نیروگاه تولید برق گرماتی یا ایستگاه تولید برق گرماتی
چه چیزی یک نیروگاه بخار است؟
نیروگاه تولید انرژی حرارتی یا نیروگاه بخار، منبع معمولترین انرژی الکتریکی است. نیروگاه بخار همچنین به عنوان نیروگاه بخار کوهنور و نیروگاه توربین بخار شناخته میشود.
بیایید به نحوه عملکرد یک نیروگاه بخار بپردازیم.
نظریه نیروگاه بخار
نظریه نیروگاههای بخار یا عملکرد نیروگاههای بخار بسیار ساده است. یک نیروگاه تولید انرژی عمدتاً از یک جنراتور تشکیل شده که با کمک یک توربین بخار کار میکند. بخار از دیگهای فشار بالا به دست میآید.
به طور کلی در هند، زغال سنگ بتومینوس، زغال سنگ قهوهای و تورف به عنوان سوخت برای دیگ استفاده میشوند. زغال سنگ بتومینوس که به عنوان سوخت دیگ استفاده میشود دارای مواد پروانهای ۸ تا ۳۳٪ و محتوای خاکستر ۵ تا ۱۶٪ است. برای افزایش کارایی حرارتی، زغال سنگ به صورت پودر در دیگ استفاده میشود.
در یک نیروگاه بخار کوهنور، بخار با فشار بالا در دیگ بخار به دلیل سوزاندن سوخت (زغال سنگ پالورایز شده) در فورن دیگ تولید میشود. این بخار در یک سوپرهیتر بیشتر گرم میشود.
این بخار سوپرهیت شده سپس وارد توربین میشود و پرههای توربین را میچرخاند. توربین به گونهای مکانیکی با یک جنراتور متصل است که روتور آن با چرخش پرههای توربین چرخانده میشود.
بعد از ورود به توربین، فشار بخار به طور ناگهانی کاهش مییابد و حجم متناظر بخار افزایش مییابد.
بعد از انتقال انرژی به روتور توربین، بخار از پرههای توربین خارج شده و وارد مبدل میشود.
در مبدل، آب سرد با کمک یک پمپ گردش داده میشود که بخار مرطوب با فشار پایین را میتراکد.
این آب تراکیده شده سپس به یک گرمکن آب با فشار پایین تأمین میشود که بخار با فشار پایین دما آب ورودی را افزایش میدهد؛ دوباره در فشار بالا گرم میشود.
برای درک بهتر، هر مرحله از عملکرد یک نیروگاه بخار به شرح زیر ارائه میشود،
ابتدا، زغال سنگ پالورایز شده در فورن دیگ سوزانده میشود.
بخار با فشار بالا در دیگ تولید میشود.
این بخار سپس از طریق سوپرهیتر عبور میکند و بیشتر گرم میشود.
این بخار سوپرهیت شده سپس با سرعت بالا وارد یک توربین میشود.
در توربین، نیروی بخار پرههای توربین را میچرخاند که به این معنی است که در توربین انرژی پتانسیل ذخیره شده بخار با فشار بالا به انرژی مکانیکی تبدیل میشود.
نمودار خطی نیروگاه
بعد از چرخش پرههای توربین، بخار که فشار بالای خود را از دست داده است، از پرههای توربین خارج شده و وارد مبدل میشود.
در مبدل، آب سرد با کمک یک پمپ گردش داده میشود که بخار مرطوب با فشار پایین را میتراکد.
این آب تراکیده شده سپس به یک گرمکن آب با فشار پایین تأمین میشود که بخار با فشار پایین دما آب ورودی را افزایش میدهد، سپس دوباره در یک گرمکن با فشار بالا گرم میشود که از فشار بخار بالا برای گرم کردن استفاده میکند.
توربین در نیروگاه بخار به عنوان محرک اصلی جنراتور عمل میکند.
مروری بر نیروگاه بخار
یک نیروگاه بخار معمولی بر اساس یک چرخه کار میکند که در زیر نشان داده شده است.
مایع کاری آب و بخار است. این به آب و بخار فید است. چرخه ترمودینامیکی ایدهآل که عملکرد یک نیروگاه بخار به آن نزدیک است چرخه رانکین است.
در یک دیگ بخار، آب با سوزاندن سوخت در هوای دیگ گرم میشود و وظیفه دیگ ارائه بخار سوپرهیت در دمای مورد نیاز است. بخار تولید شده برای چرخاندن توربین بخار استفاده میشود.
این توربین با یک ژنراتور همزمان (معمولاً یک جنراتور سینکرون چند فازی) متصل است که انرژی الکتریکی تولید میکند.
بخار خروجی از توربین اجازه میدهد که در مبدل بخار توربین به آب تراکیده شود که جذب با فشار بسیار پایین ایجاد میکند و اجازه میدهد بخار در توربین تا فشار بسیار پایین گسترش یابد.
مزایای اصلی عملیات مبدل شامل افزایش مقدار انرژی استخراج شده از هر کیلوگرم بخار و در نتیجه افزایش کارایی و آب تراکیده که دوباره به دیگ تغذیه میشود و مقدار آب تغذیه تازه را کاهش میدهد.
آب تراکیده همراه با مقداری آب تازه تغذیهی دیگر با یک پمپ (نامیده میشود پمپ تغذیه دیگ) دوباره به دیگ تغذیه میشود.
در مبدل، بخار با آب خنککننده تراکیده میشود. آب خنککننده از طریق برج خنککننده دوباره گردش مییابد. این یک مدار آب خنککننده را تشکیل میدهد.
هوای محیط بعد از فیلتر کردن غبار به دیگ وارد میشود. همچنین گاز دودکش از دیگ خارج شده و از طریق دودکشها به جو دفع میشود. این مدارهای هوا و گاز دودکش را تشکیل میدهند.
جریان هوا و همچنین فشار استاتیک داخل دیگ بخار (نامیده میشود درافت) با دو فن توسط دو فن نامیده میشود فن درافت اجباری (FD) و فن درافت القایی (ID).
طرح کلی یک نیروگاه بخار معمولی همراه با مدارهای مختلف در زیر نشان داده شده است.
داخل دیگ، گرمکنهای مختلفی وجود دارد، مانند اکونومایزر، اواتور (در تصویر بالا نشان داده نشده است، اساساً لولههای آب است، یعنی مدار دانکامر رایسر)، سوپرهیتر (گاهی اوقات ریهیتر، پرهیتر هوا نیز موجود است).
در اکونومایزر، آب تغذیه توسط گرما باقیمانده گاز دودکش به میزان قابل توجهی گرم میشود.
