أنواع وأنواع محطات الطاقة الحرارية الحديثة (TPP). محطات الطاقة الحرارية (CHP، IES): الأصناف، الأنواع، مبادئ التشغيل، الوقود

29 مايو 2013

الأصل مأخوذ من zao_jbi في التدوينة ما هي محطة الطاقة الحرارية وكيف تعمل.

ذات مرة، عندما كنا نقود سيارتنا إلى مدينة تشيبوكساري المجيدة، من الشرق، لاحظت زوجتي برجين ضخمين يقفان على طول الطريق السريع. "وما هو؟" - هي سألت. وبما أنني لم أرغب على الإطلاق في إظهار جهلي لزوجتي، فقد حفرت قليلاً في ذاكرتي وخرجت منتصراً: "هذه أبراج تبريد، ألا تعلمين؟" كانت مرتبكة بعض الشيء: "لماذا هم؟" "حسنًا، يبدو أن هناك شيئًا يبردك." "و ماذا؟". ثم شعرت بالحرج لأنني لم أكن أعرف كيفية الخروج منه أكثر من ذلك.

قد يبقى هذا السؤال في الذاكرة إلى الأبد دون إجابة، لكن المعجزات تحدث. بعد أشهر قليلة من هذه الحادثة، رأيت منشورًا في موجز أصدقائي z_alexey حول تجنيد المدونين الذين يرغبون في زيارة Cheboksary CHPP-2، وهو نفس الشيء الذي رأيناه من الطريق. يجب عليك أن تغير كل خططك فجأة؛ فقدان مثل هذه الفرصة سيكون أمراً لا يغتفر!

إذن ما هو حزب الشعب الجمهوري؟

هذا هو قلب محطة توليد الكهرباء حيث تتم معظم الأحداث. يحترق الغاز الذي يدخل إلى الغلاية، ويطلق كمية هائلة من الطاقة. يتم توفير "المياه النظيفة" هنا أيضًا. بعد التسخين، يتحول إلى بخار، أو بالأحرى إلى بخار شديد السخونة، مع درجة حرارة مخرج تبلغ 560 درجة وضغط 140 ضغطًا جويًا. وسنسميه أيضًا "البخار النظيف" لأنه يتكون من الماء المحضر.
بالإضافة إلى البخار، لدينا أيضًا عادم عند المخرج. عند أقصى طاقة، تستهلك الغلايات الخمس ما يقرب من 60 مترًا مكعبًا غاز طبيعيفي الثانية! لإزالة منتجات الاحتراق، تحتاج إلى أنبوب "دخان" غير طفولي. وهناك واحد مثل هذا أيضا.

ويمكن رؤية الأنبوب من أي منطقة في المدينة تقريبًا، نظرًا لارتفاعه الذي يبلغ 250 مترًا. أظن أن هذا هو أطول مبنى في تشيبوكساري.

يوجد بالجوار أنبوب أصغر قليلاً. احجز مرة أخرى.

إذا كانت محطة الطاقة الحرارية تعمل بالفحم، فمن الضروري تنظيف العادم بشكل إضافي. ولكن في حالتنا هذا غير مطلوب، حيث يتم استخدام الغاز الطبيعي كوقود.

في القسم الثاني متجر توربينات الغلاياتهناك منشآت تولد الكهرباء.

تم تركيب أربعة منها في قاعة التوربينات في محطة تشيبوكساري CHPP-2، بقدرة إجمالية تبلغ 460 ميجاوات. هذا هو المكان الذي يتم فيه توفير البخار الساخن من غرفة المرجل. يتم توجيهه تحت ضغط هائل على ريش التوربين، مما يتسبب في دوران الدوار الذي يبلغ وزنه ثلاثين طنًا بسرعة 3000 دورة في الدقيقة.

يتكون التركيب من جزأين: التوربين نفسه، ومولد يولد الكهرباء.

وهذا ما يبدو عليه دوار التوربين.

أجهزة الاستشعار وأجهزة قياس الضغط في كل مكان.

يمكن إيقاف كل من التوربينات والغلايات على الفور في حالة الطوارئ. ولهذا الغرض، هناك صمامات خاصة يمكنها إيقاف إمداد البخار أو الوقود في جزء من الثانية.

أتساءل عما إذا كان هناك شيء مثل المشهد الصناعي، أو صورة صناعية؟ هناك جمال هنا.

هناك ضجيج رهيب في الغرفة، ولكي تسمع جارك عليك أن تجهد أذنيك. بالإضافة إلى أن الجو حار جدًا. أريد أن أخلع خوذتي وأرتدي قميصي، لكن لا أستطيع فعل ذلك. لأسباب تتعلق بالسلامة، يُحظر ارتداء الملابس ذات الأكمام القصيرة في محطة الطاقة الحرارية، حيث يوجد عدد كبير جدًا من الأنابيب الساخنة.
في أغلب الأحيان تكون الورشة فارغة، ويأتي الناس هنا مرة كل ساعتين خلال جولاتهم. ويتم التحكم في تشغيل المعدات من خلال لوحة التحكم الرئيسية (لوحات التحكم الجماعية للغلايات والتوربينات).

هذا هو ما يبدو عليه الأمر مكان العملالضابط المناوب

هناك المئات من الأزرار حولها.

والعشرات من أجهزة الاستشعار.

بعضها ميكانيكي وبعضها إلكتروني.

هذه رحلتنا، والناس يعملون.

في المجمل، بعد محل توربينات الغلايات، عند المخرج لدينا كهرباء وبخار تم تبريده جزئيًا وفقد بعضًا من ضغطه. يبدو أن الكهرباء أسهل. يمكن أن يتراوح جهد الخرج من المولدات المختلفة من 10 إلى 18 كيلو فولت (كيلو فولت). وبمساعدة محولات الكتلة يرتفع إلى 110 كيلو فولت، ومن ثم يمكن نقل الكهرباء لمسافات طويلة باستخدام خطوط الكهرباء (خطوط الكهرباء).

ليس من المربح إطلاق ما تبقى من "البخار النظيف" إلى الجانب. لأنه يتكون من " ماء نظيف"، التي يعد إنتاجها عملية معقدة ومكلفة إلى حد ما، فمن الأفضل تبريدها وإعادتها إلى المرجل مرة أخرى. لذلك في حلقة مفرغة. ولكن بمساعدتها، وبمساعدة المبادلات الحرارية، من الممكن قم بتسخين الماء أو إنتاج بخار ثانوي، والذي يمكنك بيعه بأمان لمستهلكين خارجيين.

بشكل عام، هذه هي الطريقة التي نحصل بها أنا وأنت على الحرارة والكهرباء في منازلنا، ونتمتع بالراحة والراحة المعتادة.

نعم بالتأكيد. ولكن لماذا هناك حاجة لأبراج التبريد على أية حال؟

اتضح أن كل شيء بسيط للغاية. لتبريد ما تبقى من “البخار النظيف” قبل إعادة إمداده للغلاية، يتم استخدام نفس المبادلات الحرارية. يتم تبريده باستخدام المياه التقنية، في CHPP-2 يتم أخذه مباشرة من نهر الفولغا. إنها لا تحتاج إلى أي تدريب خاصويمكن أيضًا إعادة استخدامها. بعد المرور عبر المبادل الحراري، يتم تسخين المياه المعالجة وتذهب إلى أبراج التبريد. هناك يتدفق إلى الأسفل في طبقة رقيقة أو يسقط على شكل قطرات ويتم تبريده بواسطة التدفق المعاكس للهواء الناتج عن المراوح. وفي أبراج التبريد القذفي يتم رش الماء باستخدام فوهات خاصة. وعلى أية حال فإن التبريد الرئيسي يحدث بسبب تبخر جزء صغير من الماء. ويخرج الماء المبرد من أبراج التبريد من خلال قناة خاصة، وبعد ذلك يتم إرساله لإعادة الاستخدام بمساعدة محطة الضخ.
باختصار، هناك حاجة إلى أبراج التبريد لتبريد المياه، التي تعمل على تبريد البخار العامل في نظام توربينات الغلايات.

يتم التحكم بجميع أعمال محطة الطاقة الحرارية من خلال لوحة التحكم الرئيسية.

يوجد دائمًا ضابط مناوب هنا.

يتم تسجيل كافة الأحداث.

لا تطعمني خبزاً، دعني ألتقط صورة للأزرار وأجهزة الاستشعار...

هذا كل شيء تقريبًا. وأخيرا، تبقى بعض الصور للمحطة.

هذا أنبوب قديم لم يعد يعمل. على الأرجح سيتم هدمه قريبا.

هناك الكثير من التحريض في المؤسسة.

إنهم فخورون بموظفيهم هنا.

وانجازاتهم.

ويبدو أن الأمر لم يكن عبثا..

يبقى أن أضيف، كما في النكتة - "لا أعرف من هم هؤلاء المدونون، لكن مرشدهم السياحي هو مدير الفرع في ماري إل وتشوفاشيا لشركة TGC-5 OJSC، IES Holding - Dobrov S.V."

بالتعاون مع مدير المحطة س.د. ستولياروف.

بدون مبالغة، إنهم محترفون حقيقيون في مجالهم.

وبالطبع، شكرًا جزيلاً لإيرينا رومانوفا، ممثلة الخدمة الصحفية للشركة، على الجولة المنظمة بشكل مثالي.

محطة الطاقة الكهربائية هي محطة توليد الطاقة التي تحول الطاقة الطبيعية إلى طاقة كهربائية. محطات الطاقة الحرارية الأكثر شيوعًا (TPPs) المستخدمة طاقة حراريةالمنبعثة أثناء احتراق الوقود العضوي (الصلب والسائل والغازي).

تولد محطات الطاقة الحرارية حوالي 76% من الكهرباء المنتجة على كوكبنا. ويرجع ذلك إلى وجود الوقود الأحفوري في جميع مناطق كوكبنا تقريباً؛ إمكانية نقل الوقود العضوي من موقع الاستخراج إلى محطة توليد الكهرباء الواقعة بالقرب من مستهلكي الطاقة؛ التقدم التقني في محطات الطاقة الحرارية، وضمان بناء محطات الطاقة الحرارية ذات الطاقة العالية؛ إمكانية استخدام الحرارة المهدرة من مائع العمل وتزويد المستهلكين، بالإضافة إلى الطاقة الكهربائية، بالطاقة الحرارية أيضًا (بالبخار أو الماء الساخن) وما إلى ذلك وهلم جرا.

لا يمكن ضمان مستوى تقني عالٍ من الطاقة إلا من خلال هيكل متناغم لقدرات التوليد: يجب أن يشمل نظام الطاقة محطات الطاقة النووية التي تولد الكهرباء الرخيصة، ولكن مع وجود قيود خطيرة على نطاق ومعدل تغير الأحمال، ومحطات الطاقة الحرارية التي تزود الطاقة. الحرارة والكهرباء، والتي تعتمد كميتها على الطلب على الطاقة الحرارية، ووحدات الطاقة التوربينية البخارية القوية التي تعمل بالوقود الثقيل، ووحدات توربينات الغاز المتنقلة المستقلة التي تغطي قمم الأحمال قصيرة المدى.

1.1 أنواع محطات الطاقة الكهربائية وخصائصها.

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

رسم بياني 1. أنواع محطات الطاقة الحرارية التي تستخدم الوقود الأحفوري.

الشكل 2 رسم تخطيطي حراري لمحطة الطاقة الحرارية

1 – غلاية بخارية 2 - التوربينات. 3 – مولد كهربائي. 4 - مكثف. 5 – مضخة المكثفات. 6 – سخانات الضغط المنخفض. 7 - مزيل الهواء. 8 – مضخة التغذية . 9 – سخانات الضغط العالي. 10 – مضخة الصرف .

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

تتميز محطات الطاقة الحرارية بالتنوع الكبير ويمكن تصنيفها وفق معايير مختلفة.

بناءً على الغرض ونوع الطاقة الموردة، تنقسم محطات الطاقة إلى إقليمية وصناعية.

محطات توليد الطاقة بالمنطقة هي محطات كهرباء عامة مستقلة تخدم جميع أنواع المستهلكين في المنطقة (المؤسسات الصناعية، النقل، السكان، إلخ). غالبًا ما تحتفظ محطات توليد الطاقة بالتكثيف في المناطق، والتي تولد الكهرباء بشكل أساسي، باسمها التاريخي - GRES (محطات توليد الطاقة في مناطق الولاية). محطات توليد الطاقة بالمنطقة التي تنتج الطاقة الكهربائية والحرارية (على شكل بخار أو الماء الساخن) ، تسمى محطات الحرارة والطاقة المشتركة (CHP). كقاعدة عامة، تبلغ قدرة محطات توليد الطاقة في المناطق الحكومية ومحطات الطاقة الحرارية في المناطق أكثر من مليون كيلوواط.

محطات الطاقة الصناعية هي محطات توليد الطاقة التي توفر الطاقة الحرارية والكهربائية لمؤسسات إنتاجية محددة أو مجمعاتها، على سبيل المثال مصنع إنتاج المواد الكيميائية. محطات الطاقة الصناعية هي جزء من المؤسسات الصناعية التي تخدمها. يتم تحديد قوتهم من خلال احتياجات المؤسسات الصناعية للحرارة و طاقة كهربائيةوكقاعدة عامة، فهي أقل بكثير من محطات الطاقة الحرارية الإقليمية. في كثير من الأحيان تعمل محطات الطاقة الصناعية على الشبكة الكهربائية العامة، ولكنها ليست تابعة لمرسل نظام الطاقة.

بناءً على نوع الوقود المستخدم، تنقسم محطات الطاقة الحرارية إلى محطات تعمل بالوقود الأحفوري والوقود النووي.

محطات توليد الطاقة المكثفة التي تعمل بالوقود الأحفوري، في الوقت الذي لم تكن فيه محطات طاقة نووية (NPPs)، كانت تسمى تاريخياً محطات الطاقة الحرارية (TES - محطة الطاقة الحرارية). وبهذا المعنى سيتم استخدام هذا المصطلح أدناه، على الرغم من أن محطات الطاقة الحرارية ومحطات الطاقة النووية ومحطات توليد الطاقة بتوربينات الغاز (GTPP) ومحطات توليد الطاقة ذات الدورة المركبة (CGPP) هي أيضًا محطات طاقة حرارية تعمل على مبدأ التحويل الحراري الطاقة إلى طاقة كهربائية.

الغازية والسائلة و الوقود الصلب. تستهلك معظم محطات الطاقة الحرارية في روسيا، وخاصة في الجزء الأوروبي، الغاز الطبيعي كوقود رئيسي الوقود الاحتياطي- زيت الوقود، ولا يستخدم الأخير بسبب تكلفته العالية إلا في الحالات القصوى؛ تسمى محطات الطاقة الحرارية هذه بمحطات توليد الطاقة بالغاز والنفط. في العديد من المناطق، وخاصة في الجزء الآسيوي من روسيا، الوقود الرئيسي هو الفحم الحراري - الفحم منخفض السعرات الحرارية أو النفايات الناتجة عن استخراج الفحم عالي السعرات الحرارية (فحم الأنثراسيت - ASh). نظرًا لأنه قبل الاحتراق، يتم طحن هذا الفحم في مطاحن خاصة إلى حالة غبار، وتسمى محطات الطاقة الحرارية هذه بالفحم المسحوق.

بناءً على نوع محطات الطاقة الحرارية المستخدمة في محطات الطاقة الحرارية لتحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية لدوران دوارات الوحدات التوربينية، يتم التمييز بين التوربينات البخارية والتوربينات الغازية ومحطات توليد الطاقة ذات الدورة المركبة.

أساس محطات توليد الطاقة التوربينية البخارية هي وحدات التوربينات البخارية (STU)، التي تستخدم آلة الطاقة الأكثر تعقيدًا وأقوى وتقدمًا للغاية - التوربينات البخارية - لتحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية. PTU هو العنصر الرئيسي في محطات الطاقة الحرارية ومحطات الحرارة والطاقة المجمعة ومحطات الطاقة النووية.

تسمى محطات توليد الطاقة المتكثفة التي تحتوي على توربينات تكثيف كمحرك للمولدات الكهربائية ولا تستخدم حرارة بخار العادم لتزويد الطاقة الحرارية للمستهلكين الخارجيين بمحطات طاقة التكثيف. تسمى وحدات STU المجهزة بتوربينات التدفئة وإطلاق حرارة البخار العادم للمستهلكين الصناعيين أو البلديين بمحطات الحرارة والطاقة المشتركة (CHP).

تم تجهيز محطات الطاقة الحرارية لتوربينات الغاز (GTPPs) بوحدات توربينات غازية (GTUs) تعمل بالوقود الغازي، أو في الحالات القصوى، الوقود السائل (الديزل). نظرًا لأن درجة حرارة الغازات الموجودة خلف محطة توربينات الغاز مرتفعة جدًا، فيمكن استخدامها لتوفير الطاقة الحرارية للمستهلكين الخارجيين. تسمى محطات الطاقة هذه GTU-CHP. يوجد حاليًا في روسيا محطة واحدة لتوليد الطاقة بتوربينات الغاز (GRES-3 تحمل اسم كلاسون، إليكتروجورسك، منطقة موسكو) بقدرة 600 ميجاوات ومحطة توليد مشتركة لتوربينات الغاز (في مدينة إلكتروستال، منطقة موسكو).

وحدة توربينات الغاز التقليدية الحديثة (GTU) عبارة عن مزيج من ضاغط الهواء وغرفة الاحتراق وتوربينات الغاز، بالإضافة إلى الأنظمة المساعدة التي تضمن تشغيلها. يسمى الجمع بين وحدة توربينات الغاز والمولد الكهربائي بوحدة توربينات الغاز.

تم تجهيز محطات الطاقة الحرارية ذات الدورة المركبة بوحدات غازية ذات دورة مركبة (CCGs)، وهي عبارة عن مزيج من توربينات الغاز وتوربينات البخار، مما يسمح بكفاءة عالية. يمكن تصميم محطات CCGT-CHP كمحطات تكثيف (CCP-CHP) ومزودة بالطاقة الحرارية (CCP-CHP). حاليًا، تعمل أربع محطات جديدة تعمل بنظام CCGT-CHP في روسيا (شمال غرب CHPP في سانت بطرسبرغ وكالينينغراد وCHPP-27 في Mosenergo OJSC وSochinskaya)، كما تم بناء محطة توليد مشترك CCGT في Tyumen CHPP. في عام 2007، تم تشغيل Ivanovo CCGT-KES.

تتكون محطات الطاقة الحرارية المعيارية من وحدات منفصلة، ​​عادة من نفس النوع محطات توليد الطاقة- وحدات الطاقة. في وحدة الطاقة، تقوم كل غلاية بتزويد البخار إلى توربينها فقط، والذي يعود منه بعد التكثيف إلى غلايتها فقط. يتم بناء جميع محطات توليد الطاقة ومحطات الطاقة الحرارية القوية في منطقة الولاية، والتي تحتوي على ما يسمى بالتسخين الفائق للبخار، وفقًا لمخطط الكتلة. يتم ضمان تشغيل الغلايات والتوربينات في محطات الطاقة الحرارية ذات الوصلات المتقاطعة بشكل مختلف: جميع غلايات محطة الطاقة الحرارية تزود البخار بخط بخار مشترك واحد (المجمع) ويتم تشغيل جميع التوربينات البخارية لمحطة الطاقة الحرارية منه. وفقًا لهذا المخطط، يتم بناء محطات CES دون ارتفاع درجة الحرارة المتوسطة وتقريباً جميع محطات CHP ذات معلمات البخار الأولية دون الحرجة.

بناءً على مستوى الضغط الأولي، يتم تمييز محطات الطاقة الحرارية للضغط دون الحرج والضغط فوق الحرج (SCP) والمعلمات فوق الحرجة (SSCP).

الضغط الحرج هو 22.1 ميجا باسكال (225.6 at). في صناعة الحرارة والطاقة الروسية، تم توحيد المعلمات الأولية: تم إنشاء محطات الطاقة الحرارية ومحطات الطاقة والحرارة المدمجة للضغط دون الحرج الذي يتراوح بين 8.8 و12.8 ميجا باسكال (90 و130 ضغط جوي)، وللضغط SKD - 23.5 ميجا باسكال (240 ضغط جوي) . لأسباب فنية، يتم تجديد محطات الطاقة الحرارية ذات المعلمات فوق الحرجة مع ارتفاع درجة الحرارة المتوسطة ووفقا لمخطط كتلة. تشتمل المعلمات فوق الحرجة تقليديًا على ضغط أكثر من 24 ميجا باسكال (حتى 35 ميجا باسكال) ودرجة حرارة تزيد عن 5600 درجة مئوية (حتى 6200 درجة مئوية)، والتي يتطلب استخدامها مواد جديدة وتصميمات معدات جديدة. في كثير من الأحيان، يتم بناء محطات الطاقة الحرارية أو محطات توليد الطاقة والحرارة المشتركة لمستويات مختلفة من المعلمات على عدة مراحل - في قوائم الانتظار، والتي تزداد معلماتها مع إدخال كل قائمة انتظار جديدة.

ما هي محطة توليد الطاقة بالفحم؟ هذه مؤسسة لإنتاج الكهرباء حيث يحتل الفحم (الصلب والبني) المرتبة الأولى في سلسلة تحويل الطاقة.

لنتذكر سلسلة تحويل الطاقة في محطات توليد الطاقة التي تعمل بدورة.

الأول في السلسلة هو الوقود، وفي حالتنا الفحم. وله طاقة كيميائية، والتي عند حرقها في المرجل تتحول إلى طاقة حرارية للبخار. يمكن أيضًا تسمية الطاقة الحرارية بالطاقة الكامنة. إضافي الطاقة الكامنةيتم تحويل البخار الموجود عند الفوهات إلى طاقة حركية. سوف نسمي سرعة الطاقة الحركية. هذه الطاقة الحركية عند الخروج من فوهات التوربينات تدفع الشفرات الدوارة وتدور عمود التوربين. هنا يتم الحصول على الطاقة الدورانية الميكانيكية. إن عمود التوربين الخاص بنا مرتبط بشكل صارم بعمود المولد الكهربائي. في المولد الكهربائي، يتم تحويل الطاقة الدورانية الميكانيكية إلى طاقة كهربائية - كهرباء.

تتمتع محطة توليد الطاقة بالفحم بمزايا وعيوب مقارنة، على سبيل المثال، بمحطة توليد الطاقة بالغاز (لن نأخذ في الاعتبار وحدات CCGT الحديثة).

مزايا محطات توليد الطاقة بالفحم:

— انخفاض تكلفة الوقود.

— الاستقلال النسبي عن إمدادات الوقود (يوجد مستودع كبير للفحم)؛

- وهذا كل شيء.

عيوب محطات توليد الطاقة بالفحم:

- انخفاض القدرة على المناورة - بسبب القيود الإضافية المفروضة على إطلاق الخبث، إذا كان مع إزالة الخبث السائل؛

— انبعاثات عاليةمقارنة بالغاز؛

- انخفاض الكفاءة في إمدادات الكهرباء - هنا تضاف الخسائر في المرجل وزيادة في الاحتياجات الكهربائية الخاصة بسبب نظام إعداد الفحم المسحوق؛

- ارتفاع التكاليف مقارنة بمحطات الوقود يرجع إلى حقيقة إضافة تآكل جلخ وعدد أكبر من التركيبات المساعدة.

ومن هذه المقارنة البسيطة، فمن الواضح أن محطات الطاقة التي تعمل بالفحم أقل شأنا من تلك التي تعمل بالغاز. ولكن لا يزال العالم لا يتخلى عن بنائها. ويرجع ذلك في المقام الأول من وجهة نظر اقتصادية.

لنأخذ بلدنا على سبيل المثال. لدينا بعض الأماكن على الخريطة حيث يتم استخراجها كميات كبيرةفحم. وأشهرها منطقة كوزباس (حوض فحم كوزنتسك)، المعروف أيضًا باسم منطقة كيميروفو. هناك عدد غير قليل من محطات توليد الطاقة، والأكبر - وإلى جانبها هناك العديد من الأصغر. تعمل جميعها بالفحم، باستثناء عدد قليل من وحدات الطاقة حيث يمكن استخدام الغاز كوقود احتياطي. هذا هو الحال في منطقة كيميروفو عدد كبير منمحطات توليد الطاقة بالفحم ترجع بالطبع إلى حقيقة أن الفحم يتم استخراجه "في مكان قريب". لا يوجد عملياً أي عنصر نقل في سعر الفحم لمحطات الطاقة. بالإضافة إلى ذلك، فإن بعض أصحاب محطات الطاقة الحرارية هم أيضًا أصحاب شركات الفحم. ويبدو من الواضح سبب عدم بناء محطات الوقود هناك.

وبالإضافة إلى ذلك، فإن احتياطيات الفحم المؤكدة أكبر بما لا يقاس من احتياطيات الغاز الطبيعي المؤكدة. وهذا ينطبق بالفعل على أمن الطاقة في البلاد.

في الدول المتقدمةصعدت أبعد من ذلك. ويستخدم الفحم في صنع ما يسمى بالغاز الاصطناعي، وهو نظير اصطناعي للغاز الطبيعي. وقد تم بالفعل تكييف بعضها مع هذا الغاز ويمكن أن تعمل كجزء من وحدات CCGT. وهنا توجد كفاءات مختلفة تمامًا (أعلى) وانبعاثات ضارة (أقل) مقارنةً بمحطات الفحم، وحتى بمحطات الغاز القديمة.

لذا يمكننا أن نستنتج: ستستخدم البشرية دائمًا الفحم كوقود لإنتاج الكهرباء.

23 مارس 2013

ذات مرة، عندما كنا نقود سيارتنا إلى مدينة تشيبوكساري المجيدة، من الشرق، لاحظت زوجتي برجين ضخمين يقفان على طول الطريق السريع. "وما هو؟" - هي سألت. وبما أنني لم أرغب على الإطلاق في إظهار جهلي لزوجتي، فقد حفرت قليلاً في ذاكرتي وخرجت منتصراً: "هذه أبراج تبريد، ألا تعلمين؟" كانت مرتبكة بعض الشيء: "لماذا هم؟" "حسنًا، يبدو أن هناك شيئًا يبردك." "و ماذا؟". ثم شعرت بالحرج لأنني لم أكن أعرف كيفية الخروج منه أكثر من ذلك.

قد يبقى هذا السؤال في الذاكرة إلى الأبد دون إجابة، لكن المعجزات تحدث. بعد أشهر قليلة من هذه الحادثة، رأيت منشورًا في موجز أصدقائي z_alexey حول تجنيد المدونين الذين يرغبون في زيارة Cheboksary CHPP-2، وهو نفس الشيء الذي رأيناه من الطريق. يجب عليك أن تغير كل خططك فجأة؛ فقدان مثل هذه الفرصة سيكون أمراً لا يغتفر!

إذن ما هو حزب الشعب الجمهوري؟

هذا هو قلب محطة توليد الكهرباء حيث تتم معظم الأحداث. يحترق الغاز الذي يدخل إلى الغلاية، ويطلق كمية هائلة من الطاقة. يتم توفير "المياه النظيفة" هنا أيضًا. بعد التسخين، يتحول إلى بخار، أو بالأحرى إلى بخار شديد السخونة، مع درجة حرارة مخرج تبلغ 560 درجة وضغط 140 ضغطًا جويًا. وسنسميه أيضًا "البخار النظيف" لأنه يتكون من الماء المحضر.
بالإضافة إلى البخار، لدينا أيضًا عادم عند المخرج. عند أقصى طاقة، تستهلك الغلايات الخمس ما يقرب من 60 مترًا مكعبًا من الغاز الطبيعي في الثانية! لإزالة منتجات الاحتراق، تحتاج إلى أنبوب "دخان" غير طفولي. وهناك واحد مثل هذا أيضا.

ويمكن رؤية الأنبوب من أي منطقة في المدينة تقريبًا، نظرًا لارتفاعه الذي يبلغ 250 مترًا. أظن أن هذا هو أطول مبنى في تشيبوكساري.

يوجد بالجوار أنبوب أصغر قليلاً. احجز مرة أخرى.

إذا كانت محطة الطاقة الحرارية تعمل بالفحم، فمن الضروري تنظيف العادم بشكل إضافي. ولكن في حالتنا هذا غير مطلوب، حيث يتم استخدام الغاز الطبيعي كوقود.

القسم الثاني من محل توربينات الغلايات يحتوي على منشآت توليد الكهرباء.

تم تركيب أربعة منها في قاعة التوربينات في محطة تشيبوكساري CHPP-2، بقدرة إجمالية تبلغ 460 ميجاوات. هذا هو المكان الذي يتم فيه توفير البخار الساخن من غرفة المرجل. يتم توجيهه تحت ضغط هائل على ريش التوربين، مما يتسبب في دوران الدوار الذي يبلغ وزنه ثلاثين طنًا بسرعة 3000 دورة في الدقيقة.

يتكون التركيب من جزأين: التوربين نفسه، ومولد يولد الكهرباء.

وهذا ما يبدو عليه دوار التوربين.

أجهزة الاستشعار وأجهزة قياس الضغط في كل مكان.

يمكن إيقاف كل من التوربينات والغلايات على الفور في حالة الطوارئ. ولهذا الغرض، هناك صمامات خاصة يمكنها إيقاف إمداد البخار أو الوقود في جزء من الثانية.

أتساءل عما إذا كان هناك شيء مثل المشهد الصناعي، أو صورة صناعية؟ هناك جمال هنا.

هناك ضجيج رهيب في الغرفة، ولكي تسمع جارك عليك أن تجهد أذنيك. بالإضافة إلى أن الجو حار جدًا. أريد أن أخلع خوذتي وأرتدي قميصي، لكن لا أستطيع فعل ذلك. لأسباب تتعلق بالسلامة، يُحظر ارتداء الملابس ذات الأكمام القصيرة في محطة الطاقة الحرارية، حيث يوجد عدد كبير جدًا من الأنابيب الساخنة.
في أغلب الأحيان تكون الورشة فارغة، ويأتي الناس هنا مرة كل ساعتين خلال جولاتهم. ويتم التحكم في تشغيل المعدات من خلال لوحة التحكم الرئيسية (لوحات التحكم الجماعية للغلايات والتوربينات).

هذا ما يبدو عليه مكان عمل الضابط المناوب.

هناك المئات من الأزرار حولها.

والعشرات من أجهزة الاستشعار.

بعضها ميكانيكي وبعضها إلكتروني.

هذه رحلتنا، والناس يعملون.

في المجمل، بعد محل توربينات الغلايات، عند المخرج لدينا كهرباء وبخار تم تبريده جزئيًا وفقد بعضًا من ضغطه. يبدو أن الكهرباء أسهل. يمكن أن يتراوح جهد الخرج من المولدات المختلفة من 10 إلى 18 كيلو فولت (كيلو فولت). وبمساعدة محولات الكتلة يرتفع إلى 110 كيلو فولت، ومن ثم يمكن نقل الكهرباء لمسافات طويلة باستخدام خطوط الكهرباء (خطوط الكهرباء).

ليس من المربح إطلاق ما تبقى من "البخار النظيف" إلى الجانب. نظرًا لأنه يتكون من "المياه النظيفة" التي يعد إنتاجها عملية معقدة ومكلفة إلى حد ما، فمن الأفضل تبريدها وإعادتها إلى المرجل. وهكذا في حلقة مفرغة. ولكن بمساعدتها وبمساعدة المبادلات الحرارية، يمكنك تسخين المياه أو إنتاج بخار ثانوي، والذي يمكنك بيعه بأمان إلى مستهلكي الطرف الثالث.

بشكل عام، هذه هي الطريقة التي نحصل بها أنا وأنت على الحرارة والكهرباء في منازلنا، ونتمتع بالراحة والراحة المعتادة.

نعم بالتأكيد. ولكن لماذا هناك حاجة لأبراج التبريد على أية حال؟

اتضح أن كل شيء بسيط للغاية. لتبريد ما تبقى من “البخار النظيف” قبل إعادة إمداده للغلاية، يتم استخدام نفس المبادلات الحرارية. يتم تبريده باستخدام المياه التقنية، في CHPP-2 يتم أخذه مباشرة من نهر الفولغا. لا يتطلب أي تحضير خاص ويمكن إعادة استخدامه أيضًا. بعد المرور عبر المبادل الحراري، يتم تسخين المياه المعالجة وتذهب إلى أبراج التبريد. هناك يتدفق إلى الأسفل في طبقة رقيقة أو يسقط على شكل قطرات ويتم تبريده بواسطة التدفق المعاكس للهواء الناتج عن المراوح. وفي أبراج التبريد القذفي يتم رش الماء باستخدام فوهات خاصة. وعلى أية حال فإن التبريد الرئيسي يحدث بسبب تبخر جزء صغير من الماء. ويخرج الماء المبرد من أبراج التبريد من خلال قناة خاصة، وبعد ذلك يتم إرساله لإعادة الاستخدام بمساعدة محطة الضخ.
باختصار، هناك حاجة إلى أبراج التبريد لتبريد المياه، التي تعمل على تبريد البخار العامل في نظام توربينات الغلايات.

يتم التحكم بجميع أعمال محطة الطاقة الحرارية من خلال لوحة التحكم الرئيسية.

يوجد دائمًا ضابط مناوب هنا.

يتم تسجيل كافة الأحداث.

لا تطعمني خبزاً، دعني ألتقط صورة للأزرار وأجهزة الاستشعار...

هذا كل شيء تقريبًا. وأخيرا، تبقى بعض الصور للمحطة.

هذا أنبوب قديم لم يعد يعمل. على الأرجح سيتم هدمه قريبا.

هناك الكثير من التحريض في المؤسسة.

إنهم فخورون بموظفيهم هنا.

وانجازاتهم.

ويبدو أن الأمر لم يكن عبثا..

يبقى أن أضيف، كما في النكتة - "لا أعرف من هم هؤلاء المدونون، لكن مرشدهم السياحي هو مدير الفرع في ماري إل وتشوفاشيا لشركة TGC-5 OJSC، IES Holding - Dobrov S.V."

بالتعاون مع مدير المحطة س.د. ستولياروف.

بدون مبالغة، إنهم محترفون حقيقيون في مجالهم.

وبالطبع، شكرًا جزيلاً لإيرينا رومانوفا، ممثلة الخدمة الصحفية للشركة، على الجولة المنظمة بشكل مثالي.

محطات توليد الطاقة الحراريةيمكن أن يكون مع توربينات البخار والغاز، مع محركات الاحتراق الداخلي. المحطات الحرارية الأكثر شيوعا مع التوربينات البخاريةوالتي تنقسم بدورها 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.

تحضير وقود الغازيتكون 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 الصلب، تتم 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 إطار وإصلاح أحد الأقسام لاحقًا، يظل القسم الثاني قيد التشغيل ويوفر الطاقة للمستهلكين من خلال الخطوط النشطة 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.

تم 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.