Termal elektrik stansiyası – Komponentlər, iş prinsipi və yer seçimi

Thermal elektrik stansiyası nədir?

Enerji qorunma qanunu, enerjinin yaradıla bilməyəcək və ya məhv oluna bilməyəcəyini, yalnız bir formdan digər formaya çevrilib keçə biləcəyini bildirir. Xüsusilə, elektrik enerjisi müxtəlif enerji mənbələrindən istifadə edilə bilər. Kəbir ölçülərdə elektrik enerjisi yaratmaq üçün dizayn edilmiş tesislər adətən elektrik stansiyaları və ya elektrik mərkəzləri kimi tanınır.

Termal elektrik stansiyası, istilik enerjisini elektrik enerjisine çevirmək üçün istifadə edilən bir növ enerji yaratma tesisidir. Bu tesislər üçün istilik enerjisi müxtəlif mənbələrdən, məsələn, kömür, dizel, biokimyasal, şəmsi enerji və nüvə enerjisi ilə gələ bilər. "Termal elektrik stansiyası" termini texniki olaraq müxtəlif istilik mənbələrindən istifadə edən tesisləri daxil edə bilərsə də, ən çox kömürdən istifadə edən tesislərlə bağlıdır. Beləliklə, termal elektrik stansiyaları konvensiya elektrik yaratma sistemləri kimi qiymətləndirilir. Onlar bazen buhar turbinasına və ya kömür yanığı elektrik stansiyalarına da deyilə bilər, bu isə əsas yanacaq mənbəsinin və istifadə olunan əsas enerji çevrim mekanizmasının təsviri olur.

Termal elektrik stansiyasının işləməsi

Termal elektrik stansiyaları, istilik enerjisini mexaniki işə çevirən əsas termodinamika dairəsi olan Rankine dairəsinə əsaslanır, bu da daha sonra elektrik enerjisi yaratmaq üçün istifadə olunur. Aşağıdakı bir sətir diaqram və ya termal elektrik stansiyasının üslubu, onun işləmə komponentləri və proseslərinin vizual təsvirini verir.

Termal elektrik stansiyasının işləmə prinsipi və komponentləri

İşləmə prosesi

Termal elektrik stansiyaları, tipik olaraq kömür kimi çox böyük miktardakı yanacağa ehtiyac duyar. Tələb olunan böyük həcmə görə, kömür adətən poğurlar vasitəsilə çatdırılır və xüsusi yanacaq saxlama sahələrində saxlanılır. İlk növbədə, ham kömür, qazmaqda doğrudan istifadə edilə biləcək qədər böyükdür. Bu problemin həllinə nail olmaq üçün, o qazıcıya göndərilir, burada daha kiçik, idarə oluna biləcək hissələrə bölünür və daha sonra qazmağa yönləndirilir.

Kömürün yanı sıra, qazmaqda buhar yaratmaq üçün məhsuldar suyun daima lazımdır. Sistemə girməzdən əvvəl, su təmizləmə prosesindən keçir. Müxtəlif filtrlərdən keçir, zənginlikləri və hər hansı hava qalıqlarını aradan qaldırır, təmizliyini təmin edir. Təmizləndikdən sonra, su qazmaq davuluya yönləndirilir. Qazmaq davulusunda, kömürün yanması zamanı yaranan istilik suya köçürülür. Nəticədə, su faz dəyişikliyini cəlb edir və buhar halına gətirilir.

Yaradılan buhar yüksək sıxlığa və temperaturaya malikdir, bu da enerji yaratmaq üçün idealdir. Bu buhar daha sonra süperisitəcinə yönləndirilir, burada daha da istilənir və termal enerjisi artırılır. Süperistilənmiş buhar daha sonra turbin ləmlərinə yönləndirilir. Buhar turbin ləmlərinin üzərindən akarkən, onun termal enerjisi turbin tərəfindən mexaniki dövrənə çevrilir.

Turbin, ortaq bir as vasitəsilə alternatora mexaniki cəlb edilir. Turbin dövərkən, alternatorun rotorunu sürətə salır. Alternator, növbəti, bu mexaniki enerjini elektrik enerjisine çevirir. Yaradılan elektrik enerjisinin uzun məsafələr boyunca effektiv şəkildə çatdırılması üçün, onu bir transformerdan keçirir, burada voltaj artırmalıdır. Yüksek voltajlı elektrik daha sonra elektroenerji şəbəkəsinə çatdırılacaq yükə, yəni son istifadəçilərə, transmiya ləngərləri vasitəsilə göndərilir.

Turbinin içindən keçdikdən sonra, buhar, indi daha aşağı sıxlığa və temperaturaya malikdir, kondensatora yönləndirilir. Kondensatora, buharın etrafında soyuq su dövrələyir, bu da onun yenidən suya çevriləsini cəlb edir. Bu kondensasiya prosesi, buhardan qalan istiliği buraxır, bu da onun sıxlığını və temperaturunu azaltır. Su bu şəkildə geri qaytarılanda, enerji yaratma dairəsinin effektivliyi artırılır.

Kondensasyon edilmiş su, daha sonra qazmaq üçün bir su pompası vasitəsilə qazmaqa qayıdırılır, bu, onun yenidən istilənib buhar halına çevrilməsinə imkan verir, beləliklə dairə tamamlanır. Eyni zamanda, kömürün yanması zamanı qazmaq furnasından meydana gələn quruq, düzgün atılmalıdır ki, mühitə zarar verməsinə mane olunur. Bununla birgə, kömürün qazmaqdakı yanması zamanı, şəmal qazları yaranır və şəman vasitəsilə atmosferə buraxılır.

Əsas Komponentlər

Termal elektrik stansiyası, enerji yaratma prosesini kollektiv şəkildə təmin etmək üçün bir neçə inteqral komponentlərdən ibarətdir:

• Qazmaq: Termal elektrik stansiyasının qəlbləri, burada kömürün yanması baş verir və istilik suya köçürülür ki, buhar yaransın.

• Turbin: Yüksək sıxlıqlı buharın termal enerjisini mexaniki dövrənə çevirir.

• Süperisitəc: Qazmaqda yaradılan buharın temperaturunu artırır, onun enerji məzmununu effektiv enerji yaratma üçün artırır.

• Kondensator: Turbindən çıxan buharı yenidən suya çevrilər, istilik geri qaytarılır və dairənin effektivliyi saxlanılır.

• Ekonomizer: Şəmal qazlarından gələn istiliklə suyu ısılamaqla, qazmağın ümumi enerji tələbini azaltır.

• Su pompa: Kondensatora qayıdınmış suyu qazmağa qayıdırır, buhar yaratmaq üçün davamlı bir tedarik təmin edir.

• Alternator: Turbindən gələn mexaniki enerjiyi elektrik enerjisine çevirir, bu da elektrik şəbəkəsi vasitəsilə paylanabilir.

• Şəman: Kömürün yanması zamanı yaradılan şəmal qazlarını atmosferə kontrollü şəkildə buraxır.

• Soğutma qülləsi: Kondensatora istifadə olunan suyun soğumasını təmin edir, bu da onun yenidən istifadə edilə biləcək şəkildə dövrələməsinə imkan verir.

Termal elektrik stansiyalarının komponentləri, yer seçimi və effektivliyi

Termal elektrik stansiyalarının əsas komponentləri

Qazmaq

Tozlaşdırılmış kömür, ısılamaq üçün hazırlanmış havayla birlikdə qazmağa qoyulur, bu da yüksək sıxlıqlı buhar yaratmaq üçün əsas komponent kimi xidmət edir. Onun əsas funksiyası, kömürdə saxlanmış kimyəvi enerjiyi yanma prosesi vasitəsilə termal enerjiyə çevirməkdir. Kömür qazmaqda yanarkən, bu intensiv istilik, sudan buhar yaratmaq üçün kifayət qədər yüksək temperatur yaradır. Qazmağın ölçüsü, termal elektrik stansiyasının istilik tələblərinə müvəqqəti olaraq təyin olunur. Termal elektrik stansiyalarında istifadə olunan müxtəlif qazmaqlar var, məsələn, Haycock və vagon qubu qazmaqları, yanma boru qazmaqları, silindrik yanma boru qazmaqları və su boru qazmaqları, hər birinin özünün dizayn xüsusiyyətləri və operativ üstünlükləri var.

Turbin

Qazmaqda yaradılan yüksək sıxlıq və yüksək temperaturlu süperistilənmiş buhar, turbinə yönəldilir. Bu buhar turbin ləmlərinə çarpan zaman, turbinin hərəkətə keçirir. Turbin, buharın termal enerjisini dövrənə çevirmək üçün xüsusi inkişa edilmiş mürəkkəb mexaniki cihazdır. Turbin, alternatora mexaniki cəlb edilir və turbinin dövrəsi alternatorun rotordan sürətə salır. Buhar turbindən keçdikdən sonra, onun temperaturu və sıxlığı azalır və daha sonra kondensatora təhlükəsizliklər üçün yönləndirilir.

Süperisitəc

Buhar turbinasına əsaslanan enerji yaratma sisteminin, effektiv turbin işləməsi üçün süperistilənmiş buhar əhəmiyyətli rol oynayır. İstilənmiş və doyumlu buhar, qazmaqdakı, süperisitəcə qoyulur. Bu cihaz, buharın quru və süperistilənmiş buhara çevriləsini təmin etmək və onun termal enerji məzmununu ciddi şəkildə artırmaqda əsas rol oynayır. Termal elektrik stansiyalarının bütün komponentləri arasında, süperisitəc ən yüksək temperaturda işləyir. Üç əsas növ süperisitəc adətən istifadə olunur: konveksiya süperisitəci, konveksiya akım vasitəsilə istilik köçürməyə əsaslanır; radyant süperisitəci, radyant istilik köçürməyə əsaslanır; və ayrı ayrılıqda işləyən süperisitəclər. Qazmaqda yaradılan buharın temperaturunu artırmaqla, süperisitəc enerji yaratma prosesinin ümumi effektivliyini artırır.

Kondensator

Buhar turbindən keçdikdən sonra, onun temperaturu və sıxlığı azaldıqdan sonra, buhar yenidən enerji yaratma dairəsinə qayıdırılır. Turbinin effektivliyini optimize etmək üçün, bu buharın kondensasiyası lazımdır, bu da uyğun vakuum yaratır. Kondensator, işləmə sıxlığını azaltmaqla, vakuum dərəcəsini artırır. Bu vakuumun artması, buharın həcmində genişlənməsinə səbəb olur, bu da turbindən daha çox iş alınmasına imkan verir. Nəticədə, elektrik stansiyasının ümumi effektivliyi artır, turbinin veriminin də artması ilə birlikdə.

Ekonomizer

Ekonomizer, elektrik stansiyasındakı enerji tələbini minimala endirmək üçün xüsusi bir istilik alıcıdır. Şəmal qazları, qazmaqdan atmosferə buraxıldığında, istiliklə doludur. Ekonomizer, bu şəmal qazlarından istilikləri suyu ısılamaq üçün istifadə edir. Kondensatora qayıdınmış su, su pompası vasitəsilə ekonomizere qayıdırılır. Burada, su şəmal qazlarından istilik qazanır, qazmağa getdikdən əvvəl temperaturu artırır. Şəmal qazlarının atıl istiliklərindən istifadə edərək, ekonomizer, enerji yaratma dairəsinin ümumi effektivliyini ciddi şəkildə artırır.

Su pompa

Su pompa, qazmağa su təmin etmək üçün məsuliyyət daşıyır. Su mənbəsi, kondensatora qayıdınmış su və ya yeni su ola bilər. Bu pompa, suyun sıxışmasını artırır, bu da qazmağın tələblərinə davamlı və kifayət qədər təmin edir. Adətən, su pompaları sentrifugal və ya pozitiv yerləşdirmə növləridir, hər biri performans və effektivlik baxımından müxtəlif üstünlüklərə malikdir.

Alternator

Turbin, ortaq bir as vasitəsilə alternatora mexaniki cəlb edilir. Turbin, buharın gücü altında dövrədən, alternatorun rotorunu sürətə salır. Bu dövrə, elektrik enerjisi yaratmaq üçün elektromagnit sahəni induksiyaya salır. Əsasən, alternator, turbinin dövrənən kinetik enerjisini, elektrik şəbəkəsi vasitəsilə çatdırıla və paylanıla biləcək elektrik enerjisini çevirən bir cihazdır.

Şəman

Kömür kimi yanacaq istifadə edən çoxsaylı termal elektrik stansiyalarında, qazmaqda kömürün yanması şəmal qazları yaratır. Şəman, bu şəmal qazlarının atmosferə təhlükəsizliklə buraxılmasına imkan verir. İşləməsi, natural qaz və stek effektinə əsaslanır. İstilənmiş hava, nisbi olaraq az sıxlıqlı olduğu üçün, yüksək qaldığında, şəmal qazlarını yuxarı doğru çəkən bir qaz yaradır. Şəmanın hündürlüyü, qazların daha effektiv dağılışını təmin edən daha güclü bir qazı yaratır.

Soğutma qülləsi

Adı ilə belə, soğutma qülləsi, atıl istilikləri atmosferə buraxmaq üçün istifadə olunur. Müxtəlif istilik köçürmə metodlarından istifadə edərək, soğutma qülləsi, suyun istiliklərini buharlaşdırmaqla, daha soyuq su qalır, bu da enerji yaratma dairəsinə yenidən istifadə edilə bilər. Kondensatora qayıdınmış su, soğutma qülləsinə yönləndirilir. Zərbələməli soğutma qüllələri, hava qüllənin altından yuxarıya dövrələdikdə, istilik köçürmə effektivliyini artırır.

Termal elektrik stansiyaları üçün yer seçimi kriteriyaları

Yanacaq mövcudluğu

Çoxsaylı termal elektrik stansiyalarında kömür əsas yanacaq olaraq istifadə olunur və kəbir ölçülərdə elektrik enerjisi yaratmaq üçün böyük miktarda kömür tələb olunur, bu səbəbdən, elektrik stansiyasını kömür mayəsinin yaxınlığında yerləşdirmək çox faydalıdır. Bu yaxınlık, daşınma xərclərini ciddi şəkildə azaltır, bu da elektrik yaratma prosesini daha iqtisadi olaraq maraqlı edir.

Daşınma imkanları

Termal elektrik stansiyaları, çox sayda böyük ölçülü maşın və təchizatları ehtiva edir. Buna görə, elektrik stansiyasının yerini seçmək, əla daşınma infrastrukturu olan bir əraziyə əsaslanmalıdır. Kömürin effektiv daşınması, yeni təchizatın çatdırılması və işçilərin, texniklərin və mühəndislərin daşınması üçün isə etibarlı demiryolu və ya avtomobil yolları əhəmiyyətli olur. Həmçinin, ətrafda ictimai daşınmanın mövcudluğu, elektrik stansiyasının işçilərinin rahat girişi üçün təmin edilir.

Su mövcudluğu

Termal elektrik stansiyası, yüksək sıxlıq və temperaturlu buhar yaratmaq üçün məhsuldar suya ehtiyac duyar. Buna görə, elektrik stansiyası, buhar yaratma və soğutma prosesləri üçün davamlı su tələbini qaralaması üçün dəniz kıyısına yaxın və ya mukavemetli və abundent su təchizatı olan bir yerə yerləşdirməlidir.

Torpaq mövcudluğu

Termal elektrik stansiyasının tikintisi, geniş torpağa ehtiyac duyar. Torpaq qiyməti də razılaşdırıcı olmalıdır. Yer seçməkdə, gelecekteki genişlənmə üçün də provizyonlar edilməlidir. Elektrik stansiyası ağır maşınları ehtiva etdiyindən, torpağın kifayət qədər yükləyici qabiliyyəti olmalı və maşınları dəstəkləmək üçün sağlam bir temel lazımdır.

İşgəl edilmiş ərazilərdən uzaqlıq

Termal elektrik stansiyaları, işləmə zamanı şəmal qazları, quruq, toz və dumə yaradır, bu da insanlar üçün ciddi sağlamlıq riskləri yaradır və ətraf atmosfer və torpağa mühit zədələri yaradır. Bu təsirləri minimize etmək üçün, elektrik stansiyası şəhərlərdən, məskunlaşma ərazilərindən və tarım fermalardan uzaq yerləşdirməlidir. Həmçinin, elektrik stansiyasının maşınları, alternator, transformator, ventilator və turbinlər tərəfindən yaradılan gürültü, onun uzaq bir yerə yerləşdirilməsinə səbəb olur.

Quruq atılma təchizatı

Kömürün yanması, təxminən 30 - 40% quruq yaratır. Quruğun düzgün atılması ən vacibdir. Quruq, qazmaq furnasının altından toplanır və bir hissəsi şəmal qazları tərəfindən daşıyılır. Quruğun effektiv idarəsi üçün, iki əsas quruq idarə etmə sistemi istifadə olunur: alt quruq idarə etmə sistemi və uç quruq idarə etmə sistemi. Elektrik stansiyasının yerində, bu quruğun təhlükəsiz və mühit dostu şəkildə atılmasına imkan verən uyğun təchizatlar olmalıdır.

Yük mərkəzinə yaxınlıq

Alternator tərəfindən yaradılan elektrik enerjisi, transmiya ləngərləri vasitəsilə yük mərkəzinə göndərilməzdən əvvəl, enerji transformatoru vasitəsilə voltaj artırılır. Termal elektrik stansiyasını yük mərkəzinə yaxın yerləşdirmək, transmiya xərclərini və zədələri azaltır, elektrik enerjisinin daha effektiv və iqtisadi olaraq paylanması təmin edir.

Termal elektrik stansiyalarının effektivliyi

Termal elektrik stansiyasında, elektrik enerjisinin yaratılması bir neçə enerji çevrim mərhələlərini əhatə edir. Öncə, kömürün kimyəvi enerjisi termal enerjiyə çevrilir. Sonra, bu termal enerji kinetik və ya mexaniki enerjiyə, son olaraq elektrik enerjiyə çevrilir. Bu bir neçə enerji çevrim prosesləri səbəbindən, termal elektrik stansiyalarının ümumi effektivliyi nisbətən aşağıdır, adətən 20 - 29% arasıdır.

Termal elektrik stansiyalarının effektivliyi, elektrik stansiyasının ölçüsü və istifadə olunan kömürün keyfiyyətinə görə fərqlənir. Enerji yaratma prosesind