โรงไฟฟ้าพลังความร้อน. โรงทำความร้อน (CHP) โรงไฟฟ้าพลังความร้อน

เพื่อให้ก๊าซเผาไหม้ได้ดีขึ้น หม้อไอน้ำจึงติดตั้งกลไกแบบร่าง อากาศถูกส่งไปยังหม้อไอน้ำซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดเซอร์ระหว่างการเผาไหม้ของก๊าซ เพื่อลดระดับเสียง กลไกต่างๆ จึงได้รับการติดตั้งระบบลดเสียงรบกวน ก๊าซไอเสียที่เกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิงจะถูกปล่อยลงสู่ปล่องไฟและกระจายสู่ชั้นบรรยากาศ

ก๊าซร้อนไหลผ่านปล่องควันและทำให้น้ำที่ไหลผ่านท่อหม้อไอน้ำพิเศษร้อนขึ้น เมื่อถูกความร้อน น้ำจะกลายเป็นไอน้ำร้อนยวดยิ่งซึ่งเข้าสู่กังหันไอน้ำ ไอน้ำเข้าสู่กังหันและเริ่มหมุนใบพัดกังหันซึ่งเชื่อมต่อกับโรเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า พลังงานไอน้ำจะถูกแปลงเป็นพลังงานกล ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า พลังงานกลจะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า โรเตอร์ยังคงหมุนต่อไป ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าสลับในขดลวดสเตเตอร์

ผ่านหม้อแปลงแบบสเต็ปอัพและสถานีย่อยหม้อแปลงแบบสเต็ปดาวน์ ไฟฟ้าจะจ่ายให้กับผู้บริโภคผ่านสายไฟ ไอน้ำที่ระบายออกในกังหันจะถูกส่งไปยังคอนเดนเซอร์ ซึ่งจะกลายเป็นน้ำและกลับสู่หม้อไอน้ำ ที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อน น้ำจะเคลื่อนที่เป็นวงกลม หอหล่อเย็นได้รับการออกแบบให้น้ำเย็น โรงงาน CHP ใช้พัดลมและหอทำความเย็นแบบทาวเวอร์ น้ำในหอทำความเย็นจะถูกทำให้เย็นลงด้วยอากาศในบรรยากาศ ส่งผลให้มีการปล่อยไอน้ำออกมา ซึ่งเราเห็นเหนือหอทำความเย็นในรูปของเมฆ น้ำในหอทำความเย็นจะเพิ่มขึ้นภายใต้ความกดดัน และตกลงมาเหมือนน้ำตกเข้าสู่ห้องด้านหน้า จากจุดที่มันไหลกลับไปยังโรงไฟฟ้าพลังความร้อน เพื่อลดการเกาะตัวของหยด หอหล่อเย็นจึงติดตั้งกับดักน้ำ

น้ำประปามาจากแม่น้ำมอสโก ในอาคารบำบัดน้ำเคมี น้ำจะถูกทำให้บริสุทธิ์จากสิ่งเจือปนทางกลและจ่ายให้กับกลุ่มตัวกรอง ในบางแห่งมีการจัดเตรียมระดับน้ำบริสุทธิ์เพื่อป้อนเครือข่ายความร้อนในบางส่วน - ถึงระดับน้ำปราศจากแร่ธาตุและใช้เพื่อป้อนหน่วยพลังงาน

วงจรที่ใช้สำหรับการจ่ายน้ำร้อนและการทำความร้อนแบบรวมศูนย์ก็ปิดเช่นกัน ไอน้ำส่วนหนึ่งจากกังหันไอน้ำจะถูกส่งไปยังเครื่องทำน้ำอุ่น จากนั้น น้ำร้อนจะถูกส่งไปยังจุดทำความร้อน ซึ่งจะมีการแลกเปลี่ยนความร้อนกับน้ำที่มาจากบ้าน

ผู้เชี่ยวชาญของ Mosenergo ที่มีคุณวุฒิสูงสนับสนุนกระบวนการผลิตตลอดเวลา ทำให้เมืองใหญ่มีไฟฟ้าและความร้อน

หน่วยกำลังวงจรรวมทำงานอย่างไร

มันคืออะไรและหลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนคืออะไร? คำจำกัดความทั่วไปของวัตถุดังกล่าวมีดังต่อไปนี้ - สิ่งเหล่านี้คือโรงไฟฟ้าที่แปรรูปพลังงานธรรมชาติเป็นพลังงานไฟฟ้า เชื้อเพลิงจากแหล่งกำเนิดตามธรรมชาติยังใช้เพื่อวัตถุประสงค์เหล่านี้ด้วย

หลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน คำอธิบายสั้น

ทุกวันนี้เป็นที่แน่ชัดว่าการเผาไหม้แพร่หลายมากที่สุดและปล่อยพลังงานความร้อนออกมา หน้าที่ของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนคือการใช้พลังงานนี้เพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้า

หลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนไม่เพียงแต่เป็นการผลิตเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการผลิตพลังงานความร้อนซึ่งจ่ายให้กับผู้บริโภคในรูปของน้ำร้อนด้วย เป็นต้น นอกจากนี้ สิ่งอำนวยความสะดวกด้านพลังงานเหล่านี้ยังผลิตไฟฟ้าได้ประมาณ 76% ของพลังงานไฟฟ้าทั้งหมด การใช้งานอย่างแพร่หลายนี้เกิดจากการที่เชื้อเพลิงฟอสซิลมีเพียงพอในการดำเนินงานของสถานีค่อนข้างสูง เหตุผลที่สองคือการขนส่งเชื้อเพลิงจากสถานที่สกัดไปยังสถานีนั้นเป็นการดำเนินการที่ค่อนข้างง่ายและคล่องตัว หลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนได้รับการออกแบบในลักษณะที่เป็นไปได้ที่จะใช้ความร้อนเหลือทิ้งของสารทำงานเพื่อจ่ายสำรองให้กับผู้บริโภค

การแยกสถานีตามประเภท

เป็นที่น่าสังเกตว่าสถานีระบายความร้อนสามารถแบ่งออกเป็นประเภทต่างๆ ขึ้นอยู่กับชนิดของความร้อนที่เกิดขึ้น หากหลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนเป็นเพียงเพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้าเท่านั้น (นั่นคือไม่ได้จ่ายพลังงานความร้อนให้กับผู้บริโภค) ก็จะเรียกว่าโรงไฟฟ้าควบแน่น (CES)

สิ่งอำนวยความสะดวกที่มีไว้สำหรับการผลิตพลังงานไฟฟ้า สำหรับการจัดหาไอน้ำ ตลอดจนการจัดหาน้ำร้อนให้กับผู้บริโภค มีกังหันไอน้ำแทนกังหันควบแน่น นอกจากนี้ในองค์ประกอบดังกล่าวของสถานียังมีเครื่องสกัดไอน้ำระดับกลางหรืออุปกรณ์แรงดันย้อนกลับ ข้อได้เปรียบหลักและหลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนประเภทนี้ (CHP) ก็คือไอน้ำเสียยังใช้เป็นแหล่งความร้อนและจ่ายให้กับผู้บริโภคอีกด้วย ซึ่งจะช่วยลดการสูญเสียความร้อนและปริมาณน้ำหล่อเย็น

หลักการทำงานพื้นฐานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน

ก่อนที่จะพิจารณาหลักการทำงานจำเป็นต้องทำความเข้าใจว่าเรากำลังพูดถึงสถานีประเภทใด การออกแบบมาตรฐานของสิ่งอำนวยความสะดวกดังกล่าวรวมถึงระบบเช่นไอน้ำร้อนยวดยิ่งระดับกลาง มีความจำเป็นเนื่องจากประสิทธิภาพเชิงความร้อนของวงจรที่มีความร้อนยวดยิ่งระดับกลางจะสูงกว่าในระบบที่ไม่มีวงจรดังกล่าว กล่าวง่ายๆ หลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่มีรูปแบบดังกล่าวจะมีประสิทธิภาพมากกว่ามากด้วยพารามิเตอร์ที่ระบุเริ่มต้นและสุดท้ายที่เหมือนกันมากกว่าที่ไม่มี จากทั้งหมดนี้เราสามารถสรุปได้ว่าพื้นฐานของการดำเนินงานของสถานีคือเชื้อเพลิงอินทรีย์และอากาศอุ่น

โครงร่างการทำงาน

หลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนถูกสร้างขึ้นดังนี้ วัสดุเชื้อเพลิงรวมทั้งตัวออกซิไดเซอร์ซึ่งมีบทบาทในการเล่นอากาศร้อนบ่อยที่สุดจะถูกป้อนเข้าไปในเตาหม้อไอน้ำอย่างต่อเนื่อง สารเช่นถ่านหิน น้ำมัน น้ำมันเตา ก๊าซ หินดินดาน และพีทสามารถทำหน้าที่เป็นเชื้อเพลิงได้ หากเราพูดถึงเชื้อเพลิงที่พบมากที่สุดในอาณาเขตของสหพันธรัฐรัสเซียก็คือฝุ่นถ่านหิน นอกจากนี้ หลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนยังถูกสร้างขึ้นในลักษณะที่ความร้อนที่เกิดจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงทำให้น้ำในหม้อต้มไอน้ำร้อนขึ้น จากผลของการให้ความร้อน ของเหลวจะถูกแปลงเป็นไอน้ำอิ่มตัว ซึ่งเข้าสู่กังหันไอน้ำผ่านทางช่องระบายไอน้ำ วัตถุประสงค์หลักของอุปกรณ์นี้ที่สถานีคือเพื่อแปลงพลังงานของไอน้ำที่เข้ามาเป็นพลังงานกล

องค์ประกอบทั้งหมดของกังหันที่สามารถเคลื่อนที่ได้จะเชื่อมต่ออย่างใกล้ชิดกับเพลา ส่งผลให้องค์ประกอบเหล่านี้หมุนเป็นกลไกเดียว เพื่อให้เพลาหมุน กังหันไอน้ำจะถ่ายเทพลังงานจลน์ของไอน้ำไปยังโรเตอร์

ส่วนเครื่องกลของสถานี

การออกแบบและหลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนในส่วนกลไกนั้นสัมพันธ์กับการทำงานของโรเตอร์ ไอน้ำที่มาจากกังหันมีแรงดันและอุณหภูมิสูงมาก ด้วยเหตุนี้ จึงเกิดพลังงานไอน้ำภายในสูงซึ่งไหลจากหม้อไอน้ำไปยังหัวฉีดกังหัน ไอพ่นไอน้ำที่ไหลผ่านหัวฉีดอย่างต่อเนื่องด้วยความเร็วสูงซึ่งมักจะสูงกว่าความเร็วเสียงจะกระทำต่อใบพัดกังหัน องค์ประกอบเหล่านี้ได้รับการแก้ไขอย่างแน่นหนากับดิสก์ซึ่งจะเชื่อมต่อกับเพลาอย่างใกล้ชิด เมื่อถึงจุดนี้ พลังงานกลของไอน้ำจะถูกแปลงเป็นพลังงานกลของกังหันโรเตอร์ หากเราพูดถึงหลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนอย่างแม่นยำมากขึ้นผลกระทบทางกลจะส่งผลต่อโรเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเทอร์โบ นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าเพลาของโรเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบธรรมดานั้นเชื่อมต่อกันอย่างแน่นหนา จากนั้นก็มีกระบวนการแปลงพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้าในอุปกรณ์เช่นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซึ่งเป็นที่รู้จักกันดี เรียบง่ายและเข้าใจได้

การเคลื่อนที่ของไอน้ำหลังโรเตอร์

หลังจากที่ไอน้ำไหลผ่านกังหัน ความดันและอุณหภูมิจะลดลงอย่างมาก และไอน้ำจะเข้าสู่ส่วนถัดไปของสถานี - คอนเดนเซอร์ ภายในองค์ประกอบนี้ ไอระเหยจะถูกเปลี่ยนกลับเป็นของเหลว ในการดำเนินการนี้ จะมีน้ำหล่อเย็นอยู่ภายในคอนเดนเซอร์ ซึ่งจ่ายไปที่นั่นผ่านท่อที่วิ่งอยู่ภายในผนังของอุปกรณ์ หลังจากที่ไอน้ำถูกเปลี่ยนกลับเป็นน้ำแล้ว ปั๊มคอนเดนเสทจะสูบออกและเข้าสู่ช่องถัดไป - เครื่องกำจัดอากาศ สิ่งสำคัญคือต้องทราบด้วยว่าน้ำที่สูบผ่านเครื่องทำความร้อนแบบสร้างใหม่

หน้าที่หลักของเครื่องกำจัดอากาศคือการกำจัดก๊าซออกจากน้ำที่เข้ามา พร้อมกับการดำเนินการทำความสะอาดของเหลวจะถูกให้ความร้อนในลักษณะเดียวกับในเครื่องทำความร้อนแบบสร้างใหม่ เพื่อจุดประสงค์นี้ จะใช้ความร้อนของไอน้ำซึ่งนำมาจากสิ่งที่เข้าไปในกังหัน วัตถุประสงค์หลักของการดำเนินการกำจัดอากาศคือเพื่อลดปริมาณออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ในของเหลวให้เป็นค่าที่ยอมรับได้ ซึ่งจะช่วยลดอัตราการกัดกร่อนบนเส้นทางที่จ่ายน้ำและไอน้ำ

สถานีถ่านหิน

หลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนขึ้นอยู่กับประเภทของเชื้อเพลิงที่ใช้เป็นอย่างมาก จากมุมมองทางเทคโนโลยี สารที่ยากที่สุดในการดำเนินการคือถ่านหิน อย่างไรก็ตาม วัตถุดิบเป็นแหล่งพลังงานหลักในโรงงานดังกล่าว ซึ่งคิดเป็นประมาณ 30% ของส่วนแบ่งของสถานีทั้งหมด นอกจากนี้ยังมีแผนที่จะเพิ่มจำนวนวัตถุดังกล่าวด้วย นอกจากนี้ยังเป็นที่น่าสังเกตว่าจำนวนช่องการทำงานที่จำเป็นสำหรับการทำงานของสถานีนั้นมากกว่าประเภทอื่นมาก

โรงไฟฟ้าพลังความร้อนใช้เชื้อเพลิงถ่านหินอย่างไร

เพื่อให้สถานีดำเนินการได้อย่างต่อเนื่อง จึงมีการนำถ่านหินเข้ามาตามรางรถไฟอย่างต่อเนื่อง โดยจะขนถ่ายโดยใช้อุปกรณ์ขนถ่ายแบบพิเศษ จากนั้นมีองค์ประกอบต่างๆ เช่น โดยที่ถ่านหินที่ไม่ได้บรรจุจะถูกส่งไปยังคลังสินค้า จากนั้นเชื้อเพลิงจะเข้าสู่โรงโม่ หากจำเป็นคุณสามารถข้ามกระบวนการส่งถ่านหินไปยังคลังสินค้าและโอนโดยตรงไปยังเครื่องบดจากอุปกรณ์ขนถ่าย หลังจากผ่านขั้นตอนนี้ วัตถุดิบที่บดแล้วจะเข้าสู่บังเกอร์ถ่านหินดิบ ขั้นตอนต่อไปคือการจัดหาวัสดุผ่านเครื่องป้อนไปยังโรงสีถ่านหินที่แหลกลาญ ถัดไป ฝุ่นถ่านหินโดยใช้วิธีการขนส่งแบบนิวแมติกจะถูกป้อนเข้าไปในบังเกอร์ฝุ่นถ่านหิน ตามเส้นทางนี้ สารจะผ่านองค์ประกอบต่างๆ เช่น ตัวแยกและไซโคลน และจากถังพัก สารจะไหลผ่านตัวป้อนโดยตรงไปยังหัวเผา อากาศที่ไหลผ่านพายุไซโคลนจะถูกดูดเข้าไปโดยพัดลมโรงสี 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 เครื่องทำความร้อนเครือข่ายของการติดตั้งนี้จะนำไอน้ำออกจากกังหันและยังมีสายพิเศษสำหรับกำจัดคอนเดนเสทอีกด้วย น้ำถูกจ่ายและระบายผ่านระบบท่อพิเศษ พลังงานไฟฟ้าที่จะถูกสร้างขึ้นในลักษณะนี้จะถูกลบออกจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและส่งไปยังผู้บริโภคโดยผ่านหม้อแปลงแบบสเต็ปอัพ

อุปกรณ์พื้นฐาน

หากเราพูดถึงองค์ประกอบหลักที่ทำงานในโรงไฟฟ้าพลังความร้อน สิ่งเหล่านี้คือโรงต้มน้ำ เช่นเดียวกับหน่วยกังหันที่จับคู่กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและตัวเก็บประจุ ข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่างอุปกรณ์หลักและอุปกรณ์เพิ่มเติมคือมีพารามิเตอร์มาตรฐานในแง่ของกำลัง ผลผลิต พารามิเตอร์ไอน้ำ รวมถึงแรงดันและกระแส ฯลฯ นอกจากนี้ยังสามารถสังเกตได้ว่าประเภทและจำนวนขององค์ประกอบหลัก จะถูกเลือกขึ้นอยู่กับปริมาณพลังงานที่ต้องการได้รับจากโรงไฟฟ้าพลังความร้อนแห่งเดียวรวมถึงโหมดการทำงานของโรงไฟฟ้า ภาพเคลื่อนไหวหลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนสามารถช่วยให้เข้าใจปัญหานี้ได้อย่างละเอียดยิ่งขึ้น

โรงไฟฟ้าประเภทหลักในรัสเซียคือโรงไฟฟ้าพลังความร้อน (CHP) การติดตั้งเหล่านี้ผลิตไฟฟ้าได้ประมาณ 67% ของรัสเซีย ตำแหน่งของพวกเขาได้รับอิทธิพลจากเชื้อเพลิงและปัจจัยผู้บริโภค โรงไฟฟ้าที่ทรงพลังที่สุดตั้งอยู่ในสถานที่ที่ผลิตเชื้อเพลิง โรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ใช้เชื้อเพลิงที่สามารถขนส่งได้แคลอรี่สูงมุ่งเป้าไปที่ผู้บริโภค

โรงไฟฟ้าพลังความร้อนใช้แหล่งเชื้อเพลิงที่มีอยู่อย่างแพร่หลาย ตั้งอยู่ในพื้นที่ค่อนข้างอิสระและสามารถผลิตไฟฟ้าได้โดยไม่มีความผันผวนตามฤดูกาล การก่อสร้างดำเนินไปอย่างรวดเร็วและช่วยลดค่าแรงและวัสดุ แต่ TPP มีข้อบกพร่องที่สำคัญ พวกเขาใช้ทรัพยากรที่ไม่หมุนเวียน มีประสิทธิภาพต่ำ (30-35%) และมีผลกระทบด้านลบอย่างมากต่อสิ่งแวดล้อม โรงไฟฟ้าพลังความร้อนทั่วโลกปล่อยเถ้า 200-250 ล้านตันและซัลเฟอร์ไดออกไซด์ประมาณ 60 ล้านตันออกสู่ชั้นบรรยากาศทุกปี และยังดูดซับออกซิเจนจำนวนมหาศาลอีกด้วย เป็นที่ยอมรับกันว่าถ่านหินในไมโครโดสมักประกอบด้วย U 238, Th 232 และไอโซโทปคาร์บอนกัมมันตภาพรังสี โรงไฟฟ้าพลังความร้อนส่วนใหญ่ในรัสเซียไม่มีระบบที่มีประสิทธิภาพในการกรองก๊าซไอเสียจากซัลเฟอร์และไนโตรเจนออกไซด์ แม้ว่าการติดตั้งที่ใช้ก๊าซธรรมชาติจะเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าถ่านหิน หินดินดาน และน้ำมันเชื้อเพลิง แต่การติดตั้งท่อส่งก๊าซ (โดยเฉพาะในภาคเหนือ) ก็เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม

สถานีพลังงานความร้อนเป็นอุปกรณ์ที่ซับซ้อนและอุปกรณ์ที่แปลงพลังงานเชื้อเพลิงเป็นพลังงานไฟฟ้าและพลังงานความร้อน (โดยทั่วไป)

โรงไฟฟ้าพลังความร้อนมีความหลากหลายอย่างมากและสามารถจำแนกตามเกณฑ์ต่างๆ

1. ตามวัตถุประสงค์และประเภทของพลังงานที่จัดหา โรงไฟฟ้าแบ่งออกเป็นภูมิภาคและอุตสาหกรรม

โรงไฟฟ้าเขตเป็นโรงไฟฟ้าสาธารณะอิสระที่ให้บริการผู้บริโภคทุกประเภทในภูมิภาค (สถานประกอบการอุตสาหกรรม การขนส่ง ประชากร ฯลฯ) โรงไฟฟ้ากลั่นตัวแบบเขต ซึ่งผลิตไฟฟ้าเป็นหลัก มักจะคงชื่อทางประวัติศาสตร์ไว้ - GRES (โรงไฟฟ้าแบบเขตของรัฐ) โรงไฟฟ้าเขตที่ผลิตพลังงานไฟฟ้าและพลังงานความร้อน (ในรูปของไอน้ำหรือน้ำร้อน) เรียกว่าโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม (CHP) โรงงาน CHP เป็นสถานที่ติดตั้งสำหรับการผลิตไฟฟ้าและความร้อนแบบผสมผสาน ประสิทธิภาพสูงถึง 70% เทียบกับ 30-35% สำหรับ IES โรงงาน CHP มีความผูกพันกับผู้บริโภคเพราะว่า รัศมีการถ่ายเทความร้อน (ไอน้ำ, น้ำร้อน) อยู่ที่ 15-20 กม. กำลังสูงสุดของโรงงาน CHP น้อยกว่ากำลังของ CPP

ตามกฎแล้วโรงไฟฟ้าเขตของรัฐและโรงไฟฟ้าพลังความร้อนเขตมีกำลังการผลิตมากกว่า 1 ล้านกิโลวัตต์

โรงไฟฟ้าอุตสาหกรรมเป็นโรงไฟฟ้าที่จ่ายพลังงานความร้อนและไฟฟ้าให้กับสถานประกอบการผลิตเฉพาะหรือในโรงงานที่ซับซ้อน เช่น โรงงานผลิตสารเคมี โรงไฟฟ้าอุตสาหกรรมเป็นส่วนหนึ่งขององค์กรอุตสาหกรรมที่พวกเขาให้บริการ กำลังการผลิตของพวกเขาถูกกำหนดโดยความต้องการของผู้ประกอบการอุตสาหกรรมในด้านพลังงานความร้อนและไฟฟ้าและตามกฎแล้วจะน้อยกว่าโรงไฟฟ้าพลังความร้อนแบบเขตอย่างมีนัยสำคัญ บ่อยครั้งที่โรงไฟฟ้าอุตสาหกรรมทำงานบนเครือข่ายไฟฟ้าทั่วไป แต่ไม่ได้อยู่ใต้บังคับบัญชาของผู้มอบหมายงานระบบไฟฟ้า เฉพาะโรงไฟฟ้าเขตเท่านั้นที่ได้รับการพิจารณาด้านล่าง

2. ขึ้นอยู่กับประเภทของเชื้อเพลิงที่ใช้ โรงไฟฟ้าพลังความร้อนแบ่งออกเป็นโรงไฟฟ้าที่ใช้เชื้อเพลิงอินทรีย์และเชื้อเพลิงนิวเคลียร์

โรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลเรียกว่า โรงไฟฟ้าควบแน่น (CPS). เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ถูกใช้ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ (NPP) ในแง่นี้จะใช้คำนี้ด้านล่าง แม้ว่าโรงไฟฟ้าพลังความร้อน โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ โรงไฟฟ้ากังหันก๊าซ (GTPP) และโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม (CGPP) ก็เป็นโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ทำงานบนหลักการแปลงความร้อนเช่นกัน พลังงานเป็นพลังงานไฟฟ้า

บทบาทหลักในการติดตั้งระบบระบายความร้อนคือการควบแน่นโรงไฟฟ้า (CPS) พวกมันมุ่งเข้าหาทั้งแหล่งเชื้อเพลิงและผู้บริโภค และดังนั้นจึงแพร่หลายมาก ยิ่ง IES มีขนาดใหญ่เท่าไรก็ยิ่งสามารถส่งกระแสไฟฟ้าได้ไกลขึ้นเท่านั้น เช่น เมื่อกำลังเพิ่มขึ้น อิทธิพลของปัจจัยเชื้อเพลิงและพลังงานก็จะเพิ่มขึ้น

เชื้อเพลิงก๊าซ ของเหลว และของแข็งถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงอินทรีย์สำหรับโรงไฟฟ้าพลังความร้อน การมุ่งเน้นที่ฐานเชื้อเพลิงเกิดขึ้นในที่ที่มีแหล่งเชื้อเพลิงราคาถูกและไม่สามารถขนส่งได้ (ถ่านหินสีน้ำตาลของลุ่มน้ำ Kansk-Achinsk) หรือในกรณีของโรงไฟฟ้าที่ใช้พีท หินดินดาน และน้ำมันเชื้อเพลิง (CPP ดังกล่าวมักจะเกี่ยวข้องกับศูนย์กลั่นน้ำมัน ). โรงไฟฟ้าพลังความร้อนส่วนใหญ่ในรัสเซีย โดยเฉพาะในส่วนของยุโรป จะใช้ก๊าซธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิงหลัก และใช้น้ำมันเชื้อเพลิงเป็นเชื้อเพลิงสำรอง เนื่องจากมีค่าใช้จ่ายสูงเฉพาะในกรณีที่รุนแรงเท่านั้น โรงไฟฟ้าพลังความร้อนดังกล่าวเรียกว่าโรงไฟฟ้าแก๊ส-น้ำมัน ในหลายภูมิภาคส่วนใหญ่อยู่ในภูมิภาคเอเชียของรัสเซีย เชื้อเพลิงหลักคือถ่านหินความร้อน - ถ่านหินแคลอรี่ต่ำหรือขยะถ่านหินแคลอรี่สูง (ถ่านหินแอนทราไซต์ - AS) เนื่องจากก่อนการเผาไหม้ถ่านหินดังกล่าวจะถูกบดในโรงงานพิเศษจนมีสภาพเต็มไปด้วยฝุ่น โรงไฟฟ้าพลังความร้อนดังกล่าวจึงถูกเรียกว่าถ่านหินแหลกลาญ

3. ขึ้นอยู่กับประเภทของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ใช้ในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนเพื่อแปลงพลังงานความร้อนเป็นพลังงานกลของการหมุนของโรเตอร์ของหน่วยกังหัน กังหันไอน้ำ กังหันก๊าซ และโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมมีความโดดเด่น

พื้นฐานของโรงไฟฟ้ากังหันไอน้ำคือหน่วยกังหันไอน้ำ (STU) ซึ่งใช้เครื่องจักรพลังงานที่ซับซ้อนที่สุด ทรงพลังที่สุด และล้ำสมัยที่สุด - กังหันไอน้ำ - เพื่อแปลงพลังงานความร้อนเป็นพลังงานกล PTU เป็นองค์ประกอบหลักของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม และโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

โรงไฟฟ้าพลังความร้อนกังหันก๊าซ (GTPP)ได้รับการติดตั้งหน่วยกังหันก๊าซ (GTU) ที่ทำงานโดยใช้เชื้อเพลิงเหลว (ดีเซล) หรือในกรณีที่รุนแรง เนื่องจากอุณหภูมิของก๊าซที่อยู่ด้านหลังกังหันก๊าซค่อนข้างสูง จึงสามารถใช้เพื่อจ่ายพลังงานความร้อนให้กับผู้บริโภคภายนอกได้ โรงไฟฟ้าดังกล่าวเรียกว่า GTU-CHP ปัจจุบันในรัสเซียมีโรงไฟฟ้ากังหันก๊าซหนึ่งแห่ง (GRES-3 ตั้งชื่อตาม Klasson, Elektrogorsk ภูมิภาคมอสโก) ที่มีกำลังการผลิต 600 MW และโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมกังหันก๊าซหนึ่งแห่ง (ในเมือง Elektrostal ภูมิภาคมอสโก)

โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมมีการติดตั้งหน่วยกังหันก๊าซหมุนเวียน (CCGT) ซึ่งเป็นหน่วยผสมระหว่างหน่วยกังหันก๊าซและหน่วยกังหันไอน้ำ ซึ่งช่วยให้มีประสิทธิภาพสูง โรงงาน CCGT-CHP สามารถออกแบบให้เป็นโรงควบแน่น (CCP-CHP) และแหล่งจ่ายพลังงานความร้อน (CCP-CHP) ในรัสเซียมี CCGT-CHP (PGU-450T) ปฏิบัติการเพียงแห่งเดียวที่มีกำลังการผลิต 450 MW โรงไฟฟ้าเขตรัฐ Nevinnomyssk ดำเนินการหน่วยผลิตไฟฟ้า PGU-170 ที่มีกำลังการผลิต 170 MW และที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อนใต้ของเซนต์ปีเตอร์สเบิร์กมีหน่วยผลิตไฟฟ้า PGU-300 ที่มีกำลังการผลิต 300 MW

4. ตามรูปแบบเทคโนโลยีของท่อส่งไอน้ำโรงไฟฟ้าพลังความร้อนแบ่งออกเป็นโรงไฟฟ้าพลังความร้อนแบบบล็อกและโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่มีการเชื่อมต่อข้าม

โรงไฟฟ้าพลังความร้อนแบบแยกส่วนประกอบด้วยโรงไฟฟ้า - หน่วยไฟฟ้าที่แยกจากกันซึ่งมักจะเป็นประเภทเดียวกัน ในหน่วยจ่ายไฟ หม้อไอน้ำแต่ละเครื่องจ่ายไอน้ำให้กับกังหันของตนเท่านั้น ซึ่งจะกลับมาหลังจากการควบแน่นไปยังหม้อไอน้ำเท่านั้น โรงไฟฟ้าในเขตรัฐและโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่มีประสิทธิภาพทั้งหมดซึ่งเรียกว่าไอน้ำร้อนยวดยิ่งระดับกลางนั้นถูกสร้างขึ้นตามรูปแบบบล็อก การทำงานของหม้อไอน้ำและกังหันที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่มีการเชื่อมต่อแบบข้ามนั้นแตกต่างกัน: หม้อไอน้ำทั้งหมดของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนจ่ายไอน้ำให้กับท่อไอน้ำทั่วไป (ตัวรวบรวม) เส้นเดียว และกังหันไอน้ำทั้งหมดของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนนั้นขับเคลื่อนจากมัน ตามโครงการนี้ CES ที่ไม่มีความร้อนสูงเกินไปปานกลางและโรงงาน CHP เกือบทั้งหมดที่มีพารามิเตอร์ไอน้ำเริ่มต้นต่ำกว่าวิกฤตจะถูกสร้างขึ้น

5. ขึ้นอยู่กับระดับของความดันเริ่มต้น โรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่มีความดันใต้วิกฤตและความดันวิกฤตยิ่งยวด (SCP) มีความโดดเด่น

ความดันวิกฤตคือ 22.1 MPa (225.6 at) ในอุตสาหกรรมความร้อนและพลังงานของรัสเซียพารามิเตอร์เริ่มต้นได้รับการกำหนดมาตรฐาน: โรงไฟฟ้าพลังความร้อนและโรงไฟฟ้าพลังความร้อนรวมถูกสร้างขึ้นสำหรับแรงดันใต้วิกฤตที่ 8.8 และ 12.8 MPa (90 และ 130 atm) และสำหรับ SKD - 23.5 MPa (240 atm) . ด้วยเหตุผลทางเทคนิค TPP ที่มีพารามิเตอร์วิกฤตยิ่งยวดจะดำเนินการโดยใช้ความร้อนสูงเกินระดับกลางและเป็นไปตามแผนภาพบล็อก บ่อยครั้งที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อนหรือโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมถูกสร้างขึ้นในหลายขั้นตอน - ในคิวซึ่งพารามิเตอร์จะได้รับการปรับปรุงด้วยการทดสอบการเดินเครื่องของแต่ละเฟสใหม่

ลองพิจารณาโรงไฟฟ้าพลังความร้อนควบแน่นทั่วไปที่ใช้เชื้อเพลิงอินทรีย์ (รูปที่ 3.1)

ข้าว. 3.1. สมดุลความร้อนของน้ำมันแก๊สและ

ถ่านหินบด (ตัวเลขในวงเล็บ) โรงไฟฟ้าพลังความร้อน

เชื้อเพลิงจะถูกส่งไปยังหม้อไอน้ำและเพื่อการเผาไหม้จะมีการจัดหาตัวออกซิไดเซอร์ที่นี่ - อากาศที่มีออกซิเจน อากาศถูกนำมาจากชั้นบรรยากาศ ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบและความร้อนของการเผาไหม้ การเผาไหม้เชื้อเพลิง 1 กิโลกรัมที่สมบูรณ์ต้องใช้อากาศ 10-15 กิโลกรัม ดังนั้นอากาศจึงเป็น "วัตถุดิบ" ตามธรรมชาติสำหรับการผลิตไฟฟ้าเพื่อส่งไปยังการเผาไหม้ โซนจำเป็นต้องมีซูเปอร์ชาร์จเจอร์ประสิทธิภาพสูงที่ทรงพลัง อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาการเผาไหม้ทางเคมีโดยคาร์บอน C ของเชื้อเพลิงถูกแปลงเป็นออกไซด์ CO 2 และ CO, ไฮโดรเจน H 2 เป็นไอน้ำ H 2 O, ซัลเฟอร์ S เป็นออกไซด์ SO 2 และ SO 3 เป็นต้น การเผาไหม้เชื้อเพลิง เกิดเป็นผลิตภัณฑ์ซึ่งเป็นส่วนผสมของก๊าซอุณหภูมิสูงหลายชนิด เป็นพลังงานความร้อนของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้เชื้อเพลิงที่เป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าที่สร้างโดยโรงไฟฟ้าพลังความร้อน

ถัดไป ภายในหม้อไอน้ำ ความร้อนจะถูกถ่ายเทจากก๊าซไอเสียไปยังน้ำที่เคลื่อนที่ภายในท่อ น่าเสียดายที่พลังงานความร้อนที่ปล่อยออกมาจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงไม่สามารถถ่ายโอนไปยังน้ำได้ทั้งหมดด้วยเหตุผลด้านเทคนิคและเศรษฐกิจ ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้เชื้อเพลิง (ก๊าซไอเสีย) ที่ถูกทำให้เย็นลงที่อุณหภูมิ 130–160 °C จะออกจากโรงไฟฟ้าพลังความร้อนผ่านทางปล่องไฟ ส่วนหนึ่งของความร้อนที่ถูกพาออกไปโดยก๊าซไอเสีย ขึ้นอยู่กับประเภทของเชื้อเพลิงที่ใช้ โหมดการทำงาน และคุณภาพการทำงาน คือ 5–15%

พลังงานความร้อนส่วนหนึ่งที่เหลืออยู่ภายในหม้อไอน้ำและถูกถ่ายโอนไปยังน้ำช่วยให้แน่ใจว่าจะเกิดไอน้ำด้วยพารามิเตอร์เริ่มต้นที่สูง ไอน้ำนี้จะถูกส่งไปยังกังหันไอน้ำ ที่ทางออกของกังหัน สุญญากาศลึกจะถูกรักษาไว้โดยใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่าคอนเดนเซอร์: ความดันด้านหลังกังหันไอน้ำอยู่ที่ 3–8 kPa (จำได้ว่าความดันบรรยากาศอยู่ที่ระดับ 100 kPa) ดังนั้นไอน้ำที่เข้าสู่กังหันด้วยแรงดันสูงจะเคลื่อนไปที่คอนเดนเซอร์ซึ่งมีความดันต่ำและขยายตัว เป็นการขยายตัวของไอน้ำที่ช่วยให้มั่นใจในการแปลงพลังงานศักย์เป็นงานเครื่องกล กังหันไอน้ำได้รับการออกแบบในลักษณะที่พลังงานการขยายตัวของไอน้ำถูกแปลงเป็นการหมุนของโรเตอร์ โรเตอร์กังหันเชื่อมต่อกับโรเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในขดลวดสเตเตอร์ซึ่งมีการสร้างพลังงานไฟฟ้าซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีประโยชน์ขั้นสุดท้าย (ดี) ของการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน

คอนเดนเซอร์ซึ่งไม่เพียงแต่ให้แรงดันต่ำด้านหลังกังหัน แต่ยังทำให้ไอน้ำควบแน่น (กลายเป็นน้ำ) ต้องใช้น้ำเย็นจำนวนมากในการทำงาน นี่เป็น "วัตถุดิบ" ประเภทที่สามที่จ่ายให้กับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนและสำหรับการดำเนินงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนนั้นมีความสำคัญไม่น้อยไปกว่าเชื้อเพลิง ดังนั้น โรงไฟฟ้าพลังความร้อนจึงถูกสร้างขึ้นใกล้กับแหล่งน้ำธรรมชาติที่มีอยู่ (แม่น้ำ ทะเล) หรือแหล่งน้ำเทียมที่ถูกสร้างขึ้น (บ่อทำความเย็น หอทำความเย็นอากาศ ฯลฯ)

การสูญเสียความร้อนหลักในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนเกิดขึ้นเนื่องจากการถ่ายเทความร้อนจากการควบแน่นไปยังน้ำหล่อเย็น ซึ่งจะปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อม ความร้อนมากกว่า 50% ที่จ่ายให้กับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนพร้อมเชื้อเพลิงจะสูญเสียไปพร้อมกับความร้อนของน้ำหล่อเย็น นอกจากนี้ผลที่ได้คือมลภาวะทางความร้อนของสิ่งแวดล้อม

พลังงานความร้อนส่วนหนึ่งของเชื้อเพลิงถูกใช้ไปภายในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนทั้งในรูปของความร้อน (เช่นเพื่อให้ความร้อนน้ำมันเชื้อเพลิงที่จ่ายให้กับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนในรูปแบบหนาในถังรถไฟ) หรือในรูปของไฟฟ้า ( เช่นการขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟฟ้าสำหรับปั๊มเพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ) การสูญเสียส่วนนี้เรียกว่าความต้องการของตัวเอง

สำหรับการดำเนินงานตามปกติของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน นอกเหนือจาก "วัตถุดิบ" (เชื้อเพลิง น้ำหล่อเย็น อากาศ) แล้ว ยังต้องใช้วัสดุอื่นๆ อีกจำนวนมาก: น้ำมันสำหรับการทำงานของระบบหล่อลื่น การควบคุมและการปกป้องกังหัน รีเอเจนต์ (เรซิน) สำหรับทำความสะอาดของเหลวทำงาน วัสดุซ่อมแซมมากมาย

สุดท้ายนี้ โรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ทรงพลังได้รับการบริการโดยบุคลากรจำนวนมาก ซึ่งทำหน้าที่ดำเนินการอย่างต่อเนื่อง การบำรุงรักษาอุปกรณ์ การวิเคราะห์ตัวชี้วัดทางเทคนิคและเศรษฐกิจ การจัดหา การจัดการ ฯลฯ ประมาณเราสามารถสรุปได้ว่ากำลังการผลิตติดตั้ง 1 เมกะวัตต์ต้องใช้คน 1 คน ดังนั้นพนักงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ทรงพลังจึงมีหลายพันคน โรงไฟฟ้ากังหันไอน้ำควบแน่นมีองค์ประกอบที่จำเป็นสี่ประการ:

· หม้อต้มพลังงานหรือเพียงแค่หม้อต้มน้ำที่ป้อนน้ำเข้าภายใต้แรงดันสูง เชื้อเพลิง และอากาศในชั้นบรรยากาศเพื่อการเผาไหม้ กระบวนการเผาไหม้เกิดขึ้นในเตาหม้อไอน้ำ - พลังงานเคมีของเชื้อเพลิงจะถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อนและพลังงานรังสี น้ำป้อนจะไหลผ่านระบบท่อที่อยู่ภายในหม้อต้มน้ำ เชื้อเพลิงที่เผาไหม้เป็นแหล่งความร้อนอันทรงพลังซึ่งถูกถ่ายโอนไปยังน้ำป้อน หลังถูกให้ความร้อนจนถึงจุดเดือดและระเหยไป ไอน้ำที่เกิดขึ้นในหม้อต้มเดียวกันจะมีความร้อนสูงเกินไปเหนือจุดเดือด ไอน้ำนี้ซึ่งมีอุณหภูมิ 540°C และความดัน 13–24 MPa จะถูกส่งไปยังกังหันไอน้ำผ่านท่อหนึ่งท่อหรือมากกว่า

· หน่วยกังหันที่ประกอบด้วยกังหันไอน้ำ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า และเครื่องกระตุ้น กังหันไอน้ำซึ่งไอน้ำถูกขยายไปสู่ความดันต่ำมาก (น้อยกว่าความดันบรรยากาศประมาณ 20 เท่า) จะแปลงพลังงานศักย์ของไอน้ำอัดและไอน้ำร้อนเป็นพลังงานจลน์ของการหมุนของโรเตอร์กังหัน กังหันจะขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซึ่งจะแปลงพลังงานจลน์ของการหมุนของโรเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าให้เป็นกระแสไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้าประกอบด้วยสเตเตอร์ซึ่งมีกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นจากขดลวดไฟฟ้า และโรเตอร์ซึ่งเป็นแม่เหล็กไฟฟ้าที่หมุนได้ซึ่งขับเคลื่อนโดยตัวกระตุ้น

· คอนเดนเซอร์ทำหน้าที่ควบแน่นไอน้ำที่มาจากกังหันและสร้างสุญญากาศลึก ทำให้สามารถลดการใช้พลังงานได้อย่างมากสำหรับการบีบอัดน้ำที่เกิดขึ้นในภายหลังและในขณะเดียวกันก็เพิ่มประสิทธิภาพของไอน้ำเช่น รับพลังงานมากขึ้นจากไอน้ำที่เกิดจากหม้อไอน้ำ

· ปั๊มป้อนเพื่อจ่ายน้ำป้อนเข้าหม้อต้มและสร้างแรงดันสูงที่หน้ากังหัน

ดังนั้นใน PTU วงจรต่อเนื่องของการแปลงพลังงานเคมีของเชื้อเพลิงที่เผาไหม้ไปเป็นพลังงานไฟฟ้าจึงเกิดขึ้นเหนือของไหลทำงาน

นอกเหนือจากองค์ประกอบที่ระบุไว้ STP จริงยังมีปั๊ม เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และอุปกรณ์อื่น ๆ จำนวนมากที่จำเป็นในการเพิ่มประสิทธิภาพอีกด้วย กระบวนการทางเทคโนโลยีในการผลิตไฟฟ้าที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ใช้ก๊าซธรรมชาติแสดงไว้ในรูปที่ 1 3.2.

องค์ประกอบหลักของโรงไฟฟ้าที่อยู่ระหว่างการพิจารณา (รูปที่ 3.2) คือโรงงานหม้อไอน้ำที่ผลิตไอน้ำที่มีพารามิเตอร์สูง กังหันหรือหน่วยกังหันไอน้ำที่แปลงความร้อนของไอน้ำเป็นพลังงานกลในการหมุนของโรเตอร์กังหัน และอุปกรณ์ไฟฟ้า (เครื่องกำเนิดไฟฟ้า หม้อแปลงไฟฟ้า ฯลฯ) ที่ผลิตกระแสไฟฟ้า

องค์ประกอบหลักของการติดตั้งหม้อไอน้ำคือหม้อไอน้ำ ก๊าซสำหรับการทำงานของหม้อไอน้ำจะจ่ายจากสถานีจ่ายก๊าซที่เชื่อมต่อกับท่อส่งก๊าซหลัก (ไม่แสดงในรูป) ไปยังจุดจ่ายก๊าซ (GDP) 1 ที่นี่ความดันจะลดลงเหลือหลายบรรยากาศและถูกส่งไปยังหัวเผา 2 ตั้งอยู่ที่ด้านล่างของหม้อไอน้ำ (หัวเผาดังกล่าวเรียกว่าหัวเผาเตา)

ข้าว. 3.2. กระบวนการทางเทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้าของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ใช้ก๊าซธรรมชาติ

หม้อไอน้ำนั้นมีโครงสร้างรูปตัวยูพร้อมท่อก๊าซที่มีหน้าตัดเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า ส่วนด้านซ้ายเรียกว่าเรือนไฟ ด้านในของเรือนไฟนั้นว่าง และเชื้อเพลิงในกรณีนี้คือแก๊สก็ไหม้อยู่ ในการทำเช่นนี้เครื่องเป่าลมพิเศษ 28 จะจ่ายอากาศร้อนไปยังหัวเผาอย่างต่อเนื่องโดยให้ความร้อนในเครื่องทำความร้อนอากาศ 25 ในรูป รูปที่ 3.2 แสดงสิ่งที่เรียกว่าเครื่องทำความร้อนอากาศแบบหมุน ซึ่งบรรจุภัณฑ์กักเก็บความร้อนจะถูกให้ความร้อนโดยก๊าซไอเสียในช่วงครึ่งแรกของการปฏิวัติ และในช่วงครึ่งหลังของการปฏิวัติ อากาศที่มาจากบรรยากาศจะร้อนขึ้น เพื่อเพิ่มอุณหภูมิของอากาศจะใช้การหมุนเวียน: ส่วนหนึ่งของก๊าซไอเสียที่ออกจากหม้อไอน้ำจะถูกใช้โดยพัดลมหมุนเวียนแบบพิเศษ 29 จ่ายให้กับอากาศหลักและผสมกับอากาศนั้น อากาศร้อนผสมกับก๊าซแล้วป้อนผ่านหัวเผาของหม้อไอน้ำเข้าไปในเรือนไฟซึ่งเป็นห้องที่เชื้อเพลิงเผาไหม้ เมื่อถูกเผาจะเกิดคบเพลิงซึ่งเป็นแหล่งพลังงานรังสีอันทรงพลัง ดังนั้นเมื่อเชื้อเพลิงเผาไหม้ พลังงานเคมีของเชื้อเพลิงจะถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อนและการแผ่รังสีของคบเพลิง

ผนังของเตาเผาเรียงรายไปด้วยหน้าจอ 19 - ท่อที่จ่ายน้ำป้อนจากเครื่องประหยัด 24 แผนภาพแสดงสิ่งที่เรียกว่าหม้อไอน้ำแบบไหลตรงในหน้าจอที่ป้อนน้ำผ่านระบบท่อหม้อไอน้ำเพียงครั้งเดียว ถูกให้ความร้อนและระเหยกลายเป็นไอน้ำอิ่มตัวแบบแห้ง หม้อต้มแบบดรัมมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในตะแกรงซึ่งมีน้ำป้อนหมุนเวียนซ้ำๆ และไอน้ำจะถูกแยกออกจากน้ำหม้อต้มในถัง

พื้นที่ด้านหลังเรือนไฟของหม้อไอน้ำนั้นเต็มไปด้วยท่อค่อนข้างหนาแน่นซึ่งภายในไอน้ำหรือน้ำเคลื่อนที่ จากภายนอกท่อเหล่านี้จะถูกล้างด้วยก๊าซไอเสียร้อนซึ่งจะค่อยๆเย็นลงเมื่อเคลื่อนไปทางปล่องไฟ 26

ไอน้ำอิ่มตัวแบบแห้งจะเข้าสู่ฮีทเตอร์หลักซึ่งประกอบด้วยองค์ประกอบเพดาน 20 ตัวกรอง 21 และการพาความร้อน 22 องค์ประกอบ ในฮีทเตอร์หลัก อุณหภูมิและพลังงานศักย์จะเพิ่มขึ้น ไอน้ำพารามิเตอร์สูงที่ได้รับจากทางออกของเครื่องทำความร้อนยิ่งยวดที่มีการพาความร้อนจะออกจากหม้อไอน้ำและเข้าสู่กังหันไอน้ำผ่านท่อไอน้ำ

กังหันไอน้ำที่ทรงพลังมักจะประกอบด้วยกังหัน - กระบอกสูบหลายตัวแยกกัน

ไอน้ำ 17 ถูกส่งไปยังกระบอกแรก - กระบอกแรงดันสูง (HPC) โดยตรงจากหม้อไอน้ำ ดังนั้นจึงมีพารามิเตอร์สูง (สำหรับกังหัน SKD - 23.5 MPa, 540 °C เช่น 240 ที่/540 °C) ที่ทางออกจาก HPC แรงดันไอน้ำอยู่ที่ 3–3.5 MPa (30–35 at) และอุณหภูมิอยู่ที่ 300–340 °C หากไอน้ำยังคงขยายตัวในกังหันเกินกว่าพารามิเตอร์เหล่านี้ไปจนถึงความดันในคอนเดนเซอร์ ไอน้ำก็จะเปียกมากจนไม่สามารถทำงานในระยะยาวของกังหันได้เนื่องจากชิ้นส่วนในกระบอกสูบสุดท้ายสึกหรอจากการกัดเซาะ ดังนั้นจาก HPC ไอน้ำที่ค่อนข้างเย็นจึงกลับไปยังหม้อไอน้ำในสิ่งที่เรียกว่าฮีตเตอร์ฮีตเตอร์ระดับกลาง 23 ในนั้นไอน้ำจะกลับมาอีกครั้งภายใต้อิทธิพลของก๊าซร้อนของหม้อไอน้ำอุณหภูมิของมันจะเพิ่มขึ้นเป็นค่าเริ่มต้น (540 °ซ) ไอน้ำที่ได้จะถูกส่งไปยังกระบอกแรงดันปานกลาง (MPC) 16 หลังจากขยายตัวใน MPC จนถึงความดัน 0.2–0.3 MPa (2–3 at) ไอน้ำจะเข้าสู่กระบอกแรงดันต่ำ (LPC) ที่เหมือนกันตั้งแต่หนึ่งกระบอกขึ้นไป 15

ดังนั้นเมื่อขยายตัวในกังหันไอน้ำจะหมุนโรเตอร์ซึ่งเชื่อมต่อกับโรเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 14 ในขดลวดสเตเตอร์ซึ่งกระแสไฟฟ้าถูกสร้างขึ้น หม้อแปลงไฟฟ้าจะเพิ่มแรงดันไฟฟ้าเพื่อลดการสูญเสียในสายไฟ ถ่ายโอนพลังงานที่สร้างขึ้นบางส่วนเพื่อจ่ายให้กับความต้องการของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน และปล่อยไฟฟ้าส่วนที่เหลือเข้าสู่ระบบไฟฟ้า

ทั้งหม้อไอน้ำและกังหันสามารถทำงานได้โดยใช้น้ำป้อนและไอน้ำคุณภาพสูงเท่านั้น โดยปล่อยให้สารอื่นๆ มีสิ่งเจือปนเพียงเล็กน้อยเท่านั้น นอกจากนี้ ปริมาณการใช้ไอน้ำยังมีมหาศาล (เช่น ในหน่วยพลังงาน 1200 เมกะวัตต์ น้ำมากกว่า 1 ตันระเหยผ่านกังหันและควบแน่นใน 1 วินาที) ดังนั้นการทำงานปกติของหน่วยจ่ายไฟจึงเป็นไปได้โดยการสร้างวงจรการไหลเวียนแบบปิดของของไหลทำงานที่มีความบริสุทธิ์สูงเท่านั้น

ไอน้ำที่ออกจากกังหัน LPC จะเข้าสู่คอนเดนเซอร์ 12 - ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนผ่านท่อที่น้ำหล่อเย็นไหลอย่างต่อเนื่องซึ่งจ่ายโดยปั๊มหมุนเวียน 9 จากแม่น้ำอ่างเก็บน้ำหรืออุปกรณ์ทำความเย็นพิเศษ (หอทำความเย็น)

หอทำความเย็นคือหอระบายไอเสียคอนกรีตเสริมเหล็กกลวง (รูปที่ 3.3) สูงถึง 150 ม. และมีเส้นผ่านศูนย์กลางทางออก 40–70 ม. ซึ่งสร้างแรงโน้มถ่วงสำหรับอากาศที่เข้ามาจากด้านล่างผ่านแผงนำอากาศ

มีการติดตั้งอุปกรณ์ชลประทาน (สปริงเกอร์) ภายในหอทำความเย็นที่ความสูง 10–20 ม. อากาศที่เคลื่อนขึ้นด้านบนทำให้หยดบางส่วน (ประมาณ 1.5–2%) ระเหยออกไป ส่งผลให้น้ำที่มาจากคอนเดนเซอร์เย็นลงและให้ความร้อนในนั้น น้ำเย็นจะถูกรวบรวมไว้ด้านล่างในสระน้ำไหลเข้าสู่ห้องด้านหน้า 10 และจากนั้นจะถูกส่งไปยังคอนเดนเซอร์ 12 โดยปั๊มหมุนเวียน 9 (รูปที่ 3.2)

นอกจากน้ำหมุนเวียนแล้ว ยังมีการใช้น้ำประปาไหลตรง ซึ่งน้ำหล่อเย็นจะเข้าสู่คอนเดนเซอร์จากแม่น้ำและปล่อยลงสู่ท้ายน้ำ ไอน้ำที่มาจากกังหันเข้าสู่วงแหวนของคอนเดนเซอร์จะควบแน่นและไหลลงมา คอนเดนเสทที่ได้จะถูกจ่ายโดยปั๊มคอนเดนเสท 6 ผ่านกลุ่มของเครื่องทำความร้อนสร้างใหม่แรงดันต่ำ (LPH) 3 ไปยังเครื่องกำจัดอากาศ 8 ใน LPH อุณหภูมิของคอนเดนเสทจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากความร้อนของการควบแน่นของไอน้ำที่นำมาจาก กังหัน. ทำให้สามารถลดการใช้เชื้อเพลิงในหม้อไอน้ำและเพิ่มประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าได้ ในเครื่องกำจัดอากาศ 8 การขจัดอากาศจะเกิดขึ้น—การกำจัดก๊าซที่ละลายอยู่ในนั้นออกจากคอนเดนเสท ซึ่งขัดขวางการทำงานของหม้อไอน้ำ ในเวลาเดียวกัน ถังกำจัดอากาศยังเป็นภาชนะสำหรับน้ำป้อนหม้อไอน้ำ

จากเครื่องกำจัดอากาศ น้ำป้อนจะถูกส่งไปยังกลุ่มเครื่องทำความร้อนแรงดันสูง (HPH) โดยปั๊มป้อน 7 ที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าหรือกังหันไอน้ำแบบพิเศษ

การทำความร้อนแบบใหม่ของคอนเดนเสทใน HDPE และ HDPE เป็นวิธีหลักและให้ผลกำไรมากในการเพิ่มประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน ไอน้ำซึ่งขยายตัวในกังหันจากทางเข้าไปยังท่อสกัด ทำให้เกิดพลังงานจำนวนหนึ่ง และเมื่อเข้าสู่เครื่องทำความร้อนแบบหมุนเวียน ไอน้ำจะถ่ายเทความร้อนจากการควบแน่นไปยังน้ำป้อน (ไม่ใช่น้ำหล่อเย็น!) ส่งผลให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้น และช่วยประหยัดการใช้เชื้อเพลิงในหม้อไอน้ำ อุณหภูมิของน้ำป้อนหม้อไอน้ำด้านหลัง HPH เช่น ก่อนเข้าหม้อต้มคือ 240–280°C ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์เริ่มต้น นี่เป็นการปิดวงจรไอน้ำและน้ำทางเทคโนโลยีในการแปลงพลังงานเคมีของเชื้อเพลิงให้เป็นพลังงานกลของการหมุนของโรเตอร์กังหัน

วัตถุประสงค์ของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนประกอบด้วยการแปลงพลังงานเคมีของเชื้อเพลิงให้เป็นพลังงานไฟฟ้า เนื่องจากเป็นไปไม่ได้ในทางปฏิบัติที่จะดำเนินการเปลี่ยนแปลงโดยตรง จึงจำเป็นต้องแปลงพลังงานเคมีของเชื้อเพลิงให้เป็นความร้อนก่อน ซึ่งเกิดจากการเผาไหม้เชื้อเพลิง จากนั้นจึงแปลงความร้อนเป็นพลังงานกล และสุดท้าย แปลงหลังนี้เป็นพลังงานไฟฟ้า

รูปด้านล่างแสดงแผนภาพที่ง่ายที่สุดของส่วนความร้อนของโรงไฟฟ้าพลังงานไฟฟ้า ซึ่งมักเรียกว่าโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำ เชื้อเพลิงถูกเผาในเตาเผา โดยที่. ความร้อนที่เกิดขึ้นจะถูกถ่ายโอนไปยังน้ำในหม้อต้มไอน้ำ เป็นผลให้น้ำร้อนขึ้นแล้วระเหยกลายเป็นไอน้ำอิ่มตัวที่เรียกว่าไอน้ำที่อุณหภูมิเดียวกับน้ำเดือด จากนั้นความร้อนจะถูกส่งไปยังไอน้ำอิ่มตัวทำให้เกิดไอน้ำร้อนยวดยิ่ง กล่าวคือ ไอน้ำที่มีอุณหภูมิสูงกว่าน้ำระเหยที่ความดันเท่ากัน ไอน้ำร้อนยวดยิ่งได้มาจากไอน้ำอิ่มตัวในเครื่องทำความร้อนยวดยิ่งซึ่งโดยส่วนใหญ่แล้วจะเป็นท่อเหล็กม้วน ไอน้ำเคลื่อนที่ภายในท่อ ในขณะที่ด้านนอกคอยล์ถูกล้างด้วยก๊าซร้อน

หากความดันในหม้อไอน้ำเท่ากับความดันบรรยากาศ น้ำจะต้องได้รับความร้อนที่อุณหภูมิ 100 ° C; เมื่อได้รับความร้อนมากขึ้นก็จะเริ่มระเหยอย่างรวดเร็ว ไอน้ำอิ่มตัวที่เกิดขึ้นจะมีอุณหภูมิ 100 ° C ที่ความดันบรรยากาศไอน้ำจะถูกทำให้ร้อนยวดยิ่งหากอุณหภูมิสูงกว่า 100 ° C หากความดันในหม้อไอน้ำสูงกว่าบรรยากาศไอน้ำอิ่มตัวจะมีอุณหภูมิ สูงกว่า 100 ° C อุณหภูมิอิ่มตัว ยิ่งความดันสูง ไอก็จะยิ่งสูง ปัจจุบันหม้อไอน้ำที่มีแรงดันใกล้เคียงกับบรรยากาศไม่ได้ถูกนำมาใช้ในภาคพลังงานเลย การใช้หม้อไอน้ำที่ออกแบบมาเพื่อแรงดันสูงกว่ามากจะทำกำไรได้มากกว่ามากประมาณ 100 บรรยากาศขึ้นไป อุณหภูมิของไอน้ำอิ่มตัวคือ 310° C หรือมากกว่า

จากเครื่องทำความร้อนยวดยิ่งไอน้ำร้อนยวดยิ่งจะถูกส่งผ่านท่อเหล็กไปยังเครื่องยนต์ความร้อนซึ่งส่วนใหญ่มักจะ - ในโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำที่มีอยู่เดิมนั้น แทบไม่เคยใช้เครื่องยนต์อื่นเลย ไอน้ำร้อนยวดยิ่งที่เข้าสู่เครื่องยนต์ความร้อนประกอบด้วยพลังงานความร้อนจำนวนมากที่ปล่อยออกมาอันเป็นผลมาจากการเผาไหม้เชื้อเพลิง 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 เนื่องจากกระบวนการขยายตัวของไอน้ำเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว ในช่วงเวลาสั้นๆ นี้ การถ่ายเทความร้อนที่สำคัญจากไอน้ำสู่สิ่งแวดล้อมจึงไม่มีเวลาเกิดขึ้น พลังงานความร้อนส่วนเกินไปไหน? เป็นที่ทราบกันว่าตามกฎพื้นฐานของธรรมชาติ - กฎแห่งการอนุรักษ์และการเปลี่ยนแปลงพลังงาน - 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

แน่นอนว่าเราไม่ควรคิดว่าการออกแบบหม้อไอน้ำหรือเครื่องยนต์ความร้อนที่ทันสมัยและทรงพลังนั้นเรียบง่ายดังแสดงในรูปด้านบน ในทางตรงกันข้าม หม้อไอน้ำและกังหันซึ่งเป็นองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดของโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำกลับมีโครงสร้างที่ซับซ้อนมาก

ตอนนี้เราเริ่มอธิบายงานแล้ว

ตามคำจำกัดความที่ยอมรับกันโดยทั่วไป โรงไฟฟ้าพลังความร้อน- เป็นโรงไฟฟ้าที่ผลิตกระแสไฟฟ้าโดยการแปลงพลังงานเคมีของเชื้อเพลิงให้เป็นพลังงานกลในการหมุนของเพลาเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

อันดับแรก ทีพีพีปรากฏตัวเมื่อปลายศตวรรษที่ 19 ในนิวยอร์ก (พ.ศ. 2425) และในปี พ.ศ. 2426 โรงไฟฟ้าพลังความร้อนแห่งแรกถูกสร้างขึ้นในรัสเซีย (เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก) นับตั้งแต่การปรากฏตัวของพวกเขามันเป็นโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่แพร่หลายมากที่สุดโดยคำนึงถึงความต้องการพลังงานที่เพิ่มมากขึ้นในช่วงเริ่มต้นของยุคเทคโนโลยี จนถึงกลางทศวรรษที่ 70 ของศตวรรษที่ผ่านมา การดำเนินงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนเป็นวิธีการหลักในการผลิตกระแสไฟฟ้า ตัวอย่างเช่นในสหรัฐอเมริกาและสหภาพโซเวียตส่วนแบ่งของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนในบรรดาไฟฟ้าที่ได้รับทั้งหมดคือ 80% และทั่วโลก - ประมาณ 73-75%

คำจำกัดความที่ให้ไว้ข้างต้น แม้จะกว้างขวาง แต่ก็ไม่ชัดเจนเสมอไป เราจะพยายามอธิบายด้วยคำพูดของเราเองถึงหลักการทั่วไปของการดำเนินงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนทุกประเภท

การผลิตไฟฟ้าที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อนเกิดขึ้นหลายขั้นตอนติดต่อกัน แต่หลักการทั่วไปของการดำเนินการนั้นง่ายมาก ขั้นแรก เชื้อเพลิงจะถูกเผาในห้องเผาไหม้พิเศษ (หม้อต้มไอน้ำ) ซึ่งจะปล่อยความร้อนจำนวนมาก ซึ่งจะทำให้น้ำที่ไหลเวียนผ่านระบบท่อพิเศษที่อยู่ภายในหม้อไอน้ำกลายเป็นไอน้ำ แรงดันไอน้ำที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องจะหมุนโรเตอร์กังหัน ซึ่งจะถ่ายโอนพลังงานการหมุนไปยังเพลาเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และเป็นผลให้เกิดกระแสไฟฟ้า

ระบบไอน้ำ/น้ำปิดอยู่ หลังจากผ่านกังหันไอน้ำแล้วไอน้ำจะควบแน่นและเปลี่ยนกลับเป็นน้ำซึ่งจะผ่านระบบทำความร้อนเพิ่มเติมและเข้าสู่หม้อไอน้ำอีกครั้ง

โรงไฟฟ้าพลังความร้อนมีหลายประเภท ปัจจุบันในบรรดาโรงไฟฟ้าพลังความร้อนมากที่สุด โรงไฟฟ้ากังหันไอน้ำความร้อน (TPES). ในโรงไฟฟ้าประเภทนี้ พลังงานความร้อนของเชื้อเพลิงที่ถูกเผาจะถูกนำมาใช้ในเครื่องกำเนิดไอน้ำ ซึ่งทำให้เกิดแรงดันไอน้ำที่สูงมาก โดยขับเคลื่อนโรเตอร์กังหัน และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าตามลำดับ ในฐานะที่เป็นเชื้อเพลิง โรงไฟฟ้าพลังความร้อนดังกล่าวใช้น้ำมันเตาหรือดีเซล เช่นเดียวกับก๊าซธรรมชาติ ถ่านหิน พีท หินดินดาน หรืออีกนัยหนึ่งคือเชื้อเพลิงทุกประเภท ประสิทธิภาพของ TPES อยู่ที่ประมาณ 40% และพลังงานสามารถเข้าถึง 3-6 GW

GRES (สถานีไฟฟ้าเขตของรัฐ)- ชื่อที่ค่อนข้างเป็นที่รู้จักและคุ้นเคย นี่ไม่ใช่อะไรมากไปกว่าโรงไฟฟ้ากังหันไอน้ำความร้อนที่ติดตั้งกังหันควบแน่นพิเศษที่ไม่ใช้พลังงานของก๊าซไอเสียและไม่แปลงเป็นความร้อน เช่น สำหรับทำความร้อนในอาคาร โรงไฟฟ้าดังกล่าวเรียกอีกอย่างว่าโรงไฟฟ้าควบแน่น

ในกรณีเดียวกันถ้า ทีพีเอสติดตั้งกังหันความร้อนพิเศษที่แปลงพลังงานทุติยภูมิของไอน้ำเสียเป็นพลังงานความร้อนที่ใช้สำหรับความต้องการของบริการในเขตเทศบาลหรืออุตสาหกรรม จากนั้นสิ่งเหล่านี้คือโรงไฟฟ้าพลังความร้อนรวมหรือโรงไฟฟ้าพลังความร้อนรวม ตัวอย่างเช่นในสหภาพโซเวียต โรงไฟฟ้าเขตของรัฐ คิดเป็นประมาณ 65% ของไฟฟ้าที่ผลิตโดยโรงไฟฟ้ากังหันไอน้ำและ 35% ตามลำดับ - สำหรับโรงไฟฟ้าพลังความร้อน

นอกจากนี้ยังมีโรงไฟฟ้าพลังความร้อนประเภทอื่นอีกด้วย ในโรงไฟฟ้ากังหันก๊าซหรือ GTPP เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะหมุนโดยกังหันก๊าซ ก๊าซธรรมชาติหรือเชื้อเพลิงเหลว (ดีเซล น้ำมันเตา) ถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนดังกล่าว อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าดังกล่าวไม่ได้สูงมากนัก ประมาณ 27-29% ดังนั้นจึงใช้เป็นแหล่งไฟฟ้าสำรองเป็นหลักเพื่อให้ครอบคลุม Peak Load บนโครงข่ายไฟฟ้า หรือจ่ายไฟฟ้าให้กับชุมชนขนาดเล็ก

โรงไฟฟ้าพลังความร้อนพร้อมหน่วยกังหันไอน้ำและก๊าซ (SGPP). เหล่านี้เป็นโรงไฟฟ้าประเภทรวม ติดตั้งกลไกกังหันไอน้ำและกังหันแก๊สและประสิทธิภาพสูงถึง 41-44% โรงไฟฟ้าเหล่านี้ยังทำให้สามารถดึงความร้อนกลับมาและแปลงเป็นพลังงานความร้อนที่ใช้ทำความร้อนให้กับอาคารได้

ข้อเสียเปรียบหลักของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนทั้งหมดคือประเภทของเชื้อเพลิงที่ใช้ เชื้อเพลิงทุกประเภทที่ใช้ในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนเป็นทรัพยากรธรรมชาติที่ไม่สามารถทดแทนได้ ซึ่งจะค่อยๆ หมดลงอย่างช้าๆ แต่สม่ำเสมอ ด้วยเหตุนี้ ในปัจจุบัน กลไกในการผลิตไฟฟ้าโดยใช้พลังงานทดแทนหรือพลังงานทดแทนอื่นๆ จึงได้รับการพัฒนาควบคู่ไปกับการใช้โรงไฟฟ้านิวเคลียร์