โครงสร้างองค์กรและการผลิตของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน โรงไฟฟ้าพลังความร้อน
โครงสร้างองค์กรและการผลิตของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เป็นส่วนใหญ่ คล้ายกับโรงไฟฟ้าพลังความร้อน - ที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ แทนที่จะเป็นร้านหม้อไอน้ำ มีการจัดร้านเครื่องปฏิกรณ์ ประกอบด้วยเครื่องปฏิกรณ์ เครื่องกำเนิดไอน้ำ และอุปกรณ์เสริม หน่วยเสริมประกอบด้วยโรงงานกำจัดการปนเปื้อนด้วยสารเคมี ซึ่งรวมถึงการบำบัดน้ำแบบพิเศษ สถานที่จัดเก็บกากกัมมันตภาพรังสีของเหลวและแห้ง และห้องปฏิบัติการ
เฉพาะสำหรับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์คือแผนกความปลอดภัยของรังสี ซึ่งมีหน้าที่ป้องกันผลกระทบที่เป็นอันตรายต่อสุขภาพของรังสีต่อบุคลากรปฏิบัติการและ สิ่งแวดล้อม- แผนกนี้ประกอบด้วยห้องปฏิบัติการเคมีรังสีและรังสีเมตริก ห้องตรวจสอบสุขอนามัยพิเศษ และการซักรีดแบบพิเศษ
เลือกซื้อโครงสร้างองค์กรและการผลิตของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์
โครงสร้างองค์กรและการผลิตขององค์กรเครือข่ายไฟฟ้า
ในแต่ละระบบพลังงาน จะมีการสร้างองค์กรเครือข่ายไฟฟ้า (PES) เพื่อดำเนินการซ่อมแซม ดำเนินการ และบำรุงรักษาระบบโครงข่ายไฟฟ้า วิสาหกิจโครงข่ายไฟฟ้าสามารถมีได้สองประเภท: เฉพาะทางและซับซ้อน ความเชี่ยวชาญคือ: องค์กรที่ให้บริการสายไฟฟ้าแรงสูงและสถานีไฟฟ้าย่อยที่มีแรงดันไฟฟ้ามากกว่า 35 kV; เครือข่ายการจำหน่าย 0.4...20 kV ในพื้นที่ชนบท เครือข่ายการกระจาย 0.4... 20 kV ในเมืองและเมืองต่างๆ เครือข่ายบริการองค์กรที่ซับซ้อนของแรงดันไฟฟ้าทั้งหมดทั้งในเมืองและพื้นที่ชนบท ซึ่งรวมถึงองค์กรส่วนใหญ่ด้วย
วิสาหกิจโครงข่ายไฟฟ้าได้รับการจัดการตามแผนการควบคุมต่อไปนี้:
อาณาเขต;
ใช้งานได้;
ผสม
ที่ โครงการอาณาเขต การจัดการเครือข่ายไฟฟ้าของแรงดันไฟฟ้าทั้งหมดที่อยู่ในอาณาเขตหนึ่ง (ตามกฎในอาณาเขตของเขตการปกครอง) ได้รับการบริการโดยเขตเครือข่ายไฟฟ้า (RES) ซึ่งอยู่ภายใต้การบริหารขององค์กร
แผนภาพการทำงาน การจัดการมีลักษณะเฉพาะคือความจริงที่ว่าสิ่งอำนวยความสะดวกทางไฟฟ้าได้รับมอบหมายให้กับบริการที่เกี่ยวข้องขององค์กรเพื่อให้มั่นใจถึงการดำเนินงานและใช้กับสิ่งอำนวยความสะดวกโครงข่ายไฟฟ้าที่มีความเข้มข้นสูงในพื้นที่ที่ค่อนข้างเล็ก ความเชี่ยวชาญตามกฎคือในอุปกรณ์สถานี อุปกรณ์เชิงเส้น การป้องกันรีเลย์ ฯลฯ
แพร่หลายมากที่สุด โครงการผสม การจัดการองค์กรซึ่งมีการกำหนดองค์ประกอบที่ซับซ้อนที่สุดของเครือข่ายให้กับบริการที่เกี่ยวข้องและปริมาณเครือข่ายไฟฟ้าหลักดำเนินการโดยเขตหรือส่วนของเครือข่ายไฟฟ้า องค์กรดังกล่าวประกอบด้วยแผนกการทำงาน บริการการผลิต ภูมิภาค และส่วนเครือข่าย
องค์กรเครือข่ายไฟฟ้าสามารถเป็นได้ทั้งหน่วยโครงสร้างภายใน JSC-Energo หรือหน่วยการผลิตอิสระสำหรับการส่งและจำหน่ายไฟฟ้า - JSC PES ภารกิจหลักของ PES คือการรับรองเงื่อนไขตามสัญญาในการจัดหาพลังงานให้กับผู้บริโภคผ่านการทำงานของอุปกรณ์ที่เชื่อถือได้และมีประสิทธิภาพ โครงสร้างองค์กรของ PES ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขหลายประการ: ที่ตั้ง (เมืองหรือพื้นที่ชนบท) ระดับการพัฒนาองค์กร ระดับแรงดันไฟฟ้าของอุปกรณ์ โอกาสในการพัฒนาเครือข่าย ปริมาณการให้บริการ ซึ่งคำนวณตามมาตรฐานอุตสาหกรรมในหน่วยทั่วไป และอื่นๆ ปัจจัย
วัตถุประสงค์ของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนประกอบด้วยการแปลงพลังงานเคมีของเชื้อเพลิงให้เป็นพลังงานไฟฟ้า เนื่องจากเป็นไปไม่ได้ในทางปฏิบัติที่จะดำเนินการเปลี่ยนแปลงโดยตรง จึงจำเป็นต้องแปลงพลังงานเคมีของเชื้อเพลิงให้เป็นความร้อนก่อน ซึ่งเกิดจากการเผาเชื้อเพลิง จากนั้นจึงแปลงความร้อนเป็นพลังงานกล และสุดท้าย แปลงหลังนี้เป็นพลังงานไฟฟ้า
รูปด้านล่างแสดงให้เห็น โครงการที่ง่ายที่สุดส่วนความร้อนของโรงไฟฟ้าพลังงานไฟฟ้า มักเรียกว่าโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำ เชื้อเพลิงถูกเผาในเตาเผา ในเวลาเดียวกัน. ความร้อนที่เกิดขึ้นจะถูกถ่ายโอนไปยังน้ำในหม้อต้มไอน้ำ เป็นผลให้น้ำร้อนขึ้นแล้วระเหยกลายเป็นไอน้ำอิ่มตัวที่เรียกว่าไอน้ำที่อุณหภูมิเดียวกับน้ำเดือด จากนั้นความร้อนจะถูกส่งไปยังไอน้ำอิ่มตัวทำให้เกิดไอน้ำร้อนยวดยิ่งนั่นคือไอน้ำที่มีปริมาณมากขึ้น อุณหภูมิสูงกว่าน้ำระเหยด้วยความดันเท่ากัน ไอน้ำร้อนยวดยิ่งได้มาจากไอน้ำอิ่มตัวในเครื่องทำความร้อนยวดยิ่งซึ่งโดยส่วนใหญ่แล้วจะเป็นท่อเหล็กม้วน ไอน้ำเคลื่อนที่ภายในท่อ ในขณะที่ด้านนอกคอยล์ถูกล้างด้วยก๊าซร้อน
หากความดันในหม้อไอน้ำเท่ากับความดันบรรยากาศ น้ำจะต้องได้รับความร้อนที่อุณหภูมิ 100 ° C; เมื่อได้รับความร้อนมากขึ้นก็จะเริ่มระเหยอย่างรวดเร็ว ไอน้ำอิ่มตัวที่เกิดขึ้นจะมีอุณหภูมิ 100° C ด้วย ความดันบรรยากาศไอน้ำจะร้อนเกินไปเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 100 ° C หากความดันในหม้อไอน้ำสูงกว่าบรรยากาศไอน้ำอิ่มตัวจะมีอุณหภูมิสูงกว่า 100 ° C ยิ่งความดันสูงขึ้นอุณหภูมิของไอน้ำอิ่มตัวก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ปัจจุบันหม้อไอน้ำที่มีแรงดันใกล้เคียงกับบรรยากาศไม่ได้ถูกนำมาใช้ในภาคพลังงานเลย การใช้หม้อไอน้ำที่ออกแบบมาเพื่อแรงดันสูงกว่ามากจะทำกำไรได้มากกว่ามากประมาณ 100 บรรยากาศขึ้นไป อุณหภูมิของไอน้ำอิ่มตัวคือ 310° C หรือมากกว่า
จากเครื่องทำความร้อนยวดยิ่งไอน้ำร้อนยวดยิ่งจะถูกส่งผ่านท่อเหล็กไปยังเครื่องยนต์ความร้อนซึ่งส่วนใหญ่มักจะ - ในโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำที่มีอยู่เดิมนั้น แทบไม่เคยใช้เครื่องยนต์อื่นเลย ไอน้ำร้อนยวดยิ่งเข้าสู่เครื่องยนต์ความร้อนประกอบด้วย หุ้นขนาดใหญ่พลังงานความร้อนที่ปล่อยออกมาจากการเผาไหม้เชื้อเพลิง หน้าที่ของเครื่องยนต์ความร้อนคือการแปลงพลังงานความร้อนของไอน้ำให้เป็นพลังงานกล
ความดันและอุณหภูมิของไอน้ำที่ทางเข้ากังหันไอน้ำ ซึ่งมักเรียกว่า มีค่าสูงกว่าความดันและอุณหภูมิของไอน้ำที่ทางออกของกังหันอย่างมีนัยสำคัญ มักจะเรียกว่าความดันและอุณหภูมิของไอน้ำที่ทางออกของกังหันไอน้ำเท่ากับความดันและอุณหภูมิในคอนเดนเซอร์ ดังที่ได้กล่าวไปแล้วอุตสาหกรรมพลังงานใช้ไอน้ำที่มีพารามิเตอร์เริ่มต้นที่สูงมากโดยมีความดันสูงถึง 300 บรรยากาศและอุณหภูมิสูงถึง 600 ° C ในทางกลับกันพารามิเตอร์สุดท้ายจะถูกเลือกต่ำ: ความดันของ ประมาณ 0.04 บรรยากาศเช่น น้อยกว่าบรรยากาศ 25 เท่าและอุณหภูมิประมาณ 30 ° C เช่น ใกล้เคียงกับอุณหภูมิโดยรอบ เมื่อไอน้ำขยายตัวในกังหัน เนื่องจากความดันและอุณหภูมิของไอน้ำลดลง ปริมาณพลังงานความร้อนที่บรรจุอยู่ในกังหันจะลดลงอย่างมาก เนื่องจากกระบวนการขยายตัวของไอน้ำเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วจึงเป็นเช่นนั้นมาก เวลาอันสั้นไม่มีเวลาสำหรับการถ่ายเทความร้อนจากไอน้ำสู่สิ่งแวดล้อมอย่างมีนัยสำคัญ พลังงานความร้อนส่วนเกินไปไหน? เป็นที่ทราบกันว่าตามกฎพื้นฐานของธรรมชาติ - กฎการอนุรักษ์และการเปลี่ยนแปลงพลังงาน - เป็นไปไม่ได้ที่จะทำลายหรือได้รับ "จากความว่างเปล่า" ใด ๆ แม้แต่พลังงานที่น้อยที่สุดก็ตาม พลังงานสามารถเคลื่อนย้ายจากประเภทหนึ่งไปยังอีกประเภทหนึ่งเท่านั้น แน่นอนว่านี่คือการเปลี่ยนแปลงพลังงานที่เรากำลังเผชิญอยู่ในกรณีนี้ พลังงานความร้อนส่วนเกินที่มีอยู่ในไอน้ำก่อนหน้านี้ได้เปลี่ยนเป็นพลังงานกลและสามารถนำมาใช้ตามดุลยพินิจของเรา
กังหันไอน้ำทำงานอย่างไรอธิบายไว้ในบทความเกี่ยวกับ
ในที่นี้เราจะบอกเพียงว่าไอพ่นไอน้ำที่เข้าสู่ใบพัดกังหันนั้นมีความเร็วสูงมาก ซึ่งมักจะเกินความเร็วของเสียง ไอพ่นไอน้ำจะหมุนจานกังหันไอน้ำและเพลาที่ติดตั้งจานไว้ เพลากังหันสามารถเชื่อมต่อได้เช่นกับเครื่องจักรไฟฟ้า - เครื่องกำเนิดไฟฟ้า หน้าที่ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าคือการแปลงพลังงานกลของการหมุนของเพลาให้เป็นพลังงานไฟฟ้า ดังนั้นพลังงานเคมีของเชื้อเพลิงในโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำจึงถูกแปลงเป็นพลังงานกลแล้วเป็นพลังงานไฟฟ้า ซึ่งสามารถเก็บไว้ใน AC UPS ได้
ไอน้ำที่ทำงานอยู่ในเครื่องยนต์จะเข้าสู่คอนเดนเซอร์ น้ำหล่อเย็นจะถูกสูบอย่างต่อเนื่องผ่านท่อคอนเดนเซอร์ ซึ่งมักจะนำมาจากแหล่งน้ำตามธรรมชาติ เช่น แม่น้ำ ทะเลสาบ ทะเล น้ำหล่อเย็นจะนำความร้อนจากไอน้ำเข้าสู่คอนเดนเซอร์ ซึ่งเป็นผลมาจากการที่ไอน้ำควบแน่น กล่าวคือ กลายเป็นน้ำ น้ำที่เกิดจากการควบแน่นจะถูกสูบเข้าไปในหม้อต้มไอน้ำ ซึ่งจะระเหยอีกครั้ง และกระบวนการทั้งหมดจะถูกทำซ้ำอีกครั้ง
โดยหลักการแล้วนี่คือการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำของสถานีเทอร์โมอิเล็กทริก อย่างที่คุณเห็นไอน้ำทำหน้าที่เป็นตัวกลางซึ่งเรียกว่าของไหลทำงานซึ่งพลังงานเคมีของเชื้อเพลิงซึ่งถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อนจะถูกแปลงเป็นพลังงานกล
แน่นอนว่าคุณไม่ควรคิดว่าการออกแบบหม้อต้มไอน้ำหรือเครื่องยนต์ความร้อนที่ทันสมัยและทรงพลังนั้นเรียบง่ายดังแสดงในรูปด้านบน ในทางตรงกันข้าม หม้อไอน้ำและกังหันซึ่งเป็นองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดของโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำกลับมีโครงสร้างที่ซับซ้อนมาก
ตอนนี้เราเริ่มอธิบายงานแล้ว
ที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อน ผู้คนได้รับพลังงานเกือบทั้งหมดที่พวกเขาต้องการบนโลกนี้ ผู้คนได้เรียนรู้ที่จะรับ กระแสไฟฟ้ามิฉะนั้นแต่ก็ยังไม่ยอมรับทางเลือกอื่น แม้ว่าการใช้เชื้อเพลิงจะไม่เกิดประโยชน์ แต่พวกเขาก็ไม่ปฏิเสธ
ความลับของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนคืออะไร?
โรงไฟฟ้าพลังความร้อนไม่ใช่เรื่องบังเอิญที่พวกเขายังคงขาดไม่ได้ กังหันผลิตพลังงานด้วยวิธีที่ง่ายที่สุดโดยใช้การเผาไหม้ ด้วยเหตุนี้จึงเป็นไปได้ที่จะลดต้นทุนการก่อสร้างซึ่งถือว่าสมเหตุสมผลอย่างสมบูรณ์ มีวัตถุดังกล่าวอยู่ในทุกประเทศทั่วโลก ดังนั้นจึงไม่ควรแปลกใจกับการแพร่กระจาย
หลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนสร้างขึ้นจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงปริมาณมหาศาล ส่งผลให้ไฟฟ้าปรากฏขึ้นซึ่งสะสมเป็นครั้งแรกแล้วกระจายไปยังบางภูมิภาค รูปแบบของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนยังคงเกือบคงที่
ที่สถานีใช้เชื้อเพลิงอะไร?
แต่ละสถานีใช้เชื้อเพลิงแยกกัน จัดทำขึ้นเป็นพิเศษเพื่อให้ขั้นตอนการทำงานไม่หยุดชะงัก จุดนี้ยังคงเป็นปัญหาประการหนึ่งเนื่องจากค่าขนส่งเกิดขึ้น มันใช้อุปกรณ์ประเภทไหน?
- ถ่านหิน;
- หินน้ำมัน;
- พีท;
- น้ำมันเชื้อเพลิง
- ก๊าซธรรมชาติ
วงจรความร้อนของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนสร้างขึ้นจากเชื้อเพลิงบางประเภท ยิ่งไปกว่านั้น มีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยเพื่อให้มั่นใจว่าค่าสัมประสิทธิ์สูงสุด การกระทำที่เป็นประโยชน์- หากไม่เสร็จสิ้นการบริโภคหลักจะมากเกินไปดังนั้นกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจะไม่ได้รับการพิสูจน์
ประเภทของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน
ประเภทของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนถือเป็นประเด็นสำคัญ คำตอบจะบอกคุณว่าพลังงานที่จำเป็นปรากฏอย่างไร ทุกวันนี้ มีการเปลี่ยนแปลงที่ร้ายแรงค่อยๆ เกิดขึ้น โดยที่ประเภทอื่นจะเป็นแหล่งที่มาหลัก แต่จนถึงขณะนี้การใช้งานยังคงไม่เหมาะสม
- การควบแน่น (IES);
- โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม (CHP);
- โรงไฟฟ้าเขตของรัฐ (GRES)
โรงไฟฟ้าพลังความร้อนจะต้องการ คำอธิบายโดยละเอียด- ประเภทต่างๆ นั้นแตกต่างกัน ดังนั้นการพิจารณาเท่านั้นที่จะอธิบายได้ว่าเหตุใดจึงดำเนินการก่อสร้างเครื่องชั่งดังกล่าว
การควบแน่น (KES)
ประเภทของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนเริ่มต้นด้วยการควบแน่น โรงไฟฟ้าพลังความร้อนดังกล่าวใช้เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าเท่านั้น ส่วนใหญ่มักสะสมโดยไม่แพร่กระจายทันที วิธีการควบแน่นให้ ประสิทธิภาพสูงสุดดังนั้นหลักการดังกล่าวจึงถือว่าเหมาะสมที่สุด ปัจจุบัน ในทุกประเทศ มีสถานประกอบการขนาดใหญ่แยกต่างหากซึ่งให้บริการแก่ภูมิภาคอันกว้างใหญ่
โรงงานนิวเคลียร์ค่อยๆ ปรากฏขึ้นมาแทนที่เชื้อเพลิงแบบเดิม การเปลี่ยนเพียงอย่างเดียวยังคงเป็นกระบวนการที่มีราคาแพงและใช้เวลานาน เนื่องจากการทำงานกับเชื้อเพลิงฟอสซิลแตกต่างจากวิธีการอื่นๆ ยิ่งไปกว่านั้น การปิดสถานีเพียงแห่งเดียวนั้นเป็นไปไม่ได้ เนื่องจากในสถานการณ์เช่นนี้ทั้งภูมิภาคจะเหลือพลังงานไฟฟ้าอันมีค่าไม่เพียงพอ
โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม (CHP)
โรงงาน CHP ใช้เพื่อวัตถุประสงค์หลายประการในคราวเดียว พวกมันถูกใช้เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าอันมีค่าเป็นหลัก แต่การเผาไหม้เชื้อเพลิงยังคงมีประโยชน์ในการสร้างความร้อนอีกด้วย ด้วยเหตุนี้โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมจึงยังคงถูกนำมาใช้ในทางปฏิบัติ
คุณสมบัติที่สำคัญคือโรงไฟฟ้าพลังความร้อนดังกล่าวมีความเหนือกว่าประเภทอื่นที่มีกำลังไฟค่อนข้างต่ำ พวกเขาจัดหาพื้นที่เฉพาะ ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องมีการจัดหาจำนวนมาก การปฏิบัติแสดงให้เห็นว่าการแก้ปัญหาดังกล่าวมีประโยชน์เพียงใดเนื่องจากการวางสายไฟเพิ่มเติม หลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนสมัยใหม่นั้นไม่จำเป็นเพียงเพราะสภาพแวดล้อมเท่านั้น
โรงไฟฟ้าของรัฐ
ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนสมัยใหม่ GRES ไม่ได้ระบุไว้ พวกเขาค่อยๆ ยังคงอยู่ในเบื้องหลัง และสูญเสียความเกี่ยวข้องไป แม้ว่าโรงไฟฟ้าในเขตของรัฐจะยังคงมีประโยชน์ในแง่ของการผลิตพลังงาน
ประเภทต่างๆโรงไฟฟ้าพลังความร้อนให้การสนับสนุนพื้นที่อันกว้างใหญ่ แต่กำลังการผลิตยังคงไม่เพียงพอ ในช่วงยุคโซเวียต มีการดำเนินโครงการขนาดใหญ่ซึ่งขณะนี้ปิดตัวลง สาเหตุมาจากการใช้เชื้อเพลิงอย่างไม่เหมาะสม แม้ว่าการเปลี่ยนทดแทนยังคงเป็นปัญหาอยู่ เนื่องจากข้อดีและข้อเสียของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนสมัยใหม่นั้นเน้นไปที่พลังงานปริมาณมากเป็นหลัก
โรงไฟฟ้าใดมีระบบความร้อน?หลักการของพวกเขาขึ้นอยู่กับการเผาไหม้เชื้อเพลิง ยังคงขาดไม่ได้แม้ว่าการคำนวณจะดำเนินการอย่างแข็งขันเพื่อทดแทนที่เทียบเท่าก็ตาม โรงไฟฟ้าพลังความร้อนยังคงพิสูจน์ข้อดีและข้อเสียในทางปฏิบัติต่อไป เพราะงานของพวกเขายังคงเป็นสิ่งจำเป็น
มันคืออะไรและหลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนคืออะไร? คำจำกัดความทั่วไปวัตถุดังกล่าวมีเสียงประมาณ ดังต่อไปนี้- เป็นโรงไฟฟ้าที่แปรรูปพลังงานธรรมชาติเป็นพลังงานไฟฟ้า เชื้อเพลิงจากแหล่งกำเนิดตามธรรมชาติยังใช้เพื่อวัตถุประสงค์เหล่านี้ด้วย
หลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน คำอธิบายสั้น ๆ
จนถึงปัจจุบัน การกระจายตัวที่ยิ่งใหญ่ที่สุดได้รับอย่างแม่นยำจากวัตถุดังกล่าว มันถูกเผาซึ่งปล่อยพลังงานความร้อนออกมา หน้าที่ของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนคือการใช้พลังงานนี้เพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้า
หลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนไม่เพียงแต่เป็นการผลิตเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการผลิตพลังงานความร้อนซึ่งจ่ายให้กับผู้บริโภคในรูปของน้ำร้อนด้วย เป็นต้น นอกจากนี้ สิ่งอำนวยความสะดวกด้านพลังงานเหล่านี้ยังผลิตไฟฟ้าได้ประมาณ 76% ของพลังงานไฟฟ้าทั้งหมด การใช้งานอย่างแพร่หลายนี้เกิดจากการที่เชื้อเพลิงฟอสซิลมีเพียงพอในการดำเนินงานของสถานีค่อนข้างสูง เหตุผลที่สองคือการขนส่งเชื้อเพลิงจากสถานที่สกัดไปยังสถานีนั้นเป็นการดำเนินการที่ค่อนข้างง่ายและคล่องตัว หลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนได้รับการออกแบบในลักษณะที่เป็นไปได้ที่จะใช้ความร้อนเหลือทิ้งของสารทำงานเพื่อจ่ายสำรองให้กับผู้บริโภค
การแยกสถานีตามประเภท
เป็นที่น่าสังเกตว่าสถานีระบายความร้อนสามารถแบ่งออกเป็นประเภทต่างๆ ขึ้นอยู่กับชนิดของความร้อนที่เกิดขึ้น หากหลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนเป็นเพียงการผลิตเท่านั้น พลังงานไฟฟ้า(นั่นคือพลังงานความร้อนไม่ได้จ่ายให้กับผู้บริโภค) เรียกว่าพลังงานควบแน่น (CES)
สิ่งอำนวยความสะดวกที่มีไว้สำหรับการผลิตพลังงานไฟฟ้า สำหรับการจัดหาไอน้ำ ตลอดจนการจัดหาน้ำร้อนให้กับผู้บริโภค มีกังหันไอน้ำแทนกังหันควบแน่น นอกจากนี้ในองค์ประกอบดังกล่าวของสถานียังมีเครื่องสกัดไอน้ำระดับกลางหรืออุปกรณ์แรงดันย้อนกลับ ข้อได้เปรียบหลักและหลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนประเภทนี้ (CHP) ก็คือไอน้ำเสียยังใช้เป็นแหล่งความร้อนและจ่ายให้กับผู้บริโภคอีกด้วย ซึ่งจะช่วยลดการสูญเสียความร้อนและปริมาณน้ำหล่อเย็น
หลักการทำงานพื้นฐานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน
ก่อนที่จะพิจารณาหลักการทำงานนั้นจำเป็นต้องทำความเข้าใจให้แน่ชัดก่อนว่าสถานีใด เรากำลังพูดถึง- การออกแบบมาตรฐานของสิ่งอำนวยความสะดวกดังกล่าวรวมถึงระบบเช่นไอน้ำร้อนยวดยิ่งระดับกลาง มีความจำเป็นเนื่องจากประสิทธิภาพเชิงความร้อนของวงจรที่มีความร้อนยวดยิ่งระดับกลางจะสูงกว่าในระบบที่ไม่มีวงจรดังกล่าว ถ้าเราคุยกัน ด้วยคำพูดง่ายๆหลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่มีรูปแบบดังกล่าวจะมีประสิทธิภาพมากกว่ามากด้วยพารามิเตอร์ที่ระบุเริ่มต้นและสุดท้ายที่เหมือนกันมากกว่าที่ไม่มี จากทั้งหมดนี้เราสามารถสรุปได้ว่าพื้นฐานของการดำเนินงานของสถานีคือเชื้อเพลิงอินทรีย์และอากาศอุ่น
รูปแบบการดำเนินงาน
หลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนถูกสร้างขึ้นดังนี้ วัสดุเชื้อเพลิงตลอดจนตัวออกซิไดเซอร์ซึ่งมีบทบาทส่วนใหญ่โดยอากาศร้อนจะถูกป้อนเข้าสู่เตาหม้อไอน้ำอย่างต่อเนื่อง สารเช่นถ่านหิน น้ำมัน น้ำมันเตา ก๊าซ หินดินดาน และพีทสามารถทำหน้าที่เป็นเชื้อเพลิงได้ ถ้าเราพูดถึงเชื้อเพลิงที่พบมากที่สุดในดินแดน สหพันธรัฐรัสเซียแล้วก็เป็นฝุ่นถ่านหิน นอกจากนี้ หลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนยังถูกสร้างขึ้นในลักษณะที่ความร้อนที่เกิดจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงทำให้น้ำในหม้อต้มไอน้ำร้อนขึ้น จากผลของการให้ความร้อน ของเหลวจะถูกแปลงเป็นไอน้ำอิ่มตัว ซึ่งเข้าสู่กังหันไอน้ำผ่านทางช่องระบายไอน้ำ วัตถุประสงค์หลักของอุปกรณ์นี้ที่สถานีคือเพื่อแปลงพลังงานของไอน้ำที่เข้ามาเป็นพลังงานกล
องค์ประกอบทั้งหมดของกังหันที่สามารถเคลื่อนที่ได้จะเชื่อมต่ออย่างใกล้ชิดกับเพลา ส่งผลให้องค์ประกอบเหล่านี้หมุนเป็นกลไกเดียว เพื่อให้เพลาหมุน กังหันไอน้ำจะถ่ายเทพลังงานจลน์ของไอน้ำไปยังโรเตอร์
ส่วนเครื่องกลของสถานี
การออกแบบและหลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนในส่วนกลไกนั้นสัมพันธ์กับการทำงานของโรเตอร์ ซึ่งไอน้ำที่มาจากกังหันมีมาก ความดันโลหิตสูงและอุณหภูมิ ด้วยเหตุนี้ จึงเกิดพลังงานไอน้ำภายในสูงซึ่งไหลจากหม้อไอน้ำไปยังหัวฉีดกังหัน ไอพ่นไอน้ำที่ไหลผ่านหัวฉีดไหลอย่างต่อเนื่องด้วยความเร็วสูงซึ่งมักจะสูงกว่าความเร็วเสียงกระทำกับใบพัดกังหัน องค์ประกอบเหล่านี้ได้รับการแก้ไขอย่างแน่นหนากับดิสก์ซึ่งจะเชื่อมต่อกับเพลาอย่างใกล้ชิด เมื่อถึงจุดนี้ พลังงานกลของไอน้ำจะถูกแปลงเป็นพลังงานกลของกังหันโรเตอร์ หากเราพูดถึงหลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนอย่างแม่นยำมากขึ้นผลกระทบทางกลจะส่งผลต่อโรเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเทอร์โบ เนื่องจากเพลาของโรเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบธรรมดาเชื่อมต่อกันอย่างแน่นหนา จากนั้นก็มีกระบวนการแปลงพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้าในอุปกรณ์เช่นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซึ่งเป็นที่รู้จักกันดี เรียบง่ายและเข้าใจได้
การเคลื่อนที่ของไอน้ำหลังโรเตอร์
หลังจากที่ไอน้ำไหลผ่านกังหัน ความดันและอุณหภูมิจะลดลงอย่างมาก และไอน้ำจะเข้าสู่ส่วนถัดไปของสถานี - คอนเดนเซอร์ ภายในองค์ประกอบนี้ ไอระเหยจะถูกเปลี่ยนกลับเป็นของเหลว ในการดำเนินการนี้ จะมีน้ำหล่อเย็นอยู่ภายในคอนเดนเซอร์ ซึ่งจ่ายไปที่นั่นผ่านท่อที่วิ่งอยู่ภายในผนังของอุปกรณ์ หลังจากที่ไอน้ำถูกเปลี่ยนกลับเป็นน้ำแล้ว ไอน้ำจะถูกปั๊มออกโดยปั๊มคอนเดนเสท และเข้าสู่ช่องถัดไป - เครื่องกำจัดอากาศ สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือน้ำที่สูบผ่านเครื่องทำความร้อนแบบสร้างใหม่
หน้าที่หลักของเครื่องกำจัดอากาศคือการกำจัดก๊าซออกจากน้ำที่เข้ามา พร้อมกับการดำเนินการทำความสะอาดของเหลวจะถูกให้ความร้อนในลักษณะเดียวกับในเครื่องทำความร้อนแบบหมุนเวียน เพื่อจุดประสงค์นี้ จะใช้ความร้อนของไอน้ำซึ่งนำมาจากสิ่งที่เข้าไปในกังหัน วัตถุประสงค์หลักของการดำเนินการกำจัดอากาศคือเพื่อลดปริมาณออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ในของเหลวให้เป็นค่าที่ยอมรับได้ ซึ่งจะช่วยลดอัตราการกัดกร่อนบนเส้นทางที่จ่ายน้ำและไอน้ำ
สถานีถ่านหิน
หลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนขึ้นอยู่กับประเภทของเชื้อเพลิงที่ใช้เป็นอย่างมาก จากมุมมองทางเทคโนโลยี สารที่ยากที่สุดในการดำเนินการคือถ่านหิน อย่างไรก็ตาม วัตถุดิบเป็นแหล่งพลังงานหลักในโรงงานดังกล่าว ซึ่งคิดเป็นประมาณ 30% ของส่วนแบ่งของสถานีทั้งหมด นอกจากนี้ยังมีแผนที่จะเพิ่มจำนวนวัตถุดังกล่าวด้วย นอกจากนี้ยังเป็นที่น่าสังเกตว่าจำนวนช่องการทำงานที่จำเป็นสำหรับการทำงานของสถานีนั้นมากกว่าประเภทอื่นมาก
โรงไฟฟ้าพลังความร้อนใช้เชื้อเพลิงถ่านหินอย่างไร?
เพื่อให้สถานีดำเนินการได้อย่างต่อเนื่อง จะมีการขนถ่านหินเข้ามาตามรางรถไฟอย่างต่อเนื่อง โดยจะขนถ่ายโดยใช้อุปกรณ์ขนถ่ายแบบพิเศษ จากนั้นมีองค์ประกอบต่างๆ เช่น โดยที่ถ่านหินที่ไม่ได้บรรจุจะถูกส่งไปยังคลังสินค้า จากนั้นเชื้อเพลิงจะเข้าสู่โรงโม่ หากจำเป็นคุณสามารถข้ามกระบวนการส่งถ่านหินไปยังคลังสินค้าและโอนโดยตรงไปยังเครื่องบดจากอุปกรณ์ขนถ่าย หลังจากผ่านขั้นตอนนี้ วัตถุดิบที่บดแล้วจะเข้าสู่บังเกอร์ถ่านหินดิบ ขั้นตอนต่อไปคือการจัดหาวัสดุผ่านเครื่องป้อนไปยังโรงสีถ่านหินที่แหลกลาญ ถัดไป ฝุ่นถ่านหินโดยใช้วิธีการขนส่งแบบนิวแมติกจะถูกป้อนเข้าไปในบังเกอร์ฝุ่นถ่านหิน ตามเส้นทางนี้ สารจะผ่านองค์ประกอบต่างๆ เช่น ตัวแยกและไซโคลน และจากถังพัก สารจะไหลผ่านตัวป้อนโดยตรงไปยังหัวเผา อากาศที่ไหลผ่านพายุไซโคลนจะถูกพัดลมดูดเข้าไป จากนั้นจึงป้อนเข้าไปในห้องเผาไหม้ของหม้อไอน้ำ
นอกจากนี้การเคลื่อนที่ของแก๊สมีลักษณะดังนี้ สารระเหยที่เกิดขึ้นในห้องของหม้อไอน้ำที่เผาไหม้จะผ่านไปตามลำดับผ่านอุปกรณ์เช่นท่อก๊าซของโรงงานหม้อไอน้ำ จากนั้นหากใช้ระบบอุ่นไอน้ำอีกครั้ง ก๊าซจะถูกส่งไปยังเครื่องทำความร้อนยิ่งยวดหลักและรอง ในช่องนี้เช่นเดียวกับในเครื่องประหยัดน้ำ ก๊าซจะปล่อยความร้อนเพื่อให้ความร้อนกับของไหลทำงาน จากนั้นจะมีการติดตั้งองค์ประกอบที่เรียกว่าเครื่องทำความร้อนซุปเปอร์ฮีตเตอร์ ที่นี่พลังงานความร้อนของก๊าซถูกใช้เพื่อให้ความร้อนกับอากาศที่เข้ามา หลังจากผ่านองค์ประกอบเหล่านี้ทั้งหมดแล้วสารระเหยจะผ่านเข้าไปในตัวสะสมเถ้าซึ่งจะถูกทำความสะอาดจากเถ้า หลังจากนั้นปั๊มควันจะดึงก๊าซออกและปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศโดยใช้ท่อแก๊ส
โรงไฟฟ้าพลังความร้อนและโรงไฟฟ้านิวเคลียร์
บ่อยครั้งที่คำถามเกิดขึ้นเกี่ยวกับสิ่งที่พบบ่อยระหว่างโรงไฟฟ้าพลังความร้อน และหลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนและโรงไฟฟ้านิวเคลียร์มีความคล้ายคลึงกันหรือไม่
ถ้าเราพูดถึงความคล้ายคลึงกันก็มีหลายอย่าง ประการแรกทั้งสองถูกสร้างขึ้นในลักษณะที่พวกเขาใช้ทรัพยากรธรรมชาติที่เป็นฟอสซิลและถูกขับออกมาสำหรับงานของพวกเขา นอกจากนี้สามารถสังเกตได้ว่าวัตถุทั้งสองมีวัตถุประสงค์เพื่อสร้างไม่เพียง แต่พลังงานไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังรวมถึงพลังงานความร้อนด้วย ความคล้ายคลึงกันในหลักการดำเนินงานยังอยู่ที่ว่าโรงไฟฟ้าพลังความร้อนและโรงไฟฟ้านิวเคลียร์มีกังหันและเครื่องกำเนิดไอน้ำที่เกี่ยวข้องในกระบวนการดำเนินงาน นอกจากนี้ยังมีข้อแตกต่างบางประการเท่านั้น ซึ่งรวมถึงข้อเท็จจริงที่ว่าต้นทุนการก่อสร้างและไฟฟ้าที่ได้รับจากโรงไฟฟ้าพลังความร้อนนั้นต่ำกว่าโรงไฟฟ้านิวเคลียร์มาก แต่ในทางกลับกัน โรงไฟฟ้านิวเคลียร์จะไม่ก่อให้เกิดมลพิษต่อบรรยากาศตราบใดที่มีการกำจัดของเสียอย่างถูกต้องและไม่มีอุบัติเหตุเกิดขึ้น ในขณะที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อนปล่อยสารที่เป็นอันตรายออกสู่ชั้นบรรยากาศอย่างต่อเนื่องเนื่องจากหลักการทำงาน
นี่คือความแตกต่างที่สำคัญในการดำเนินงานของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์และโรงไฟฟ้าพลังความร้อน หากในโรงงานความร้อนพลังงานความร้อนจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงมักถูกถ่ายโอนไปยังน้ำหรือเปลี่ยนเป็นไอน้ำจากนั้นที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์พลังงานจะถูกพรากไปจากการแยกตัวของอะตอมยูเรเนียม พลังงานที่ได้จะถูกนำมาใช้เพื่อให้ความร้อนกับสารหลายชนิด และน้ำก็ไม่ค่อยถูกใช้ที่นี่ นอกจากนี้สารทั้งหมดยังอยู่ในวงจรปิดและปิดผนึก
เครื่องทำความร้อนอำเภอ
ที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อนบางแห่ง การออกแบบอาจรวมถึงระบบที่จัดการความร้อนของโรงไฟฟ้าเอง เช่นเดียวกับหมู่บ้านที่อยู่ติดกัน หากมี เครื่องทำความร้อนเครือข่ายของการติดตั้งนี้จะนำไอน้ำออกจากกังหันและยังมีสายพิเศษสำหรับการกำจัดคอนเดนเสทอีกด้วย น้ำถูกจ่ายและระบายผ่านระบบท่อพิเศษ พลังงานไฟฟ้าที่จะถูกสร้างขึ้นในลักษณะนี้จะถูกลบออกจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและส่งไปยังผู้บริโภคโดยผ่านหม้อแปลงแบบสเต็ปอัพ
อุปกรณ์หลัก
หากเราพูดถึงองค์ประกอบหลักที่ทำงานในโรงไฟฟ้าพลังความร้อน สิ่งเหล่านี้คือห้องหม้อไอน้ำ รวมถึงหน่วยกังหันที่จับคู่กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและตัวเก็บประจุ ข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่างอุปกรณ์หลักและอุปกรณ์เพิ่มเติมคือมีพารามิเตอร์มาตรฐานในแง่ของกำลัง ผลผลิต พารามิเตอร์ไอน้ำ รวมถึงแรงดันและกระแส ฯลฯ นอกจากนี้ยังสามารถสังเกตได้ว่าประเภทและจำนวนขององค์ประกอบหลัก จะถูกเลือกขึ้นอยู่กับปริมาณพลังงานที่ต้องการจากโรงไฟฟ้าพลังความร้อนแห่งเดียวและโหมดการทำงานของโรงไฟฟ้า ภาพเคลื่อนไหวหลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนสามารถช่วยให้เข้าใจปัญหานี้ได้อย่างละเอียดยิ่งขึ้น
ไฟฟ้าผลิตขึ้นที่โรงไฟฟ้าโดยใช้พลังงานที่ซ่อนอยู่ในต่างๆ ทรัพยากรธรรมชาติ- ดังที่เห็นได้จากตาราง 1.2 สิ่งนี้เกิดขึ้นที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อนเป็นหลักและ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์(โรงไฟฟ้านิวเคลียร์) ที่ทำงานด้วยวัฏจักรความร้อน
ประเภทของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน
โรงไฟฟ้าพลังความร้อนแบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลักตามประเภทของพลังงานที่ผลิตและปล่อยออกมา ได้แก่ โรงไฟฟ้าแบบควบแน่น (CHP) ซึ่งมีจุดประสงค์เพื่อการผลิตไฟฟ้าเท่านั้น และโรงไฟฟ้าพลังความร้อน หรือโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม (CHP) โรงไฟฟ้าควบแน่นที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลถูกสร้างขึ้นใกล้กับสถานที่ผลิตและโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมตั้งอยู่ใกล้กับผู้ใช้ความร้อน - สถานประกอบการอุตสาหกรรมและเขตที่อยู่อาศัย โรงงาน CHP ยังดำเนินการโดยใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลด้วยเช่นกัน แต่ต่างจาก CPP ตรงที่พวกเขาผลิตทั้งพลังงานไฟฟ้าและพลังงานความร้อนในรูปของน้ำร้อนและไอน้ำเพื่อวัตถุประสงค์ในการผลิตและการทำความร้อน เชื้อเพลิงประเภทหลักของโรงไฟฟ้าเหล่านี้ ได้แก่ ของแข็ง - ถ่านหิน, แอนทราไซต์, กึ่งแอนทราไซต์, ถ่านหินสีน้ำตาล, พีท, หินดินดาน; ของเหลว - น้ำมันเชื้อเพลิงและก๊าซ - ธรรมชาติ, โค้ก, เตาหลอมเหล็ก ฯลฯ แก๊ส.
ตารางที่ 1.2. การผลิตไฟฟ้าในโลก
ตัวบ่งชี้ |
พ.ศ. 2553 (พยากรณ์) |
||
ส่วนแบ่งผลผลิตรวมของโรงไฟฟ้า, % NPP โรงไฟฟ้าพลังความร้อนบนแก๊ส TPP เรื่องน้ำมันเชื้อเพลิง |
|||
การผลิตไฟฟ้าแยกตามภูมิภาค, % ยุโรปตะวันตก ยุโรปตะวันออก เอเชีย และออสเตรเลีย อเมริกา ตะวันออกกลางและแอฟริกา |
|||
กำลังการผลิตติดตั้งของโรงไฟฟ้าทั่วโลก (รวม), GW รวมทั้ง % NPP โรงไฟฟ้าพลังความร้อนบนแก๊ส TPP เรื่องน้ำมันเชื้อเพลิง โรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ใช้ถ่านหินและเชื้อเพลิงประเภทอื่นๆ โรงไฟฟ้าพลังน้ำและโรงไฟฟ้าที่ใช้เชื้อเพลิงหมุนเวียนประเภทอื่น |
|||
การผลิตไฟฟ้า (รวม) พันล้านกิโลวัตต์ชั่วโมง |
โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ส่วนใหญ่จะใช้พลังงานจากเชื้อเพลิงนิวเคลียร์
โรงไฟฟ้าแบ่งออกเป็นกังหันไอน้ำ (STU) กังหันก๊าซ (GTU) วงจรรวม (CCG) และโรงไฟฟ้าที่มีเครื่องยนต์สันดาปภายใน (ICE) ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับประเภทของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนสำหรับการขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
ขึ้นอยู่กับระยะเวลาการทำงาน TPP ตลอดทั้งปีจากความครอบคลุมของตารางภาระพลังงาน ซึ่งแสดงคุณลักษณะด้วยจำนวนชั่วโมงการใช้งานของกำลังการผลิตติดตั้ง τ ที่สถานี โรงไฟฟ้ามักจะถูกจำแนกเป็น: พื้นฐาน (τ ที่สถานี > 6,000 ชั่วโมง/ปี); ครึ่งยอด (τ ที่สถานี = 2,000 – 5,000 ชั่วโมง/ปี); จุดสูงสุด (τ ที่ st< 2000 ч/год).
โรงไฟฟ้าพื้นฐานคือโรงไฟฟ้าที่รับภาระคงที่สูงสุดที่เป็นไปได้เกือบตลอดทั้งปี ในอุตสาหกรรมพลังงานทั่วโลก โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ โรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ประหยัดสูงและโรงไฟฟ้าพลังความร้อนจะถูกใช้เป็นโรงไฟฟ้าฐานเมื่อดำเนินการตามตารางการใช้ความร้อน โหลดสูงสุดจะครอบคลุมโดยโรงไฟฟ้าพลังน้ำ โรงไฟฟ้ากักเก็บแบบสูบ โรงไฟฟ้ากังหันก๊าซ ซึ่งมีความคล่องตัวและความคล่องตัว เช่น เริ่มต้นและหยุดอย่างรวดเร็ว โรงไฟฟ้าที่มีจุดพีคกิ้งจะเปิดในช่วงเวลาที่จำเป็นเพื่อให้ครอบคลุมส่วนพีคของตารางโหลดไฟฟ้ารายวัน โรงไฟฟ้าแบบ Half-peak เมื่อโหลดไฟฟ้าทั้งหมดลดลง จะถูกถ่ายโอนไปยังกำลังไฟฟ้าที่ลดลงหรือสำรองไว้
ตามโครงสร้างทางเทคโนโลยี โรงไฟฟ้าพลังความร้อนแบ่งออกเป็นแบบบล็อกและแบบไม่บล็อก ด้วยแผนภาพบล็อกอุปกรณ์หลักและอุปกรณ์เสริมของโรงไฟฟ้ากังหันไอน้ำไม่มีการเชื่อมต่อทางเทคโนโลยีกับอุปกรณ์ของการติดตั้งโรงไฟฟ้าอื่น สำหรับโรงไฟฟ้าพลังงานฟอสซิล ไอน้ำจะถูกส่งไปยังกังหันแต่ละตัวจากหม้อไอน้ำหนึ่งหรือสองตัวที่เชื่อมต่ออยู่ ด้วยโครงการ TPP แบบไม่ปิดกั้น ไอน้ำจากหม้อไอน้ำทั้งหมดจะเข้าสู่ท่อหลักร่วม และจากนั้นจะกระจายไปยังกังหันแต่ละตัว
ที่โรงไฟฟ้าควบแน่นซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของระบบพลังงานขนาดใหญ่ จะใช้เฉพาะระบบบล็อกที่มีไอน้ำร้อนยวดยิ่งระดับกลางเท่านั้นที่ใช้ วงจรแบบไม่บล็อกที่มีการเชื่อมต่อไอน้ำและน้ำแบบไขว้จะถูกใช้โดยไม่มีความร้อนสูงเกินไประดับกลาง
หลักการทำงานและลักษณะพลังงานหลักของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน
ไฟฟ้าที่โรงไฟฟ้าผลิตขึ้นจากการใช้พลังงานที่ซ่อนอยู่ในทรัพยากรธรรมชาติต่างๆ (ถ่านหิน ก๊าซ น้ำมัน น้ำมันเตา ยูเรเนียม ฯลฯ) ตามความเพียงพอ หลักการง่ายๆการนำเทคโนโลยีการแปลงพลังงานมาใช้ โครงการทั่วไปโรงไฟฟ้าพลังความร้อน (ดูรูปที่ 1.1) สะท้อนให้เห็นถึงลำดับของการแปลงพลังงานบางประเภทไปเป็นพลังงานอื่นและการใช้ของไหลทำงาน (น้ำ, ไอน้ำ) ในวงจรของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน เชื้อเพลิง (ในกรณีนี้คือถ่านหิน) จะเผาไหม้ในหม้อต้มน้ำ ทำให้น้ำร้อนขึ้น และเปลี่ยนเป็นไอน้ำ ไอน้ำจะถูกส่งไปยังกังหันซึ่งจะแปลงพลังงานความร้อนของไอน้ำเป็นพลังงานกลและขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ผลิตกระแสไฟฟ้า (ดูหัวข้อ 4.1)
ทันสมัย โรงไฟฟ้าพลังความร้อนเป็นองค์กรที่ซับซ้อนซึ่งรวมถึง จำนวนมากอุปกรณ์ต่างๆ องค์ประกอบของอุปกรณ์โรงไฟฟ้าขึ้นอยู่กับวงจรความร้อนที่เลือก ประเภทของเชื้อเพลิงที่ใช้ และประเภทของระบบจ่ายน้ำ
อุปกรณ์หลักของโรงไฟฟ้าประกอบด้วย: หน่วยหม้อไอน้ำและกังหันพร้อมเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและคอนเดนเซอร์ หน่วยเหล่านี้ได้รับมาตรฐานในแง่ของกำลัง พารามิเตอร์ไอน้ำ ผลผลิต แรงดันและกระแส ฯลฯ ประเภทและปริมาณของอุปกรณ์หลักของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนสอดคล้องกับกำลังที่ระบุและรูปแบบการทำงานที่ต้องการ นอกจากนี้ยังมีอุปกรณ์เสริมที่ใช้จ่ายความร้อนให้กับผู้บริโภคและใช้กังหันไอน้ำเพื่อทำความร้อนน้ำป้อนหม้อต้มน้ำและสนองความต้องการของโรงไฟฟ้าอีกด้วย ซึ่งรวมถึงอุปกรณ์สำหรับระบบจ่ายเชื้อเพลิง การติดตั้งการกำจัดอากาศและการป้อน การติดตั้งการควบแน่น โรงทำความร้อน (สำหรับโรงไฟฟ้าพลังความร้อน) ระบบจ่ายน้ำทางเทคนิค ระบบจ่ายน้ำมัน การทำความร้อนแบบหมุนเวียนของน้ำป้อน การบำบัดน้ำด้วยสารเคมี การจำหน่ายและการส่งกระแสไฟฟ้า ( ดูส่วนที่ 4)
โรงไฟฟ้ากังหันไอน้ำทั้งหมดใช้การให้ความร้อนแบบปฏิรูปของน้ำป้อน ซึ่งเพิ่มความร้อนและประสิทธิภาพโดยรวมของโรงไฟฟ้าอย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากในวงจรที่มีการทำความร้อนแบบสร้างใหม่ ไอน้ำที่ไหลออกจากกังหันไปยังเครื่องทำความร้อนแบบปฏิรูปจะทำงานโดยไม่สูญเสียแหล่งความเย็น (คอนเดนเซอร์) ในเวลาเดียวกัน สำหรับพลังงานไฟฟ้าที่เท่ากันของเครื่องเทอร์โบเจนเนอเรเตอร์ การไหลของไอน้ำในคอนเดนเซอร์จะลดลง และส่งผลให้ประสิทธิภาพลดลง การติดตั้งกำลังเติบโต
ประเภทของหม้อต้มไอน้ำที่ใช้ (ดูหัวข้อที่ 2) ขึ้นอยู่กับชนิดของเชื้อเพลิงที่ใช้ในโรงไฟฟ้า สำหรับเชื้อเพลิงที่พบบ่อยที่สุด (ถ่านหินฟอสซิล, ก๊าซ, น้ำมันเชื้อเพลิง, พีทโม่) มีการใช้หม้อไอน้ำที่มีรูปแบบรูปตัว U, T และหอคอยและห้องเผาไหม้ที่ออกแบบมาให้สัมพันธ์กับเชื้อเพลิงประเภทใดประเภทหนึ่ง สำหรับเชื้อเพลิงที่มีเถ้าละลายต่ำ จะใช้หม้อไอน้ำที่มีการกำจัดเถ้าเหลว ในเวลาเดียวกัน สามารถสะสมเถ้าสูง (มากถึง 90%) ในเรือนไฟ และการสึกหรอของพื้นผิวทำความร้อนที่มีฤทธิ์กัดกร่อนลดลง ด้วยเหตุผลเดียวกัน หม้อต้มไอน้ำแบบสี่ทางจึงถูกนำมาใช้กับเชื้อเพลิงที่มีเถ้าสูง เช่น หินดินดานและของเสียจากการเตรียมถ่านหิน โรงไฟฟ้าพลังความร้อนมักใช้หม้อต้มแบบดรัมหรือแบบไหลตรง
กังหันและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้รับการจับคู่ในระดับพลังงาน กังหันแต่ละเครื่องมีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าประเภทเฉพาะ สำหรับโรงไฟฟ้าที่ควบแน่นด้วยความร้อนแบบบล็อก กำลังของกังหันจะสอดคล้องกับกำลังของบล็อก และจำนวนบล็อกจะถูกกำหนดโดยกำลังที่กำหนดของโรงไฟฟ้า หน่วยที่ทันสมัยใช้กังหันควบแน่นที่มีความจุ 150, 200, 300, 500, 800 และ 1200 MW พร้อมไอน้ำร้อนยวดยิ่งระดับกลาง
โรงไฟฟ้าพลังความร้อนใช้กังหัน (ดูหัวข้อย่อย 4.2) ที่มีแรงดันต้าน (ประเภท P) ที่มีการควบแน่นและการสกัดไอน้ำทางอุตสาหกรรม (ประเภท P) ที่มีการควบแน่นและการสกัดด้วยความร้อนหนึ่งหรือสองครั้ง (ประเภท T) รวมถึงการควบแน่น การควบแน่นทางอุตสาหกรรมและ คู่สกัดด้วยความร้อน (ชนิด PT) กังหัน PT ยังสามารถมีช่องระบายความร้อนได้หนึ่งหรือสองช่อง การเลือกประเภทกังหันขึ้นอยู่กับขนาดและอัตราส่วนของภาระความร้อน หากภาระความร้อนมีมากกว่า นอกจากกังหัน PT แล้ว กังหันประเภท T ที่มีการสกัดด้วยความร้อนก็สามารถติดตั้งได้ และหากภาระทางอุตสาหกรรมมีมากกว่า กังหันประเภท PR และ R ที่มีการสกัดทางอุตสาหกรรมและแรงดันต้านก็สามารถติดตั้งได้
ในปัจจุบัน โรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคือการติดตั้งที่มีกำลังการผลิตไฟฟ้า 100 และ 50 เมกะวัตต์ ทำงานที่พารามิเตอร์เริ่มต้นที่ 12.7 MPa, 540–560°C สำหรับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนในเมืองใหญ่ ได้มีการสร้างการติดตั้งที่มีกำลังการผลิตไฟฟ้า 175–185 MW และ 250 MW (พร้อมกังหัน T-250-240) การติดตั้งกังหัน T-250-240 เป็นแบบโมดูลาร์และทำงานที่พารามิเตอร์เริ่มต้นวิกฤตยิ่งยวด (23.5 MPa, 540/540°C)
คุณลักษณะของการดำเนินงานของโรงไฟฟ้าในเครือข่ายคือปริมาณพลังงานไฟฟ้าทั้งหมดที่สร้างขึ้นในแต่ละช่วงเวลาจะต้องสอดคล้องกับพลังงานที่ใช้ไปโดยสมบูรณ์ ส่วนหลักของโรงไฟฟ้าทำงานคู่ขนานในระบบพลังงานรวม ซึ่งครอบคลุมภาระไฟฟ้าทั้งหมดของระบบ และโรงไฟฟ้าพลังความร้อนจะครอบคลุมภาระความร้อนในพื้นที่ไปพร้อมๆ กัน มีโรงไฟฟ้าท้องถิ่นที่ออกแบบมาเพื่อให้บริการในพื้นที่และไม่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าทั่วไป
การแสดงกราฟิกของการพึ่งพาการใช้พลังงานในช่วงเวลาหนึ่งเรียกว่า กราฟโหลดไฟฟ้า- กราฟรายวันของโหลดทางไฟฟ้า (รูปที่ 1.5) จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของปี วันในสัปดาห์ และโดยปกติจะมีลักษณะเป็นโหลดขั้นต่ำในเวลากลางคืนและโหลดสูงสุดในช่วงชั่วโมงเร่งด่วน (ส่วนจุดสูงสุดของกราฟ) พร้อมด้วยกราฟรายวัน คุ้มค่ามากมีกราฟโหลดไฟฟ้าประจำปี (รูปที่ 1.6) ซึ่งสร้างขึ้นจากข้อมูลจากกราฟรายวัน
กราฟโหลดไฟฟ้าใช้ในการวางแผนโหลดไฟฟ้าของโรงไฟฟ้าและระบบ กระจายโหลดระหว่างโรงไฟฟ้าแต่ละแห่งและหน่วย ในการคำนวณเพื่อเลือกองค์ประกอบของอุปกรณ์ทำงานและอุปกรณ์สำรอง กำหนดกำลังไฟฟ้าที่ติดตั้งที่ต้องการและปริมาณสำรองที่ต้องการ จำนวนและหน่วย กำลังของหน่วยเมื่อพัฒนาแผนการซ่อมแซมอุปกรณ์และกำหนดสำรองการซ่อมแซม ฯลฯ
เมื่อทำงานที่โหลดเต็ม อุปกรณ์โรงไฟฟ้าจะพัฒนาพิกัดหรือ ตราบเท่าที่เป็นไปได้กำลัง (ประสิทธิภาพ) ซึ่งเป็นลักษณะหนังสือเดินทางหลักของหน่วย ที่กำลังไฟสูงสุด (ประสิทธิภาพ) นี้เครื่องจะต้องทำงานเป็นเวลานานตามค่าที่ระบุของพารามิเตอร์หลัก ลักษณะสำคัญอย่างหนึ่งของโรงไฟฟ้าคือกำลังการผลิตติดตั้งซึ่งกำหนดเป็นผลรวมของกำลังการผลิตที่กำหนดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและอุปกรณ์ทำความร้อนทั้งหมดโดยคำนึงถึงปริมาณสำรอง
การดำเนินงานของโรงไฟฟ้ายังมีลักษณะตามจำนวนชั่วโมงการใช้งานอีกด้วย กำลังการผลิตติดตั้งซึ่งขึ้นอยู่กับรูปแบบการทำงานของโรงไฟฟ้า สำหรับโรงไฟฟ้าที่รองรับภาระพื้นฐาน จำนวนชั่วโมงการใช้งานของกำลังการผลิตติดตั้งคือ 6,000–7,500 ชั่วโมง/ปี และสำหรับโรงไฟฟ้าที่ทำงานในโหมดครอบคลุมโหลดสูงสุด – น้อยกว่า 2,000–3,000 ชั่วโมง/ปี
โหลดที่หน่วยทำงานอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดเรียกว่าภาระทางเศรษฐกิจ โหลดระยะยาวที่กำหนดสามารถเท่ากับภาระทางเศรษฐกิจ บางครั้งอาจเป็นไปได้ที่จะใช้งานอุปกรณ์ในช่วงเวลาสั้น ๆ โดยมีโหลดสูงกว่าโหลดที่กำหนด 10–20% โดยมีประสิทธิภาพต่ำกว่า หากอุปกรณ์โรงไฟฟ้าทำงานได้อย่างเสถียรกับโหลดการออกแบบที่ค่าเล็กน้อยของพารามิเตอร์หลักหรือเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงภายในขอบเขตที่ยอมรับได้โหมดนี้เรียกว่าคงที่
โหมดการทำงานที่มีโหลดคงที่ แต่แตกต่างจากโหมดการออกแบบหรือเรียกว่าโหลดที่ไม่มั่นคง ไม่นิ่งหรือโหมดแปรผัน ในโหมดตัวแปร พารามิเตอร์บางตัวยังคงไม่เปลี่ยนแปลงและมีค่าระบุ ในขณะที่พารามิเตอร์บางตัวเปลี่ยนแปลงภายในขีดจำกัดที่ยอมรับได้ ดังนั้นที่ภาระบางส่วนของตัวเครื่อง ความดันและอุณหภูมิของไอน้ำที่อยู่ด้านหน้ากังหันจะยังคงค่าเล็กน้อย ในขณะที่สุญญากาศในคอนเดนเซอร์และพารามิเตอร์ไอน้ำในการสกัดจะเปลี่ยนตามสัดส่วนของภาระ โหมดไม่อยู่กับที่ก็สามารถทำได้เช่นกัน เมื่อพารามิเตอร์หลักทั้งหมดเปลี่ยนไป โหมดดังกล่าวเกิดขึ้นเช่นเมื่อสตาร์ทและหยุดอุปกรณ์ การทิ้งและเพิ่มภาระบนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเทอร์โบ เมื่อใช้งานกับพารามิเตอร์แบบเลื่อนและเรียกว่าไม่นิ่ง
โหลดความร้อนของโรงไฟฟ้าใช้สำหรับกระบวนการทางเทคโนโลยีและการติดตั้งทางอุตสาหกรรม เพื่อให้ความร้อนและการระบายอากาศของอุตสาหกรรม ที่อยู่อาศัย และ อาคารสาธารณะเครื่องปรับอากาศและความต้องการภายในบ้าน เพื่อวัตถุประสงค์ในการผลิต โดยทั่วไปต้องใช้แรงดันไอน้ำ 0.15 ถึง 1.6 MPa อย่างไรก็ตาม เพื่อลดการสูญเสียระหว่างการขนส่งและหลีกเลี่ยงความจำเป็นในการระบายน้ำจากการสื่อสารอย่างต่อเนื่อง ไอน้ำจะถูกปล่อยออกมาจากโรงไฟฟ้าค่อนข้างร้อนเกินไป โรงไฟฟ้าพลังความร้อนมักจะจ่ายความร้อน การระบายอากาศ และความต้องการภายในบ้าน น้ำร้อนด้วยอุณหภูมิตั้งแต่ 70 ถึง 180°C
โหลดความร้อน กำหนดโดยการใช้ความร้อนสำหรับ กระบวนการผลิตและความต้องการภายในบ้าน (น้ำร้อน) ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิอากาศภายนอก ในสภาพของประเทศยูเครนในฤดูร้อนภาระนี้ (รวมถึงไฟฟ้า) จะน้อยกว่าในฤดูหนาว ปริมาณความร้อนในอุตสาหกรรมและในประเทศเปลี่ยนแปลงในระหว่างวัน นอกจากนี้ ปริมาณความร้อนเฉลี่ยรายวันของโรงไฟฟ้าที่ใช้กับความต้องการภายในประเทศ การเปลี่ยนแปลงในวันธรรมดาและวันหยุดสุดสัปดาห์ กราฟทั่วไปของการเปลี่ยนแปลงภาระความร้อนรายวันของสถานประกอบการอุตสาหกรรมและการจัดหาน้ำร้อนไปยังเขตที่อยู่อาศัยแสดงในรูปที่ 1.7 และ 1.8
ประสิทธิภาพการดำเนินงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนมีลักษณะเฉพาะด้วยตัวชี้วัดทางเทคนิคและเศรษฐกิจต่างๆ ซึ่งบางส่วนประเมินความสมบูรณ์แบบของกระบวนการทางความร้อน (ประสิทธิภาพ ความร้อน และการใช้เชื้อเพลิง) ในขณะที่ตัวชี้วัดอื่นๆ ระบุลักษณะการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน ตัวอย่างเช่นในรูป. 1.9 (a,b) แสดงสมดุลความร้อนโดยประมาณของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนและ CPP
ดังที่เห็นได้จากตัวเลข การสร้างพลังงานไฟฟ้าและพลังงานความร้อนรวมกันทำให้ประสิทธิภาพเชิงความร้อนของโรงไฟฟ้าเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากการสูญเสียความร้อนในคอนเดนเซอร์กังหันลดลง
ที่สำคัญที่สุดและ ตัวชี้วัดเต็มรูปแบบการดำเนินงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนคือต้นทุนค่าไฟฟ้าและความร้อน
โรงไฟฟ้าพลังความร้อนมีทั้งข้อดีและข้อเสียเมื่อเปรียบเทียบกับโรงไฟฟ้าประเภทอื่น สามารถระบุข้อดีของ TES ดังต่อไปนี้:
- การกระจายอาณาเขตที่ค่อนข้างอิสระซึ่งเกี่ยวข้องกับการกระจายทรัพยากรเชื้อเพลิงในวงกว้าง
- ความสามารถ (ต่างจากโรงไฟฟ้าพลังน้ำ) ในการผลิตพลังงานโดยไม่มีความผันผวนของพลังงานตามฤดูกาล
- ตามกฎแล้วพื้นที่ของการจำหน่ายและการถอนตัวจากการหมุนเวียนทางเศรษฐกิจของที่ดินสำหรับการก่อสร้างและการดำเนินงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนนั้นเล็กกว่าที่จำเป็นสำหรับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์และโรงไฟฟ้าพลังน้ำมาก
- โรงไฟฟ้าพลังความร้อนถูกสร้างขึ้นเร็วกว่าโรงไฟฟ้าพลังน้ำหรือโรงไฟฟ้านิวเคลียร์มาก และต้นทุนเฉพาะต่อหน่วยของกำลังการผลิตติดตั้งก็ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์
- ในเวลาเดียวกัน โรงไฟฟ้าพลังความร้อนมีข้อเสียที่สำคัญ:
- การดำเนินงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนมักจะต้องใช้บุคลากรมากกว่าโรงไฟฟ้าพลังน้ำซึ่งเกี่ยวข้องกับการบำรุงรักษาวงจรเชื้อเพลิงขนาดใหญ่มาก
- การดำเนินงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนขึ้นอยู่กับการจัดหาแหล่งเชื้อเพลิง (ถ่านหิน, น้ำมันเชื้อเพลิง, ก๊าซ, พีท, หินน้ำมัน)
- ความแปรปรวนของโหมดการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนลดประสิทธิภาพ เพิ่มการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง และทำให้อุปกรณ์สึกหรอเพิ่มขึ้น
- โรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่มีอยู่ในปัจจุบันมีลักษณะประสิทธิภาพที่ค่อนข้างต่ำ (ส่วนใหญ่มากถึง 40%);
- TPP ให้บริการโดยตรงและ ผลเสียต่อสิ่งแวดล้อมและไม่เป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
- ความเสียหายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดต่อสภาพแวดล้อมของภูมิภาคโดยรอบมีสาเหตุมาจากโรงไฟฟ้าที่ใช้ถ่านหิน โดยเฉพาะถ่านหินที่มีเถ้าสูง ในบรรดาโรงไฟฟ้าพลังความร้อน โรงไฟฟ้าที่ "สะอาดที่สุด" คือโรงไฟฟ้าที่ใช้ กระบวนการทางเทคโนโลยีก๊าซธรรมชาติ
ตามที่ผู้เชี่ยวชาญระบุว่าโรงไฟฟ้าพลังความร้อนทั่วโลกปล่อยเถ้าถ่านประมาณ 200–250 ล้านตันออกสู่ชั้นบรรยากาศทุกปี มากกว่า 60 ล้านตัน ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ไนโตรเจนออกไซด์และคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมาก (ทำให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจกและนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโลกในระยะยาว) โดยดูดซับออกซิเจนจำนวนมาก นอกจากนี้ ขณะนี้เป็นที่ยอมรับแล้วว่าพื้นหลังของการแผ่รังสีส่วนเกินรอบๆ โรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ทำงานด้วยถ่านหินนั้น โดยเฉลี่ยในโลกนั้นสูงกว่าโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ใกล้เคียงที่มีกำลังไฟเท่ากันถึง 100 เท่าโดยเฉลี่ย (ถ่านหินมักประกอบด้วยยูเรเนียม ทอเรียม และ ไอโซโทปกัมมันตรังสีของคาร์บอนเป็นสารเจือปน) อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีที่ได้รับการพัฒนาอย่างดีสำหรับการก่อสร้าง อุปกรณ์ และการดำเนินงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน รวมถึงต้นทุนการก่อสร้างที่ต่ำกว่า นำไปสู่ความจริงที่ว่าโรงไฟฟ้าพลังความร้อนคิดเป็นปริมาณการผลิตไฟฟ้าจำนวนมากทั่วโลก ด้วยเหตุนี้ จึงให้ความสนใจอย่างมากในการปรับปรุงเทคโนโลยี TPP และลดผลกระทบด้านลบต่อสิ่งแวดล้อมทั่วโลก (ดูหัวข้อที่ 6)