הפקת חשמל מתרמית

הגדרת תחנת כוח תרמית

תחנת כוח תרמית מוגדרת כמתקן שמייצר חשמל באמצעות שימוש באנרגיה חום, בעיקר מהבערת פחם, כדי לייצר קיטור שמניע טורבינות.

תורת תחנות הכוח התרמיות

התאוריה של תחנות כוח תרמיות פשוטה. המתקנים האלה משתמשים בטורבינות קיטור המחוברות לאלטרנטורים כדי לייצר חשמל. הקיטור מיוצר בכינים בעומס גבוה.

בדרך כלל בהודו, פחם ביטומינוזי, פחם חום וטוף משמשים כדלק לכינים. הפחם הביטומינוזי המשמש כדלק לכינים מכיל חומר מתנד בין 8% ל-33% ואפר בין 5% ל-16%. כדי להעלות את יעילות החום, הפחם משמש בכינים בצורה מפוחמת.

תחנת כוח תרמית פחם מייצרת קיטור בעומס גבוה בכין הקיטור בשל בעירת הדלק (פחם מפוחם) בתאים של הכין. הקיטור הזה מתחמם עוד יותר בסופר-הייטר.

הקיטור הסופר-מואץ נכנס לתוך הטורבינה ומסובב את להבי הטורבינה. הטורבינה מחוברת מכנית לאלטרנטור כך שהרוטור שלו מסתובב עם סיבוב להבי הטורבינה.

כאשר הקיטור נכנס לתורבינה, העומס שלו יורד במהירות, גורם לנפח הקיטור לעלות.לאחר העברת אנרגיה לרוטור הטורבינה, הקיטור עובר דרך להבי הטורבינה לקונדנסר.בקונדנסר, מים קרירים נסובבים בעזרת מנוע שמקצרים את הקיטור לחץ נמוך.

המים המוקצרים מסופקים שוב לחימום מים בעומס נמוך שבו הקיטור בעומס נמוך מגביר את טמפרטורת המים הללו; הם מתחממים שוב בעומס גבוה.כדי להבין טוב יותר, בואו נפרק את שלבי פעולת תחנת הכוח התרמית:

• ראשית, הפחם המפוחם נשרף לתוך התא של כין הקיטור.

• קיטור בעומס גבוה מופק בכין.

• הקיטור עובר דרך הסופר-הייטר, שם הוא מתחמם עוד יותר.

• הקיטור הסופר-מואץ נכנס לתורבינה במהירות גבוהה.

• בתורבינה, כוח הקיטור מסובב את להבי הטורבינה, כלומר כאן בתורבינה האנרגיה הפוטנציאלית המאוחסנת בקיטור בעומס גבוה מומרת לאנרגיה מכנית.

תרשים של תחנת כוח

אחרי סיבוב להבי הטורבינה, הקיטור מאבד את העומס הגבוה שלו, יוצא מלהבי הטורבינה ונכנס לקונדנסר.בקונדנסר, מים קרירים נסובבים בעזרת מנוע שמקצרים את הקיטור לחץ נמוך.

המים המוקצרים מסופקים שוב לחימום מים בעומס נמוך שבו הקיטור בעומס נמוך מגביר את טמפרטורת המים הללו, הם מתחממים שוב בחימום בעומס גבוה שבו העומס הגבוה של הקיטור משמש לחימום.התורבינה בתחנת הכוח התרמית פועלת כתנועה ראשית של האלטרנטור.

סקירה של תחנת כוח תרמית

תחנת כוח תרמית טיפוסית פועלת במחזור המוצג להלן.

הפלזמה הפעילה היא מים וקיטור. זהו מחזור מים וקיטור. המחזור תרמודינמי אידיאלי שפעולת תחנת הכוח התרמית דומה לו הוא מחזור רנקין.

בכין הקיטור, המים מתחממים על ידי בעירת הדלק באוויר בתא, והפונקציה של הכין היא לתת קיטור סופר-מואץ יבש בטמפרטורה הנדרשת. הקיטור שנוצר משמש במניעת טורבינות הקיטור.

התורבינה מחוברת לגנרטור סינכרוני (בדרך כלל אלטרנטור סינכרוני שלושה פאזה), שמייצר אנרגיה חשמלית.

הקיטור הנפלט מהטורבינה מותר להתרכך במים בקונדנסר הקיטור של הטורבינה, שמקנה שאיבה בלחץ מאוד נמוך מאפשרת הרחבת הקיטור לטורבינה בלחץ מאוד נמוך.

היתרונות העיקריים של פעולה מקונדסציה הם הגברת הכמות של האנרגיה המופקת לכל קילוגרם של קיטור ובכך עלייה ביעילות, והמים המוקצרים שמסופקים מחדש לכין מפחיתים את כמות המים החדשים הנדרשים.

המים המוקצרים יחד עם קצת מים חדשים מסופקים מחדש לכין על ידי מנוע (נקרא מנוע הזנת כין).

בקונדנסר, הקיטור מתרכך על ידי מים קרים. המים הקרים נסובבים דרך מגדל ההקרנה. זה מהווה מעגל מים קרים.

האויר הסביבתי מותר להיכנס לכין לאחר סינון אבק. גם הגזים המפלטים יצאים מהכין ומפוזרים לאטמוספירה דרך צינורות. אלה מהווים מעגלי אויר וגזי פליטה.

זרימת האויר וגם הלחץ הסטטי בתוך כין הקיטור (נקרא דראפט) נשמרים על ידי שני מנועים שנקראים מנוע דראפט כפוי (FD) ומנוע דראפט מושרה (ID).ה⽅案继续