كيف يتم صنعه، كيف يعمل، كيف يعمل. أنواع وأنواع محطات الطاقة الحرارية الحديثة (TES)

مقدمة 4

1 محطة مشتركة للحرارة والكهرباء.. 5

1.1 الخصائص العامة. 5

1.2 رسم تخطيطىحزب الشعب الجمهوري..10

1.3 مبدأ تشغيل CHP أحد عشر

1.4 الاستهلاك الحراري وكفاءة محطات الطاقة الحرارية ............................................ 15

2 مقارنة CHPP الروسية مع الأجانب 17

2.1 الصين. 17

2.2 اليابان. 18

2.3 الهند. 19

2.4 المملكة المتحدة. 20

خاتمة. 22

القائمة الببليوغرافية...23

مقدمة

CHP هو رابط الإنتاج الرئيسي في نظام الإمداد الحراري المركزي. يعد بناء محطات الطاقة الحرارية أحد الاتجاهات الرئيسية لتطوير قطاع الطاقة في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية والدول الاشتراكية الأخرى. في البلدان الرأسمالية، يكون توزيع محطات الطاقة والحرارة والحرارة المشتركة محدودًا (معظمها محطات توليد الطاقة والحرارة والحرارة الصناعية).

محطات توليد الطاقة والحرارة المشتركة (CHP) - محطات توليد الطاقة ذات التوليد المشترك طاقة كهربائيةوالدفء. وتتميز بأن حرارة كل كيلوغرام من البخار المأخوذ من التوربينة تستخدم جزئياً لتوليد الطاقة الكهربائية، ومن ثم لمستهلكي البخار والماء الساخن.

تهدف محطة الطاقة الحرارية إلى الإمداد المركزي بالحرارة والكهرباء للمؤسسات الصناعية والمدن.

إن تخطيط الإنتاج السليم من الناحية الفنية والاقتصادية في محطة الطاقة الحرارية يجعل من الممكن تحقيق أعلى مؤشرات الأداء بأقل التكاليف لجميع أنواع موارد الإنتاج، حيث أنه في محطة الطاقة الحرارية يتم استخدام حرارة البخار "المنفق" في التوربينات من أجل احتياجات الإنتاج والتدفئة وإمدادات المياه الساخنة.

محطات الحرارة والطاقة المشتركة

محطة الحرارة والطاقة المدمجة هي محطة توليد الطاقة التي تولد الطاقة الكهربائية عن طريق تحويل الطاقة الكيميائية للوقود إلى الطاقة الميكانيكية لدوران عمود المولد الكهربائي.

الخصائص العامة

محطة مشتركة للحرارة والطاقة - محطة الطاقة الحرارية, توليد ليس فقط الطاقة الكهربائية، ولكن أيضًا الحرارة، التي يتم توفيرها للمستهلكين على شكل بخار وماء ساخن. الاستخدام العملي للحرارة المهدرة من المحركات التي تدور حول المولدات الكهربائية هو سمة مميزةمحطة الطاقة الحرارية تسمى التدفئة. يساهم الإنتاج المشترك لنوعين من الطاقة في استخدام أكثر اقتصادا للوقود مقارنة بالتوليد المنفصل للكهرباء في محطات توليد الطاقة بالتكثيف والطاقة الحرارية في محطات الغلايات المحلية. إن استبدال الغلايات المحلية، التي تستخدم الوقود بشكل غير عقلاني وتلوث جو المدن والبلدات، بنظام مركزي لإمداد الحرارة لا يساهم فقط في توفير الوقود بشكل كبير، ولكن أيضًا في زيادة نقاء الهواء , تحسين الوضع الصحي للمناطق المأهولة بالسكان.

المصدر الأولي للطاقة في محطات الطاقة الحرارية هو الوقود العضوي (في محطات الطاقة الحرارية للتوربينات البخارية وتوربينات الغاز) أو الوقود النووي (في محطات الطاقة الحرارية النووية المخطط لها). التوزيع السائد (1976) هو محطات الطاقة الحرارية التوربينية البخارية التي تستخدم الوقود العضوي ( أرز. 1)، والتي، إلى جانب محطات توليد الطاقة التكثيفية، هي النوع الرئيسي لمحطات توليد الطاقة الحرارية لتوربينات البخار (TPES). هناك محطات CHP من النوع الصناعي - لتزويد المؤسسات الصناعية بالحرارة، ونوع التدفئة - للتدفئة السكنية و المباني العامةوكذلك إمدادهم بالمياه الساخنة. يتم نقل الحرارة من محطات الطاقة الحرارية الصناعية على مسافة عدة كم(أساسا في شكل حرارة البخار)، من التدفئة - على مسافة تصل إلى 20-30 كم(على شكل حرارة من الماء الساخن).

المعدات الرئيسية لمحطات الطاقة الحرارية للتوربينات البخارية هي الوحدات التوربينية التي تحول طاقة المادة العاملة (البخار) إلى طاقة كهربائية، ووحدات الغلايات , توليد البخار للتوربينات. تشتمل الوحدة التوربينية على توربين بخاري ومولد متزامن. تسمى التوربينات البخارية المستخدمة في محطات الطاقة والحرارة المشتركة بتوربينات الحرارة والطاقة المجمعة (CHTs). من بينها، تتميز CT: مع الضغط الخلفي، عادة ما يساوي 0.7-1.5 المنغنيز/م 2 (تم تركيبها في محطات الطاقة الحرارية التي تزود المؤسسات الصناعية بالبخار)؛ مع التكثيف واستخلاص البخار تحت ضغط 0.7-1.5 المنغنيز/م 2 (للمستهلكين الصناعيين) و0.05-0.25 من/م 2 (للبلديات والمستهلكين المنزليين)؛ مع التكثيف واستخلاص البخار (التسخين) تحت ضغط 0.05-0.25 المنغنيز/م 2 .

يمكن الاستفادة من الحرارة المهدرة الناتجة عن الضغط الخلفي المقطعي بشكل كامل. ومع ذلك، فإن الطاقة الكهربائية التي طورتها هذه التوربينات تعتمد بشكل مباشر على حجم الحمل الحراري، وفي غياب الأخير (كما يحدث، على سبيل المثال، في فصل الصيف عند تسخين محطات الطاقة الحرارية)، فإنها لا تولد الطاقة الكهربائية. لذلك، يتم استخدام الأشعة المقطعية ذات الضغط الخلفي فقط في حالة وجود حمل حراري موحد بدرجة كافية، ومضمون طوال مدة تشغيل CHP (أي بشكل رئيسي في محطات CHP الصناعية).

في الأشعة المقطعية مع التكثيف واستخراج البخار، يتم استخدام بخار الاستخراج فقط لتوفير الحرارة للمستهلكين، ويتم نقل حرارة تدفق بخار التكثيف إلى ماء التبريد في المكثف ويتم فقدها. ولتقليل فقدان الحرارة، يجب أن تعمل هذه المحولات الحرارية في معظم الأوقات وفقًا للجدول "الحراري"، أي مع الحد الأدنى من مرور البخار "التهوية" إلى المكثف. في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، تم تطوير وبناء أجهزة مقطعية محوسبة مع التكثيف واستخراج البخار، حيث يتم توفير استخدام حرارة التكثيف: مثل هذه الأشعة المقطعية، في ظل ظروف الحمل الحراري الكافي، يمكن أن تعمل كأجهزة مقطعية ذات ضغط خلفي. أصبحت الأشعة المقطعية مع التكثيف واستخراج البخار منتشرة على نطاق واسع في محطات الطاقة الحرارية لأنها عالمية في أوضاع التشغيل الممكنة. استخدامها يجعل من الممكن تنظيم الأحمال الحرارية والكهربائية بشكل مستقل تقريبًا؛ في حالة معينة، مع انخفاض الأحمال الحرارية أو في حالة عدم وجودها، يمكن لمحطة الطاقة الحرارية أن تعمل وفقًا لجدول "كهربائي"، بالطاقة الكهربائية المطلوبة كاملة أو شبه كاملة.

يفضل أن يتم اختيار الطاقة الكهربائية لوحدات توربينات التدفئة (بدلاً من وحدات التكثيف) ليس وفقًا لمقياس طاقة معين، ولكن وفقًا لكمية البخار الطازج التي تستهلكها. لذلك، في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، يتم توحيد وحدات توربينات التدفئة الكبيرة بدقة وفقًا لهذه المعلمة. وبالتالي، فإن الوحدات التوربينية R-100 ذات الضغط الخلفي، وPT-135 ذات الاستخلاص الصناعي والتدفئة، وT-175 ذات الاستخلاص الحراري لها نفس استهلاك البخار الطازج (حوالي 750 تي/ح) ولكن تختلف القوى الكهربائية (على التوالي 100 و 135 و 175 ميغاواط). تتمتع وحدات الغلايات التي تولد البخار لهذه التوربينات بنفس الإنتاجية (حوالي 800 تي/ح). يسمح هذا التوحيد باستخدام وحدات التوربينات في محطة واحدة للطاقة والحرارة والحرارة أنواع مختلفةبنفس المعدات الحرارية للغلايات والتوربينات. في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، تم أيضًا توحيد وحدات الغلايات المستخدمة للعمل في TPES لأغراض مختلفة. وهكذا الغلايات بسعة بخارية تصل إلى 1000 تي/حيستخدم لتزويد البخار كتوربينات تكثيف لـ 300 ميغاواط،وأكبر TT في العالم بسعر 250 ميغاواط.

الحمل الحراريفي تسخين محطات CHP بشكل غير متساو على مدار العام. من أجل تقليل تكاليف معدات الطاقة الأساسية، يتم توفير جزء من الحرارة (40-50٪) خلال فترات الحمل المتزايد للمستهلكين من غلايات تسخين المياه في أوقات الذروة. حصة الحرارة الصادرة عن الرئيسي معدات الطاقةعند أعلى حمل، يتم تحديد قيمة معامل التسخين لمحطة الطاقة الحرارية (عادة ما تكون 0.5-0.6). وبطريقة مماثلة، من الممكن تغطية قمم الحمل الصناعي الحراري (البخاري) (حوالي 10-20% من الحد الأقصى) بذروة المراجل البخاريةضغط منخفض. يمكن تنفيذ الإمداد الحراري وفقًا لمخططين ( أرز. 2). في الدائرة المفتوحة، يتم إرسال البخار من التوربينات مباشرة إلى المستهلكين. في دائرة مغلقة، يتم توفير الحرارة إلى المبرد (البخار والماء) المنقولة إلى المستهلكين من خلال المبادلات الحرارية (بخار البخار وبخار الماء). يتم تحديد اختيار المخطط إلى حد كبير من خلال نظام المياه لمحطة الطاقة الحرارية.

تستخدم محطات CHP مواد صلبة أو سائلة أو الوقود الغازي. نظرا لقربها الكبير من محطة الطاقة الحرارية المناطق المأهولة بالسكانإنهم يستخدمون أنواعًا من الوقود الأكثر قيمة (زيت الوقود والغاز) والتي تكون أقل تلويثًا للجو بالانبعاثات الصلبة (مقارنة بمحطات توليد الطاقة في المقاطعات بالولاية). ولحماية حوض الهواء من التلوث بالجزيئات الصلبة، يتم استخدام مجمعات الرماد (كما هو الحال في محطات توليد الكهرباء في المقاطعات). , لتفريق الجزيئات الصلبة وأكاسيد الكبريت والنيتروجين في الغلاف الجوي، يتم بناء مداخن يصل ارتفاعها إلى 200-250 م.عادة ما تكون محطات الطاقة والحرارة المشتركة التي يتم بناؤها بالقرب من مستهلكات الحرارة تقع على مسافة كبيرة من مصادر إمدادات المياه. ولذلك، تستخدم معظم محطات الطاقة الحرارية نظام إمداد المياه المتداول مع مبردات صناعية - أبراج التبريد. إن إمدادات المياه ذات التدفق المباشر في محطات الطاقة الحرارية أمر نادر الحدوث.

في محطات الطاقة الحرارية لتوربينات الغاز، تستخدم توربينات الغاز لتشغيل المولدات الكهربائية. يتم توفير الحرارة للمستهلكين بسبب الحرارة المأخوذة من تبريد الهواء المضغوط بواسطة ضواغط وحدة التوربينات الغازية، وحرارة الغازات المنبعثة في التوربينات. محطات توليد الطاقة ذات الدورة المركبة (المجهزة بتوربينات بخارية و وحدات توربينات الغاز) ومحطات الطاقة النووية.

أرز. 1. الشكل العاممحطات الحرارة والطاقة مجتمعة.

أرز. 2. أبسط مخططات محطات الحرارة والطاقة المدمجة مع توربينات مختلفة ومخططات مختلفة لإمداد البخار: أ - توربينات ذات ضغط خلفي واستخراج البخار، وإطلاق الحرارة - وفقًا لدائرة مفتوحة؛ ب - تكثيف التوربينات باستخراج البخار، وإطلاق الحرارة - حسب الدوائر المفتوحة والمغلقة؛ الكمبيوتر - غلاية بخارية. PP - مسخن البخار. حزب العمال - التوربينات البخارية. ز - مولد كهربائي. ك - مكثف. P - إنتاج البخار المتحكم فيه للاحتياجات التكنولوجية للصناعة؛ T - استخراج التدفئة المركزية القابلة للتعديل. TP - مستهلك الحرارة. OT - حمل التدفئة. KN وPN - مضخات المكثفات والأعلاف؛ PVD وHDPE - عالي و ضغط منخفض; د - مزيل الهواء PB - خزان مياه التغذية؛ SP - سخان الشبكة. SN - مضخة الشبكة.

رسم تخطيطي لمحطة الطاقة الحرارية

أرز. 3. رسم تخطيطي لمحطة الطاقة الحرارية.

على عكس CPP، تنتج CHP وتزود المستهلكين ليس فقط بالطاقة الكهربائية، ولكن أيضًا بالطاقة الحرارية على شكل ماء ساخن وبخار.

لتزويد الماء الساخن، يتم استخدام سخانات الشبكة (الغلايات)، حيث يتم تسخين المياه بالبخار من مخرجات التدفئة في التوربينات إلى درجة الحرارة المطلوبة. الماء الموجود في سخانات الشبكة يسمى ماء الشبكة. بعد أن يبرد المستهلكون، يتم ضخ مياه الشبكة مرة أخرى إلى سخانات الشبكة. يتم إرسال مكثفات الغلاية عن طريق المضخات إلى جهاز إزالة الهواء.

يتم استخدام البخار الذي يتم توفيره للإنتاج من قبل مستهلكي المصانع لأغراض مختلفة. وتحدد طبيعة هذا الاستخدام إمكانية إعادة مكثفات الإنتاج إلى محطة KA CHPP. المكثفات المعادة من الإنتاج إذا كانت جودتها مناسبة معايير الإنتاج، يتم إرساله إلى جهاز نزع الهواء عن طريق مضخة مثبتة بعد خزان التجميع. وبخلاف ذلك، يتم تغذيته إلى وحدة VPU للمعالجة المناسبة (تحلية، وتليين، وتأجيل، وما إلى ذلك).

عادة ما تكون محطات CHP مجهزة بمركبات فضائية من نوع الأسطوانة. من هذه المركبات الفضائية، يتم نفخ جزء صغير من ماء الغلاية إلى موسع النفخ المستمر ثم يتم تصريفه في المصرف من خلال مبادل حراري. ويسمى الماء المصرف ماء النفخ. عادةً ما يتم إرسال البخار الناتج في الموسع إلى جهاز إزالة الهواء.

مبدأ تشغيل CHP

دعونا ننظر في المخطط التكنولوجي الأساسي لمحطة الطاقة الحرارية (الشكل 4)، الذي يميز تكوين أجزائه والتسلسل العام للعمليات التكنولوجية.

أرز. 4. الأساسية نظام التكنولوجياحزب الشعب الجمهوري.

يشتمل مصنع CHP على منشأة للوقود (FF) وأجهزة لإعداده قبل الاحتراق (PT). يشمل الاقتصاد في استهلاك الوقود أجهزة الاستقبال والتفريغ، وآليات النقل، ومستودعات الوقود، وأجهزة التحضير الأولي للوقود (محطات التكسير).

منتجات احتراق الوقود - يتم امتصاص غازات المداخن بواسطة عوادم الدخان (DS) ويتم تفريغها عبر المداخن (STP) في الغلاف الجوي. يقع الجزء غير القابل للاحتراق من الوقود الصلب في الفرن على شكل خبث (S)، ويتم حمل جزء كبير على شكل جزيئات صغيرة بعيدًا مع غازات المداخن. لحماية الجو من انبعاث الرماد المتطاير، يتم تركيب مجمعات الرماد (AS) أمام عوادم الدخان. وعادة ما يتم التخلص من الخبث والرماد في مقالب الرماد. يتم توفير الهواء اللازم للاحتراق إلى غرفة الاحتراق عن طريق مراوح المنفاخ. تشكل عوادم الدخان والمدخنة ومراوح المنفاخ وحدة سحب المحطة (TDU).

تشكل الأقسام المذكورة أعلاه أحد المسارات التكنولوجية الرئيسية - مسار الوقود والغاز والهواء.

المسار التكنولوجي الثاني الأكثر أهمية لمحطة توليد الطاقة التوربينية البخارية هو مسار الماء البخاري، والذي يتضمن جزء الماء والبخار من مولد البخار، وهو محرك حراري (TE)، بشكل أساسي توربينات البخار، وحدة التكثيف، بما في ذلك المكثف (K) ومضخة المكثفات (KN)، ونظام إمداد المياه الفني (TV) مع مضخات مياه التبريد (NOV)، ووحدة معالجة المياه والتغذية، بما في ذلك معالجة المياه (WO)، وارتفاع و سخانات الضغط المنخفض (HPH وLPH)، ومضخات التغذية (PN)، وكذلك خطوط أنابيب البخار والمياه.

في نظام مسالك الوقود والغاز والهواء، يتم إطلاق الطاقة المرتبطة كيميائيًا للوقود، عند حرقه في غرفة الاحتراق، في شكل طاقة حرارية تنتقل عن طريق الإشعاع والحمل الحراري عبر الجدران المعدنية نظام الأنابيبالماء المولد للبخار والبخار المتولد من الماء. طاقة حراريةيتم تحويل البخار في التوربين إلى طاقة حركية للتدفق، تنتقل إلى دوار التوربين. يتم تحويل الطاقة الميكانيكية لدوران دوار التوربين المتصل بدوار المولد الكهربائي (EG) إلى طاقة التيار الكهربائي، مخصصة ناقص استهلاكها الخاص للمستهلك الكهربائي.

يمكن استخدام حرارة مائع العمل العامل في التوربينات لتلبية احتياجات مستهلكي الحرارة الخارجيين (TC).

يحدث استهلاك الحرارة في المناطق التالية:

1. الاستهلاك للأغراض التكنولوجية.

2. الاستهلاك لأغراض التدفئة والتهوية في المباني السكنية والعامة والصناعية.

3. الاستهلاك لاحتياجات الأسرة الأخرى.

يعتمد جدول استهلاك الحرارة التكنولوجي على خصائص الإنتاج ووضع التشغيل وما إلى ذلك. لا تحدث موسمية الاستهلاك في هذه الحالة إلا في حالات نادرة نسبيًا. في معظم المؤسسات الصناعية، يكون الفرق بين استهلاك حرارة الشتاء والصيف للأغراض التكنولوجية ضئيلًا. يتم الحصول على فرق بسيط فقط إذا تم استخدام جزء من بخار العملية للتدفئة، وكذلك بسبب الزيادة وقت الشتاءفقدان الحرارة.

بالنسبة لمستهلكي الحرارة، يتم وضع مؤشرات الطاقة بناءً على العديد من البيانات التشغيلية، أي. معايير كمية الحرارة التي تستهلكها أنواع مختلفة من الإنتاج لكل وحدة من المنتج المنتج.

تتميز المجموعة الثانية من المستهلكين، المزودة بالحرارة لأغراض التدفئة والتهوية، بتوحيد كبير في استهلاك الحرارة طوال اليوم وتفاوت حاد في استهلاك الحرارة على مدار العام: من الصفر في الصيف إلى الحد الأقصى في الشتاء.

قوة التدفئة تعتمد بشكل مباشر على درجة حرارة الهواء الخارجي، أي. من العوامل المناخية والجوية.

عند إطلاق الحرارة من المحطة، يمكن أن تكون المبردات عبارة عن بخار وماء ساخن، يتم تسخينهما في سخانات الشبكة مع البخار الناتج عن عمليات استخراج التوربينات. يتم تحديد مسألة اختيار سائل تبريد معين ومعلماته بناءً على متطلبات تكنولوجيا الإنتاج. في بعض الحالات، يتم استخدام البخار منخفض الضغط الذي يتم إنفاقه في الإنتاج (على سبيل المثال، بعد المطارق البخارية) لأغراض التدفئة والتهوية. في بعض الأحيان يتم استخدام البخار لتدفئة المباني الصناعية لتجنب تركيب نظام منفصل لتسخين الماء الساخن.

من الواضح أن تفريغ البخار إلى الجانب لأغراض التدفئة غير عملي، حيث يمكن بسهولة تلبية احتياجات التدفئة بالماء الساخن، مما يترك كل بخار التسخين متكثفًا في المحطة.

نادرًا ما يتم توفير الماء الساخن للأغراض التكنولوجية. مستهلكو الماء الساخن هم فقط الصناعات التي تستخدمه للغسيل الساخن والعمليات المماثلة الأخرى، ولم تعد المياه الملوثة تعاد إلى المحطة.

يتم تسخين المياه الساخنة الموردة لأغراض التدفئة والتهوية في المحطة في سخانات الشبكة بالبخار من ضغط مخرج متحكم فيه يبلغ 1.17-2.45 بار. عند هذا الضغط، يتم تسخين الماء إلى درجة حرارة 100-120.

رغم ذلك، متى درجات الحرارة المنخفضةعطلة الهواء الطلق كميات كبيرةتصبح الحرارة عند درجة حرارة الماء هذه غير عملية، حيث أن كمية المياه المتداولة في الشبكة، وبالتالي استهلاك الطاقة لضخها، تزداد بشكل ملحوظ. لذلك، بالإضافة إلى السخانات الرئيسية التي يتم تغذيتها بالبخار من الاستخراج المتحكم فيه، يتم تركيب سخانات الذروة، حيث يتم توفير بخار التسخين عند ضغط 5.85-7.85 بار من استخلاص الضغط العالي أو مباشرة من الغلايات من خلال وحدة تبريد التخفيض .

كلما ارتفعت درجة حرارة الماء الأولية، انخفض استهلاك الطاقة لتشغيل مضخات الشبكة، وكذلك قطر أنابيب التدفئة. حاليا، في سخانات الذروة، يتم تسخين المياه في أغلب الأحيان إلى درجة حرارة 150 درجة من المستهلك، مع حمل تسخين بحت، عادة ما تكون درجة الحرارة حوالي 70 درجة.

1.4. استهلاك الحرارة وكفاءة محطات الطاقة الحرارية

تزود محطات الحرارة والطاقة المشتركة المستهلكين بالطاقة الكهربائية والحرارة من خلال البخار المنبعث في التوربينات. من المعتاد في الاتحاد السوفييتي توزيع تكاليف الحرارة والوقود بين هذين النوعين من الطاقة:

2) لإنتاج وإطلاق الحرارة:

	,	(3.3)
	,	(3.3 أ)

أين - استهلاك الحرارة للمستهلكين الخارجيين؛ - توفير الحرارة للمستهلك؛ حر - كفاءة إمداد الحرارة بواسطة وحدة توربينية، مع مراعاة فقدان الحرارة أثناء إمدادها (في سخانات الشبكة، وخطوط أنابيب البخار، وما إلى ذلك)؛ حر = 0.98¸0.99.

إجمالي استهلاك الحرارة لكل وحدة توربينية سوالتي تتكون من المعادل الحراري للطاقة الداخلية للتوربين 3600 ن ط، استهلاك الحرارة للمستهلك الخارجي س t وفقدان الحرارة في مكثف التوربينات سي) المعادلة العامة للتوازن الحراري لتركيب توربينات التدفئة لها الشكل

لمحطات الطاقة الحرارية ككل مع مراعاة كفاءة المراجل البخارية ح p.k وكفاءة النقل الحراري حنحن نحصل:

	;	(3.6)
	.	(3.6 أ)

يتم تحديد المعنى بشكل أساسي من خلال قيمة القيمة - القيمة.

يؤدي توليد الكهرباء باستخدام الحرارة المهدرة إلى زيادة كفاءة إنتاج الكهرباء في محطات الطاقة الحرارية بشكل كبير مقارنة بمحطات توليد الطاقة الحرارية، ويؤدي إلى توفير كبير في استهلاك الوقود في الدولة.

خاتمة للجزء الأول

وبالتالي فإن محطة الطاقة الحرارية لا تشكل مصدراً للتلوث على نطاق واسع في المنطقة التي تقع فيها. إن تخطيط الإنتاج السليم من الناحية الفنية والاقتصادية في محطة الطاقة الحرارية يجعل من الممكن تحقيق أعلى مؤشرات الأداء بأقل تكلفة لجميع أنواع موارد الإنتاج، حيث أنه في محطة الطاقة الحرارية يتم استخدام حرارة البخار "المنفق" في التوربينات لتلبية الاحتياجات الإنتاج والتدفئة وإمدادات المياه الساخنة

مقارنة CHPP الروسية مع الأجنبية

أكبر الدول المنتجة للكهرباء في العالم هي الولايات المتحدة الأمريكية والصين، حيث تنتج كل منهما 20% من الإنتاج العالمي، واليابان وروسيا والهند، وهي أقل منهم بأربع مرات.

الصين

وسوف يتضاعف استهلاك الصين من الطاقة بحلول عام 2030، وفقاً لشركة إكسون موبيل. وبشكل عام، سوف تمثل الصين حوالي ثلث الزيادة العالمية في الطلب على الكهرباء بحلول هذا الوقت. وتختلف هذه الديناميكيات، وفقاً لشركة إكسون موبيل، اختلافاً جوهرياً عن الوضع في الولايات المتحدة، حيث توقعات نمو الطلب معتدلة للغاية.

حاليا، هيكل قدرة التوليد في الصين هو على النحو التالي. يتم توفير حوالي 80% من الكهرباء المولدة في الصين عن طريق محطات الطاقة الحرارية التي تعمل بالفحم، ويرجع ذلك إلى وجود رواسب كبيرة من الفحم في البلاد. يتم توفير 15% من محطات الطاقة الكهرومائية، و2% من محطات الطاقة النووية، و1% من محطات الطاقة الحرارية للنفط والغاز ومحطات الطاقة الأخرى (طاقة الرياح، إلخ). أما بالنسبة للتوقعات، ففي المستقبل القريب (2020)، سيظل دور الفحم في قطاع الطاقة الصيني مهيمناً، لكن حصة الطاقة النووية ستزداد بشكل كبير (تصل إلى 13%) وحصة الغاز الطبيعي (تصل إلى 7%). ) 1، والتي سوف يتحسن استخدامها بشكل ملحوظ الوضع البيئيفي المدن سريعة النمو في الصين.

اليابان

يصل إجمالي القدرة المركبة لمحطات الطاقة في اليابان إلى 241.5 مليون كيلووات. 60٪ منها عبارة عن محطات طاقة حرارية (بما في ذلك محطات الطاقة الحرارية التي تعمل بالغاز - 25٪، زيت الوقود - 19٪، الفحم - 16٪). وتمثل محطات الطاقة النووية 20%، وتمثل محطات الطاقة الكهرومائية 19% من إجمالي قدرة توليد الكهرباء. هناك 55 محطة للطاقة الحرارية في اليابان بقدرة مركبة تزيد عن مليون كيلوواط. أكبرها الغاز: كاواجو(تشوبو إلكتريك) – 4.8 مليون كيلوواط، هيغاشي(توهوكو إلكتريك) - 4.6 مليون كيلووات، وكاشيما التي تعمل بالنفط (طوكيو إلكتريك) - 4.4 مليون كيلووات، وهيكينان (تشوبو إلكتريك) التي تعمل بالفحم - 4.1 مليون كيلووات.

الجدول 1 - إنتاج الكهرباء في محطات الطاقة الحرارية وفقًا لمعهد اقتصاديات الطاقة IEEJ، اليابان (معهد اقتصاديات الطاقة، اليابان)

الهند

يتم توليد حوالي 70% من الكهرباء المستهلكة في الهند عن طريق محطات الطاقة الحرارية. لقد أدى برنامج الكهربة الذي تبنته سلطات البلاد إلى تحويل الهند إلى واحدة من أكثر الأسواق جاذبية للاستثمار وترويج الخدمات الهندسية. ل السنوات الأخيرةتتخذ الجمهورية خطوات متسقة لإنشاء صناعة طاقة كهربائية كاملة وموثوقة. إن تجربة الهند جديرة بالملاحظة، حيث أن البلاد، التي تعاني من نقص المواد الخام الهيدروكربونية، تعمل بنشاط على تطوير مصادر بديلة للطاقة. إحدى سمات استهلاك الكهرباء في الهند، والتي يشير إليها خبراء الاقتصاد في البنك الدولي، هي أن نمو استهلاك الأسر المعيشية محدود بشدة بسبب عدم إمكانية الحصول على الكهرباء لنحو 40% من السكان (وفقًا لمصادر أخرى، فإن الوصول إلى الكهرباء محدود بالنسبة لـ 43 شخصًا). (٪ من سكان الحضر و 55٪ من سكان الريف). هناك مشكلة أخرى تواجه صناعة الطاقة المحلية وهي عدم موثوقية الإمدادات. يعد انقطاع التيار الكهربائي حالة شائعة حتى في المدن الكبرى والمراكز الصناعية في البلاد.

ووفقاً لوكالة الطاقة الدولية، ونظراً للحقائق الاقتصادية الحالية، فإن الهند هي واحدة من الدول القليلة التي من المتوقع أن ينمو فيها استهلاك الكهرباء بشكل مطرد في المستقبل المنظور. يعد اقتصاد هذا البلد، ثاني أكبر دولة في العالم من حيث عدد السكان، من أسرع الاقتصادات نموًا. وعلى مدى العقدين الماضيين، بلغ متوسط ​​نمو الناتج المحلي الإجمالي السنوي 5.5%. في 2007/08 السنة الماليةوفقا للمنظمة الإحصائية المركزية للهند، بلغ الناتج المحلي الإجمالي 1059.9 مليار دولار، مما يضع البلاد في المرتبة الثانية عشرة من حيث أكبر اقتصاد في العالم. وفي هيكل الناتج المحلي الإجمالي، تحتل الخدمات المركز المهيمن (55.9%)، تليها الصناعة (26.6%) والزراعة (17.5%). وفي الوقت نفسه، وفقا لبيانات غير رسمية، في يوليو السنة الحاليةتم تسجيل رقم قياسي فريد لمدة خمس سنوات في البلاد - تجاوز الطلب على الكهرباء العرض بنسبة 13.8٪.

يتم توليد أكثر من 50% من الكهرباء في الهند عن طريق محطات الطاقة الحرارية التي تستخدم الفحم. والهند هي في الوقت نفسه ثالث أكبر منتج للفحم في العالم وثالث أكبر مستهلك لهذا المورد في العالم، في حين تظل مصدراً صافياً للفحم. ويظل هذا النوع من الوقود هو الأهم والأكثر اقتصادا بالنسبة للطاقة في الهند، حيث يعيش ما يصل إلى ربع السكان تحت خط الفقر.

بريطانيا العظمى

واليوم في المملكة المتحدة، تنتج محطات الطاقة التي تعمل بالفحم حوالي ثلث احتياجات البلاد من الكهرباء. تطلق محطات الطاقة هذه ملايين الأطنان من الغازات الدفيئة والجسيمات السامة في الغلاف الجوي، ولهذا السبب يحث علماء البيئة الحكومة باستمرار على إغلاق محطات الطاقة هذه على الفور. لكن المشكلة هي أنه لا يوجد حاليا ما يمكن تجديده من هذا الجزء من الكهرباء المولدة من محطات الطاقة الحرارية.

خاتمة للجزء الثاني

وعلى هذا فإن روسيا أقل شأناً من أكبر الدول المنتجة للكهرباء في العالم، الولايات المتحدة والصين، حيث تنتج كل منهما 20% من الإنتاج العالمي، وهي على قدم المساواة مع اليابان والهند.

خاتمة

يصف هذا الملخص أنواع محطات الحرارة والطاقة المدمجة. يتم النظر في الرسم التخطيطي والغرض من العناصر الهيكلية ووصف عملها. تم تحديد عوامل الكفاءة الرئيسية للمحطة.

©2015-2019 الموقع
جميع الحقوق تنتمي إلى مؤلفيها. لا يدعي هذا الموقع حقوق التأليف، ولكنه يوفر الاستخدام المجاني.
تاريخ إنشاء الصفحة: 2016-08-08

CHP هي محطة طاقة حرارية لا تنتج الكهرباء فحسب، بل توفر أيضًا الحرارة لمنازلنا في الشتاء. باستخدام مثال محطة كراسنويارسك للطاقة الحرارية، دعونا نرى كيف تعمل أي محطة للطاقة الحرارية تقريبًا.

توجد 3 محطات للطاقة الحرارية في كراسنويارسك، يبلغ إجمالي الطاقة الكهربائية فيها 1146 ميجاوات فقط (للمقارنة، تبلغ قدرة محطة Novosibirsk CHPP 5 وحدها 1200 ميجاوات)، ولكن ما كان رائعًا بالنسبة لي هو Krasnoyarsk CHPP-3 لأن المحطة جديدة - ولم يمر حتى عام واحد، حيث تم اعتماد وحدة الطاقة الأولى والوحيدة حتى الآن من قبل مشغل النظام ووضعها في التشغيل التجاري. لذلك، تمكنت من تصوير المحطة الجميلة التي لا تزال مليئة بالأتربة ومعرفة الكثير عن محطة الطاقة الحرارية.

في هذا المنشور، بالإضافة إلى المعلومات الفنية حول KrasTPP-3، أريد الكشف عن مبدأ تشغيل أي محطة حرارية وتوليد مشتركة تقريبًا.

1. ثلاث مداخن ارتفاع العليا 275 م والثانية 180 م

يشير اختصار CHP نفسه إلى أن المحطة لا تولد الكهرباء فحسب، بل تولد أيضًا الحرارة (الماء الساخن والتدفئة)، وقد يكون توليد الحرارة أولوية أعلى في بلدنا المعروف بفصول الشتاء القاسية.

2. تبلغ القدرة الكهربائية المركبة لمحطة كراسنويارسك CHPP-3 208 ميجاوات، والقدرة الحرارية المركبة 631.5 جيجا كالوري/ساعة

وبطريقة مبسطة يمكن وصف مبدأ تشغيل محطة الطاقة الحرارية على النحو التالي:

كل شيء يبدأ بالوقود. يمكن استخدام الفحم والغاز والخث والصخر الزيتي كوقود في محطات الطاقة المختلفة. في حالتنا، هذا هو الفحم البني B2 من منجم بورودينو المفتوح، الواقع على بعد 162 كم من المحطة. يتم نقل الفحم عن طريق السكك الحديدية. يتم تخزين جزء منه، والجزء الآخر يذهب عبر الناقلات إلى وحدة الطاقة، حيث يتم سحق الفحم نفسه أولاً إلى الغبار ثم يتم تغذيته في غرفة الاحتراق - غلاية البخار.

غلاية البخار هي وحدة لإنتاج البخار عند ضغط أعلى من الضغط الجوي من مياه التغذية التي يتم توفيرها لها بشكل مستمر. يحدث هذا بسبب الحرارة المنبعثة أثناء احتراق الوقود. تبدو الغلاية نفسها مثيرة للإعجاب للغاية. في KrasCHETS-3، يبلغ ارتفاع المرجل 78 مترًا (مبنى مكون من 26 طابقًا)، ويزن أكثر من 7000 طن.

6. غلاية بخارية ماركة Ep-670، مصنعة في تاغونروغ. قدرة الغلاية 670 طن بخار في الساعة

لقد استعرت رسمًا تخطيطيًا مبسطًا للغلاية البخارية لمحطة توليد الكهرباء من موقع الويب energoworld.ru حتى تتمكن من فهم هيكلها

1 - غرفة الاحتراق (الفرن)؛ 2 - قناة الغاز الأفقية. 3 - رمح الحمل الحراري. 4 - شاشات الاحتراق. 5 - شاشات السقف. 6 - أنابيب الصرف. 7 - طبل. 8 – مسخن الحمل الحراري الإشعاعي. 9 - مسخن الحمل الحراري. 10 - موفر المياه. 11 — سخان الهواء. 12 - مروحة منفاخ. 13 - مجمعات الشاشة السفلية؛ 14 - خزانة ذات أدراج الخبث. 15 - التاج البارد. 16- الشعلات. لا يُظهر الرسم التخطيطي مجمع الرماد و عادم الدخان.

7. وجهة نظر من فوق

10. أسطوانة الغلاية مرئية بوضوح. الأسطوانة عبارة عن وعاء أفقي أسطواني يحتوي على كميات من الماء والبخار، ويفصل بينها سطح يسمى مرآة التبخر.

نظرًا لإنتاج البخار العالي، فقد طورت الغلاية أسطح تسخين، سواء تبخرية أو شديدة الحرارة. صندوق الاحتراق الخاص به منشوري ورباعي الزوايا مع دوران طبيعي.

بضع كلمات حول مبدأ تشغيل المرجل:

يدخل ماء التغذية إلى الأسطوانة، ويمر عبر المقتصد، وينزل عبر أنابيب الصرف إلى المجمعات السفلية لشبكات الأنابيب، ومن خلال هذه الأنابيب يرتفع الماء، وبالتالي يسخن، حيث تحترق الشعلة داخل صندوق الاحتراق. ويتحول الماء إلى خليط من الماء والبخار، ويذهب جزء منه إلى الأعاصير البعيدة ويعود الجزء الآخر إلى البرميل. وفي كلتا الحالتين ينقسم هذا الخليط إلى ماء وبخار. يذهب البخار إلى أجهزة التسخين الفائقة، ويكرر الماء مساره.

11. تخرج غازات المداخن المبردة (حوالي 130 درجة) من الفرن إلى مرسبات كهربائية. في المرسبات الكهربائية، تتم تنقية الغازات من الرماد، ويتم إزالة الرماد إلى مكب الرماد، وتتسرب غازات المداخن المنقاة إلى الغلاف الجوي. الدرجة الفعالة لتنقية غاز المداخن هي 99.7%.
تظهر الصورة نفس المرسبات الكهروستاتيكية.

يمر البخار عبر سخانات فائقة، ويتم تسخينه إلى درجة حرارة 545 درجة ويدخل إلى التوربين، حيث يدور دوار مولد التوربين تحت ضغطه، وبالتالي يتم توليد الكهرباء. وتجدر الإشارة إلى أنه في محطات توليد الطاقة التكثيفية (GRES) يكون نظام تدوير المياه مغلقًا تمامًا. يتم تبريد وتكثيف كل البخار الذي يمر عبر التوربين. وبعد تحول الماء إلى الحالة السائلة مرة أخرى، يتم إعادة استخدامه. ولكن في توربينات محطة الطاقة الحرارية، لا يدخل كل البخار إلى المكثف. يتم استخراج البخار - الإنتاج (استخدام البخار الساخن في أي إنتاج) والتدفئة (شبكة إمدادات الماء الساخن). وهذا يجعل حزب الشعب الجمهوري أكثر ربحية من الناحية الاقتصادية، ولكن له عيوبه. عيب محطات الحرارة والطاقة المشتركة هو أنه يجب بناؤها بالقرب من المستخدم النهائي. إن وضع أنابيب التدفئة يكلف الكثير من المال.

12. يستخدم Krasnoyarsk CHPP-3 نظام إمداد المياه الفني بالتدفق المباشر، مما يجعل من الممكن التخلي عن استخدام أبراج التبريد. أي أن الماء المستخدم لتبريد المكثف والمستخدم في الغلاية يتم أخذه مباشرة من نهر ينيسي، ولكن قبل ذلك يخضع للتنقية وتحلية المياه. بعد الاستخدام، يتم إرجاع المياه عبر القناة إلى نهر ينيسي، مروراً بنظام إطلاق تبديدي (خلط الماء الساخن بالماء البارد من أجل تقليل التلوث الحراري للنهر)

14. مولد توربيني

آمل أن أتمكن من وصف مبدأ تشغيل محطة الطاقة الحرارية بوضوح. الآن القليل عن KrasTPP-3 نفسه.

بدأ بناء المحطة في عام 1981، ولكن، كما يحدث في روسيا، بسبب انهيار الاتحاد السوفييتي والأزمات، لم يكن من الممكن بناء محطة للطاقة الحرارية في الوقت المحدد. ومن عام 1992 إلى عام 2012، عملت المحطة كمرجل للغلايات - حيث كانت تقوم بتسخين المياه، لكنها تعلمت توليد الكهرباء فقط في الأول من مارس من العام الماضي.

ينتمي Krasnoyarsk CHPP-3 إلى Yenisei TGC-13. توظف محطة الطاقة الحرارية حوالي 560 شخصًا. حاليًا، توفر Krasnoyarsk CHPP-3 إمدادات الحرارة للمؤسسات الصناعية والقطاع السكني والمجتمعي في منطقة سوفيتسكي في كراسنويارسك - على وجه الخصوص، مناطق سيفيرني وفزليوتكا وبوكروفسكي وإينوكنتيفسكي الصغيرة.

17.

19. وحدة المعالجة المركزية

20. توجد أيضًا 4 غلايات للمياه الساخنة في KrasTPP-3

21. ثقب الباب في صندوق الاحتراق

23. وهذه الصورة مأخوذة من سطح وحدة الطاقة. يبلغ ارتفاع الأنبوب الكبير 180 مترًا، أما الأنبوب الأصغر فهو أنبوب غرفة غلاية البداية.

24. محولات

25. يتم استخدام مجموعة المفاتيح الكهربائية المغلقة المعزولة بالغاز بجهد 220 كيلو فولت (GRUE) كمجموعة مفاتيح كهربائية في KrasTPP-3.

26. داخل المبنى

28. منظر عام للمفاتيح الكهربائية

29. هذا كل شئ. شكرًا لكم على اهتمامكم

يمكن تجهيز محطات الطاقة الحرارية بتوربينات البخار والغاز ومحركات الاحتراق الداخلي. وأكثرها شيوعاً هي المحطات الحرارية ذات التوربينات البخارية، والتي بدورها تنقسم إلى: التكثيف (KES)- كل البخار الذي، باستثناء الاختيارات الصغيرة لتسخين مياه التغذية، يستخدم لتدوير التوربينات وتوليد الطاقة الكهربائية؛ محطات توليد الطاقة التدفئة- محطات الحرارة والطاقة المشتركة (CHP) والتي تعتبر مصدر الطاقة لمستهلكي الطاقة الكهربائية والحرارية وتقع في منطقة استهلاكهم.

محطات توليد الطاقة التكثيف

غالبًا ما تسمى محطات توليد الطاقة المتكثفة بمحطات توليد الطاقة في مناطق الولاية (GRES). تقع محطات IES بشكل أساسي بالقرب من مناطق استخراج الوقود أو الخزانات المستخدمة لتبريد وتكثيف البخار المنبعث من التوربينات.

السمات المميزة لمحطات الطاقة التكثيف

1. في معظم الأحيان، هناك مسافة كبيرة من مستهلكي الطاقة الكهربائية، مما يستلزم الحاجة إلى نقل الكهرباء بشكل رئيسي على الفولتية 110-750 كيلو فولت؛
2. مبدأ الكتلة لبناء المحطة، والذي يوفر مزايا تقنية واقتصادية كبيرة، تتمثل في زيادة الموثوقية التشغيلية وتسهيل التشغيل، وتقليل حجم أعمال البناء والتركيب.
3. تشكل الآليات والمنشآت التي تضمن الأداء الطبيعي للمحطة نظامها.

يمكن أن تعمل IES بالوقود الصلب (الفحم، الخث)، السائل (زيت الوقود، الزيت) أو الغاز.

تتمثل عملية إمداد الوقود وتحضير الوقود الصلب في نقله من المستودعات إلى نظام تحضير الوقود. في هذا النظام، يتم إحضار الوقود إلى حالة المسحوق بغرض حقنه بشكل أكبر في مواقد فرن الغلاية. للحفاظ على عملية الاحتراق، تقوم مروحة خاصة بدفع الهواء إلى داخل صندوق الاحتراق، ويتم تسخينه بواسطة غازات العادم، التي يتم امتصاصها من صندوق الاحتراق بواسطة عادم الدخان.

يتم إمداد الشعلات بالوقود السائل مباشرة من المستودع بشكل ساخن بواسطة مضخات خاصة.

يتكون تحضير الوقود الغازي بشكل أساسي من تنظيم ضغط الغاز قبل الاحتراق. يتم نقل الغاز من الحقل أو منشأة التخزين عبر خط أنابيب الغاز إلى نقطة توزيع الغاز (الناتج المحلي الإجمالي) للمحطة. يتم توزيع الغاز وتنظيم معالمه في موقع التكسير الهيدروليكي.

العمليات في دائرة البخار والماء

يتم تنفيذ دائرة البخار والماء الرئيسية العمليات التالية:

1. يصاحب احتراق الوقود في صندوق الاحتراق إطلاق الحرارة، مما يؤدي إلى تسخين المياه المتدفقة في أنابيب الغلاية.
2. يتحول الماء إلى بخار عند ضغط 13...25 ميجا باسكال عند درجة حرارة 540..560 درجة مئوية.
3. يتم تغذية البخار الناتج في الغلاية إلى التوربين، حيث يتم عمل ميكانيكي- يدور عمود التوربين. ونتيجة لذلك، يدور أيضًا دوار المولد الموجود على عمود مشترك مع التوربين.
4. يدخل البخار المنبعث من التوربين بضغط 0.003...0.005 ميجا باسكال عند درجة حرارة 120...140 درجة مئوية إلى المكثف، حيث يتحول إلى ماء، يتم ضخه إلى جهاز نزع الهواء.
5. في جهاز نزع الهواء، تتم إزالة الغازات الذائبة، والأكسجين في المقام الأول، وهو أمر خطير بسبب نشاطه التآكل.يضمن نظام إمداد المياه المتداول تبريد البخار الموجود في المكثف بالماء من مصدر خارجي (خزان، نهر، بئر ارتوازي). . يتم تصريف الماء المبرد، الذي لا تزيد درجة حرارته عن 25...36 درجة مئوية عند مخرج المكثف، إلى نظام إمداد المياه.

يمكن مشاهدة مقطع فيديو مثير للاهتمام حول تشغيل محطة الطاقة الحرارية أدناه:

للتعويض عن فقدان البخار، يتم توفير المياه التعويضية، التي خضعت سابقًا للتنقية الكيميائية، إلى نظام الماء البخاري الرئيسي بواسطة مضخة.

تجدر الإشارة إلى أن ل عملية عاديةفي محطات المياه البخارية، خاصة مع معلمات البخار فوق الحرجة، تكون جودة المياه الموردة إلى الغلاية مهمة، لذلك يتم تمرير مكثفات التوربينات من خلال نظام مرشحات تحلية المياه. نظام معالجة المياه مصمم لتنقية المكياج ومكثفات المياه وإزالة الغازات الذائبة منه.

في المحطات التي تستخدم الوقود الصلبتتم إزالة منتجات الاحتراق على شكل خبث ورماد من فرن الغلاية بواسطة نظام خاص لإزالة الخبث والرماد مزود بمضخات خاصة.

عند حرق الغاز وزيت الوقود، ليس هناك حاجة لمثل هذا النظام.

هناك خسائر كبيرة في الطاقة في IES. يكون فقدان الحرارة مرتفعًا بشكل خاص في المكثف (يصل إلى 40..50٪ من إجمالي كمية الحرارة المنبعثة في الفرن)، وكذلك في غازات العادم (حتى 10٪). معامل في الرياضيات او درجة عمل مفيد CES الحديثة مع ارتفاع ضغط البخار ومعلمات درجة الحرارة تصل إلى 42٪.

يمثل الجزء الكهربائي من IES مجموعة من المعدات الكهربائية الرئيسية (المولدات) والمعدات الكهربائية للاحتياجات المساعدة، بما في ذلك قضبان التوصيل والمفاتيح وغيرها من المعدات مع جميع التوصيلات التي تمت فيما بينها.

وترتبط مولدات المحطة في كتل بمحولات تصاعدية دون وجود أي أجهزة بينها.

وفي هذا الصدد، لا يتم بناء مجموعة مفاتيح جهد المولد في IES.

يتم تصنيع المفاتيح الكهربائية من 110 إلى 750 كيلو فولت، اعتمادًا على عدد التوصيلات والجهد والطاقة المرسلة ومستوى الموثوقية المطلوب، وفقًا لمخططات التوصيل الكهربائي القياسية. تتم التوصيلات المتقاطعة بين الكتل فقط في المفاتيح الكهربائية ذات المستوى الأعلى أو في نظام الطاقة، وكذلك بالنسبة للوقود والماء والبخار.

وفي هذا الصدد، يمكن اعتبار كل وحدة طاقة بمثابة محطة مستقلة مستقلة.

ولتوفير الكهرباء لتلبية احتياجات المحطة الخاصة يتم عمل صنابير من مولدات كل كتلة. يستخدم جهد المولد لتشغيل المحركات الكهربائية القوية (200 كيلوواط أو أكثر)، في حين يستخدم نظام 380/220 فولت لتشغيل المحركات ذات الطاقة المنخفضة ومنشآت الإضاءة. وقد تختلف الدوائر الكهربائية لتلبية احتياجات المحطة الخاصة.

آخر فيديو مثير للاهتمامنبذة عن عمل محطة الطاقة الحرارية من الداخل :

محطات الحرارة والطاقة مجتمعة

تتمتع محطات الحرارة والطاقة المشتركة، باعتبارها مصادر للتوليد المشترك للطاقة الكهربائية والحرارية، بـ CES أكبر بكثير (يصل إلى 75٪). وهذا ما يفسره هذا. ويستخدم هذا الجزء من البخار المنبعث في التوربينات لتلبية الاحتياجات الإنتاج الصناعي(التكنولوجيا)، التدفئة، إمدادات المياه الساخنة.

يتم توفير هذا البخار إما مباشرة للاحتياجات الصناعية والمنزلية أو يستخدم جزئيا لتسخين المياه في مراجل خاصة (سخانات)، حيث يتم إرسال المياه عبر شبكة التدفئة إلى مستهلكي الطاقة الحرارية.

الفرق الرئيسي بين تكنولوجيا إنتاج الطاقة مقارنة بـ IES هو خصوصية دائرة البخار والماء. توفير استخلاص وسيط لبخار التوربينات، وكذلك في طريقة توصيل الطاقة، حيث يتم توزيع الجزء الرئيسي منه على جهد المولد من خلال مجموعة المفاتيح الكهربائية للمولد (GRU).

يتم الاتصال مع محطات نظام الطاقة الأخرى بجهد متزايد من خلال محولات تصعيدية. أثناء الإصلاحات أو الإغلاق الطارئ لمولد واحد، يمكن نقل الطاقة المفقودة من نظام الطاقة من خلال نفس المحولات.

لزيادة موثوقية عملية CHP، يتم توفير تقسيم قضبان التوصيل.

وبالتالي، في حالة وقوع حادث على الإطارات وإصلاح أحد الأقسام لاحقًا، يظل القسم الثاني قيد التشغيل ويوفر الطاقة للمستهلكين من خلال خطوط الطاقة المتبقية.

ووفقا لهذه المخططات، يتم بناء المنشآت الصناعية بمولدات تصل طاقتها إلى 60 ميجاوات، مصممة لتزويد الأحمال المحلية بالطاقة داخل دائرة نصف قطرها 10 كيلومترات.

تستخدم المولدات الحديثة الكبيرة مولدات تصل طاقتها إلى 250 ميجاوات مع طاقة إجمالية للمحطة تتراوح بين 500-2500 ميجاوات.

يتم بناؤها خارج حدود المدينة ويتم نقل الكهرباء بجهد 35-220 كيلو فولت، ولا يتم توفير GRU، ويتم توصيل جميع المولدات في كتل بمحولات تصاعدية. إذا كان من الضروري توفير الطاقة لحمل محلي صغير بالقرب من حمل الكتلة، يتم توفير الصنابير من الكتل بين المولد والمحول. من الممكن أيضًا إنشاء مخططات محطات مشتركة، حيث يوجد مجموعة المفاتيح الكهربائية الرئيسية والعديد من المولدات المتصلة وفقًا للمخططات المجمعة.

الغرض من محطات الحرارة والطاقة مجتمعة. رسم تخطيطي لمحطة الطاقة الحرارية

CHP (محطات الحرارة والطاقة المشتركة)- مصمم للإمداد المركزي بالحرارة والكهرباء للمستهلكين. الفرق بينها وبين IES هو أنها تستخدم حرارة البخار المنضب في التوربينات لتلبية احتياجات الإنتاج والتدفئة والتهوية وإمدادات المياه الساخنة. وبفضل هذا المزيج من توليد الكهرباء والحرارة، يتم تحقيق وفورات كبيرة في الوقود مقارنة بإمدادات الطاقة المنفصلة (توليد الكهرباء في محطات توليد الكهرباء بالطاقة والطاقة الحرارية في غرف الغلايات المحلية). بفضل طريقة الإنتاج المشترك هذه، تحقق محطات CHP كفاءة عالية إلى حد ما، تصل إلى 70٪. ولذلك، أصبحت محطات CHP منتشرة على نطاق واسع في المناطق والمدن ذات الاستهلاك العالي للحرارة. الطاقة القصوى لمحطة CHP أقل من طاقة CPP.

ترتبط مصانع CHP بالمستهلكين، لأن يبلغ نصف قطر نقل الحرارة (البخار والماء الساخن) حوالي 15 كم. تنقل محطات CHP في الضواحي الماء الساخن عند درجة حرارة أولية أعلى لمسافة تصل إلى 30 كم. يمكن نقل البخار لاحتياجات الإنتاج بضغط يتراوح بين 0.8 و 1.6 ميجا باسكال على مسافة لا تزيد عن 2-3 كم. مع متوسط ​​كثافة الحمل الحراري، لا تتجاوز طاقة محطات الطاقة الحرارية عادة 300-500 ميجاوات. فقط في المدن الكبيرة مثل موسكو أو سانت بطرسبرغ ذات كثافة الحمل الحراري العالية، يكون من المنطقي بناء محطات بسعة تصل إلى 1000-1500 ميجاوات.

يتم اختيار قوة محطة الطاقة الحرارية ونوع المولد التوربيني وفقًا لمتطلبات الحرارة ومعلمات البخار المستخدم في عمليات الإنتاج والتدفئة. معظم التطبيقاتتم استلام توربينات مزودة بمستخرج بخار ومكثفات واحد واثنين قابلين للتعديل (انظر الشكل). تتيح لك الاختيارات القابلة للتعديل تنظيم إنتاج الحرارة والكهرباء.

يتم تحديد وضع CHP - اليومي والموسمي - بشكل أساسي من خلال استهلاك الحرارة. تعمل المحطة بشكل اقتصادي أكثر إذا كانت طاقتها الكهربائية تتوافق مع مخرجات الحرارة. وفي نفس الوقت يدخل المكثفات الحد الأدنى من المبلغزوج. في فصل الشتاء، عندما يكون الطلب على الحرارة الحد الأقصى، مع درجة حرارة التصميمالهواء خلال ساعات عمل المؤسسات الصناعية، فإن حمل مولدات CHP قريب من الاسمي. خلال الفترات التي يكون فيها استهلاك الحرارة منخفضا، على سبيل المثال في الصيف، وكذلك في الشتاء عندما تكون درجة حرارة الهواء أعلى من درجة الحرارة التصميمية وفي الليل، تنخفض الطاقة الكهربائية لمحطة الطاقة الحرارية المقابلة لاستهلاك الحرارة. إذا كان نظام الطاقة يحتاج إلى طاقة كهربائية، فيجب أن تتحول محطة الطاقة الحرارية إلى الوضع المختلط، مما يزيد من تدفق البخار إلى الجزء منخفض الضغط من التوربينات وإلى المكثفات. وفي الوقت نفسه، تنخفض كفاءة محطة توليد الكهرباء.

لا يمكن تحقيق الحد الأقصى من إنتاج الكهرباء بواسطة محطات التدفئة "على الاستهلاك الحراري" إلا عند العمل مع محطات توليد الطاقة الكهرومائية القوية ومحطات الطاقة الكهرومائية، التي تتحمل جزءًا كبيرًا من الحمل خلال ساعات انخفاض استهلاك الحرارة.



يعتمد مبدأ تشغيل محطة الحرارة والطاقة المشتركة (CHP) على خاصية فريدة من نوعهابخار الماء - ليكون مبردًا. في حالة ساخنة، تحت الضغط، يتحول إلى مصدر قوي للطاقة، والذي يحرك توربينات محطات الطاقة الحرارية (CHPs) - إرث عصر البخار البعيد بالفعل.

تم بناء أول محطة للطاقة الحرارية في نيويورك في شارع بيرل (مانهاتن) في عام 1882. وبعد مرور عام، أصبحت سانت بطرسبرغ مسقط رأس أول محطة حرارية روسية. ومن الغريب أنه حتى في عصر التكنولوجيا المتقدمة لدينا، لم تجد محطات الطاقة الحرارية بعد بديلاً كاملاً: تبلغ حصتها في قطاع الطاقة العالمي أكثر من 60٪.

وهناك تفسير بسيط لذلك، وهو يتضمن مميزات وعيوب الطاقة الحرارية. "دمها" هو الوقود العضوي - الفحم وزيت الوقود والصخر الزيتي والجفت و غاز طبيعيلا تزال متاحة نسبيا والمخزونات وفيرة.

العيب الكبير هو أن منتجات احتراق الوقود تسبب أضرارا جسيمة للبيئة. نعم، وفي يوم من الأيام سيتم استنفاد المخزن الطبيعي تمامًا، وستتحول الآلاف من محطات الطاقة الحرارية إلى "آثار" صدئة لحضارتنا.

مبدأ التشغيل

في البداية، يجدر تعريف مصطلحي "حزب الشعب الجمهوري" و"حزب الشعب الجمهوري". بعبارات بسيطة، هم أخوات. محطة طاقة حرارية "نظيفة" - محطة طاقة حرارية مصممة حصريًا لإنتاج الكهرباء. اسمها الآخر هو "محطة توليد الطاقة التكثيفية" - IES.

محطة توليد الطاقة والحرارة المشتركة - CHP - نوع من محطات الطاقة الحرارية. بالإضافة إلى توليد الكهرباء، فإنه يوفر الماء الساخن ل النظام المركزيالتدفئة والاحتياجات المنزلية.

مخطط تشغيل محطة الطاقة الحرارية بسيط للغاية. يدخل الوقود والهواء الساخن - المؤكسد - إلى الفرن في نفس الوقت. الوقود الأكثر شيوعا في محطات الطاقة الحرارية الروسية- الفحم المسحوق. تعمل الحرارة الناتجة عن احتراق غبار الفحم على تحويل الماء الداخل إلى الغلاية إلى بخار، والذي يتم بعد ذلك توفيره تحت الضغط إلى التوربينات البخارية. يؤدي التدفق القوي للبخار إلى دورانه، مما يؤدي إلى تشغيل دوار المولد، الذي يحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية.

بعد ذلك، يدخل البخار، الذي فقد بالفعل مؤشراته الأولية بشكل كبير - درجة الحرارة والضغط - إلى المكثف، حيث يتحول مرة أخرى إلى ماء بعد "دش الماء" البارد. ثم تقوم مضخة المكثفات بضخها إلى السخانات المتجددة ثم إلى جهاز إزالة الهواء. هناك، يتم تحرير الماء من الغازات - الأكسجين وثاني أكسيد الكربون، والتي يمكن أن تسبب التآكل. بعد ذلك، يتم إعادة تسخين الماء من البخار وإعادته إلى الغلاية.

إمدادات الحرارة

الوظيفة الثانية التي لا تقل أهمية لـ CHP هي توفير الماء الساخن (البخار) المخصص لأنظمة التدفئة المركزية في المستوطنات القريبة والاستخدام المنزلي. في سخانات خاصة ماء باردويتم تسخينه إلى 70 درجة في الصيف و120 درجة في الشتاء، وبعد ذلك يتم إمداده بواسطة مضخات شبكية إلى غرفة خلط مشتركة ثم يتم إمداده للمستهلكين من خلال نظام التدفئة الرئيسي. يتم تجديد إمدادات المياه في محطة الطاقة الحرارية باستمرار.

كيف تعمل محطات الطاقة الحرارية التي تعمل بالغاز؟

بالمقارنة مع محطات الطاقة الحرارية التي تعمل بالفحم، فإن محطات الطاقة الحرارية المزودة بوحدات توربينات الغاز تكون أكثر إحكاما وصديقة للبيئة. ويكفي أن نقول أن مثل هذه المحطة لا تحتاج إلى غلاية بخارية. وحدة التوربينات الغازية هي في الأساس نفس محرك الطائرات النفاث، حيث، على عكسها، لا ينبعث التيار النفاث في الغلاف الجوي، ولكنه يدور دوار المولد. وفي الوقت نفسه، تكون انبعاثات منتجات الاحتراق ضئيلة.

تقنيات جديدة لحرق الفحم

وتقتصر كفاءة محطات الطاقة الحرارية الحديثة على 34%. لا تزال الغالبية العظمى من محطات الطاقة الحرارية تعمل بالفحم، وهو ما يمكن تفسيره بكل بساطة - فاحتياطيات الفحم على الأرض لا تزال هائلة، وبالتالي فإن حصة محطات الطاقة الحرارية في إجمالي حجم الكهرباء المولدة تبلغ حوالي 25٪.

ظلت عملية حرق الفحم دون تغيير تقريبًا لعدة عقود. ومع ذلك، فقد وصلت هنا أيضًا تقنيات جديدة.

خصوصية هذه الطريقةيتكون من حقيقة أنه بدلا من الهواء كعامل مؤكسد عند حرق غبار الفحم، يتم استخدام المستخرج من الهواء الأكسجين النقي. ونتيجة لذلك، تتم إزالة الشوائب الضارة - أكاسيد النيتروجين - من غازات المداخن. ويتم تصفية الشوائب الضارة المتبقية من خلال عدة مراحل من التنقية. يتم ضخ ثاني أكسيد الكربون المتبقي عند المخرج إلى حاويات تحت ضغط عالٍ ويخضع للدفن على عمق يصل إلى كيلومتر واحد.

طريقة "التقاط وقود الأكسجين".

هنا أيضًا، عند حرق الفحم، يتم استخدام الأكسجين النقي كعامل مؤكسد. فقط على عكس الطريقة السابقة، في لحظة الاحتراق، يتشكل البخار، مما يتسبب في دوران التوربين. ثم تتم إزالة أكاسيد الرماد والكبريت من غازات المداخن ويتم التبريد والتكثيف. يتم تحويل ثاني أكسيد الكربون المتبقي تحت ضغط 70 ضغطًا جويًا إلى حالة سائلة ويتم وضعه تحت الأرض.

طريقة ما قبل الاحتراق

يتم حرق الفحم في الوضع "العادي" - في غلاية ممزوجة بالهواء. بعد ذلك، تتم إزالة الرماد وأكسيد الكبريت SO 2. بعد ذلك، تتم إزالة ثاني أكسيد الكربون باستخدام مادة ماصة سائلة خاصة، وبعد ذلك يتم التخلص منه عن طريق الدفن.

خمس من أقوى محطات الطاقة الحرارية في العالم

تعود ملكية البطولة إلى محطة الطاقة الحرارية الصينية Tuoketuo بقدرة 6600 ميجاوات (5 وحدات طاقة × 1200 ميجاوات)، وتشغل مساحة 2.5 متر مربع. كم. وتليها "مواطنتها" - محطة تايتشونغ للطاقة الحرارية بقدرة 5824 ميجاوات. تم إغلاق المراكز الثلاثة الأولى من قبل الأكبر في روسيا Surgutskaya GRES-2 - 5597.1 ميجاوات. في المركز الرابع محطة توليد الطاقة الحرارية Belchatow البولندية - 5354 ميجاوات، والخامس محطة كهرباء Futtsu CCGT (اليابان) - محطة طاقة حرارية تعمل بالغاز بقدرة 5040 ميجاوات.