود دارد که از طریق لوله های عبوری از دیواره های دستگاه وارد آن 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 مهم است که توجه داشته باشید که آب پمپ شده از طریق بخاری های احیا کننده عبور می کند.

وظیفه اصلی هواگیر حذف گازها از آب ورودی است. همزمان با عملیات تمیز کردن، مایع نیز به همان ترتیب گرم می شوددر بخاری های احیا کننده برای این منظور از گرمای بخار استفاده می شود که از بخاری که در ادامه می آید به داخل توربین گرفته می شود. هدف اصلی از عملیات هوازدایی کاهش محتوای اکسیژن و دی اکسید کربن در مایع به مقادیر قابل قبول است. این به کاهش سرعت خوردگی در مسیرهایی که آب و بخار را تامین می‌کنند کمک می‌کند.

ایستگاه های روی زغال سنگ

وابستگی زیادی از اصل عملکرد نیروگاه های حرارتی به نوع سوخت مورد استفاده وجود دارد. از نقطه نظر فن آوری، سخت ترین ماده برای اجرا زغال سنگ است. با وجود این، مواد خام منبع اصلی تغذیه در چنین تأسیساتی هستند که تقریباً 30 درصد از سهم کل ایستگاه ها را تشکیل می دهند. 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.

نحوه عملکرد نیروگاه های حرارتی با سوخت زغال سنگ

برای اینکه ایستگاه به طور مداوم کار کند، زغال سنگ به طور مداوم در امتداد خطوط راه آهن آورده می شود که با استفاده از دستگاه های تخلیه مخصوص تخلیه می شود. سپس عناصری مانند تسمه نقاله وجود دارد که زغال سنگ تخلیه شده از طریق آنها به انبار هدایت می شود. سپس سوخت وارد کارخانه سنگ شکن می شود. در صورت لزوم می توان فرآیند تامین زغال سنگ به انبار را دور زد و مستقیماً از دستگاه های تخلیه به سنگ شکن ها منتقل کرد. مواد خام خرد شده پس از عبور از این مرحله وارد پناهگاه زغال سنگ خام می شود. مرحله بعدی تامین مواد از طریق استفیدر برای آسیاب های زغال سنگ پودر شده. علاوه بر این، گرد و غبار زغال سنگ، با استفاده از روش حمل و نقل پنوماتیک، به مخزن گرد و غبار زغال سنگ وارد می شود. با عبور از این مسیر، ماده از عناصری مانند جداکننده و سیکلون دور می زند و از پناهگاه از طریق فیدرها مستقیماً وارد مشعل ها می شود. هوای عبوری از سیکلون توسط فن آسیاب مکیده می شود و پس از آن وارد محفظه احتراق دیگ می شود.

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

TPP و NPP

اغلب این سوال مطرح می شود که چه چیزی بین نیروگاه های حرارتی و هسته ای مشترک است و آیا شباهتی 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 دو به گونه ای ساخته شده اند که از یک منبع طبیعی برای کار خود استفاده می کنند که فسیلی و حفاری شده است. بعلاوه،می توان اشاره کرد که هدف هر دو جسم نه تنها تولید انرژی الکتریکی، بلکه انرژی حرارتی است. شباهت ها در اصول عملکرد همچنین در این واقعیت نهفته است که نیروگاه های حرارتی و نیروگاه های هسته ای دارای توربین ها و ژنراتورهای بخار هستند که در این فرآیند دخیل هستند. موارد زیر تنها برخی از تفاوت ها هستند. از جمله این واقعیت است که برای مثال هزینه ساخت و برق دریافتی 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.

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

تامین حرارت

در برخی از TPPها، طرحهای آنها ممکن است چنین سیستمی را فراهم کند که خود نیروگاه و همچنین روستای مجاور را، در صورت وجود، گرم کند. به هیترهای شبکه ای این واحد، بخار از توربین گرفته می شود و همچنین خط ویژه ای برای حذف میعانات وجود دارد. آب از طریق سیستم لوله کشی مخصوص تامین و تخلیه می شود. انرژی الکتریکی که از این طریق تولید می شود از ژنراتور الکتریکی منحرف شده و به مصرف کننده منتقل می شود.عبور از ترانسفورماتورهای افزایش دهنده.

تجهیزات اصلی

اگر در مورد عناصر اصلی کار در نیروگاه های حرارتی صحبت کنیم، اینها خانه های دیگ بخار و همچنین تاسیسات توربین همراه با یک ژنراتور الکتریکی و یک کندانسور هستند. تفاوت اصلی تجهیزات اصلی با تجهیزات اضافی این است که دارای پارامترهای استاندارد از نظر قدرت، بهره وری، پارامترهای بخار و همچنین قدرت ولتاژ و جریان و … می باشد. همچنین می توان به نوع و تعداد پایه آن اشاره کرد. عناصر بسته به میزان قدرتی که باید از یک TPP دریافت کنید و همچنین از حالت عملکرد آن انتخاب می شوند. یک انیمیشن از اصل عملکرد یک نیروگاه حرارتی می تواند به درک بیشتر این موضوع کمک کند.