نیروگاه برق حرارتی

نیروگاه برق حرارتی چیست؟

نیروگاه برق  حرارتی نیروگاهی است که در آن انرژی گرما به برق تبدیل می‌شود. در بیشتر نیروگاه‌های حرارتی، احتراق سوخت‌های اولیه باعث گرم شدن آب و تبدیل آن به بخار می‌شود. بخار توربین‌های بخار را به حرکت در می‌آورد که در نهایت برق تولید می‌کند. پس از آن، بخار متراکم شده و دوباره به سیستم بازیافت می‌شود.

نیروگاه‌های حرارتی ممکن است از انواع مختلفی از منابع استفاده کنند. بیشترین تغییر در طراحی نیروگاه‌های حرارتی به دلیل همین منابع مختلف گرما است: منابعی مانند سوخت‌های فسیلی، انرژی هسته‌ای، انرژی خورشیدی، سوخت‌های زیستی و سوزاندن زباله همه استفاده می‌شود. برخی از نیروگاه‌های حرارتی علاوه بر تولید برق، برای تولید گرما جهت اهداف صنعتی، گرمایش منطقه‌ای یا شیرین‌سازی آب استفاده می‌شوند.

 

نقش نیروگاه برق حرارتی در تأمین نیرو

تولید برق با استفاده از نیروگاه برق حرارتی، نقش اصلی را در تأمین نیرو بازی می‌کند. زیرا با بزرگتر شدن گستره تولید می‌تواند با انعطاف‌پذیری زیاد به تقاضاهای مختلف برای استفاده از انرژی (نوسانات تقاضا) پاسخ دهد. نیروگاه برق حرارتی بر اساس توانایی تهیه پایدار و اقتصادی نیرو اهیمت ویژه ای دارد. همچنین از منظر زیست محیطی، از طیف گسترده‌ای از سوخت برای ایجاد برق استفاده می‌کنند.

این نیروگاه‌ها بهره‌وری انرژی را افزایش می‌دهند، باعث ایمنی بیشتر در منابع انرژی می‌شوند و در قله‌های مصرف برق پاسخ‌گویی سریعی دارند. به طور مثال عمده برق در ژاپن با استفاده از تولید برق حرارتی تأمین می‌شود.

 

موارد استفاده از نیروگاه برق حرارتی

نیروگاه‌های برق تجاری معمولاً در مقیاس بزرگ ساخته می‌شوند و برای کار مداوم طراحی می‌شوند. تقریباً همه نیروگاه‌های برق از ژنراتورهای الکتریکی سه فاز برای تولید برق متناوب (AC) با فرکانس 50 هرتز یا 60 هرتز استفاده می‌کنند. شرکت‌ها یا موسسات بزرگ ممکن است نیروگاه‌های برق خود را برای تأمین گرمایش یا برق تأسیسات خود داشته باشند. به خصوص اگر بخار ایجاد شده در این نیروگاه‌ها بخاطر اهداف دیگر ایجاد و استفاده شود.

از نیروگاه‌های بخار محرک برای راندن بیشتر کشتی‌ها در بیشتر قرن بیستم استفاده شده‌است. ایستگاه‌های برق کشتی معمولاً توربین را مستقیماً از طریق جعبه دنده به پروانه‌های کشتی متصل می‌کنند. نیروگاه‌های برق در این کشتی‌ها همچنین بخار توربین های کوچکتر (که با استفاده از آنها ژنراتورهای الکتریکی، تأمین برق می شوند) را فراهم می کنند. از پیشرانه‌های هسته‌ای، فقط در شناورهای نیروی دریایی استفاده می‌شود (به استثنای چند مورد محدود). کشتی‌های زیادی وجود دارند که در آنها از توربین بخار محرک برای به حرکت درآوردن یک ژنراتور الکتریکی که یک موتور الکتریکی را برای پیشرانه به حرکت درمی‌آورد، استفاده می‌شود.

 

 

انواع نیروگاه برق حرارتی

 

نیروگاه برق حرارتی سنتی

این نیروگاه‌ها، نیروگاه‌های احتراقی نیز نامیده می‌شوند. آنها با انرژِی حاصل از سوخت ذغال سنگ، گاز طبیعی، روغن و همچنین زیست توده و تولید انرژی توسط دیگ بخار کار می‌کنند. بخار باعث فعال شدن توربینی می‌شود که به نوبه خود یک دینام را برای تولید برق به حرکت در می‌آورد.

نیروگاه برق حرارتی سنتی

نیروگاه‌های گازی سیکل ترکیبی (یا نیروگاه‌های توربین گاز-بخار)

این نیروگاه برق حرارتی، توربین گاز و نیروگاه حرارتی سنتی را برای تولید برق، ترکیب می‌کند. در این نیروگاه، برخلاف نیروگاه‌های حرارتی معمولی، از انرژی باقیمانده گازها برای چرخه دیگری استفاده می‌شود. همین مسئله یکی از دلایلی است که باعث می‌شود این نوع دستگاه‌ها کارآمدتر باشند (56٪). همچنین به این معنی است که این دستگاه‌ها، CO2 کمتری نسبت به دستگاه‌های معمولی تولید می‌کنند.

نیروگاه‌های گازی سیکل ترکیبی

در ابتدا، گاز به توربین احتراق تزریق می‌شود. بخار تولید می‌کند، سپس به توربین دیگری فرستاده می‌شود. توربین احتراق و توربین بخار به طور همزمان کار می‌کنند تا یک یا چند دینام را که برق تولید می‌کنند، به حرکت درآورند.

 

بازیابی گاز کوره بلند

در این نوع نیروگاه برق حرارتی، تولید برق می‌تواند با بازیابی و بازیافت گازهای حاصل از تولید آهن و فولاد (گاز کوره بلند، گاز کارخانه کُک‌سازی، گاز کارخانه فولاد)، با استفاده از دیگ بخار سنتی (یک فناوری مقایسه‌ای با نیروگاه‌های حرارتی سنتی) یا در دیگ بخار بازیابی گرما در کارخانه سیکل ترکیبی انجام شود.

 

توربین‌های گازی و توربو جت‌ها

این روش بیشتر برای تکمیل تولید برق سایر نیروگاه‌های حرارتی استفاده می‌شود. توربین‌های گازی و توربوجت‌ها می‌توانند در صورت خرابی نیروگاه‌های دیگر یا قله‌های مصرف غیرمنتظره، خیلی سریع کار خود را انجام دهند.

توربین‌های گازی و توربو جت‌ها

توربین گاز و توربو جت: کمپرسور، هوا را می‌گیرد، آن را فشرده و به محفظه احتراق تزریق می‌کند. گاز طبیعی (توربین گازی) یا نفت سفید (توربوجت) به داخل محفظه تزریق می‌شود تا بسوزد. گازهای احتراق داغ توربین را می‌چرخانند ، که آن یک دینام را برای تولید برق به حرکت در می‌آورد.

 

واحدهای تولید همزمان

در این نیروگاه برق حرارتی، گرما (نقش اصلی آنها) همزمان با برق (نقش ثانویه آنها) با استفاده از یک سوخت واحد تولید می‌شود. این یک راه‌حل بسیار کارآمد است. این نیروگاه‌ها با بازیابی انرژی حرارتی که به طور معمول در تولید برق از دست می‌رود، قادر به تولید برق و گرما با بازدهی نزدیک به 90٪ هستند که مورد توجه سایت‌های صنعتی است.

واحدهای تولید همزمان

تولید همزمان: یک ژنراتور مجهز به گاز، دینام را که برق تولید می‌کند به حرکت درمی‌آورد. گرمای حاصل از خنک شدن موتور و گازهای احتراق به خاطر وجود مبدل‌های حرارتی مدار، آب را گرم می‌کند.

 

سخن آخر

نیروگاه برق حرارتی حتی در دهه 2050 نیز به عنوان تامین‌کننده برق استفاده خواهد شد. زیرا این نیروگاه‌ها می‌توانند با هزینه کم، قابلیت اطمینان بالا و پایداری، مقدار زیادی برق تولید کنند. نیروگاه برق حرارتی همچنین از انعطاف‌پذیری و قابلیت کنترل بسیار خوبی برای جبران شکاف بین تقاضای برق و تأمین برق برخوردار خواهند بود. ذغال سنگ، روغن و گاز مایع (LNG) عمدتا برای تولید برق حرارتی در صنعت تولید برق استفاده می‌شود. و به دلیل امنیت انرژی، به طور مساوی مخلوط می‌شوند (اصطلاحاً بهترین مخلوط). پس از زلزله بزرگ شرق ژاپن، برای جبران تولید انرژی هسته‌ای، تولید برق حرارتی تمام شرکت‌های الکتریکی به میزان 164 TWh (9/33٪) به شدت افزایش یافت.

 

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

اسکرول به بالا