מכללת כוח חשמלי – רכיבים, פעולת ובחירת אתר

מהו מפעל כוח תרמי?

חוק שימור האנרגיה קובע כי אנרגיה לא יכולה להיווצר או להיפסק; אלא היא יכולה רק להשתנות מהצורה אחת לשנייה. במיוחד אנרגיה חשמלית יכולה להיות ניצלת ממקורות אנרגיה שונים. מתקנים המתוכנים לייצר אנרגיה חשמלית בקנה מידה גדול מכונים בדרך כלל מפעלי כוח או תחנות כוח.

מפעל כוח תרמי הוא סוג של מתקן ייצור אנרגיה הממיר אנרגיה חום לאנרגיה חשמלית. אנרגיה חום עבור מפעלים אלה יכולה להגיע מקורות שונים, כולל פחם, דיזל, ביומס, אנרגיה סולארית ואנרגיה גרעינית. בעוד שהמונח "מפעל כוח תרמי" יכול טכנית לכלול מפעלים הממשיכים מקורות חום שונים, הוא מזוהה בעיקר עם מפעלים המסתמכים על פחם לייצור חום. לפיכך, מפעלי כוח תרמי נחשבים למערכות ייצור כוח她们的电力科技文档翻译需求。以下是翻译内容：

מהו מפעל כוח תרמי?

חוק שימור האנרגיה קובע כי אנרגיה לא יכולה להיווצר או להיפסק; אלא היא יכולה רק להשתנות מהצורה אחת לשנייה. במיוחד אנרגיה חשמלית יכולה להיות ניצלת ממקורות אנרגיה שונים. מתקנים המתוכנים לייצר אנרגיה חשמלית בקנה מידה גדול מכונים בדרך כלל מפעלי כוח או תחנות כוח.

מפעל כוח תרמי הוא סוג של מתקן ייצור אנרגיה הממיר אנרגיה חום לאנרגיה חשמלית. אנרגיה חום עבור מפעלים אלה יכולה להגיע מקורות שונים, כולל פחם, דיזל, ביומס, אנרגיה סולארית ואנרגיה גרעינית. בעוד שהמונח "מפעל כוח תרמי" יכול טכנית לכלול מפעלים הממשיכים מקורות חום שונים, הוא מזוהה בעיקר עם מפעלים המסתמכים על פחם לייצור חום. לפיכך, מפעלי כוח תרמי נחשבים למערכות ייצור כוח קונבנציונליות. הם לפעמים מכונים גם מפעלי כוח עם טורבינות הקיטור או מפעלי כוח הנושמים פחם, המשקפים את מקור הדלק העיקרי והמנגנון העיקרי להמרת אנרגיה שנעשה בו שימוש.

פעולת מפעל כוח תרמי

מפעלי כוח תרמי פועלים על בסיס מעגל רנקין, שהוא מעגל תרמודינמי בסיסי להמרת חום לעבודה מכנית, שמתבצעת כדי לייצר חשמל. התמונה הבאה מציגה את רכיבי המפעל ותהליכי הפעילות שלו.

השיטה הפנימית והרכיבים של מפעל כוח תרמי

תהליך הפעולה

מפעלי כוח תרמי דורשים כמות גדולה של דלק, בדרך כלל פחם. בהתחשב בכמות הגדולה הנדרשת, הפחם בדרך כלל מובא באמצעות רכבות ונשמר באזורים מיועדים לאחסון דלק. בהתחלה, הפחם הגולמי הוא גדול מדי לשימוש ישיר בכבשן. כדי להתמודד עם זה, הוא מתוזרק לתוך מכתש, שמפצל אותו לחתיכות קטנות ומופשטות לפני שהוא מועבר לכבשן.

בנוסף לפחם, כמות גדולה של מים היא חיונית לייצור קיטור בכבשן. לפני כניסה למערכת, המים עוברים תהליך טיפול. הם עוברם דרך מסננים שונים כדי להסיר זיהומים ולהיפטר מהאויר המומס, כדי להבטיח את טוהרם. לאחר הטיפול, המים מכוונים לדראם של הכבשן. בתוך דראם הכבשן, החום שנוצר בעקבות שריפת הפחם מועבר במים. כתוצאה מכך, המים עוברות שינוי פאזה ונהפכות לקיטור.

הקיטור המיוצר הוא בעוצמה גבוהה ובטמפרטורה גבוהה, מה שהופך אותו למלאך לייצור כוח. הקיטור הזה מניח לסופר-הייטר, שם הוא מתחמם עוד יותר כדי להעלות את האנרגיה הטמפרטורה שלו. הקיטור הסופר-מוכן מכוון אז לעבר להבי הטורבינה. כשהקיטור זורם מעל להבי הטורבינה, האנרגיה הטמפרטורה שלו מומרת לאנרגיה מכנית סיבובית על ידי הטורבינה.

הטורבינה מחוברת מכנית לאלטרנטור באמצעות ציר משותף. כאשר הטורבינה מסתובבת, היא מפעילה את הרוטור של האלטרנטור. האלטרנטור, בתורו, ממיר את האנרגיה המכנית הזו לאנרגיה חשמלית. כדי להעביר את האנרגיה החשמלית שנוצרה למרחקים ארוכים בצורה יעילה, היא עוברת דרך טרנספורמציה, שמעלים את המתח. החשמל בעוצמה גבוהה מועבר דרך קווי העברה כדי להגיע למשתמשי הסוף, או לטעינים, ברשת החשמל.

אחרי שעבר דרך הטורבינה, הקיטור, עכשיו בעוצמה ובטמפרטורה נמוכה יותר, מכוון לקונדנסר. בקונדנסר, מים קרירים מתרחבים סביב הקיטור, גורמים לו להתאבן בחזרה למצבו הנוזלי. תהליך ההתאבנות הזה משחרר את החום הנשאר מהקיטור, באופן יעיל מוריד את העוצמה ואת הטמפרטורה שלו. על ידי השבה במים בדרך זו, יעילות מחזור הייצור של הכוח מוגברת.

המים המתאבנים מועמסים חזרה לכבשן באמצעות מ汞齐平，这里应该是“通过给水泵送回锅炉，准备再次加热并转化为蒸汽，从而完成循环。同时，从锅炉炉膛中移除作为燃煤副产品的灰烬。妥善处理这些灰烬对于防止环境污染至关重要。此外，在锅炉中燃烧煤炭时会产生烟气，并通过烟囱释放到大气中。” 继续翻译：

המים המתאבנים מועמסים חזרה לכבשן באמצעות משאבת מים. מים אלו מוכנים לחימום שוב ולהפיכתם לקיטור, כך מושלם המחזור. באותו זמן, האפר שנוצר כתוצר לוואי של שריפת הפחם מוסר מהכבשן. הזנת האפר באופן נכון חשובה למנוע נזק לסביבה. בנוסף, במהלך שריפת הפחם בכבשן, נוצרים גזי עיכול שנדחפים לאטמוספירה דרך הצינור.

רכיבים מרכזיים

מפעל כוח תרמי מורכב מרבים מהרכיבים הבאים שפועלים בניגוד כדי לתמוך בתהליך ייצור הכוח:

• כבשן: הלב של מפעל הכוח התרמי, שבו מתבצעת שריפת הפחם, והחום מועבר במים כדי לייצר קיטור.

• טורבינה: ממירה את האנרגיה הטמפרטורה של הקיטור בעוצמה גבוהה לאנרגיה מכנית סיבובית.

• סופר-הייטר: מגביר את הטמפרטורה של הקיטור שנוצר בכבשן, מגדיל את תוכן האנרגיה שלו לייצור כוח יעיל יותר.

• קונדנסר: מאבן את הקיטור הנפלט מהטורבינה חזרה למים, משחרר חום ושמור על יעילות המחזור.

• אקונומיזר: מחמם את מים ההשקה באמצעות החום מהגזי עיכול, מפחית את צריכת האנרגיה הכוללת של הכבשן.

• משאבת מים: מעבירת את המים המתאבנים מהקונדנסר חזרה לכבשן, מבטיחה אספקה מתמדת לייצור קיטור.

• אלטרנטור: ממיר את האנרגיה המכנית מהטורבינה לאנרגיה חשמלית, שאפשר להפצה דרך רשת החשמל.

• צינור: מפזר את גזי העיכול שנוצרים במהלך שריפת הפחם לאטמוספירה באופן מבוקר.

• מגדל התייאדו: מאפשר את התייאדו של המים המשמשים בקונדנסר, מאפשר להם להיות ממוחזרים ומשמשים שוב בתהליך ייצור הכוח.

רכיבים, בחירת אתר ויעילות של מפעלי כוח תרמי

רכיבים מרכזיים של מפעלי כוח תרמי

כבשן

פחם טחון, בשילוב עם אוויר מוקדם, מוזרם לכבשן, שמשמש כרכיב המרכזי לייצור קיטור בעוצמה גבוהה. תפקידו העיקרי הוא להמיר את האנרגיה הכימית שנאגרת בפחם לאנרגיה טמפרטורה באמצעות תהליך השריפה. כשפחם נשרף בתוך הכבשן, הוא מפיק חום אינטנסיבי, המגיע לטמפרטורות מספיקות כדי להפוך מים לקיטור. גודלו של הכבשן נקבע ישירות על ידי דרישות החום של מפעל הכוח התרמי. ישנם מגוון רחב של כבשנים בשימוש במפעלי כוח תרמי, כולל כבשנים מסוג Haycock ו-wagon top, כבשנים מסוג firetube, כבשנים צילינדריים מסוג fire-tube וכבשנים מסוג water-tube, כל אחד מהם עם מאפייני עיצוב ויתרונות תפעול משלהם.

טורבינה

קיטור סופר-מוכן בעוצמה גבוהה ובטמפרטורה גבוהה, שנוצר על ידי הכבשן, מכוון לעבר הטורבינה. כשהקיטור פוגע בלהבי הטורבינה, הוא מפעיל את הטורבינה. הטורבינה היא מכשיר מכני מתוחכם שפותח במיוחד כדי להמיר את האנרגיה הטמפרטורה של הקיטור לאנרגיה מכנית סיבובית. הטורבינה מחוברת מכנית לאלטרנטור באמצעות ציר, הסיבוב שלה מפעיל את הרוטור של האלטרנטור. כשהקיטור עובר דרך הטורבינה, הטמפרטורה והעוצמה שלו יורדות, והוא מכוון אז לקונדנסר לעיבוד נוסף.

סופר-הייטר

במערכת ייצור כוח מבוססת טורבינת קיטור, קיטור סופר-מוכן הכרחי לתפעול יעיל של הטורבינה. קיטור לח ומרוכז, המתפתח מהכבשן, מוזרם לסופר-הייטר. מכשיר זה משחק תפקיד חשוב בהמרת הקיטור לקיטור יבש וסופר-מוכן, מגביר משמעותית את תוכן האנרגיה הטמפרטורה שלו. מבין כל רכיבי מפעל הכוח התרמי, הסופר-הייטר פועל בטמפרטורה הגבוהה ביותר. שלושה סוגים עיקריים של סופר-הייטרים בשימוש נפוץ: סופר-הייטרים מסוג קוניוקציה, המעבירים חום באמצעות זרמי קוניוקציה; סופר-הייטרים מסוג הקרנה, המסתמכים על העברת חום על ידי הקרנה; וסופר-הייטרים מסוג נפרדים. על ידי גיבוי הטמפרטורה של הקיטור שנוצר על ידי הכבשן, הסופר-הייטר מגביר את יעילות התהליך לייצור כוח בכלל.

קונדנסר

אחרי שהקיטור עבר דרך הטורבינה והטמפרטורה והעוצמה שלו ירדו, הקיטור הנפלט מחוזר לתהליך ייצור הכוח. כדי להיעשות את יעילות הטורבינה, יש להתאבן את הקיטור, ליצור ולשמור על וואקום מתאים. הקונדנסר מצליח בכך על ידי הפחתת העוצמה המופעלת, כך מגביר את רמת הוואקום. הגברת זו של הוואקום גורמת לנפח הקיטור להתפשט, מאפשרת להוציא עבודה נוספת מהקיטור בטורבינה. כתוצאה מכך, יעילות כללית של מפעל הכוח מוגברת, עם עלייה מתאימה בתפוקה של הטורבינה.

אקונומיזר

האקונומיזר הוא חילוף חום מיוחד שמתכנן להפחית את צריכת האנרגיה במפעל הכוח. גזי עיכול, עשירים באנרגיה טמפרטורה, מופלטים מהכבשן לאטמוספירה. האקונומיזר משתמש בחום מהגזי עיכול כדי לחמם את המים. מים שנאספו מהקונדנסר מועמסים לאקונומיזר על ידי משאבת מים. כאן, הם סופגים את החום מהגזי עיכול, מגבירים את הטמפרטורה שלהם לפני שהם נכנסים לכבשן. על ידי שימוש מחדש בחום הפסולת של גזי העיכול, האקונומיזר מגביר משמעותית את יעילות כללית של מחזור ייצור הכוח.

משאבת מים

משאבת המים אחראית לספק מים לכבשן. מקור המים יכול להיות מים מתאבנים מהקונדנסר או מים חדשים. משאבה זו מגבירה את העוצמה של המים, מבטיחה אספקה מתמידה ובכמות מספקת כדי לעמוד בדרישות של הכבשן. בדרך כלל, משאבות מים הן מסוג צנטריפוגלי או משליך חיובי, כל אחת מהן מציעה יתרונות שונים במונחים של ביצועים ויעילות.

אלטרנטור

מחובר מכנית לטורבינה באמצעות ציר משותף, האלטרנטור משחק תפקיד מרכזי בתהליך ייצור הכוח. כשהטורבינה מסתובבת תחת כוח הקיטור, היא מפעילה את הרוטור של האלטרנטור. הסיבוב הזה מפעיל שדה אלקטרומגנטי, מפיק אנרגיה חשמלית. במהותו, האלטרנטור משמש כממיר, ממיר את האנרגיה המכנית של הסיבוב של הטורבינה לאנרגיה חשמלית שאפשר להעביר ולהפיץ דרך רשת החשמל.

צינור

ברוב מפעלי כוח תרמי שמשתמשים בפחם כדלק, תהליך השריפה בכבשן מפיק גזי עיכול. הצינור מספק מסלול לשחרור בטיחותי של גזי העיכול לאטמוספירה. פעילותו מבוססת על עקרונות של מפוח טבעי ועל אפקט הצינור. אוויר חם, שהוא פחות צפוף, עולה, יוצר מפוח שמשוך את גזי העיכול למעלה. גובה הצינור הוא גורם קריטי; צינורות גבוהים מפיקים מפוח חזק יותר, מקלים על הפזרת גזים יעילה יותר.

מגדל התייאדו

כפי ששמו מרמז, מגדל ההתייאדו משמש בעיקר להפזרת חום פסול לאטמוספירה. באמצעות שיטות שונות להעברת חום, מגדל ההתייאדו מאפשר לחום מהמים להתאדו, משאיר מים קרים יותר שניתן להשתמש בהם שוב בתהליך ייצור הכוח. מים מתאבנים מהקיטור בקונדנסר מכוונים למגדל ההתייאדו. מגדלי התייאדו בעלי זרימה כפויה נפוצים במפעלי כוח תרמי, בהם אוויר מופץ מהתחתית לחלק העליון של המגדל, מגביר את יעילות העברת החום.

קריטריונים לבחירת אתר למפעלי כוח תרמי

זמינות דלק

בהיותו הדלק העיקרי ברוב מפעלי כוח תרמי, ובקנה מידה גדול הנדרש לייצור חשמל, מיקום מפעל הכוח ליד מכרה פחם הוא מאוד מועיל. קרבת זו מפחיתה משמעותית את עלויות ההובלה, מופיעה את תהליך ייצור הכוח יותר כלכלית.

תשתית תחבורה

מפעלי כוח תרמי כוללים מספר רב של מכונות וציוד גדולים. לכן, אתר המפעל צריך לבחור באזור עם תשתית תחבורה מצוינת. תחבורה מהימנה באמצעות רכבת או כביש היא חיונית להובלת פחם, כמו גם להובלת ציוד חדש והובלת עובדים, טכנאים ומהנדסים. בנוסף, זמינות תחבורה ציבורית באזור מבטיחה גישה נוחה לעובדי המפעל.

זמינות מים

מפעל כוח תרמי דורש כמות עצומה של מים לייצור קיטור בעוצמה גבוהה ובטמפרטורה גבוהה. לכן, המפעל צריך להיות ממוקם ליד נהר או במקום עם אספקה מתמידה וобильה של מים כדי לעמוד בדרישה מתמידה למים המשמשים לייצור קיטור ותהליכים של התייאדו.

זמינות אדמה

בניית מפעל כוח תרמי דורשת שטח נרחב. בנוסף, מחיר האדמה צריך להיות סביר. בעת בחירת האתר, יש לקחת בחשבון תכניות להרחבה בעתיד. מכיוון שהמפעל כולל מכונות כבדות, הקרקע צריכה להכיל יכולת נשיאה מספקת, ובסיס חזק הוא הכרחי לתמיכה בציוד.

מרחק מאזורים מאוכלסים

מפעלי כוח תרמי מפליטים גזי עיכול, אפר, אבק ועשן במהלך הפעילות, כל אלה יכולים להוות סיכונים בריאותיים משמעותיים לאנושות ויכולים לגרום לנזק סביבתי לאטמוספירה והקרקע בסביבה. כדי להפחית את השפעות她们的电力科技文档翻译需求。以下是翻译内容：

מהו מפעל כוח תרמי?

חוק שימור האנרגיה קובע כי אנרגיה לא יכולה להיווצר או להיפסק; אלא היא יכולה רק להשתנות מהצורה אחת לשנייה. במיוחד אנרגיה חשמלית יכולה להיות ניצלת ממקורות אנרגיה שונים. מתקנים המתוכנים לייצר אנרגיה חשמלית בקנה מידה גדול מכונים בדרך כלל מפעלי כוח או תחנות כוח.

מפעל כוח תרמי הוא סוג של מתקן ייצור אנרגיה הממיר אנרגיה חום לאנרגיה חשמלית. אנרגיה חום עבור מפעלים אלה יכולה להגיע מקורות שונים, כולל פחם, דיזל, ביומס, אנרגיה סולארית ואנרגיה גרעינית. בעוד שהמונח "מפעל כוח תרמי" יכול טכנית לכלול מפעלים הממשיכים מקורות חום שונים, הוא מזוהה בעיקר עם מפעלים המסתמכים על פחם לייצור חום. לפיכך, מפעלי כוח תרמי נחשבים למערכות ייצור כוח קונבנציונליות. הם לפעמים מכונים גם מפעלי כוח עם טורבינות הקיטור או מפעלי כוח הנושמים פחם, המשקפים את מקור הדלק העיקרי והמנגנון העיקרי להמרת אנרגיה שנעשה בו שימוש.

פעולת מפעל כוח תרמי

מפעלי כוח תרמי פועלים על בסיס מעגל רנקין, שהוא מעגל תרמודינמי בסיסי להמרת חום לעבודה מכנית, שמתבצעת כדי לייצר חשמל. התמונה הבאה מציגה את רכיבי המפעל ותהליכי הפעילות שלו.

השיטה הפנימית והרכיבים של מפעל כוח תרמי

תהליך הפעולה

מפעלי כוח תרמי דורשים כמות גדולה של דלק, בדרך כלל פחם. בהתחשב בכמות הגדולה הנדרשת, הפחם בדרך כלל מובא באמצעות רכבות ונשמר באזורים מיועדים לאחסון דלק. בהתחלה, הפחם הגולמי הוא גדול מדי לשימוש ישיר בכבשן. כדי להתמודד עם זה, הוא מתוזרק לתוך מכתש, שמפצל אותו לחתיכות קטנות ומופשטות לפני שהוא מועבר לכבשן.

בנוסף לפחם, כמות גדולה של מים היא חיונית לייצור קיטור בכבשן. לפני כניסה למערכת, המים עוברים תהליך טיפול. הם עוברם דרך מסננים שונים כדי להסיר זיהומים ולהיפטר מהאויר המומס, כדי להבטיח את טוהרם. לאחר הטיפול, המים מכוונים לדראם של הכבשן. בתוך דראם הכבשן, החום שנוצר בעקבות שריפת הפחם מועבר במים. כתוצאה מכך, המים עוברות שינוי פאזה ונהפכות לקיטור.

הקיטור המיוצר הוא בעוצמה גבוהה ובטמפרטורה גבוהה, מה שהופך אותו למלאך לייצור כוח. הקיטור הזה מניח לסופר-הייטר, שם הוא מתחמם עוד יותר כדי להעלות את האנרגיה הטמפרטורה שלו. הקיטור הסופר-מוכן מכוון אז לעבר להבי הטורבינה. כשהקיטור זורם מעל להבי הטורבינה, האנרגיה הטמפרטורה שלו מומרת לאנרגיה מכנית סיבובית על ידי הטורבינה.

הטורבינה מחוברת מכנית לאלטרנטור באמצעות ציר משותף. כאשר הטורבינה מסתובבת, היא מפעילה את הרוטור של האלטרנטור. האלטרנטור, בתורו, ממיר את האנרגיה המכנית הזו לאנרגיה חשמלית. כדי להעביר את האנרגיה החשמלית שנוצרה למרחקים ארוכים בצורה יעילה, היא עוברת דרך טרנספורמציה, שמעלים את המתח. החשמל בעוצמה גבוהה מועבר דרך קווי העברה כדי להגיע למשתמשי הסוף, או לטעינים, ברשת החשמל.

אחרי שעבר דרך הטורבינה, הקיטור, עכשיו בעוצמה ובטמפרטורה נמוכה יותר, מכוון לקונדנסר. בקונדנסר, מים קרירים מתרחבים סביב הקיטור, גורמים לו להתאבן בחזרה למצבו הנוזלי. תהליך ההתאבנות הזה משחרר את החום הנשאר מהקיטור, באופן יעיל מוריד את העוצמה ואת הטמפרטורה שלו. על ידי השבה במים בדרך זו, יעילות מחזור הייצור של הכוח מוגברת.

המים המתאבנים מועמסים חזרה לכבשן באמצעות משאבת מים. מים אלו מוכנים לחימום שוב ולהפיכתם לקיטור, כך מושלם המחזור. באותו זמן, האפר שנוצר כתוצר לוואי של שריפת הפחם מוסר מהכבשן. הזנת האפר באופן נכון חשובה למנוע נזק לסביבה. בנוסף, במהלך שריפת הפחם בכבשן, נוצרים גזי עיכול שנדחפים לאטמוספירה דרך הצינור.

רכיבים מרכזיים

• כבשן: הלב של מפעל הכוח התרמי, שבו מתבצעת שריפת הפחם, והחום מועבר במים כדי לייצר קיטור.

• טורבינה: ממירה את האנרגיה הטמפרטורה של הקיטור בעוצמה גבוהה לאנרגיה מכנית סיבובית.

• סופר-הייטר: מגביר את הטמפרטורה של הקיטור שנוצר בכבשן, מגדיל את תוכן האנרגיה שלו לייצור כוח יעיל יותר.

• קונדנסר: מאבן את הקיטור הנפלט מהטורבינה חזרה למים, משחרר חום ושמור על יעילות המחזור.

• אקונומיזר: מחמם את מים ההשקה באמצעות החום מהגזי עיכול, מפחית את צריכת האנרגיה הכוללת של הכבשן.

• משאבת מים: מעבירת את המים המתאבנים מהקונדנסר חזרה לכבשן, מבטיחה אספק