كيف يتم إنتاج الكهرباء في محطة الطاقة الحرارية (CHP)

تنقسم محطات الطاقة الحرارية إلى محطات:

• حسب نوع محرك الدفع - التوربينات البخارية ، التوربينات الغازية ، مع محركات الاحتراق الداخلي ؛

• حسب نوع الوقود - مع وقود عضوي صلب (فحم ، حطب ، خث) ، وقود سائل (زيت ، بنزين ، كيروسين ، وقود ديزل) ، يعمل بالغاز.

في محطات الطاقة الحرارية ، يتم تحويل طاقة الوقود المحترق إلى طاقة حرارية ، والتي تستخدم لتسخين الماء في الغلاية وتوليد البخار. تعمل الطاقة البخارية على تشغيل توربينات بخارية متصلة بمولد.

محطات الطاقة الحرارية التي يستخدم فيها البخار بالكامل لإنتاج الكهرباء تسمى محطات توليد الطاقة التكثيف (CES). تقع IES القوية بالقرب من مناطق إنتاج الوقود ، بعيدًا عن مستهلكي الكهرباء ، لذلك يتم نقل الكهرباء بجهد عالي (220-750 كيلو فولت). محطات الطاقة مبنية في كتل.

تستخدم محطات التوليد المشترك لتوليد الطاقة أو محطات الطاقة والتدفئة المشتركة (CHP) على نطاق واسع في المدن.في محطات توليد الطاقة هذه ، يتم استخدام البخار المستنفد جزئيًا في التوربينات لتلبية الاحتياجات التكنولوجية ، وكذلك للتدفئة والماء الساخن في الخدمات السكنية والمجتمعية. يقلل الإنتاج المتزامن للكهرباء والحرارة من تكلفة إمداد الكهرباء والحرارة مقارنة بالإنتاج المنفصل للكهرباء والحرارة.

تستخدم محطات الطاقة الحرارية الحرارة الناتجة عن حرق الوقود الأحفوري مثل النفط أو الغاز أو الفحم أو زيت الوقود لإنتاج كميات كبيرة من البخار عالي الضغط من الماء. كما ترون ، البخار هنا ، على الرغم من عمله كمبرد من عصر المحركات البخارية ، لا يزال قادرًا تمامًا على تشغيل مولد التوربينات.

يتم تغذية البخار من المرجل إلى التوربين ، مع عمود متصل بمولد تيار متناوب ثلاثي الأطوار. يتم تحويل الطاقة الميكانيكية لدوران التوربين إلى طاقة كهربائية للمولد ويتم نقلها إلى المستهلكين عند جهد المولد أو عند تصعيد الجهد من خلال محولات الصعود.

يبلغ ضغط البخار الموفر في التوربين حوالي 23.5 ميجا باسكال ، بينما يمكن أن تصل درجة حرارته إلى 560 درجة مئوية ، ويتم استخدام الماء في محطة توليد الطاقة الحرارية على وجه التحديد لأنه يتم تسخينه بواسطة الوقود العضوي الأحفوري النموذجي لمثل هذه المحطات ، التي تحتوي على احتياطيات في أعماق كوكبنا لا تزال كبيرة جدًا ، على الرغم من أنها تعطي ناقصًا كبيرًا في شكل انبعاثات ضارة تلوث البيئة.

لذا فإن الدوار الدوار للتوربين متصل هنا بحافظة مولد توربيني بقدرة هائلة (عدة ميغاوات) والذي يولد في النهاية الكهرباء في محطة الطاقة الحرارية هذه.

فيما يتعلق بكفاءة الطاقة ، فإن محطات الطاقة الحرارية بشكل عام يتم من خلالها تحويل الحرارة إلى كهرباء بكفاءة تبلغ حوالي 40 ٪ ، بينما يتم إلقاء كمية كبيرة جدًا من الحرارة في أسوأ الحالات في البيئة و في أسوأ الأحوال - في أفضل الأحوال ، يتم توفيره على الفور للتدفئة والماء الساخن ، وإمدادات المياه للمستهلكين القريبين. وبالتالي ، إذا تم استخدام الحرارة المنبعثة في محطة توليد الطاقة على الفور للتزويد بالحرارة ، فإن كفاءة هذه المحطة تصل عمومًا إلى 80 ٪ ، وتسمى المحطة محطة طاقة وتدفئة مشتركة أو TPP.

التوربينات المولدة الأكثر شيوعًا لمحطة الطاقة الحرارية تحتوي على عمودها مجموعة من العجلات ذات الشفرات متباعدة في مجموعتين منفصلتين. يدخل البخار تحت أعلى ضغط ، والذي يتم تفريغه من الغلاية ، على الفور في مسار تدفق مجموعة المولد ، حيث يدير المجموعة الأولى من دفاعات الريشة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تسخين نفس البخار في سخان بخار ، وبعد ذلك يدخل المجموعة الثانية من العجلات التي تعمل بضغط بخار منخفض.

ونتيجة لذلك ، فإن التوربين ، المتصل مباشرة بدوار المولد ، يحدث 50 دورة في الثانية (المجال المغناطيسي للمحرك ، الذي يعبر لف الجزء الثابت للمولد ، يدور أيضًا بالتردد المقابل). لمنع ارتفاع درجة حرارة المولد أثناء التشغيل ، يوجد بالمحطة نظام تبريد للمولد يمنعه من السخونة الزائدة.

يتم تثبيت الموقد داخل مرجل محطة توليد الطاقة الحرارية ، حيث يتم حرق الوقود ، مما يشكل لهبًا عالي الحرارة. على سبيل المثال ، يمكن حرق غبار الفحم بالأكسجين.يغطي اللهب مساحة كبيرة من الأنبوب بتكوين معقد مع مرور الماء خلاله ، والذي عند تسخينه يصبح بخارًا يتسرب إلى الخارج تحت ضغط عالٍ.

يتم تغذية بخار الماء المتدفق تحت ضغط عالٍ إلى ريش التوربين ، ونقل طاقته الميكانيكية إليه. تدور التوربين وتتحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية. للتغلب على نظام ريش التوربينات ، يتم توجيه البخار إلى المكثف ، حيث يتكثف ، عند سقوطه على الأنابيب بالماء البارد ، أي يصبح سائلًا مرة أخرى - الماء. تسمى محطة الطاقة الحرارية هذه بمحطة طاقة التكثيف (CES).

تحتوي محطات توليد الطاقة والحرارة المجمعة (CHP) ، على عكس محطات توليد الطاقة المكثفة (CES) ، على نظام لاستخراج الحرارة من البخار بعد أن يمر عبر التوربين ويساهم بالفعل في إنتاج الكهرباء.

يتم أخذ البخار بمعايير مختلفة ، والتي تعتمد على نوع التوربين الخاص ، كما يتم تنظيم كمية البخار المأخوذة من التوربين. يتم تكثيف البخار المأخوذ لتوليد الحرارة في غلايات الشبكة ، حيث يعطي طاقته لمياه الشبكة ، ويتم ضخ المياه إلى أعلى غلايات الماء الساخن ونقاط التسخين. بالإضافة إلى ذلك ، يتم توفير المياه لنظام التدفئة.

إذا لزم الأمر ، يمكن إيقاف استخلاص الحرارة من البخار في محطة الطاقة الحرارية تمامًا ، ثم ستصبح محطة الطاقة والحرارة المدمجة IES بسيطة. وبالتالي ، فإن محطة الطاقة الحرارية قادرة على العمل في أحد وضعين: في الوضع الحراري - عندما تكون الأولوية لتوليد الحرارة ، أو في الوضع الكهربائي - عندما تكون الأولوية للكهرباء ، على سبيل المثال في الصيف.