עקרונות בסיסיים של פעולת TPP

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

מהי תחנת כוח תרמית ומהם עקרונות הפעולה של תחנת כוח תרמית? ההגדרה הכללית של עצמים כאלה נשמעת בערך כדלקמן - אלו תחנות כוח העוסקות בעיבוד אנרגיה טבעית לאנרגיה חשמלית. דלק טבעי משמש גם למטרות אלה.

עקרון הפעולה של תחנות כוח תרמיות. תיאור קצר

עד היום, תחנות כוח תרמיות הן בשימוש הנפוץ ביותר. דלקים מאובנים נשרפו במתקנים כאלה, המשחררים אנרגיה תרמית. המשימה של ה-TPP היא להשתמש באנרגיה זו כדי להשיג חשמל.

עקרון הפעולה של TPPs הוא ייצור לא רק של אנרגיה חשמלית, אלא גם ייצור של אנרגיה תרמית, המסופקת גם לצרכנים בצורה של מים חמים, למשל. בנוסף, מתקני אנרגיה אלו מייצרים כ-76% מכלל החשמל. תפוצה כה רחבה נובעת מכך שהזמינות של דלק אורגני לתפעול התחנה גדולה למדי. הסיבה השנייה הייתה שהובלת הדלק ממקום ייצורו לתחנה עצמה היא פשוטה למדי ומבצע הקים. עקרון הפעולה של ה-TPP מתוכנן בצורה כזו שניתן להשתמש בחום הפסולת של נוזל העבודה לאספקה משנית לצרכן שלו.

הפרדת תחנות לפי סוג

כדאי לציין שניתן לחלק תחנות תרמיות לסוגים בהתאם לסוג האנרגיה שהן מייצרות. אם עקרון הפעולה של תחנת כוח תרמית הוא רק בייצור אנרגיה חשמלית (כלומר, אנרגיה תרמית לא מסופקת לצרכן), אז זה נקרא תחנת כוח עיבוי (CPP).

במתקנים המיועדים להפקת אנרגיה חשמלית, לשחרור קיטור, וכן לאספקת מים חמים לצרכן, יש טורבינות קיטור במקום טורבינות עיבוי. גם באלמנטים כאלה של התחנה יש מיצוי קיטור ביניים או התקן לחץ נגדי. היתרון העיקרי ועקרון הפעולה של סוג זה של תחנת כוח תרמית (CHP) הוא שאדי הפליטה משמשים גם כמקור חום ומסופקים לצרכנים. בדרך זו ניתן להפחית את איבוד החום ואת כמות מי הקירור.

עקרונות בסיסיים של פעולת TPP

לפני שמתחילים לבחון את עצם עיקרון הפעולה, יש צורך להבין על איזה סוג תחנה אנחנו מדברים. הסידור הסטנדרטי של מתקנים כאלה כולל מערכת כזו כמו חימום מחדש של קיטור. זה הכרחי כי היעילות התרמית של מעגל עם התחממות יתר ביניים תהיה גבוהה יותר מאשר במערכת שבה הוא נעדר. במילים פשוטות, עקרון הפעולה של תחנת כוח תרמית עם תוכנית כזו יהיה הרבה יותר יעיל עם אותו הדברפרמטרים מוגדרים מראש ראשוניים ואחרונים מאשר בלעדיו. מכל אלה ניתן להסיק שהבסיס להפעלת התחנה הוא דלק מאובנים ואוויר מחומם.

תכנית העבודה

עקרון הפעולה של ה-TPP בנוי באופן הבא. חומר הדלק, כמו גם חומר החמצון, שתפקידו נוטל לרוב על ידי אוויר מחומם, מוזנים לתוך תנור הדוד בזרם רציף. חומרים כמו פחם, נפט, מזוט, גז, פצלים, כבול יכולים לשמש כדלק. אם אנחנו מדברים על הדלק הנפוץ ביותר בפדרציה הרוסית, אז זה אבק פחם. יתר על כן, עקרון הפעולה של תחנת כוח תרמית בנוי באופן שהחום הנוצר כתוצאה משריפת הדלק מחמם את המים בדוד הקיטור. כתוצאה מהחימום, הנוזל הופך לקיטור רווי, הנכנס לטורבינת הקיטור דרך יציאת הקיטור. המטרה העיקרית של מכשיר זה בתחנה היא להמיר את האנרגיה של הקיטור הנכנס לאנרגיה מכנית.

כל מרכיבי הטורבינה המסוגלים לנוע קשורים בקשר הדוק לפיר, וכתוצאה מכך הם מסתובבים כמנגנון יחיד. כדי לגרום לציר להסתובב, טורבינת הקיטור מעבירה את האנרגיה הקינטית של הקיטור אל הרוטור.

תפעול מכני של התחנה

התקן ועיקרון הפעולה של ה-TPP בחלקו המכני קשורים לפעולת הרוטור. לאדים שמגיעים מהטורבינה יש לחץ וטמפרטורה גבוהים מאוד. זה יוצר אנרגיה פנימית גבוהה.קיטור, המגיע מהדוד אל חרירי הטורבינה. סילוני קיטור, העוברים דרך הזרבובית בזרימה מתמשכת, במהירות גבוהה, שלעיתים קרובות אף גבוהה ממהירות הקול, פועלים על להבי הטורבינה. אלמנטים אלה מקובעים בקשיחות לדיסק, אשר, בתורו, מחובר הדוק לפיר. בנקודת זמן זו, האנרגיה המכנית של הקיטור מומרת לאנרגיה המכנית של הטורבינות הרוטור. אם מדברים ביתר דיוק על עקרון הפעולה של תחנת כוח תרמית, ההשפעה המכנית משפיעה על הרוטור של הטורבוגנרטור. זה נובע מהעובדה שהפיר של רוטור וגנרטור קונבנציונלי מחוברים הדוק. ואז יש תהליך די ידוע, פשוט ומובן של המרת אנרגיה מכנית לאנרגיה חשמלית במכשיר כמו גנרטור.

תנועת קיטור אחרי הרוטור

לאחר שאדי המים עוברים את הטורבינה, הלחץ והטמפרטורה שלה יורדים משמעותית, והיא נכנסת לחלק הבא של התחנה - המעבה. בתוך אלמנט זה מתרחשת ההמרה ההפוכה של אדים לנוזל. כדי לבצע משימה זו, יש מי קירור בתוך המעבה, הנכנסים לשם דרך צינורות העוברים בתוך קירות המכשיר. לאחר הפיכת הקיטור חזרה למים, הוא נשאב החוצה על ידי משאבת עיבוי ונכנס לתא הבא - ה-deerator. כמו כן, חשוב לציין שהמים הנשאבים עוברים דרך המחממים הרגנרטיביים.

המשימה העיקרית של ה-deerator היא להסיר גזים מהמים הנכנסים. במקביל לפעולת הניקוי, גם הנוזל מחומם באותו אופן כמובתנורי חימום רגנרטיביים. לשם כך משתמשים בחום הקיטור, הנלקח ממה שאחריו לתוך הטורבינה. המטרה העיקרית של פעולת ההתאוורור היא להפחית את תכולת החמצן והפחמן הדו חמצני בנוזל לערכים מקובלים. זה עוזר להפחית את מהירות הקורוזיה בשבילים המספקים מים וקיטור.

תחנות על הפחם

יש תלות גבוהה של עקרון הפעולה של תחנות כוח תרמיות בסוג הדלק שבו נעשה שימוש. מנקודת מבט טכנולוגית, החומר הקשה ביותר ליישום הוא פחם. למרות זאת, חומרי הגלם הם מקור התזונה העיקרי במתקנים כאלה, המהווים כ-30% מכלל התחנות. בנוסף, מתוכנן להגדיל את מספר החפצים מסוג זה. ראוי גם לציין שמספר התאים הפונקציונליים הנדרשים להפעלת התחנה גדול בהרבה מאשר בסוגים אחרים.

איך פועלות תחנות כוח תרמיות פחמיות

כדי שהתחנה תפעל באופן רציף, מובאים כל הזמן פחם לאורך פסי הרכבת, אותו פורקים באמצעות מכשירי פריקה מיוחדים. אחר כך יש אלמנטים כמו מסועים, דרכם מוזנים הפחם שנפרק למחסן. לאחר מכן, הדלק נכנס למפעל הריסוק. במידת הצורך, ניתן לעקוף את תהליך אספקת הפחם למחסן, ולהעבירו ישירות למגרסים ממכשירי פריקה. לאחר מעבר שלב זה, חומר הגלם הכתוש נכנס לבונקר הפחם הגולמי. השלב הבא הוא אספקת החומר דרךמאכילים לטחנות פחם טחון. יתר על כן, אבק פחם, באמצעות שיטה פנאומטית של תחבורה, מוזן לתוך בונקר אבק הפחם. עובר את הנתיב הזה, החומר עוקף אלמנטים כמו מפריד וציקלון, ומהבונקר הוא כבר נכנס דרך המזינים ישירות למבערים. האוויר העובר דרך הציקלון נשאב על ידי מאוורר הטחנה, ולאחר מכן הוא מוכנס לתא הבעירה של הדוד.

יתר על כן, תנועת הגז נראית כך. החומר הנדיף הנוצר בתא הבעירה עובר ברצף דרך מכשירים כגון תעלות גז של מפעל דוודים, ואז, אם נעשה שימוש במערכת חימום חוזר, הגז מסופק למחממי-העל הראשוניים והמשניים. בתא זה, כמו גם במכלכל המים, הגז פולט את חומו כדי לחמם את נוזל העבודה. לאחר מכן, מותקן אלמנט הנקרא חימום-על אוויר. כאן, האנרגיה התרמית של הגז משמשת לחימום האוויר הנכנס. לאחר שעבר את כל היסודות הללו, החומר הנדיף עובר לתוך לוכד האפר, שם הוא מנוקה מאפר. לאחר מכן משאבות העשן שואבות את הגז החוצה ומשחררות אותו לאטמוספירה באמצעות צינור גז.

TPP ו-NPP

לעיתים קרובות עולה השאלה מה המשותף בין תחנות כוח תרמיות לגרעיניות והאם יש דמיון בעקרונות הפעולה של תחנות כוח תרמיות ותחנות כוח גרעיניות.

אם נדבר על קווי הדמיון שלהם, אז יש כמה מהם. ראשית, שניהם בנויים בצורה כזו שהם משתמשים במשאב טבע לעבודתם, שהוא מאובן ונחפר. חוץ מזה,ניתן לציין ששני העצמים מכוונים לייצור לא רק אנרגיה חשמלית, אלא גם אנרגיה תרמית. קווי דמיון בעקרונות הפעולה נעוצים גם בעובדה שבתחנות כוח תרמיות ובתחנות כוח גרעיניות יש טורבינות ומחוללי קיטור המעורבים בתהליך. להלן רק חלק מההבדלים. אלה כוללים את העובדה, למשל, עלות הבנייה והחשמל המתקבלת מתחנות כוח תרמיות נמוכות בהרבה מאשר מתחנות כוח גרעיניות. אבל, מצד שני, תחנות כוח גרעיניות לא מזהמות את האטמוספרה כל עוד הפסולת מסולקת כראוי ואין תאונות. בעוד שתחנות כוח תרמיות, בשל עקרון פעולתן, פולטות כל הזמן חומרים מזיקים לאטמוספירה.

כאן טמון ההבדל העיקרי בתפעול תחנות כוח גרעיניות ותחנות כוח תרמיות. אם במתקנים תרמיים, אנרגיה תרמית משריפת דלק מועברת לרוב למים או הופכת לקיטור, אז בתחנות כוח גרעיניות נלקחת אנרגיה מביקוע אטומי אורניום. האנרגיה המתקבלת מתפצלת כדי לחמם מגוון של חומרים ובמים משתמשים כאן לעתים רחוקות למדי. בנוסף, כל החומרים נמצאים במעגלים אטומים סגורים.

אספקת חום

בחלק מה-TPP, התוכניות שלהם עשויות לספק מערכת כזו שמחממת את תחנת הכוח עצמה, כמו גם את הכפר הסמוך, אם בכלל. למחממי הרשת של יחידה זו, נלקח קיטור מהטורבינה, ויש גם קו מיוחד להסרת עיבוי. מים מסופקים ומוזרמים באמצעות מערכת צנרת מיוחדת. האנרגיה החשמלית שתיווצר בדרך זו מופנית מהגנרטור החשמלי ומועברת לצרכן,עובר דרך שנאים מוגברת.

ציוד עיקרי

אם אנחנו מדברים על האלמנטים העיקריים המופעלים בתחנות כוח תרמיות, אז אלה הם בתי דוודים, כמו גם מתקני טורבינה בשילוב עם גנרטור חשמלי וקבל. ההבדל העיקרי בין הציוד הראשי לציוד הנוסף הוא שיש לו פרמטרים סטנדרטיים מבחינת ההספק שלו, הפרודוקטיביות, פרמטרי הקיטור, כמו גם מתח ועוצמת זרם וכו'. ניתן גם לציין שסוג ומספר הבסיסים אלמנטים נבחרים בהתאם לכמות הכוח שאתה צריך לקבל מ-TPP אחד, כמו גם ממצב הפעולה שלו. אנימציה של עקרון הפעולה של תחנת כוח תרמית יכולה לעזור להבין את הנושא הזה ביתר פירוט.