صفر تا صد نیروگاه حرارتی
اساس کار نیروگاه حرارتی بر گرمای آزاد شده در اثر احتراق سوخت است. سوخت مورد نیاز این نیروگاه از ذغال سنگ طبیعی یا ذغال سنگ قهوه‌ای تامین می‌شود و به عنوان سوخت بویلر مورد استفاده قرار می‌گیرند. در بویلر بخار با فشار بالا تولید می‌شود. این بخار از سوپر هیتر عبور کرده و وارد توربین می‌شود.
پره‌های توربین با بخار سوپر هیتر شروع به چرخش می‌کنند. پس از ورود به توربین، با کاهش فشار بخار، حجم بخار افزایش می‌یابد. پس از انتقال انرژی به روتور توربین و عبور بخار از پره‌های توربین، به کندانسور می‌رسد.
در کندانسور آب سرد با کمک پمپ شروع به گردش می‌کند تا بخار در فشار پایین به مایع تبدیل شود. این آب خروجی مجددا در فشار بالا برای افزایش دمای تغذیه مورد استفاده قرار می‌گیرد.
اجزای اصلی نیروگاه حرارتی
1- بویلر (دیگ بخار)
در بویلر، آب با احتراق سوخت افزایش دما می‌دهد و کارکرد بویلر ایجاد بخار پر حرارت است. بخار تولید شده به منظور چرخش توربین مورد استفاده قرار می‌گیرد. توربین با یک ژنراتور سنکرون کوپل شده است. بخار خروجی توربین در کندانسور به آب اجازه تراکم یافتن می‌دهد. در داخل بویلر چندین مبدل دمایی وجود دارد. پیش گرمکن (Economiser) و سوپر هیتر را می‌توان به عنوان قسمت‌های اصلی نام برد.
2- درام
درام شامل آب و بخار فشار بالا است و وظیفه تامین بخار برای توربین را دارد.
3- توربین فشار قوی (HP)
این توربین با حرارت دادن بخار هنگام عبور بخار از پره‌های توربین، انرژی حرارتی را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند.
4- توربین فشار متوسط (MP)
این توربین عملکردی شبیه توربین فشار قوی دارد. با این تفاوت که سایز آن بزرگتر است در نتیجه بخار بیشتر گسترش می‌یابد. در فشار زیاد این توربین حاوی آب و بخار است و جریان برای توربین تولید می‌کند.
5- توربین فشار ضعیف (LP)
توربین فشار ضعیف از دو بخش یکسان تشکیل شده است و انرژی باقیمانده از بخار را خارج می‌کند. این توربین می‌تواند از نوع توربین ضربه‌ای یا واکنشی و یا ترکیبی از این دو نوع باشد.
اجزای توربین بخار
1- کندانسور
با عبور جریان بخار از لوله‌های خنک‌کننده S4، بخار متراکم می‌شود. آب سرد از منابع خارجی که در لوله‌ها جریان دارد، گرما را از بین می‌برد. دمای آب خنک‌کننده در هنگام عبور از کندانسور بین 5 تا 10 درجه سانتیگراد افزایش می‌یابد.
بخار متراکم نیز دمایی بین 27 تا 33 درجه سانتیگراد و فشاری نزدیک به 5 کیلوپاسکال است. پمپ میعانات p2، بخار متراکم ولرم را از طریق هیتر (7) به سمت پمپ آب تغذیه (8) هدایت می‌کند.
2- هیتر
مبدل حرارتی بخار متراکم گرم را دریافت می‌کند و از توربین فشار بالا به بیرون جاری می‌شود و دمای هوا را بالا می‌برد. مطالعات ترمودینامیکی نشان می‌دهد که با وجوداینکه در این روش کمی بخار از بین می‌رود.
3- مشعل (Burner)
وظیفه این بخش تامین و کنترل مقدار گاز، نفت یا ذغال‌سنگی است که به دیگ بخار تزریق می‌شود. البته ذغال‌سنگ قبل از تزریق به دیگ بخار پودر می‌شود. به همین ترتیب نیز نفت به منظور بهبود تماس با هوای اطراف، در یک پیش‌گرم‌کن حرارت می‌بیند.
4- سوپاپ هوای احتراق
این سوپاپ مقدار زیادی هوای مورد نیاز برای احتراق را فراهم می‌کند.
5- فن کشش القایی
این فن، گازها و سایز محصولات احتراق را به سمت دستگاه تمیز‌کننده ارسال می‌کند.
6- ژنراتور
ژنراتور متصل به سه توربین، انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند.
برج‌های خنک‌کننده
هرگاه یک درصد از آب تبخیر شود، دمای آب باقیمانده 5.8 درجه سانتیگراد کاهش می‌یابد. برای خنک کردن کندانسور، از فرآیند تبخیر برای خنک کردن استفاده می‌شود. تبخیر با قرار گرفتن آب در معرض هوای اطراف اتفاق می‌افتد. ساده‌ترین روش برای تبخیر آب، پودر کردن آب و تولید باران مصنوعی است.
مزایای نیروگاه حرارتی
- سوخت ارزان
- هزینه اولیه کمتر نسبت به سایر نیروگاه‌ها
- قابلیت احداث نیروگاه حرارتی در هر محلی که آب و سوخت موجود باشد
- اشغال فضای کمتر در مقایسه با نیروگاه هیدروالکتریک
- در دسترس بودن سوخت نیروگاه حرارتی شامل ذغال سنگ، نفت یا گاز
- هزینه تولید انرژی کمتر در قیاس با نیروگاه دیزلی
- پاسخگویی موثرتر و پشتیبانی بهتر از شبکه برق در تقاضای بالا
معایب نیروگاه حرارتی
- ایجاد آلودگی زیاد بر اثر سوخت ذغال سنگ
- نیاز به منابع زیاد آب برای تقطیر بخار
- هزینه راه‌اندازی زیاد نسبت به نیروگاه هیدروالکتریک
- ایجاد زباله و خاکستر زیاد
- استفاده از منابع تجدیدناپذیر به عنوان سوخت
- پیچیدگی نگهداری از بخار
- بازدهی کم در حدود 30 تا 35 درصد
جمع‌بندی نیروگاه حرارتی
نیروگاه حرارتی وظیفه تولید 70 درصد از انرژی الکتریکی را بر عهده دارد. سوخت این نیروگاه اغلب ذغال سنگ است و همین به عنوان یکی از معایب بزرگ این منبع تولید انرژی محسوب می‌شود. آلودگی هوایی ناشی از آن و همچنین هزینه‌های جانبی، مهندسان را برآن داشته است تا در صدد جایگزین کردن منابع انرژی تجدیدپذیر برای تولید برق باشند.
منبع: eepowerschool.com
