ما الذي تعمل عليه محطة الطاقة TPP؟ ما هي محطات الطاقة النووية ومحطات الطاقة الحرارية ومحطات الطاقة الحرارية؟ المبادئ الأساسية لعملية TPP

) ، لكنهم جميعًا يستخدمون 3-4 أنواع من الوقود. هذه هي الغاز الطبيعي والفحم (القار والبني) وزيت الوقود والجفت. أكثر أنواع الوقود شيوعًا هي الغاز والفحم.

لنبدأ بالفحم. الفحم معروف للبشرية لفترة طويلة. يستخدمه الناس لتدفئة منازلهم لفترة طويلة جدًا. هذا يرجع في المقام الأول إلى توافر الوقود نفسه - يمكن الوصول إلى بعض رواسب الفحم عن طريق إزالة 2-3 متر من الطبقة العليا من الأرض. أيضًا ، يرجع الاستخدام طويل الأمد للفحم كوقود إلى حقيقة أنه يمكن تخزينه بسهولة. لا تحتاج إلى أي أدوات ومباني صعبة ، فقط ضعها في كومة.

تم استخدام الفحم بنشاط في الصناعة منذ نهاية القرن الثامن عشر. مع تطور النقل بالسكك الحديدية ، بدأ استخدام الفحم هناك أيضًا. في أي إنتاج ، من المهم أن يكون لديك شرفة يمكن من خلالها إلقاء نظرة عامة على المؤسسة. شرفة جاهزة للاستخدام.

بدأ بناء أولى محطات الطاقة التي تعمل بالفحم في نهاية القرن التاسع عشر ، ولا يزال الفحم يستخدم بنشاط في محطات الطاقة الحرارية.

في محطات الطاقة الحرارية الأولى ، تم حرق الفحم في غلايات على شبكات شبكية. أولاً ، قام الموقدون بإلقاء الفحم في الفرن باستخدام المجارف ، كما تمت إزالة الخبث يدويًا. ثم ظهرت شبكات ميكانيكية. تم سكب الفحم عليهم من أعلى القبو ، وتحركت الشبكة وسقط الخبث من الطرف الآخر إلى جهاز استقبال الخبث. هذا سهّل إلى حد كبير عمل الوقّاد.

محطات توليد الطاقة التي تعمل بالغاز.

الغاز هو وقود يستخدم على نطاق واسع ، مثل الفحم ، في محطات الطاقة الحرارية. الغاز له مزايا على الفحم.

أولاً ، من خلال حرق الغاز ، نحصل على انبعاثات أقل ضرراً. لا توجد عمليا أي مكونات مثل الرماد والخبث.

ثانيًا ، يتم تبسيط تشغيل محطات الطاقة الحرارية ، حيث يتم التخلص من العمل مثل تحضير الغبار. بالإضافة إلى وحدات تحضير الغبار ، توجد في. لا يحتاج الغاز عمليًا إلى الاستعداد للاحتراق. أيضًا ، تعد TPP التي تعمل بالغاز أكثر قدرة على المناورة إلى حد ما من TPP التي تعمل على الفحم من حيث تغيرات الحمل.

فيما يتعلق بالكفاءة ، يمكننا القول أن TPPs الحديثة التي تعمل على دورة CCGT (محطة الغاز البخاري) يمكن أن تعمل فقط على الغاز. يتم تثبيته في وحدة CCGT ، وفيه يتم حرق الوقود ، وليس في المرجل ، كما هو الحال في محطات الطاقة القديمة. من المستحيل حرق غبار الفحم هناك. على الرغم من أنه ينبغي القول أنه في الوقت الحاضر ، يمكن الحصول على الغاز الاصطناعي من الفحم ، حيث يمكن بالفعل تشغيل بعض النماذج الأجنبية من توربينات الغاز.

زيت الوقود ، والجفت ، والديزل وأنواع أخرى من الوقود في محطات TPP.

في منتصف القرن العشرين ، استخدمت بعض محطات الطاقة الحرارية بنشاط زيت الوقود كوقود. حاليا ، لا يتم استخدام زيت الوقود كوقود رئيسي بسبب تكلفته العالية. لكن يستمر استخدام زيت الوقود كوقود أولي في محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم. زيت الوقود يشبه الغاز الطبيعي في خصائصه التشغيلية. تجدر الإشارة إلى أنه عند حرق زيت الوقود ، يتم إطلاق الكثير من أكسيد الكبريت ، نظرًا لاحتوائه على نسبة عالية من الكبريت.

أيضًا ، في القرن الماضي ، تم استخدام الخث كوقود في بعض محطات الطاقة الحرارية. ولكن بسبب الميزات التشغيلية وبسبب العيب الاقتصادي ، لا يتم استخدامه عمليًا الآن.

يتم استخدام وقود الديزل فقط في حالة عدم الحاجة إلى إنتاج كميات كبيرة من الكهرباء. على سبيل المثال ، في المناطق الشمالية والجزرية لبلدنا. أو عند الحاجة إلى مصدر طاقة مؤقت. الديزل ، مثل زيت الوقود ، مكلف الآن.

يمكنك أيضًا التحقق من روسيا كاملة.

يعتبر تزويد السكان بالحرارة والكهرباء من المهام الرئيسية للدولة. بالإضافة إلى ذلك ، من المستحيل تخيل صناعة تصنيع ومعالجة متطورة بدون توليد الكهرباء ، والتي بدونها لا يمكن لاقتصاد البلاد أن يوجد من حيث المبدأ.

تتمثل إحدى طرق حل مشكلة نقص الطاقة في بناء CHP. إن فك تشفير هذا المصطلح بسيط للغاية: إنه ما يسمى بمحطة الطاقة والحرارة المدمجة ، والتي تعد واحدة من أكثر أنواع محطات الطاقة الحرارية شيوعًا. إنها شائعة جدًا في بلدنا ، لأنها تعمل بالوقود الأحفوري العضوي (الفحم) ، وخصائصه متواضعة للغاية.

الخصائص

هذا ما هو حزب الشعب الجمهوري. إن فك تشفير المفهوم مألوف لك بالفعل. لكن ما هي مميزات هذا النوع من محطات الطاقة؟ بعد كل شيء ، ليس من قبيل المصادفة أن يتم اختيارهم في فئة منفصلة!؟

الحقيقة هي أنها لا تولد الكهرباء فحسب ، بل تولد أيضًا الحرارة ، التي يتم توفيرها للمستهلكين في شكل ماء ساخن وبخار. وتجدر الإشارة إلى أن الكهرباء هي منتج ثانوي ، حيث أن البخار الذي يتم توفيره لأنظمة التدفئة يقوم أولاً بتشغيل توربينات المولدات. الشيء الجيد في الجمع بين محطتين (بيت المرجل ومحطة الطاقة) هو أنه يمكن أن يقلل بشكل كبير من استهلاك الوقود.

ومع ذلك ، فإن هذا يؤدي أيضًا إلى "منطقة توزيع" غير مهمة إلى حد ما لـ CHP. فك التشفير بسيط: نظرًا لأنه لا يتم توفير الكهرباء فقط من المحطة ، والتي يمكن نقلها لآلاف الكيلومترات بأقل قدر من الخسائر ، ولكن أيضًا من المبرد الساخن ، فلا يمكن تحديد موقعها على مسافة كبيرة من المستوطنة. ليس من المستغرب أن يتم بناء جميع مصانع الطاقة الحرارية العالية تقريبًا في الجوار المباشر للمدن ، حيث يتم تسخين سكانها وإضاءةهم.

الأهمية البيئية

نظرًا لحقيقة أنه أثناء بناء محطة الطاقة هذه ، من الممكن التخلص من العديد من بيوت الغلايات الحضرية القديمة ، والتي تلعب دورًا سلبيًا للغاية في الحالة البيئية للمنطقة (كمية هائلة من السخام) ، ونقاء الهواء في المدينة يمكن أحيانًا تحسينها بترتيب من حيث الحجم. بالإضافة إلى ذلك ، تتيح وحدات CHPP الجديدة القضاء على أكوام القمامة في مقالب المدينة.

تسمح لك أحدث معدات التنقية بتنظيف النفايات بشكل فعال ، وتبين أن كفاءة الطاقة لمثل هذا الحل عالية للغاية. لذا ، فإن إطلاق الطاقة من احتراق طن من النفط مطابق للحجم الذي يتم إطلاقه عند التخلص من طنين من البلاستيك. وهذا "الخير" سيكفي لعقود قادمة!

في أغلب الأحيان ، يتضمن بناء مصنع CHP استخدام الوقود الأحفوري ، كما ناقشنا سابقًا. ومع ذلك ، في السنوات الأخيرة ، من المخطط إنشاء التي سيتم تركيبها في المناطق النائية في أقصى الشمال. نظرًا لصعوبة الإمداد بالوقود هناك ، فإن الطاقة النووية هي المصدر الوحيد الموثوق به والثابت للطاقة.

ماذا يحبون؟

هناك محطات طاقة حرارية (صور في المقال) ، صناعية و "منزلية" ، تدفئة. كما قد تتخيل من الاسم ، توفر محطات الطاقة الصناعية الكهرباء والحرارة للمؤسسات الصناعية الكبيرة.

غالبًا ما يتم بناؤها حتى في مرحلة إنشاء المصنع ، مما يشكل بنية تحتية واحدة معها. وعليه ، يجري بناء الأصناف "المنزلية" في مكان غير بعيد عن الأحياء السكنية بالمدينة. في التطبيقات الصناعية ، ينتقل على شكل بخار ساخن (لا يزيد عن 4-5 كم) ، في حالة التسخين - بمساعدة الماء الساخن (20-30 كم).

معلومات معدات المحطة

المعدات الرئيسية لهذه المؤسسات هي وحدات التوربينات ، التي تحول الطاقة الميكانيكية إلى كهرباء ، والمراجل المسؤولة عن توليد البخار الذي يقوم بتدوير دواليب الموازنة للمولدات. تتضمن وحدة التوربين كلاً من التوربين نفسه والمولد المتزامن. يتم تركيب أنابيب بضغط خلفي يبلغ 0.7-1.5 ميجا نيوتن / م 2 في تلك التي تزود المنشآت الصناعية بالحرارة والطاقة. يتم استخدام نماذج ذات ضغط يتراوح من 0.05 إلى 0.25 مليون نيوتن / م 2 لتزويد المستهلكين المنزليين.

قضايا الكفاءة

من حيث المبدأ ، يمكن الاستفادة الكاملة من الحرارة المتولدة. هذا هو مقدار الكهرباء التي يتم توليدها في CHPP (أنت تعرف بالفعل فك تشفير هذا المصطلح) ، ويعتمد بشكل مباشر على الحمل الحراري. ببساطة ، في فترة الربيع والصيف ، ينخفض ​​إنتاجه إلى الصفر تقريبًا. وبالتالي ، يتم استخدام تركيبات الضغط العكسي فقط لتزويد القدرات الصناعية التي يكون فيها الاستهلاك منتظمًا إلى حد ما طوال الفترة بأكملها.

وحدات التكثيف

في هذه الحالة ، يتم استخدام ما يسمى "بخار الاستخراج" فقط لتزويد المستهلكين بالحرارة ، وغالبًا ما يتم فقد كل الحرارة المتبقية ببساطة ، وتتبدد في البيئة. لتقليل فقد الطاقة ، يجب أن تعمل محطات CHP مع الحد الأدنى من ناتج الحرارة إلى وحدة التكثيف.

ومع ذلك ، منذ عهد اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، تم بناء مثل هذه المحطات التي يتم فيها توفير وضع هجين هيكليًا: يمكن أن تعمل كمحطات تكثيف تقليدية لتوليد الحرارة ، لكن مولد التوربينات الخاص بها قادر تمامًا على العمل في وضع الضغط الخلفي.

أصناف عالمية

ليس من المستغرب أن تكون تركيبات تكثيف البخار هي تلك التي اكتسبت شعبية قصوى بسبب تعدد استخداماتها. لذلك ، فهي فقط تجعل من الممكن عمليًا تنظيم الحمل الكهربائي والحراري بشكل مستقل. حتى إذا لم يكن الحمل الحراري متوقعًا على الإطلاق (في حالة الصيف الحار بشكل خاص) ، فسيتم إمداد السكان بالكهرباء وفقًا للجدول الزمني السابق (Zapadnaya CHPP في سان بطرسبرج).

أنواع "الحرارية" من CHP

كما يمكنك أن تفهم بالفعل ، فإن إنتاج الحرارة في هذا النوع من محطات الطاقة متفاوت للغاية على مدار العام. من الناحية المثالية ، يذهب حوالي 50٪ من الماء الساخن أو البخار لتسخين المستهلكين ، ويستخدم باقي المبرد لتوليد الكهرباء. هذه هي الطريقة التي يعمل بها Yugo-Zapadnaya CHPP في العاصمة الشمالية.

يتم إطلاق الحرارة في معظم الحالات وفقًا لمخططين. إذا تم استخدام نسخة مفتوحة ، فإن البخار الساخن من التوربينات ينتقل مباشرة إلى المستهلكين. إذا تم اختيار عملية مغلقة ، يتم توفير المبرد بعد المرور عبر المبادلات الحرارية. يتم تحديد اختيار المخطط بناءً على العديد من العوامل. بادئ ذي بدء ، يتم أخذ المسافة من الجسم المزود بالحرارة والكهرباء وعدد السكان والموسم في الاعتبار. وهكذا ، فإن Yugo-Zapadnaya CHPP في سانت بطرسبرغ يعمل في إطار مخطط مغلق ، لأنه يوفر كفاءة أكبر.

خصائص الوقود

يمكن أن تستخدم المواد الصلبة والسائلة ، وحيث أن محطات الطاقة الحرارية الشمسية غالبًا ما يتم بناؤها بالقرب من المستوطنات والمدن الكبيرة ، فمن الضروري غالبًا استخدام أنواع قيّمة جدًا منها والغاز وزيت الوقود. إن استخدام الفحم والقمامة على هذا النحو في بلدنا محدود نوعًا ما ، حيث لا يتم تركيب معدات حديثة فعالة لتنظيف الهواء في جميع المحطات.

لتنظيف العادم من التركيبات ، يتم استخدام مصائد جسيمات خاصة. من أجل تشتيت الجسيمات الصلبة في طبقات عالية من الغلاف الجوي ، يتم بناء أنابيب بارتفاع 200-250 متر. كقاعدة عامة ، تقع جميع محطات الحرارة والطاقة المشتركة (CHP) على مسافة كبيرة بما يكفي من مصادر إمدادات المياه (الأنهار والخزانات). لذلك يتم استخدام الأنظمة الاصطناعية التي تشمل أبراج التبريد. إن إمداد المياه بالتدفق المباشر نادر للغاية ، في ظروف محددة للغاية.

ملامح محطات الوقود

تقف CHPP التي تعمل بالغاز منفصلة. يتم توفير الحرارة للمستهلكين ليس فقط على حساب الطاقة التي يتم إنشاؤها أثناء الاحتراق ، ولكن أيضًا أثناء استخدام الحرارة من الغازات التي تتشكل في هذه الحالة. كفاءة هذه التركيبات عالية للغاية. في بعض الحالات ، يمكن أيضًا استخدام محطات الطاقة النووية مثل CHP. هذا شائع بشكل خاص في بعض البلدان العربية.

هناك ، تلعب هذه المحطات دورين في آنٍ واحد: فهي تزود السكان بالكهرباء والمياه التقنية ، حيث تؤدي وظائف في نفس الوقت. والآن سننظر في محطات الطاقة الكهربائية الرئيسية في بلدنا والبلدان المجاورة.

يوغو زابادنايا ، سانت بطرسبرغ

في بلدنا ، تشتهر Zapadnaya CHPP ، التي تقع في سانت بطرسبرغ. مسجلة باسم OJSC Yugo-Zapadnaya CHPP. تابع بناء هذا المرفق الحديث عدة وظائف في وقت واحد:

• تعويض النقص الحاد في الطاقة الحرارية الذي أعاق تكثيف برنامج الإسكان.
• تحسين الموثوقية وكفاءة الطاقة في نظام المدينة ككل ، حيث واجهت سانت بطرسبرغ مشاكل مع هذا الجانب. لقد قام حزب الشعب الجمهوري (CHPP) بحل هذه المشكلة جزئيًا.

لكن هذه المحطة معروفة أيضًا بكونها واحدة من أولى المحطات في روسيا التي تفي بالمتطلبات البيئية الأكثر صرامة. بالنسبة للمشروع الجديد ، خصصت حكومة المدينة مساحة تزيد عن 20 هكتارًا. الحقيقة هي أنه تم تخصيص منطقة محمية خلفتها منطقة كيروفسكي للبناء. في تلك الأجزاء ، كانت هناك مجموعة رماد قديمة من CHPP-14 ، وبالتالي لم تكن المنطقة مناسبة لبناء المساكن ، لكنها ذات موقع جيد للغاية.

تم الإطلاق في نهاية عام 2010 ، وكان جميع قادة المدينة تقريبًا حاضرين في الحفل. تم تشغيل اثنين من مصانع الغلايات الأوتوماتيكية على أحدث طراز.

مورمانسك

تُعرف مدينة مورمانسك بأنها قاعدة أسطولنا على بحر البلطيق. لكنها تتميز أيضًا بالحدة الشديدة للظروف المناخية ، والتي تفرض متطلبات معينة على نظام الطاقة الخاص بها. ليس من المستغرب أن يكون Murmansk CHPP من نواح كثيرة مرفقًا تقنيًا فريدًا تمامًا ، حتى على المستوى الوطني.

تم تشغيله في عام 1934 ، ومنذ ذلك الحين وهو يزود سكان المدينة بانتظام بالتدفئة والكهرباء. ومع ذلك ، في السنوات الخمس الأولى ، كان Murmansk CHP محطة طاقة عادية. تم وضع أول 1150 مترًا من التدفئة الرئيسية فقط في عام 1939. النقطة المهمة هي محطة Nizhne-Tulomskaya لتوليد الطاقة الكهرومائية المهملة ، والتي غطت بالكامل تقريبًا احتياجات المدينة من الكهرباء ، وبالتالي أصبح من الممكن تحرير جزء من توليد الحرارة لتدفئة منازل المدينة.

تتميز المحطة بأنها تعمل في وضع متوازن على مدار السنة ، حيث أن ناتجها الحراري و "الطاقة" متساويان تقريبًا. ومع ذلك ، في ظروف الليل القطبي ، يبدأ CHPP في بعض لحظات الذروة في استخدام معظم الوقود على وجه التحديد لتوليد الكهرباء.

محطة نوفوبولوتسك ، بيلاروسيا

بدأ تصميم وبناء هذا المرفق في أغسطس 1957. كان من المفترض أن تحل محطة نوفوبولوتسك الجديدة للطاقة الحرارية ، ليس فقط تدفئة المدينة ، ولكن أيضًا توفير الكهرباء لمصفاة نفط قيد الإنشاء في نفس المنطقة. في مارس 1958 ، تم التوقيع على المشروع واعتماده واعتماده بشكل نهائي.

تم تشغيل المرحلة الأولى في عام 1966. تم إطلاق الثانية في عام 1977. في الوقت نفسه ، تم تحديث Novopolotsk CHPP لأول مرة ، وتمت زيادة سعته القصوى إلى 505 ميجاوات ، وبعد ذلك بقليل تم وضع المرحلة الثالثة من البناء ، التي اكتملت في عام 1982. في عام 1994 تم تحويل المحطة إلى غاز طبيعي مسال.

حتى الآن ، تم بالفعل استثمار حوالي 50 مليون دولار أمريكي في تحديث المؤسسة. بفضل هذا التدفق النقدي المثير للإعجاب ، لم يتم تحويل المؤسسة بالكامل إلى الغاز فحسب ، بل حصلت أيضًا على كمية هائلة من المعدات الجديدة تمامًا ، والتي ستسمح للمحطة بالعمل لعشرات السنين.

الاستنتاجات

من الغريب أن محطات الطاقة الحرارية التي عفا عليها الزمن هي محطات عالمية وواعدة حقًا. باستخدام المعادلات والمرشحات الحديثة ، يمكن تسخين المياه عن طريق حرق معظم القمامة التي تنتجها المستوطنة. وهذا يحقق فائدة ثلاثية:

• يتم تفريغ وتنظيف مدافن النفايات.
• المدينة تتلقى كهرباء رخيصة.
• يتم حل مشكلة التدفئة.

بالإضافة إلى ذلك ، في المناطق الساحلية ، من الممكن جدًا بناء محطات طاقة حرارية ، والتي ستعمل في نفس الوقت كمحطات لتحلية مياه البحر. هذا السائل مناسب تمامًا للري ، لمجمعات الثروة الحيوانية والمؤسسات الصناعية. باختصار ، التكنولوجيا الحقيقية للمستقبل!

TPP هي محطة لتوليد الطاقة الكهربائية نتيجة لتحويل الطاقة الحرارية المنبعثة أثناء احتراق الوقود الأحفوري (الشكل د 1).

يميز بين محطات توليد الطاقة البخارية الحرارية (TPES) والتوربينات الغازية (GTES) والبخار والغاز (PGES). دعنا نتحدث عن TPES بمزيد من التفصيل.

الشكل D.1 مخطط TPP

في TPPs ، تُستخدم الطاقة الحرارية في مولد البخار لإنتاج بخار الماء عالي الضغط ، والذي يحرك دوار توربين بخاري في الدوران ، وهو متصل بدوار المولد الكهربائي. يستخدم الفحم وزيت الوقود والغاز الطبيعي والليغنيت (الفحم البني) والجفت والصخر الزيتي كوقود في مثل هذه TPPs. تصل كفاءتها إلى 40٪ وقدرتها 3 جيجاواط. TPPs التي تحتوي على توربينات مكثفة كمحرك للمولدات الكهربائية ولا تستخدم حرارة بخار العادم لتزويد الطاقة الحرارية للمستهلكين الخارجيين تسمى محطات توليد الطاقة التكثيف (الاسم الرسمي في الاتحاد الروسي هو محطة الطاقة الإقليمية الحكومية ، أو GRES ). تولد TPP حوالي 2/3 من الكهرباء المنتجة في TPP.

يُطلق على TPPs المجهزة بتوربينات التوليد المشترك للطاقة وإطلاق الحرارة من بخار النفايات إلى المستهلكين الصناعيين أو المحليين ، محطات التدفئة والطاقة المشتركة (CHP) ؛ يولدون حوالي ثلث الكهرباء المنتجة في محطات الطاقة الحرارية.

هناك أربعة أنواع معروفة من الفحم. من أجل زيادة محتوى الكربون ، وبالتالي قيمة التسخين ، يتم ترتيب هذه الأنواع على النحو التالي: الخث ، والفحم البني ، والفحم القار (الدهن) أو الفحم القاري والأنثراسيت. في تشغيل محطات الطاقة الحرارية ، يتم استخدام النوعين الأولين بشكل أساسي.

الفحم ليس كربونًا نقيًا كيميائيًا ؛ فهو يحتوي أيضًا على مادة غير عضوية (في الفحم البني ، تصل إلى 40٪ كربون) ، والتي تبقى بعد احتراق الفحم على شكل رماد. يمكن أن يحتوي الفحم على الكبريت ، أحيانًا كجزء من كبريتيد الحديد ، وأحيانًا كجزء من المكونات العضوية للفحم. يحتوي الفحم عادة على الزرنيخ والسيلينيوم والعناصر المشعة. في الواقع ، تبين أن الفحم هو أقذر أنواع الوقود الأحفوري.

عندما يتم حرق الفحم ، يتكون ثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون وكميات كبيرة من أكاسيد الكبريت والجسيمات العالقة وأكاسيد النيتروجين. تتسبب أكاسيد الكبريت في إتلاف الأشجار والمواد المختلفة ولها تأثير ضار على البشر.

تسمى الجزيئات المنبعثة في الغلاف الجوي من احتراق الفحم في محطات توليد الطاقة "بالرماد المتطاير". يتم التحكم بصرامة في انبعاثات الرماد. في الواقع ، يدخل حوالي 10٪ من الجسيمات العالقة في الغلاف الجوي.

محطة توليد الكهرباء التي تعمل بالفحم بقدرة 1000 ميجاوات تستهلك 4-5 ملايين طن من الفحم سنويًا.

نظرًا لعدم وجود تعدين للفحم في إقليم ألتاي ، سنفترض أنه تم إحضاره من مناطق أخرى ، ولهذا السبب ، تم إنشاء الطرق ، وبالتالي تغيير المشهد الطبيعي.

الملحق هـ

محطات الطاقة الحرارية هي جهاز يعتمد تخصصه على توليد الكهرباء. يتم إنتاج الكهرباء عن طريق تحويل ومعالجة الطاقة الحرارية. تتولد الحرارة أثناء احتراق مورد الوقود ، والذي يمكن أن يكون مجموعة متنوعة من الوقود الأحفوري. القدرة على تحويل طاقة الموارد الطبيعية إلى كهرباء تجعل محطات الطاقة الحرارية جزءًا لا يتجزأ من حياة أي شخص حديث.

تستخدم محطات الطاقة الحرارية منخفضة الطاقة على نطاق واسع في مختلف المجالات. على سبيل المثال ، يمكنهم تدفئة وتزويد المدارس وأحواض السباحة والعيادات والمرافق الرياضية بالكهرباء. يمكن استخدامها لتهيئة ظروف عمل عادية في الأكواخ والمقطورات المؤقتة أثناء البناء ، في مناطق أخرى من الاقتصاد الوطني.

محطات توليد الطاقة هذه لديها الكثير من الإيجابيات وعدد قليل جدًا من السلبيات. تتكون محطات الطاقة الحرارية الصغيرة من عدة أجهزة وعملها مؤتمت بالكامل. كما يمكن أن تعمل TPP على أي نوع من الوقود، مما يسمح لك باستخدامه في أي ظروف.

أهم ميزة في عمل هذه التقنية هي أنها يسمح لك بعدم الاعتماد على ارتفاع أسعار الحرارةوالناقلات الكهربائية ولها محطة طاقة حرارية صغيرة مستقلة خاصة بها. هذه فرصة لتوفير الأموال المخصصة لذلك بنسبة 100٪ تقريبًا.

إمكانيات المعدات عمليا لا حصر لها ، لأنها يمكن أن توفر ، في الواقع ، أي غرفة في فئة ليست أسوأ من الشبكات المركزية ، وستكلف أقل بكثير. ستؤتي ثمار التكاليف الأولية بسرعة وستكون التكاليف ضئيلة للغاية بالنسبة للوقود الخاص بـ CHP. علاوة على ذلك ، يمكن أيضًا أن تتنوع وفقًا لظروف التشغيل ، واختيار خيار أرخص.

فوائد TPP

• مؤشر السعر المنخفض نسبيًا للمورد الحراري المستخدم أثناء تشغيل TPPs مقارنة بفئات الأسعار لمورد مماثل يستخدم في محطات الطاقة النووية.
• إن إنشاء محطة طاقة حرارية ، بالإضافة إلى جعل المنشأة في حالة تشغيل نشط ، سوف ينطوي على جذب أقل للأموال.
• يمكن تحديد موقع TPP جغرافيًا في أي نقطة جغرافية. لا يتطلب تنظيم عمل محطة من هذا النوع ربط موقع تركيب المحطة بالقرب من بعض الموارد الطبيعية. يمكن توصيل الوقود إلى المحطة من أي مكان في العالم باستخدام النقل البري أو السكك الحديدية.
• يتيح النطاق الصغير نسبيًا للشبكات TPP إمكانية تثبيتها في ظروف البلدان التي تعتبر فيها الأرض مورداً قيماً بسبب أراضيها الصغيرة ، علاوة على ذلك ، النسبة المئوية لمساحة الأرض التي وقعت في منطقة الاستبعاد وسحبت من احتياجات الزراعة يتم تقليله بشكل كبير.
• ستكون تكلفة الوقود الناتج عن TPP ، مقارنة بوقود الديزل المماثل أرخص.
• لا تعتمد الطاقة المولدة على التقلبات الموسمية في الطاقة ، وهو أمر نموذجي لمحطات الطاقة الكهرومائية.
• تتميز صيانة وتشغيل TPP بالبساطة.
• لقد تم إتقان العملية التكنولوجية لبناء TPPs على نطاق واسع ، مما يجعل من الممكن بناءها السريع ، مع توفير موارد الوقت بشكل كبير.
• في نهاية عمر خدمة TPP ، من السهل جدًا التخلص منها. يعتبر قسم البنية التحتية في TPP أكثر متانة من المعدات الرئيسية التي تمثلها الغلايات والتوربينات. أنظمة الإمداد بالمياه والتدفئة قادرة على الحفاظ على جودتها وخصائصها التكنولوجية لفترة طويلة من الزمن بعد انتهاء عمرها التشغيلي ؛ ويمكنها الاستمرار في العمل بعد استبدال التوربينات والغلايات.
• أثناء العمل ، يتم إطلاق الماء والبخار ، والذي يمكن استخدامه لتنظيم عملية التسخين أو في المهام التكنولوجية الأخرى.
• من الشركات المصنعة حوالي 80٪ من الكهرباء في الدولة.
• إن التوليد المتزامن للكهرباء وتنفيذ الإمداد الحراري بعمر خدمة طويل يجعل أنظمة TPPs اقتصادية.

مساوئ TPP

• انتهاك التوازن البيئي وتلوث الهواءفي عملية انبعاث الدخان والسخام فيه ، مركبات الكبريت والنيتروجين بكميات كبيرة. إن نشاط الشراكة عبر المحيط الهادئ قادر على إثارة ظاهرة "تأثير الاحتباس الحراري" ومرور المطر الحمضي. بالإضافة إلى ذلك ، يؤدي توليد الكهرباء ونقلها إلى تلوث البيئة الكهرومغناطيسي.
• فيما يتعلق باستخراج كمية كبيرة من الفحم لتشغيل وتشغيل TPPs ، هناك حاجة للمناجم ، والتي يتم أثناء إنشاءها إزعاج الإغاثة الطبيعية.
• انتهاك التوازن الحراري للمسطحات المائيةوالذي يحدث في عملية تصريف مياه التبريد من TPP مما يؤدي إلى زيادة مؤشرات درجة الحرارة.
• إلى جانب الغازات الملوثة للغلاف الجوي ، تطلق TPP بعض المواد التي تنتمي إلى مجموعة المواد المشعة ، والتي يمكن تتبع محتواها إلى حد ما في الوقود.
• أثناء تشغيل TPPs ، يتم استخدام تلك الموارد الطبيعية ، والتي يكون التجديد الطبيعي لها مستحيلًا ، وبالتالي فإن كمية هذه الموارد تتناقص تدريجياً.
• وجود كفاءة منخفضة نسبيًا.
• تجد TPP صعوبة في التعامل مع الحاجة إلى المشاركة في تغطية الجزء المتغير من جدول الحمل الكهربائي اليومي.
• تحتوي قدرة TPPs على العمل على الوقود المستورد على مشكلة مرتبطة بالتنظيم الدقيق لعملية توريد موارد الوقود.
• يتطلب تشغيل TPP تكاليف صيانة أعلى مقارنة بمحطات الطاقة الكهرومائية.

في أي الحالات يتم اختيار هذه المعدات؟

عندما تكون تكاليف نقل أو إنتاج الكهرباء مرتفعة ولا تستطيع ميزانية منظمة أو فرد التعامل معها. إذا كانت الأنظمة المركزية للإمداد بالحرارة والكهرباء لا تستطيع التعامل مع المناطق التي تم إنشاؤها أو تشغيلها بشكل إضافي.

عندما تكون كمية الكهرباء غير كافية ببساطة للتشغيل السلس للمعدات والأجهزة الحديثة. أو أنها ذات نوعية رديئة. أيضًا ، يجب ألا ننسى المكون البيئي للمعدات ، والذي يسمح لك بإطلاق مواد ضارة في الغلاف الجوي.

براعة والاقتصاد

يمكن أن تعمل محطات الطاقة على الخشب أو الفحم أو الغاز أو وقود الديزل. نادرًا ما يتم استخدام وقود الديزل بسبب تكلفته العالية وانبعاثاته الضارة. هناك العديد من التعديلات على هذه الإعدادات ويمكن التمييز بين:

1. التوربينات البخارية.
2. توربينات الغاز.
3. مولدات مكبس الغاز.

يعتمد اختيار TPP على الطاقة المطلوبة للمستهلك. الأكثر شيوعًا هي مكبس الغاز ، لكن قوتها فقط 80 ميغاواط.

الفوائد المطلقة وسط الأزمة

عموما هناك إيجابيات أكثر بكثير من السلبياتوبالنسبة لبعض المؤسسات والمؤسسات ، يعتبر شراء محطات توليد الطاقة الحرارية الصغيرة وسيلة ممتازة للخروج ، خاصة إذا كانت المدينة تنمو ولا توجد فرص لمد شبكات الكهرباء والتدفئة. أو أنها محملة لدرجة أنه على أي حال ، لن يكون إمداد الحرارة أو الضوء كافياً. يمكن أن يكون أيضًا حلاً ممتازًا في منطقة الضواحي ، حيث لا يوجد مصدر مركزي للتدفئة والكهرباء على الإطلاق ، ولكن يتم بناء المساكن ، مع ذلك. سيتم تقدير قدرات هذه المنشآت بشكل خاص من قبل العمال الذين يقومون بإصلاح الطرق السريعة والطرق والحفارين وعمال النفط الذين يتنقلون في جميع أنحاء البلاد ، لكن لا تتاح لهم الفرصة للاتصال بالإمداد المركزي للضوء والحرارة في كل مرة.

ربما تكون الشراكة عبر المحيط الهادئ مفيدة للحاميات العسكرية التي تخدم بعيدًا عن البلدات ، مع توفير الظروف المريحة بشكل كامل. باختصار ، يمكن أن تصبح هذه المعدات لا غنى عنها في المناطق التي تحظى بتقدير خاص لفرصة الحصول على التدفئة الكاملة والكهرباء وحتى الهواء البارد لمكيفات الهواء. يمكن نقل المعدات الصغيرة بسهولة بواسطة مركبات خاصة واستخدامها حسب الحاجة.

ستكون TPPs مفيدة أيضًا لأصحاب المشاريع الذين يشغلون مساحة في المرائب والمستودعات ولا يرتبطون بالتدفئة المركزية ، لكنهم يستخدمون الضوء بمعدلات عالية في المدينة. سيساعد هذا في توفير تكاليف المواد بشكل كبير أثناء التشغيل والسماح بعدم الاعتماد على محتكري الحرارة والضوء.

لا يمكن للقدرات المثالية للنسخة المصغرة من TPP أن تتنافس إلا مع عينات كبيرة من TPPs أو محطات الطاقة الكهرومائية ، لكن التنقل والتشغيل الآلي للمعدات الصغيرة يفوقان في أي حال.

الاستنتاجات

نظرًا لحقيقة أن مشكلة الطاقة ذات صلة بعصرنا ، تثار أسئلة حول تنظيم تزويد السكان بالكهرباء ، مع تجنب التكاليف المالية والوقتية الكبيرة مع الحفاظ على وضع بيئي مناسب. أحد الخيارات لحل هذه المشكلة هو بناء وتشغيل محطات الطاقة الحرارية.

المحطة الكهربائية هي محطة لتوليد الطاقة تقوم بتحويل الطاقة الطبيعية إلى طاقة كهربائية. الأكثر انتشارًا هي محطات الطاقة الحرارية (TPPs) التي تستخدم الطاقة الحرارية المنبعثة أثناء احتراق الوقود الأحفوري (الصلب والسائل والغازي).

تولد محطات الطاقة الحرارية حوالي 76٪ من الكهرباء المنتجة على كوكبنا. هذا بسبب وجود الوقود الأحفوري في جميع مناطق كوكبنا تقريبًا ؛ إمكانية نقل الوقود الأحفوري من موقع الإنتاج إلى محطة توليد كهرباء تقع بالقرب من مستهلكي الطاقة ؛ التقدم التقني في محطات الطاقة الحرارية ، مما يضمن بناء محطات طاقة حرارية ذات سعة كبيرة ؛ إمكانية استخدام الحرارة المهدرة لسائل العمل وتزويد المستهلكين ، بالإضافة إلى الطاقة الكهربائية ، وكذلك الطاقة الحرارية (بالبخار أو الماء الساخن) ، إلخ.

لا يمكن ضمان مستوى تقني عالٍ من الطاقة إلا من خلال بنية متناغمة لقدرات التوليد: يجب أن يحتوي نظام الطاقة على كل من NPPs التي تولد كهرباء رخيصة ، ولكن لديها قيود خطيرة على نطاق ومعدل تغيير الحمل ، و CHPPs التي توفر الحرارة والكهرباء يعتمد مقدارها على الحاجة إلى الحرارة ، ووحدات طاقة التوربينات البخارية القوية التي تعمل بالوقود الثقيل ، والتوربينات الغازية المتنقلة المستقلة ، والتي تغطي ذروة الحمل على المدى القصير.

1.1 أنواع محطات التوليد وخصائصها.

في التين. يوضح الشكل 1 تصنيف محطات الطاقة الحرارية التي تستخدم الوقود الأحفوري.

رسم بياني 1. أنواع محطات الطاقة الحرارية بالوقود الأحفوري.

التين .2 رسم تخطيطي حراري لـ TPP

1 - غلاية بخار 2 - التوربينات 3 - مولد كهربائي. 4 - مكثف 5 - مضخة المكثفات ؛ 6 - سخانات الضغط المنخفض ؛ 7 - نزع الهواء. 8 - مضخة تغذية ؛ 9 - سخانات الضغط العالي ؛ 10- مضخة تصريف.

محطة الطاقة الحرارية عبارة عن مجموعة من المعدات والأجهزة التي تحول طاقة الوقود إلى طاقة كهربائية وحرارية (بشكل عام).

محطات الطاقة الحرارية متنوعة للغاية ويمكن تصنيفها وفقًا لمعايير مختلفة.

وفقًا للغرض ونوع الطاقة الموردة ، يتم تقسيم محطات الطاقة إلى إقليمية وصناعية.

محطات توليد الطاقة في المنطقة عبارة عن محطات طاقة عامة مستقلة تخدم جميع أنواع المستهلكين في المنطقة (المؤسسات الصناعية ، والنقل ، والسكان ، وما إلى ذلك). غالبًا ما تحتفظ محطات توليد الطاقة المتكثفة بالمناطق ، التي تولد الكهرباء بشكل أساسي ، باسمها التاريخي - GRES (محطات توليد الطاقة في منطقة الولاية). تسمى محطات توليد الطاقة المركزية التي تولد الكهرباء والحرارة (على شكل بخار أو ماء ساخن) محطات توليد الطاقة والتدفئة المشتركة (CHP). كقاعدة عامة ، تتمتع GRES والمحطات الكهروضوئية الإقليمية بسعة تزيد عن مليون كيلوواط.

محطات الطاقة الصناعية هي محطات توليد الطاقة التي توفر التدفئة والكهرباء لمؤسسات صناعية محددة أو مجمعها ، على سبيل المثال ، مصنع لإنتاج المنتجات الكيميائية. تعد محطات الطاقة الصناعية جزءًا من المؤسسات الصناعية التي تخدمها. يتم تحديد قدرتها من خلال احتياجات المؤسسات الصناعية للحرارة والطاقة الكهربائية ، وكقاعدة عامة ، فهي أقل بكثير من قدرة محطات الطاقة الحرارية في المناطق. غالبًا ما تعمل محطات الطاقة الصناعية على شبكة كهربائية مشتركة ، ولكنها لا تخضع لمُرسل نظام الطاقة.

وفقًا لنوع الوقود المستخدم ، تنقسم محطات الطاقة الحرارية إلى محطات طاقة تعمل بالوقود الأحفوري والوقود النووي.

لتكثيف محطات الطاقة التي تعمل بالوقود الأحفوري ، في وقت لم تكن فيه محطات للطاقة النووية (NPP) ، تم تطوير اسم الطاقة الحرارية (TPP - محطة الطاقة الحرارية) تاريخيًا. بهذا المعنى ، سيتم استخدام هذا المصطلح أدناه ، على الرغم من أن محطات توليد الطاقة الحرارية ، ومحطات الطاقة التوربينية الغازية (GTES) ، ومحطات الطاقة ذات الدورة المركبة (PGPPs) هي أيضًا محطات طاقة حرارية تعمل على مبدأ تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة كهربائية .

يتم استخدام الوقود الغازي والسائل والصلب كوقود عضوي لنقاط الشراكة عبر المحيط الهادئ. تستهلك معظم TPPs في روسيا ، وخاصة في الجزء الأوروبي ، الغاز الطبيعي كوقود رئيسي ، وزيت الوقود كوقود احتياطي ، وذلك باستخدام الأخير بسبب تكلفته المرتفعة فقط في الحالات القصوى ؛ تسمى هذه TPPs بالغاز والنفط. في العديد من المناطق ، وخاصة في الجزء الآسيوي من روسيا ، يكون الوقود الرئيسي هو الفحم الحراري - فحم منخفض السعرات الحرارية أو نفايات من استخراج الفحم عالي السعرات الحرارية (فحم أنثراسايت - ASh). نظرًا لأن مثل هذه الأنواع من الفحم يتم طحنها في طواحين خاصة إلى حالة المسحوق قبل الاحتراق ، فإن مثل هذه الأنواع من الفحم الحجري تسمى الفحم المسحوق.

حسب نوع محطات الطاقة الحرارية المستخدمة في TPPs لتحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية من دوران دوارات وحدات التوربينات ، تتميز التوربينات البخارية والتوربينات الغازية ومحطات توليد الطاقة ذات الدورة المركبة.

أساس محطات توليد الطاقة من التوربينات البخارية هي وحدات التوربينات البخارية (STP) ، والتي تستخدم أكثر آلات الطاقة تعقيدًا وقوة وتقدماً - توربينات بخارية لتحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية. PTU هو العنصر الرئيسي لمحطات الطاقة الحرارية ومحطات الطاقة الحرارية ومحطات الطاقة النووية.

التوربينات البخارية التي تحتوي على توربينات التكثيف كمحرك للمولدات الكهربائية ولا تستخدم حرارة بخار العادم لتزويد الطاقة الحرارية للمستهلكين الخارجيين تسمى محطات توليد الطاقة التكثيف. إن وحدة PTU المجهزة بتوربينات التوليد المشترك للطاقة وتطلق حرارة بخار النفايات للمستهلكين الصناعيين أو المحليين تسمى محطات الحرارة والطاقة المشتركة (CHP).

تم تجهيز محطات توليد الطاقة الحرارية للتوربينات الغازية (GTES) بوحدات التوربينات الغازية (GTU) التي تعمل بالوقود الغازي أو السائل (الديزل) في الحالات القصوى. نظرًا لأن درجة حرارة الغازات الموجودة خلف وحدة التوربينات الغازية مرتفعة بدرجة كافية ، فيمكن استخدامها لتزويد الطاقة الحرارية لمستهلك خارجي. تسمى محطات الطاقة هذه GTU-CHPP. في الوقت الحاضر ، تمتلك روسيا محطة طاقة توربينية غازية واحدة (GRES-3 سميت باسم Klasson ، Elektrogorsk ، منطقة موسكو) بسعة 600 ميجاوات ومحطة GTU-CHP واحدة (في مدينة Elektrostal ، منطقة موسكو).

وحدة التوربينات الغازية التقليدية الحديثة (GTU) هي مزيج من ضاغط الهواء وغرفة الاحتراق والتوربينات الغازية ، فضلاً عن الأنظمة المساعدة التي تضمن تشغيلها. يسمى الجمع بين وحدة التوربينات الغازية والمولد الكهربائي وحدة التوربينات الغازية.

تم تجهيز محطات توليد الطاقة الحرارية بالغاز ذات الدورة المركبة بتوربينات الغاز ذات الدورة المركبة (CCGT) ، وهي عبارة عن مزيج من GTU و STU ، مما يسمح بالكفاءة العالية. يمكن إجراء CCGT-TPP عن طريق التكثيف (CCGT-KES) وإمداد الطاقة الحرارية (CCGT-CHP). حاليًا ، تعمل أربع محطات جديدة لتوليد الكهرباء من طراز CCGT-CHPP في روسيا (Severo-Zapadnaya CHPP of St. في عام 2007 تم تشغيل Ivanovskaya CCGT-KES.

تتكون كتل TPP من محطات طاقة منفصلة ، كقاعدة عامة ، من نفس النوع - وحدات طاقة. في وحدة الطاقة ، توفر كل غلاية البخار فقط لتوربيناتها الخاصة ، والتي تعود منها بعد التكثيف إلى المرجل الخاص بها فقط. تم بناء جميع GRES و CHPPs القوية وفقًا لمخطط الكتلة ، والذي يحتوي على ما يسمى بالتسخين الفائق المتوسط ​​للبخار. يتم توفير تشغيل الغلايات والتوربينات في TPPs ذات الوصلات العرضية بشكل مختلف: جميع غلايات TPP توفر البخار لخط بخار واحد مشترك (مجمّع) ويتم تشغيل جميع التوربينات البخارية في TPP منه. وفقًا لهذا المخطط ، يتم بناء CES دون ارتفاع درجة الحرارة المتوسطة ويتم إنشاء جميع CHPs تقريبًا لمعلمات البخار الأولية دون الحرجة.

وفقًا لمستوى الضغط الأولي ، يتم تمييز TPPs للضغط دون الحرج والضغط فوق الحرج (SKP) والمعلمات فوق الحرجة (SSCP).

الضغط الحرج هو 22.1 ميجا باسكال (225.6 ضغط جوي). في صناعة الطاقة الحرارية الروسية ، تم توحيد المعلمات الأولية: تم تصميم TPPs و CHPPs للضغط دون الحرج من 8.8 و 12.8 ميجا باسكال (90 و 130 ضغط جوي) ، وعند SKD - 23.5 ميجا باسكال (240 ضغط جوي). تمتلئ TPP للمعلمات فوق الحرجة لأسباب فنية بإعادة التسخين ووفقًا لمخطط الكتلة. تتضمن المعلمات فوق الحرجة تقليديًا الضغط الذي يزيد عن 24 ميجا باسكال (حتى 35 ميجا باسكال) ودرجة الحرارة التي تزيد عن 5600 درجة مئوية (حتى 6200 درجة مئوية) ، والتي يتطلب استخدامها مواد جديدة وتصميمات معدات جديدة. غالبًا ما يتم إنشاء TPPs أو CHPPs لمستويات مختلفة من المعلمات على عدة مراحل - بالتناوب ، تزداد المعلمات مع إدخال كل مرحلة جديدة.