تم تشغيل أول محطة طاقة مركزية ، شارع بيرل ، في 4 سبتمبر 1882 في مدينة نيويورك. تم بناء المحطة بدعم من شركة Edison Illuminating Company ، بقيادة توماس إديسون. تم تركيب العديد من مولدات Edison بسعة إجمالية تزيد عن 500 كيلو وات. زودت المحطة الكهرباء لمنطقة نيويورك بأكملها بحوالي 2.5 كيلومتر مربع. احترقت المحطة على الأرض في عام 1890 ، ولم ينج منها سوى دينامو واحد ، الآن في قرية جرينفيلد بولاية ميشيغان.
في 30 سبتمبر 1882 ، بدأ تشغيل أول محطة للطاقة الكهرومائية ، شارع فولكان في ولاية ويسكونسن. مؤلف المشروع هو G.D. روجرز ، الرئيس التنفيذي لشركة Appleton Paper & Pulp. تم تركيب مولد كهربائي بسعة 12.5 كيلو وات في المحطة. كان هناك ما يكفي من الكهرباء لمنزل روجرز واثنين من مصانع الورق الخاصة به.
محطة كهرباء طريق جلوستر. كانت برايتون من أوائل المدن في المملكة المتحدة التي لديها إمداد مستمر بالكهرباء. في عام 1882 ، أسس روبرت هاموند شركة Hammond Electric Light Company ، وفي 27 فبراير 1882 ، افتتح محطة Gloucester Road Power Plant. تتكون المحطة من فرشاة دينامو ، والتي كانت تستخدم لتشغيل ستة عشر مصباحًا قوسيًا. في عام 1885 ، تم شراء محطة توليد الكهرباء في Gloucester بواسطة Brighton Electric Light. في وقت لاحق ، تم بناء محطة جديدة في هذا الموقع ، تتكون من ثلاث فرش دينامو مع 40 مصباحًا.
محطة توليد كهرباء قصر الشتاء
في عام 1886 ، في أحد ساحات فناء متحف الإرميتاج الجديد ، والذي يُطلق عليه منذ ذلك الحين اسم Electrodvor ، تم بناء محطة لتوليد الطاقة وفقًا لمشروع فني إدارة القصر ، فاسيلي ليونتيفيتش باشكوف. كانت محطة الطاقة هذه هي الأكبر في جميع أنحاء أوروبا لمدة 15 عامًا.
غرفة التوربينات بمحطة توليد الكهرباء في قصر الشتاء. 1901 جرام
في البداية ، تم استخدام الشموع لإضاءة قصر الشتاء ، ومن عام 1861 تم استخدام مصابيح الغاز. ومع ذلك ، فإن المزايا الواضحة للمصابيح الكهربائية دفعت المتخصصين إلى البحث عن إمكانيات استبدال إضاءة الغاز في مباني قصر الشتاء والمباني المجاورة للإرميتاج.
اقترح المهندس فاسيلي ليونتيفيتش باشكوف استخدام الكهرباء كتجربة لإضاءة قاعات القصر خلال عطلة عيد الميلاد ورأس السنة الجديدة في عام 1885.
في 9 نوفمبر 1885 ، وافق الإمبراطور ألكسندر الثالث على مشروع بناء "مصنع للكهرباء". تضمن المشروع كهربة قصر الشتاء ومباني الأرميتاج والفناء والأراضي المجاورة لمدة ثلاث سنوات حتى عام 1888.
عُهد بالعمل إلى فاسيلي باشكوف. لاستبعاد إمكانية اهتزاز المبنى من تشغيل المحركات البخارية ، تم وضع محطة الطاقة في جناح زجاجي ومعدني منفصل. كان يقع في الفناء الثاني لمحراب الإرميتاج ، الذي أطلق عليه منذ ذلك الحين اسم "كهربائي".
يغطي مبنى المحطة مساحة 630 م² ، ويتكون من غرفة محركات بها 6 غلايات و 4 محركات بخارية و 2 قاطرات وغرفة بها 36 دينامو كهربائي. بلغ إجمالي الطاقة 445 حصان. أول من أضاء جزءًا من المبنى الاحتفالي: Avanzal ، و Petrovsky ، و Big Field Marshal ، و Armorial ، و Georgievsky Halls ، والإضاءة الخارجية المرتبة. تم اقتراح ثلاثة أوضاع للإضاءة: كامل (احتفالي) للتشغيل خمس مرات في السنة (4888 مصباح متوهج و 10 شموع Yablochkov) ؛ العمل - 230 مصباحًا متوهجًا ؛ واجب (ليلي) - 304 مصباح متوهج. تستهلك المحطة حوالي 30 ألف رطل (520 طنًا) من الفحم سنويًا.
كان المورد الرئيسي للمعدات الكهربائية هو Siemens & Halske ، أكبر شركة للهندسة الكهربائية في ذلك الوقت.
كانت شبكة محطة الطاقة تتوسع باستمرار وبحلول عام 1893 وصلت إلى 30 ألف مصباح متوهج و 40 مصباح قوسي. لم تضاء مباني مجمع القصر فحسب ، بل أضاءت أيضًا ساحة القصر مع المباني الواقعة عليها.
أصبح إنشاء محطة توليد الكهرباء في قصر الشتاء مثالاً واضحًا على إمكانية إنشاء مصدر قوي واقتصادي للكهرباء قادر على إمداد عدد كبير من المستهلكين.
تم تحويل نظام الإضاءة الكهربائية لقصر الشتاء ومباني هيرميتاج إلى شبكة كهرباء المدينة بعد عام 1918. وظل بناء محطة توليد الكهرباء للقصر الشتوي قائماً حتى عام 1945 ، وبعد ذلك تم تفكيكه.
في 16 يوليو 1886 ، تم تسجيل "جمعية الإضاءة الكهربائية" الصناعية والتجارية في سان بطرسبرج. يعتبر هذا التاريخ هو تاريخ تأسيس أول نظام طاقة روسي. ومن بين المؤسسين سيمنز وهالسك ودويتشه بنك ومصرفيون روس. منذ عام 1900 ، أُطلق على الشركة اسم جمعية الإضاءة الكهربائية لعام 1886. تم تحديد الغرض من الشركة وفقًا لمصالح المؤسس الرئيسي كارل فيدوروفيتش سيمنز: "لإضاءة الشوارع والمصانع والمصانع والمحلات التجارية وجميع أنواع الأماكن والمباني الأخرى بالكهرباء" [ميثاق ... ، 1886 ، ص. 3]. كان للشركة عدة فروع في مدن مختلفة من البلاد وقدمت مساهمة كبيرة جدًا في تطوير قطاع الكهرباء في الاقتصاد الروسي.
يعرف غالبية سكان روسيا ودول أخرى في الاتحاد السوفياتي السابق أن كهربة البلاد على نطاق واسع مرتبطة بتنفيذ خطة كهربة الدولة في روسيا (GoElRo) التي تم تبنيها في عام 1920.
في الإنصاف ، تجدر الإشارة إلى أن تطوير هذه الخطة يعود إلى الوقت الذي عشية الحرب العالمية الأولى ، والتي ، في الواقع ، حالت دون اعتمادها في ذلك الوقت.
ساهمت الكهرباء في تطور التقدم ، فهي تعمل كعامل أساسي في سير أي اتجاه للاقتصاد الوطني. اليوم يتم استخدامه في كل مكان ، فقد أصبح ظاهرة طبيعية ومألوفة لكل شخص ، ومع ذلك ، لم يكن هذا هو الحال دائمًا. متى ظهرت أول محطة للطاقة في روسيا؟يعني "مصنع ينتج طاقة كهربائية"؟
بداية تطور صناعة الطاقة الكهربائية
هناك رأي خاطئ حول ظهور الطاقة الكهربائية في البلاد فقط بعد وصول البلاشفة ، الموقع بموجب مرسوم لينين "الكهربة". لكن تم بناء أول محطات توليد الطاقة في روسياقبل فترة طويلة من صعود الاتحاد السوفياتي. في عام 1879 ، في عهد الإمبراطور ألكسندر الثاني (جد نيكولاس الثاني) ، كانت في العاصمة الشمالية. لقد كان تركيبًا صغيرًا ، وكان الغرض منه إضاءة جسر Liteiny ، وتم تنفيذ المشروع تحت إشراف المهندس P. Yablochkov. بعد مرور بعض الوقت ، تم بناء محطة طاقة مماثلة في موسكو ، وفرت الإضاءة لممر لوبيانكا. بعد 5 سنوات ، كانت هذه المحطات موجودة في العديد من المدن الكبيرة في الإمبراطورية الروسية ، وكانت تعمل بالوقود الصلب وكانت قادرة على إنتاج الكهرباء للإضاءة.
محطات الطاقة الكهرومائية - تطور التقدم
في نفس الوقت ، بدأوا في تصميم منشآت قادرة على توليد الكهرباء باستخدام العناصر الطبيعية لهذا الغرض. أين تم بناء أول محطة للطاقة في روسيا؟تحويل طاقة حركة الماء الى كهرباء؟ تم بناء المحطة الأولى أيضًا ، وكانت تقع على نهر Okhta وكانت ذات سعة صغيرة وفقًا للمعايير الحديثة ، فقط 350 حصانًا. تم بناء محطة طاقة كهرومائية أكثر قوة في عام 1903 على نهر بودكومكا بالقرب من إيسينتوكي. كانت قدرتها كافية لتكريس المدن المجاورة: بياتيغورسك ، جيليزنوفودسك ، كيسلوفودسك.
بناء محطة للطاقة في روسيا - الغرض الرئيسي
جلبت بداية القرن العشرين تغييرات خطيرة في العالم ، حيث تطلب التصنيع والهندسة الميكانيكية كمية كبيرة من الكهرباء المستهلكة. بناء محطة توليد الكهرباءأصبح عنصرا هاما في تطوير التقدم التقني ، بما في ذلك في الصناعات التالية:
- هندسة ميكانيكي؛
- المعادن الحديدية وغير الحديدية؛
- تقنيات تكنولوجيا المعلومات؛
- البنية الأساسية للمواصلات.
بشكل عام ، بدون الكهرباء والمحطات التي تولدها ، لن يكون عالمنا بالطريقة التي اعتدنا على رؤيتها.
بناء محطة الطاقة النووية في الاتحاد الروسي
اليوم ، لا يزال أرخص أنواع الكهرباء وأكثرها تكلفة. يتيح استخدام تفاعل نووي متسلسل توليد كميات هائلة من الطاقة الحرارية ، والتي يتم تحويلها إلى كهرباء. من المعروف على نحو موثوق عندما ظهرت أول محطة للطاقةعلى أراضي روسيا الحديثة ، تعمل على الطاقة الذرية. في عام 1954 ، نفذ العلماء السوفييت ، برئاسة الأكاديمي كورشاتوف ، مشروعًا لإنشاء "ذرة سلمية" ؛ تم بناء محطة أوبنينسك للطاقة النووية في وقت قياسي.
كانت قوة المفاعل الأول ضئيلة ، فقط 5 ميجاوات ، للمقارنة ، أقوى محطات الطاقة الحديثة ، Kashiwazaki-Kariva ، تنتج 8122 ميجاوات.
على أراضي روسيا ، يتم تنفيذ دورة كاملة ، من استخراج اليورانيوم ومعالجته ، إلى بناء وتشغيل محطة للطاقة النووية والتخلص من نفايات الإنتاج.
مزيد من الآفاق لتطوير الصناعة
يتزايد الطلب على الكهرباء كل عام ، على التوالي ، مع زيادة الاستهلاك ، يجب أن يزداد حجم إنتاج الكهرباء بشكل متناسب. لهذه الأغراض ، يتم بناء محطات طاقة جديدة وتحديث الموجود منها.
بالإضافة إلى المحطات الموجودة ، بدأت تظهر مشاريع جديدة صديقة للبيئة ، تزود السكان بالطاقة اللازمة.
إمكانات كبيرة في المحطات وكذلك استخدام طاقة المد والجزر. كل عام ، تظهر اختراعات جديدة في العالم توفر مصادر جديدة للكهرباء ، والتي ، وفقًا لذلك ، تساهم في زيادة تطوير التقدم.
دور روسيا في تطوير العالم وبناء محطات الطاقة
وقفت البلاد على أصول تطوير هذه الصناعة ، غالبًا قبل عدة سنوات من أقرب منافسيها في هذا الاتجاه ، أي الولايات المتحدة. لذلك ظهرت أول محطة طاقة نووية أجنبية فقط في عام 1958 ، أي بعد 4 سنوات من التنفيذ الناجح للمشروع من قبل العلماء والمهندسين السوفييت. تعد روسيا اليوم واحدة من المنتجين الرئيسيين للكهرباء في العالم ، كما أنها تنفذ بنجاح مشاريع لبناء مفاعلات نووية في العديد من دول العالم. جدوى بناء مثل هذه المحطة ذات صلة فقط إذا كان هناك إمكانات صناعية كبيرة ، وتنفيذ المشروع يتطلب تكاليف كبيرة ، والمردود في بعض الأحيان لعدة عقود ، مع الأخذ في الاعتبار التشغيل المستمر. تتطلب محطات الطاقة الحرارية مصادر ثابتة للوقود ، بينما تحتوي محطات الطاقة الكهرومائية على ممر مائي كبير.
تعريف TPP وأنواع وخصائص TPP. تصنيف TPP
تعريف TPP وأنواع وخصائص TPP. تصنيف TPP ، جهاز TPP
تعريف
برج التبريد
صفات
تصنيف
محطة تدفئة وتوليد
جهاز Mini CHP
تعيين mini-CHP
الاستفادة الحرارية من mini-CHP
وقود لـ mini-CHP
Mini-CHP والبيئة
محرك توربيني غازي
مصنع الدورة المركبة
مبدأ التشغيل
فوائد
انتشار
محطة توليد الكهرباء التكثيف
تاريخ
مبدأ التشغيل
الأنظمة الأساسية
تأثير على البيئة
مثال رائع من الفن
Verkhnetagilskaya GRES
كاشيرسكايا جيريس
محطة توليد كهرباء ولاية بسكوف
ستافروبولسكايا جيريس
سمولينسكايا جيريس
محطة الطاقة الحرارية(أو محطة توليد الطاقة الحرارية) - محطة توليد الطاقة التي تولد الطاقة الكهربائية عن طريق تحويل الطاقة الكيميائية للوقود إلى طاقة ميكانيكية لدوران عمود المولد الكهربائي.
الوحدات الرئيسية لمحطة الطاقة الحرارية هي:
المحركات - وحدات الطاقة لمحطة الطاقة الحرارية
مولدات كهربائية
المبادلات الحرارية لمحطة الطاقة الحرارية
أبراج التبريد.
برج التبريد
برج التخرج (التدرج الألماني - لتكثيف محلول ملحي ؛ في الأصل ، تم استخدام أبراج التبريد لاستخراج الملح عن طريق التبخر) - جهاز لتبريد كمية كبيرة من الماء بتدفق موجه للهواء الجوي. يشار إلى أبراج التبريد أحيانًا أيضًا باسم أبراج التبريد.
حاليًا ، تُستخدم أبراج التبريد بشكل أساسي في إعادة تدوير أنظمة إمداد المياه لتبريد المبادلات الحرارية (كقاعدة عامة ، في محطات الطاقة الحرارية ومحطات الطاقة الحرارية). في الهندسة المدنية ، تُستخدم أبراج التبريد لتكييف الهواء ، على سبيل المثال ، لتبريد المكثفات في محطات التبريد ، وتبريد مولدات الطاقة في حالات الطوارئ. في الصناعة ، تُستخدم أبراج التبريد لتبريد الثلاجات ، وآلات تشكيل البلاستيك ، والتنظيف الكيميائي للمواد.
تحدث عملية التبريد بسبب تبخر جزء من الماء عند جريانه في غشاء رقيق أو يسقط من خلال رشاش خاص ، حيث يتم توفير تدفق الهواء في الاتجاه المعاكس لحركة الماء. عندما يتبخر 1٪ من الماء ، تنخفض درجة حرارة الماء المتبقي بمقدار 5.48 درجة مئوية.
كقاعدة عامة ، يتم استخدام أبراج التبريد حيث لا يمكن استخدام الخزانات الكبيرة (البحيرات والبحار) للتبريد. بالإضافة إلى ذلك ، فإن طريقة التبريد هذه أكثر ملاءمة للبيئة.
بديل بسيط ومنخفض التكلفة لأبراج التبريد هو أحواض الرش حيث يتم تبريد المياه عن طريق رش بسيط.
صفات
المعلمة الرئيسية لبرج التبريد هي قيمة كثافة الري - القيمة المحددة لاستهلاك المياه لكل 1 متر مربع من المساحة المروية.
يتم تحديد معلمات التصميم الرئيسية لأبراج التبريد من خلال حساب تقني واقتصادي ، اعتمادًا على حجم ودرجة حرارة الماء المبرد ومعايير الغلاف الجوي (درجة الحرارة ، والرطوبة ، وما إلى ذلك) في موقع التثبيت.
قد يكون استخدام أبراج التبريد خلال فصل الشتاء ، خاصة في المناخات القاسية ، خطيرًا بسبب احتمالية تجميد برج التبريد. يحدث هذا غالبًا في المكان الذي يتلامس فيه الهواء البارد مع كمية صغيرة من الماء الدافئ. لمنع تجمد برج التبريد ، وبالتالي فشله ، من الضروري ضمان التوزيع المنتظم للمياه المبردة على سطح المرشة ومراقبة نفس كثافة الري في الأقسام الفردية لبرج التبريد. غالبًا ما تكون مراوح المنفاخ عرضة للتجمد بسبب الاستخدام غير السليم لبرج التبريد.
تصنيف
اعتمادًا على نوع الرشاشات ، تكون أبراج التبريد:
فيلم؛
تقطر؛
دفقة؛
عن طريق طريقة تزويد الهواء:
مروحة (تم إنشاء مسودة بواسطة مروحة) ؛
برج (يتم إنشاء الدفع باستخدام برج عادم مرتفع) ؛
مفتوح (في الغلاف الجوي) ، باستخدام قوة الرياح والحمل الحراري الطبيعي عندما يتحرك الهواء عبر الرشاش.
أبراج تبريد المروحة هي الأكثر كفاءة من الناحية الفنية ، لأنها توفر تبريدًا أعمق وأفضل للمياه ، وتتحمل أحمالًا حرارية عالية (ومع ذلك ، فهي تتطلب استهلاك الطاقة الكهربائية لتشغيل المراوح).
أنواع
محطات توليد الطاقة بالمراجل والتوربينات
محطات توليد الطاقة المكثفة (GRES)
محطات الطاقة والحرارة المجمعة (محطات التدفئة والطاقة المشتركة ، CHP)
محطات توليد الطاقة بتوربينات الغاز
محطات توليد الطاقة على أساس محطات الدورة المركبة
محطات توليد الطاقة الترددية
اشتعال بالضغط (ديزل)
اشتعال شرارة
الدورة المركبة
محطة تدفئة وتوليد
تُعد محطة الطاقة والحرارة المدمجة (CHP) نوعًا من محطات الطاقة الحرارية التي لا تنتج الكهرباء فحسب ، بل تُنتج أيضًا مصدرًا للطاقة الحرارية في أنظمة الإمداد بالحرارة المركزية (في شكل بخار وماء ساخن ، بما في ذلك لتوفير إمدادات المياه الساخنة وتدفئة المنشآت السكنية والصناعية). كقاعدة عامة ، يجب أن يعمل مصنع CHP وفقًا لجدول التدفئة ، أي أن توليد الطاقة الكهربائية يعتمد على توليد الطاقة الحرارية.
عند وضع CHP ، يؤخذ في الاعتبار قرب مستهلكي الحرارة على شكل ماء ساخن وبخار.
ميني CHP
Mini CHP عبارة عن محطة تدفئة وتوليد صغيرة مشتركة.
جهاز Mini CHP
Mini-CHP هي محطات طاقة حرارية تعمل على الإنتاج المشترك للطاقة الكهربائية والحرارية في وحدات بسعة وحدة تصل إلى 25 ميجاوات ، بغض النظر عن نوع المعدات. حاليًا ، وجدت التركيبات التالية تطبيقًا واسعًا في هندسة الطاقة الحرارية الأجنبية والمحلية: التوربينات البخارية للضغط العكسي ، والتوربينات البخارية المكثفة باستخلاص البخار ، وتركيبات التوربينات الغازية باسترداد المياه أو البخار للطاقة الحرارية ، ومكبس الغاز ، ووحدات الغاز والديزل والديزل باستخدام استعادة الطاقة الحرارية من أنظمة مختلفة من هذه الوحدات. يستخدم مصطلح محطات التوليد المشترك كمرادف لمصطلحي mini-CHP و CHP ، ومع ذلك ، فهو أوسع في المعنى ، لأنه يتضمن الإنتاج المشترك (المشترك ، التوليد ، الإنتاج) لمختلف المنتجات ، والتي يمكن أن تكون كهربائية. والطاقة الحرارية ، وكذلك وغيرها من المنتجات ، على سبيل المثال ، الطاقة الحرارية وثاني أكسيد الكربون ، والطاقة الكهربائية والبرودة ، وما إلى ذلك في الواقع ، مصطلح التوليد الثلاثي ، الذي يعني ضمنًا إنتاج الكهرباء والحرارة والبرودة ، هو أيضًا حالة خاصة من التوليد المشترك للطاقة. السمة المميزة لـ mini-CHP هي الاستخدام الأكثر اقتصادا للوقود لأنواع الطاقة المنتجة مقارنة بالطرق المنفصلة المقبولة عمومًا لإنتاجها. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن الكهرباء على المستوى الوطني يتم إنتاجها بشكل أساسي في دورات التكثيف لمحطات الطاقة الحرارية ومحطات الطاقة النووية بكفاءة كهربائية تتراوح من 30 إلى 35٪ في حالة عدم وجود مستهلك للحرارة. في الواقع ، يتم تحديد هذه الحالة من خلال النسبة السائدة للأحمال الكهربائية والحرارية في المستوطنات ، وطبيعتها المختلفة للتغيرات خلال العام ، وكذلك استحالة نقل الطاقة الحرارية لمسافات طويلة ، على عكس الطاقة الكهربائية.
تشتمل وحدة mini-CHP على مكبس غاز أو توربين غاز أو محرك ديزل ومولد طاقة كهربائية ومبادل حراري لاستعادة الحرارة من الماء عند تبريد المحرك والزيت وغازات العادم. عادةً ما يتم إضافة غلاية الماء الساخن إلى جهاز CHP الصغير للتعويض عن الحمل الحراري في لحظات الذروة.
تعيين mini-CHP
الغرض الرئيسي من mini-CHP هو توليد الكهرباء والحرارة من أنواع مختلفة من الوقود.
إن مفهوم بناء مصنع صغير للطاقة الحرارية الشمسية على مقربة من المستهلك له عدد من المزايا (بالمقارنة مع محطات الطاقة الحرارية الحرارية الكبيرة):
يسمح لك بتجنب تكاليف بناء خطوط طاقة عالية الجهد باهظة الثمن وخطيرة (خطوط الكهرباء) ؛
يتم استبعاد خسائر نقل الطاقة ؛
ليست هناك حاجة لتكاليف مالية لتلبية الشروط الفنية للاتصال بالشبكات
مصدر طاقة مركزي
الإمداد المستمر بالكهرباء للمستهلك ؛
إمداد كهربائي عالي الجودة ، والامتثال لقيم الجهد والتردد المحددة ؛
ربما تحقق ربحًا.
في العالم الحديث ، يكتسب بناء mini-CHP زخمًا ، والمزايا واضحة.
الاستفادة الحرارية من mini-CHP
تشكل الطاقة الحرارية جزءًا مهمًا من طاقة احتراق الوقود أثناء توليد الطاقة.
هناك خيارات لاستخدام الحرارة:
الاستخدام المباشر للطاقة الحرارية من قبل المستخدمين النهائيين (التوليد المشترك للطاقة) ؛
إمدادات المياه الساخنة (DHW) ، والتدفئة ، والاحتياجات التكنولوجية (البخار) ؛
التحول الجزئي للطاقة الحرارية إلى طاقة باردة (التوليد الثلاثي) ؛
يتم إنشاء البرودة بواسطة آلة تبريد ماصة لا تستهلك طاقة كهربائية ، بل طاقة حرارية ، مما يجعل من الممكن استخدام الحرارة بشكل فعال في الصيف لمباني تكييف الهواء أو لتلبية الاحتياجات التكنولوجية ؛
وقود لـ mini-CHP
أنواع الوقود المستخدم
الغاز: الغاز الطبيعي الرئيسي والغاز الطبيعي المسال والغازات القابلة للاحتراق الأخرى ؛
الوقود السائل: الزيت وزيت الوقود ووقود الديزل والديزل الحيوي والسوائل الأخرى القابلة للاشتعال ؛
الوقود الصلب: الفحم والخشب والجفت وأنواع أخرى من الوقود الحيوي.
الوقود الأكثر كفاءة وأرخص تكلفة في روسيا هو الغاز الطبيعي الرئيسي ، وكذلك الغاز المصاحب.
Mini-CHP والبيئة
يعد استخدام الحرارة المهدرة من محركات محطات الطاقة لأغراض عملية ميزة مميزة لـ mini-CHP ويسمى التوليد المشترك للطاقة (تدفئة المنطقة).
يساهم الإنتاج المشترك للطاقة من نوعين في المصغر - CHP في استخدام وقود صديق للبيئة أكثر بكثير مقارنة بالتوليد المنفصل للكهرباء والحرارة في محطات الغلايات.
استبدال بيوت الغلايات التي تستخدم الوقود بطريقة غير عقلانية وتلوث أجواء المدن والبلدات ، يساهم المصغر CHPP ليس فقط في توفير الوقود بشكل كبير ، ولكن أيضًا في زيادة نظافة حوض الهواء ، وتحسين الحالة البيئية العامة .
مصدر الطاقة لمكبس الغاز ومحطات التوربينات الغازية المصغرة CHP ، كقاعدة عامة ، هو الغاز الطبيعي. الوقود الأحفوري الغاز الطبيعي أو المصاحب الذي لا يلوث الغلاف الجوي بالانبعاثات الصلبة
محرك توربيني غازي
محرك التوربينات الغازية (GTE ، TRD) هو محرك حراري يتم فيه ضغط الغاز وتسخينه ، ومن ثم يتم تحويل طاقة الغاز المضغوط والمسخن إلى عمل ميكانيكي على عمود التوربينات الغازية. على عكس محرك المكبس ، تحدث العمليات في المحرك التوربيني الغازي في تدفق الغاز المتحرك.
يدخل الهواء المضغوط من الضاغط إلى غرفة الاحتراق ، حيث يتم توفير الوقود ، والذي يشكل ، أثناء الاحتراق ، كمية كبيرة من منتجات الاحتراق تحت ضغط عالٍ. بعد ذلك ، في التوربينات الغازية ، يتم تحويل طاقة منتجات الاحتراق الغازي إلى عمل ميكانيكي بسبب دوران الشفرات بواسطة نفاثة غازية ، يتم إنفاق جزء منها على ضغط الهواء في الضاغط. يتم نقل ما تبقى من العمل إلى وحدة مدفوعة. العمل الذي تستهلكه هذه الوحدة هو العمل المفيد لـ GTE. تتميز المحركات التوربينية الغازية بأعلى كثافة طاقة بين محركات الاحتراق الداخلي ، حتى 6 كيلو واط / كجم.
أبسط محرك توربيني غازي يحتوي على توربين واحد فقط ، والذي يقود الضاغط وفي نفس الوقت هو مصدر الطاقة المفيدة. هذا يفرض قيودًا على أوضاع تشغيل المحرك.
في بعض الأحيان يكون المحرك متعدد الأعمدة. في هذه الحالة ، هناك عدة توربينات متسلسلة ، كل منها يقود عمودها الخاص. تعمل التوربينات عالية الضغط (الأولى بعد غرفة الاحتراق) دائمًا على تشغيل ضاغط المحرك ، ويمكن للتوربينات اللاحقة أن تدفع حملاً خارجيًا (مروحية أو مراوح سفينة ، ومولدات كهربائية قوية ، وما إلى ذلك) ، وضواغط إضافية للمحرك نفسه ، وتقع أمام المبنى الرئيسي.
تتمثل ميزة المحرك متعدد الأعمدة في أن كل توربين يعمل بالسرعة والحمل الأمثل. مع وجود حمل مدفوع من عمود محرك أحادي المحور ، فإن استجابة دواسة الوقود للمحرك ، أي القدرة على الدوران بسرعة ، ستكون ضعيفة جدًا ، نظرًا لأن التوربين يحتاج إلى توفير الطاقة على حد سواء لتزويد المحرك بقدرة كمية كبيرة من الهواء (الطاقة محدودة بكمية الهواء) ولتسريع الحمل. من خلال تصميم ثنائي المحور ، يصل الدوار الخفيف عالي الضغط بسرعة إلى الوضع ، مما يوفر للمحرك الهواء ، والتوربين منخفض الضغط بكمية كبيرة من الغازات للتسريع. من الممكن أيضًا استخدام مشغل أقل قوة للتسريع عند بدء تشغيل الدوار عالي الضغط فقط.
مصنع الدورة المركبة
محطة الغاز ذات الدورة المركبة هي محطة لتوليد الطاقة تعمل على إنتاج الحرارة والكهرباء. وهي تختلف عن وحدات التوربينات الغازية والطاقة البخارية في كفاءتها المتزايدة.
مبدأ التشغيل
تتكون محطة الدورة المركبة من وحدتين منفصلتين: الطاقة البخارية والتوربينات الغازية. في محطة التوربينات الغازية ، يتم تدوير التوربين بواسطة المنتجات الغازية لاحتراق الوقود. يمكن استخدام كل من الغاز الطبيعي ومنتجات صناعة النفط (زيت الوقود ووقود الديزل) كوقود. على نفس العمود مع التوربين ، يوجد المولد الأول ، والذي يولد تيارًا كهربائيًا بسبب دوران الدوار. بالمرور عبر التوربين الغازي ، تمنحه نواتج الاحتراق جزءًا فقط من طاقتها وعند مخرج التوربين الغازي لا يزال لديهم درجة حرارة عالية. تدخل منتجات الاحتراق من خروج التوربينات الغازية إلى محطة توليد الطاقة البخارية ، إلى غلاية حرارة النفايات ، حيث يتم تسخين الماء وبخار الماء الناتج. درجة حرارة منتجات الاحتراق كافية لإحضار البخار إلى الحالة المطلوبة للاستخدام في التوربينات البخارية (تسمح درجة حرارة غاز المداخن التي تبلغ حوالي 500 درجة مئوية بالحصول على بخار شديد السخونة عند ضغط حوالي 100 ضغط جوي). يعمل التوربينات البخارية على تشغيل المولد الثاني.
فوائد
تتمتع محطات الدورة المركبة بكفاءة كهربائية تبلغ حوالي 51-58٪ ، بينما بالنسبة لمحطات الطاقة البخارية أو التوربينات الغازية التي تعمل بشكل منفصل ، فإنها تتقلب في حدود 35-38٪. هذا لا يقلل من استهلاك الوقود فحسب ، بل يقلل أيضًا من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري.
نظرًا لأن محطة الدورة المركبة تستخرج الحرارة بشكل أكثر كفاءة من منتجات الاحتراق ، فمن الممكن حرق الوقود في درجات حرارة أعلى ، ونتيجة لذلك ، يكون مستوى انبعاثات أكسيد النيتروجين في الغلاف الجوي أقل من الأنواع الأخرى من النباتات.
تكلفة إنتاج منخفضة نسبيًا.
انتشار
على الرغم من حقيقة أن مزايا دورة الغاز البخاري قد تم إثباتها لأول مرة في الخمسينيات من قبل الأكاديمي السوفيتي خريستيانوفيتش ، لم يتم استخدام هذا النوع من وحدات توليد الطاقة على نطاق واسع في روسيا. تم بناء العديد من CCGTs التجريبية في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية. مثال على ذلك وحدات الطاقة بسعة 170 ميجاوات في Nevinnomysskaya TPP وسعة 250 ميجاوات في Moldavskaya TPP. في السنوات الأخيرة ، تم تشغيل عدد من وحدات الطاقة القوية ذات الدورة المركبة في روسيا. فيما بينها:
وحدتا طاقة بسعة 450 ميغاواط لكل منهما في North-West TPP في سانت بطرسبرغ ؛
1 وحدة طاقة بسعة 450 ميجاوات في Kaliningradskaya CHPP-2 ؛
1 وحدة CCGT بسعة 220 ميغاواط في Tyumenskaya CHPP-1 ؛
وحدتان CCGT بسعة 450 ميغاواط في CHPP-27 ووحدة CCGT واحدة في CHPP-21 في موسكو ؛
1 وحدة CCGT بسعة 325 ميغاواط في Ivanovskaya SDPP ؛
وحدتا طاقة بسعة 39 ميجاوات لكل منهما في Sochinskaya TPP
اعتبارًا من سبتمبر 2008 ، كانت العديد من وحدات CCGT في مراحل مختلفة من التصميم أو البناء في روسيا.
في أوروبا والولايات المتحدة ، تعمل منشآت مماثلة في معظم محطات الطاقة الحرارية.
محطة توليد الكهرباء التكثيف
محطة توليد الطاقة المكثفة (CES) هي محطة طاقة حرارية تنتج طاقة كهربائية فقط. تاريخيا تلقى اسم "GRES" - محطة الطاقة الإقليمية للدولة. بمرور الوقت ، فقد مصطلح "GRES" معناه الأصلي ("المنطقة") ويعني بالمعنى الحديث ، كقاعدة عامة ، محطة طاقة مكثفة (IES) ذات طاقة عالية (بآلاف ميغاواط) ، تعمل في الطاقة الموحدة نظام جنبا إلى جنب مع غيرها من محطات توليد الطاقة الكبيرة. ومع ذلك ، يجب ألا يغيب عن الأذهان أنه ليست كل المحطات التي تحمل الاختصار "GRES" في أسمائها تتكاثف ، وبعضها يعمل كمحطات طاقة وتسخين مجمعة.
تاريخ
تم بناء أول GRES "Elektroperechaya" ، اليوم "GRES-3" ، بالقرب من موسكو في مدينة Elektrogorsk في 1912-1914. بمبادرة من المهندس R.E. Klasson. الوقود الرئيسي هو الخث ، بسعة 15 ميغاواط. في العشرينيات من القرن الماضي ، نصت خطة GOELRO على بناء العديد من محطات الطاقة الحرارية ، ومن أشهرها Kashirskaya GRES.
مبدأ التشغيل
الماء المسخن في غلاية بخار إلى حالة بخار شديد السخونة (520-565 درجة مئوية) يدور توربين بخاري يدفع مولد التوربينات.
تنبعث الحرارة الزائدة في الغلاف الجوي (المسطحات المائية القريبة) من خلال محطات التكثيف ، على عكس محطات توليد الطاقة المشتركة ، التي تصدر حرارة زائدة لتلبية احتياجات الأشياء القريبة (على سبيل المثال ، منازل التدفئة).
عادة ما تعمل محطة توليد الطاقة المكثفة على دورة رانكين.
الأنظمة الأساسية
IES عبارة عن مجمع طاقة معقد يتكون من المباني والهياكل والطاقة والمعدات الأخرى وخطوط الأنابيب والتجهيزات والأجهزة والأتمتة. أنظمة IES الرئيسية هي:
مصنع المرجل
محطة التوربينات البخارية
اقتصاد الوقود؛
نظام إزالة الرماد والخبث ، وتنظيف غاز المداخن ؛
جزء كهربائي
إمدادات المياه التقنية (لإزالة الحرارة الزائدة) ؛
نظام المعالجة الكيميائية ومعالجة المياه.
أثناء تصميم وبناء IES ، توجد أنظمته في مباني وهياكل المجمع ، في المقام الأول في المبنى الرئيسي. أثناء تشغيل IES ، يتحد الموظفون الذين يديرون الأنظمة ، كقاعدة عامة ، في ورش العمل (المرجل والتوربينات والكهرباء وإمدادات الوقود ومعالجة المياه الكيميائية والأتمتة الحرارية ، وما إلى ذلك).
يقع مصنع الغلايات في غرفة المرجل بالمبنى الرئيسي. في المناطق الجنوبية من روسيا ، قد يكون مصنع الغلايات مفتوحًا ، أي أنه قد لا يكون له جدران وسقف. يتكون التركيب من غلايات بخارية (مولدات بخارية) وخطوط انابيب بخارية. يتم نقل البخار من الغلايات إلى التوربينات عبر خطوط أنابيب البخار الحية. بشكل عام ، لا يتم ربط خطوط البخار في الغلايات المختلفة. مثل هذا المخطط يسمى "كتلة".
توجد وحدة التوربينات البخارية في غرفة المحرك وفي حجرة نزع الهواء (القبو - نزع الهواء) بالمبنى الرئيسي. ويشمل:
توربينات بخارية بمولد كهربائي على عمود واحد ؛
مكثف يتم فيه تكثيف البخار الذي يمر عبر التوربين لتكوين ماء (مكثف) ؛
مضخات التكثيف والتغذية التي توفر المكثفات (مياه التغذية) تعود إلى المراجل البخارية ؛
سخانات الاسترداد ذات الضغط المنخفض والمرتفع (HDPE و LDPE) - المبادلات الحرارية التي يتم فيها تسخين مياه التغذية عن طريق استخراج البخار من التوربين ؛
مزيل الهواء (يعمل أيضًا باسم HDPE) ، حيث يتم تنقية المياه من الشوائب الغازية ؛
خطوط الأنابيب والأنظمة المساعدة.
الاقتصاد في استهلاك الوقود له تركيبة مختلفة اعتمادًا على الوقود الرئيسي الذي تم تصميم IES من أجله. بالنسبة إلى IES التي تعمل بالفحم ، يشمل الاقتصاد في استهلاك الوقود:
جهاز إزالة الجليد (ما يسمى "teplik" ، أو "الحظيرة") لإذابة الفحم في عربات الجندول المفتوحة ؛
جهاز التفريغ (عادة شاحنة قلابة للسيارة) ؛
مستودع الفحم تخدمه رافعة أو آلة مناولة خاصة ؛
مصنع تكسير للتكسير الأولي للفحم ؛
ناقلات لنقل الفحم.
أنظمة الشفط والحجب والأنظمة المساعدة الأخرى ؛
نظام السحق ، بما في ذلك المطاحن الكروية أو الدوارة أو المطرقة.
يوجد نظام تحضير الغبار ، وكذلك قبو الفحم ، في حجرة القبو - نزع الهواء من المبنى الرئيسي ، أما باقي أجهزة إمداد الوقود فهي خارج المبنى الرئيسي. من حين لآخر ، يتم إنشاء مصنع غبار مركزي. يتم حساب مستودع الفحم لمدة 7-30 يومًا من التشغيل المستمر لـ IES. بعض أجهزة إمداد الوقود محجوزة.
يعتبر الاقتصاد في استهلاك الوقود IES باستخدام الغاز الطبيعي هو الأبسط: فهو يشمل نقطة توزيع الغاز وخطوط أنابيب الغاز. ومع ذلك ، في محطات الطاقة هذه ، يتم استخدام زيت الوقود كمصدر احتياطي أو موسمي ، وبالتالي ، يتم أيضًا إنشاء اقتصاد زيت الوقود. يتم أيضًا بناء منشآت زيت الوقود في محطات الطاقة التي تعمل بالفحم ، حيث يتم استخدام زيت الوقود لإضاءة الغلايات. يشمل اقتصاد زيت الوقود:
جهاز الاستلام والصرف ؛
تخزين زيت الوقود مع خزانات الصلب أو الخرسانة المسلحة ؛
محطة ضخ زيت الوقود مع سخانات وفلاتر زيت الوقود ؛
خطوط الأنابيب مع صمامات الإغلاق والتحكم ؛
أنظمة مكافحة الحرائق والأنظمة المساعدة الأخرى.
يتم ترتيب نظام إزالة الرماد والخبث فقط في محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم. كل من الرماد والخبث عبارة عن بقايا غير قابلة للاحتراق من الفحم ، ولكن الخبث يتشكل مباشرة في فرن الغلاية ويتم إزالته من خلال فتحة تهوية (فتحة في منجم الخبث) ، ويتم حمل الرماد مع غازات المداخن ويتم التقاطه بالفعل عند مخرج المرجل . جزيئات الرماد أصغر بكثير (حوالي 0.1 مم) من قطع الخبث (حتى 60 مم). يمكن أن تكون أنظمة إزالة الرماد والخبث هيدروليكية أو هوائية أو ميكانيكية. يتكون النظام الأكثر شيوعًا لإزالة الرماد الهيدروليكي العكسي وإزالة الخبث من أجهزة التنظيف ، والقنوات ، ومضخات التجريف ، وخطوط أنابيب الطين ، ومقالب الرماد ، وخطوط أنابيب المياه المصفاة والضخ.
انبعاث غازات المداخن في الغلاف الجوي هو أخطر تأثير لمحطة الطاقة الحرارية على البيئة. لجمع الرماد من غازات المداخن ، بعد مراوح النفخ ، يتم تركيب فلاتر من مختلف الأنواع (الدوامات ، أجهزة الغسل ، المرسبات الكهروستاتيكية ، المرشحات الكيسية) ، والتي تحتفظ بنسبة 90-99٪ من الجسيمات الصلبة. ومع ذلك ، فهي غير مناسبة لتنظيف الدخان من الغازات الضارة. في الخارج ، ومؤخراً في محطات الطاقة المحلية (بما في ذلك زيت الوقود الغازي) ، تم تركيب أنظمة لإزالة الكبريت من الغازات بالجير أو الحجر الجيري (ما يسمى deSOx) والاختزال التحفيزي لأكاسيد النيتروجين بالأمونيا (deNOx). يتم تفريغ غاز المداخن المنظف بواسطة جهاز طرد الدخان في المدخنة ، ويتم تحديد ارتفاعها من ظروف تشتيت الشوائب الضارة المتبقية في الغلاف الجوي.
الجزء الكهربائي من IES مخصص لإنتاج الطاقة الكهربائية وتوزيعها على المستهلكين. يتم توليد تيار كهربائي ثلاثي الطور بجهد عادة 6-24 كيلو فولت في مولدات KES. نظرًا لأنه مع زيادة الجهد ، تنخفض خسائر الطاقة في الشبكات بشكل كبير ، ثم بعد المولدات مباشرة ، يتم تثبيت المحولات التي تزيد الجهد إلى 35 ، 110 ، 220 ، 500 كيلو فولت وأكثر. المحولات مثبتة في الخارج. يتم استهلاك جزء من الطاقة الكهربائية لاحتياجات محطة الطاقة الخاصة. يتم توصيل وفصل خطوط الطاقة الخارجة إلى المحطات الفرعية والمستهلكين على المفاتيح الكهربائية المفتوحة أو المغلقة (المفاتيح الخارجية ، المفاتيح الكهربائية المغلقة) المجهزة بمفاتيح قادرة على توصيل وكسر دائرة كهربائية عالية الجهد دون تشكيل قوس كهربائي.
يوفر نظام إمداد مياه الخدمة كمية كبيرة من الماء البارد لتبريد مكثفات التوربينات. تنقسم الأنظمة إلى تدفق مباشر وعكس ومختلط. في أنظمة التدفق المباشر ، يتم أخذ المياه بواسطة مضخات من مصدر طبيعي (عادة من نهر) وبعد مرورها عبر المكثف ، يتم تصريفها مرة أخرى. في الوقت نفسه ، ترتفع درجة حرارة الماء بحوالي 8-12 درجة مئوية ، مما يؤدي في بعض الحالات إلى تغيير الحالة البيولوجية للأجسام المائية. في أنظمة التدوير ، يدور الماء تحت تأثير مضخات الدوران ويتم تبريده بالهواء. يمكن إجراء التبريد على سطح خزانات التبريد أو في الهياكل الاصطناعية: أحواض الرش أو أبراج التبريد.
في المناطق منخفضة المياه ، بدلاً من نظام إمداد المياه التقني ، يتم استخدام أنظمة تكثيف الهواء (أبراج التبريد الجاف) ، وهي عبارة عن مبرد هواء به تيار طبيعي أو اصطناعي. عادة ما يكون هذا القرار قسريًا ، حيث إنها أكثر تكلفة وأقل كفاءة من حيث التبريد.
يوفر نظام معالجة المياه الكيميائية معالجة كيميائية وتحلية عميقة للمياه التي تدخل الغلايات البخارية والتوربينات البخارية من أجل تجنب الترسبات على الأسطح الداخلية للمعدات. عادة ما توجد المرشحات والحاويات ومرافق معالجة المياه الكاشفية في المبنى الإضافي لـ IES. بالإضافة إلى ذلك ، في محطات الطاقة الحرارية ، يتم إنشاء أنظمة متعددة المراحل لمعالجة المياه العادمة الملوثة بالمنتجات النفطية والزيوت ومعدات غسيل وغسيل المياه ومصارف العواصف والذوبان.
تأثير على البيئة
التأثير على الغلاف الجوي. عندما يتم حرق الوقود ، يتم استهلاك كمية كبيرة من الأكسجين ، وتنبعث كمية كبيرة من نواتج الاحتراق مثل الرماد المتطاير ، وأكاسيد الكبريت والنيتروجين الغازية ، وبعضها شديد التفاعل.
التأثير على الغلاف المائي. بادئ ذي بدء ، تصريف المياه من مكثفات التوربينات وكذلك المخلفات الصناعية السائلة.
التأثير على الغلاف الصخري. يتطلب التخلص من الكتل الكبيرة من الرماد مساحة كبيرة. يتم تقليل هذا التلوث باستخدام الرماد والخبث كمواد بناء.
مثال رائع من الفن
يوجد حاليًا في روسيا GRES نموذجي بسعة 1000-1200 و 2400 و 3600 ميغاواط والعديد من الوحدات الفريدة ، يتم استخدام وحدات من 150 و 200 و 300 و 500 و 800 و 1200 ميغاواط. من بينها GRES التالية (جزء من WGCs):
Verkhnetagilskaya GRES - 1500 ميجاوات ؛
إيريكلينسكايا جيريس - 2430 ميغاواط ؛
كاشيرسكايا جيريس - 1910 ميغاواط ؛
Nizhnevartovskaya GRES - 1600 ميغاواط ؛
Permskaya GRES - 2400 ميغاواط ؛
Urengoyskaya GRES - 24 ميجاوات.
بسكوفسكايا جيريس - 645 ميغاواط ؛
Serovskaya GRES - 600 ميغاواط ؛
Stavropolskaya GRES - 2400 ميغاواط ؛
سورجوتسكايا GRES-1 - 3280 ميغاواط ؛
ترويتسكايا جيريس - 2060 ميغاواط.
Gusinoozyorskaya GRES - 1100 ميغاواط ؛
Kostromskaya GRES - 3600 ميغاواط ؛
بيتشورا SDPP - 1060 ميغاواط ؛
Kharanorskaya GRES - 430 ميغاواط ؛
Cherepetskaya GRES - 1285 ميغاواط ؛
Yuzhnouralskaya GRES - 882 ميجاوات.
بيريزوفسكايا جيريس - 1500 ميغاواط ؛
سمولينسكايا جيريس - 630 ميغاواط ؛
سورجوتسكايا GRES-2 - 4800 ميغاواط ؛
Shaturskaya GRES - 1100 ميغاواط ؛
Yaivinskaya GRES - 600 ميجاوات.
Konakovskaya GRES - 2400 ميغاواط ؛
Nevinnomysskaya GRES - 1270 ميغاواط ؛
Reftinskaya GRES - 3800 ميغاواط ؛
سريدنيورالسكايا جيريس - 1180 ميغاواط.
Kirishskaya GRES - 2100 ميغاواط ؛
Krasnoyarskaya GRES-2 - 1250 ميجاوات ؛
Novocherkasskaya GRES - 2400 ميغاواط ؛
Ryazanskaya GRES (الوحدات رقم 1-6 - 2650 ميجاوات والوحدة رقم 7 (GRES-24 سابقًا ، والتي كانت جزءًا من Ryazanskaya GRES - 310 ميجاوات) - 2960 ميجاوات ؛
Cherepovets GRES - 630 ميغاواط.
Verkhnetagilskaya GRES
Verkhnetagilskaya GRES هي محطة طاقة حرارية في Verkhniy Tagil (منطقة سفيردلوفسك) ، تعمل كجزء من OGK-1. يعمل منذ 29 مايو 1956.
تضم المحطة 11 وحدة طاقة كهربائية بقدرة 1497 ميغاواط ووحدة حرارية - 500 غي كالوري / ساعة. وقود المحطة: الغاز الطبيعي (77٪) ، الفحم (23٪). عدد الأفراد 1119 فردًا.
بدأ بناء المحطة بسعة تصميمية 1600 ميغاواط في عام 1951. كان الغرض من البناء هو توفير الحرارة والكهرباء لمصنع نوفورالسك للكهرباء. في عام 1964 ، وصلت محطة الطاقة إلى طاقتها التصميمية.
من أجل تحسين الإمداد الحراري لمدينتي فيركني تاجيل ونوفورالسك ، تم تحديث المحطة:
تم استبدال أربع وحدات من توربينات التكثيف K-100-90 (VK-100-5) LMZ بتوربينات تسخين T-88 / 100-90 / 2.5.
في TG-2،3،4 يتم تثبيت سخانات الشبكة من النوع PSG-2300-8-11 لتسخين مياه الشبكة في دائرة الإمداد الحراري في Novouralsk.
تم تجهيز TG-1.4 بسخانات شبكة للتزويد بالحرارة إلى Verkhniy Tagil والموقع الصناعي.
تم تنفيذ جميع الأعمال وفقًا لمشروع KhF TsKB.
في ليلة 3-4 يناير 2008 ، وقع حادث في سورجوتسكايا GRES-2: انهيار جزئي للسقف فوق وحدة الطاقة السادسة بسعة 800 ميغاواط أدى إلى إغلاق وحدتي طاقة. كان الوضع معقدًا بسبب حقيقة أنه تم إصلاح وحدة طاقة أخرى (رقم 5): نتيجة لذلك ، تم إغلاق وحدات الطاقة رقم 4 ، 5 ، 6. تم تحديد هذا الحادث بحلول 8 يناير. خلال هذه الفترة الزمنية بأكملها ، عملت GRES في وضع مكثف بشكل خاص.
في الفترة حتى 2010 و 2013 ، على التوالي ، من المخطط بناء وحدتين جديدتين للطاقة (الوقود - الغاز الطبيعي).
في GRES هناك مشكلة الانبعاثات في البيئة. وقعت OGK-1 عقدًا مع مركز Urals Energy Engineering بقيمة 3.068 مليون روبل ، والذي ينص على تطوير مشروع لإعادة بناء المرجل في Verkhnetagilskaya GRES ، مما سيؤدي إلى تقليل الانبعاثات من أجل الامتثال لـ معايير MPE.
كاشيرسكايا جيريس
سميت Kashirskaya GRES على اسم G.M. Krzhizhanovsky في مدينة كاشيرا ، منطقة موسكو ، على ضفاف نهر أوكا.
محطة تاريخية ، تم بناؤها تحت الإشراف الشخصي لـ V.I.Lenin وفقًا لخطة GOELRO. في وقت بدء التشغيل ، كانت محطة 12 ميجاوات ثاني أكبر محطة للطاقة في أوروبا.
تم بناء المحطة وفقًا لخطة GOELRO ، وتم تنفيذ البناء تحت إشراف شخصي من لينين. تم بناؤه في 1919-1922 ، للبناء في موقع قرية تيرنوفو ، أقيمت مستوطنة عاملة في نوفوكاشيرسك. تم إطلاقها في 4 يونيو 1922 ، وأصبحت واحدة من أولى محطات الطاقة الحرارية في المناطق السوفيتية.
محطة توليد كهرباء ولاية بسكوف
Pskovskaya GRES هي محطة طاقة إقليمية تابعة للدولة ، تقع على بعد 4.5 كيلومترات من مستوطنة Dedovichi الحضرية - المركز الإقليمي لمنطقة Pskov ، على الضفة اليسرى لنهر Shelon. منذ عام 2006 ، كان فرعًا لـ OGK-2.
تربط خطوط النقل ذات الجهد العالي بين محطة توليد الكهرباء في منطقة ولاية بسكوف وبين بيلاروسيا ولاتفيا وليتوانيا. تعتبر الشركة الأم هذه ميزة: هناك قناة لتصدير الطاقة ، والتي يتم استخدامها بنشاط.
تبلغ السعة المركبة لـ GRES 430 ميجاوات ، وتتضمن وحدتين قدرة عالية للمناورة تبلغ 215 ميجاوات لكل منهما. تم بناء وتشغيل وحدات الطاقة هذه في عامي 1993 و 1996. تضمن المشروع الأولي للمرحلة الأولى بناء ثلاث وحدات طاقة.
النوع الرئيسي للوقود هو الغاز الطبيعي ، ويتم إمداد المحطة من خلال فرع من خط أنابيب الغاز الرئيسي للتصدير. تم تصميم وحدات الطاقة في الأصل للعمل على الخث المطحون ؛ أعيد بناؤها وفقًا لمشروع VTI لاحتراق الغاز الطبيعي.
استهلاك الكهرباء لاحتياجاتك الخاصة 6.1٪.
ستافروبولسكايا جيريس
Stavropolskaya GRES هي محطة طاقة حرارية في روسيا. تقع في مدينة Solnechnodolsk ، إقليم ستافروبول.
يسمح تحميل محطة الطاقة بتصدير شحنات الكهرباء إلى الخارج: إلى جورجيا وأذربيجان. في الوقت نفسه ، يتم ضمان الحفاظ على التدفقات في الشبكة الكهربائية الأساسية لنظام الطاقة المتحدة في الجنوب عند المستويات المسموح بها.
وهي جزء من شركة التوليد بالجملة رقم 2 (JSC OGK-2).
تبلغ نسبة استهلاك الكهرباء لاحتياجات المحطة الخاصة 3.47٪.
الوقود الرئيسي للمحطة هو الغاز الطبيعي ، ولكن يمكن للمحطة استخدام زيت الوقود كوقود احتياطي ووقود للطوارئ. ميزان الوقود اعتبارًا من عام 2008: غاز - 97٪ ، زيت وقود - 3٪.
سمولينسكايا جيريس
Smolenskaya GRES هي محطة للطاقة الحرارية في روسيا. لقد كانت جزءًا من شركة التوليد بالجملة رقم 4 (JSC OGK-4) منذ عام 2006.
في 12 يناير 1978 ، تم تشغيل أول كتلة من GRES ، والتي بدأ تصميمها في عام 1965 ، والبناء - في عام 1970. تقع المحطة في قرية Ozerny ، منطقة Dukhovshchinsky ، منطقة Smolensk. في البداية ، كان من المفترض أن يستخدم الخث كوقود ، ولكن بسبب التأخر في بناء مؤسسات تعدين الخث ، تم استخدام أنواع أخرى من الوقود (الفحم بالقرب من موسكو ، والفحم الصخري ، والفحم الصخري ، وفحم خاكاس). تم استبدال ما مجموعه 14 نوعا من الوقود. منذ عام 1985 ، ثبت أخيرًا أنه سيتم الحصول على الطاقة من الغاز الطبيعي والفحم.
8.16. سمولينسكايا جيريس
مصادر ال
Ryzhkin V. Ya. محطات الطاقة الحرارية. إد. في يا جيرشفيلد. كتاب مدرسي للجامعات. الطبعة الثالثة ، القس. و أضف. - م: Energoatomizdat ، 1987. - 328 ص.
محطة الطاقة الحرارية (محطة الطاقة الحرارية) - محطة توليد الطاقة التي تولد الطاقة الكهربائية عن طريق تحويل الطاقة الكيميائية للوقود إلى طاقة ميكانيكية من دوران عمود المولد الكهربائي.
تقوم محطات الطاقة الحرارية بتحويل الطاقة الحرارية المنبعثة أثناء احتراق الوقود الأحفوري (الفحم ، والجفت ، والصخر الزيتي ، والنفط ، والغازات) إلى طاقة ميكانيكية ثم إلى طاقة كهربائية. هنا ، تمر الطاقة الكيميائية الموجودة في الوقود عبر مسار معقد من التحولات من شكل إلى آخر للحصول على الطاقة الكهربائية.
يمكن تقسيم تحويل الطاقة الموجودة في الوقود في محطة توليد الطاقة الحرارية إلى المراحل الرئيسية التالية: تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة حرارية ، والطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية وميكانيكية إلى طاقة كهربائية.
ظهرت أولى محطات الطاقة الحرارية (TPP) في نهاية القرن التاسع عشر. في عام 1882 ، تم بناء TPP في نيويورك ، في عام 1883 - في سان بطرسبرج ، في عام 1884 - في برلين.
تشكل محطات توليد الطاقة البخارية البخارية الحرارية غالبية TPPs. يستخدمون الطاقة الحرارية في وحدة مرجل (مولد بخار).
مخطط محطة الطاقة الحرارية: 1- مولد كهربائي. 2 - التوربينات البخارية 3 - لوحة التحكم ؛ 4 - نزع الهواء. 5 و 6 - المخابئ. 7 - فاصل 8 - إعصار 9 - مرجل 10 - سطح التسخين (مبادل حراري) ؛ 11 - مدخنة 12 - غرفة التكسير 13 - تخزين الوقود الاحتياطي ؛ 14 - النقل. 15 - جهاز التفريغ. 16 - ناقل 17 - عادم الدخان ؛ 18 - قناة 19 - مجمع الرماد. 20 - مروحة 21 - صندوق النار 22 - مطحنة 23 - محطة الضخ. 24 - مصدر المياه. 25 - مضخة الدوران ؛ 26 - سخان الضغط العالي المتجدد ؛ 27 - مضخة التغذية ؛ 28 - مكثف 29 - تركيب لمعالجة المياه الكيميائية ؛ 30 - محول تصعيد ؛ 31 - سخان الضغط المنخفض المتجدد ؛ 32 - مضخة المكثفات
يعتبر صندوق الاحتراق من أهم عناصر وحدة الغلاية. في ذلك ، يتم تحويل الطاقة الكيميائية للوقود إلى طاقة حرارية في سياق التفاعل الكيميائي لعناصر الوقود للوقود مع الأكسجين الجوي. في هذه الحالة ، تتشكل منتجات الاحتراق الغازي ، والتي تمتص معظم الحرارة المنبعثة أثناء احتراق الوقود.
في عملية تسخين الوقود في الفرن ، يتم تكوين فحم الكوك والمواد الغازية المتطايرة. عند درجة حرارة 600-750 درجة مئوية ، تشتعل المواد المتطايرة وتبدأ في الاحتراق ، مما يؤدي إلى زيادة درجة حرارة الفرن. في هذه الحالة ، يبدأ أيضًا احتراق فحم الكوك. نتيجة لذلك ، تتشكل غازات المداخن ، تاركة الفرن عند درجة حرارة 1000-1200 درجة مئوية. تستخدم هذه الغازات لتسخين المياه وتوليد البخار.
في بداية القرن التاسع عشر. للحصول على البخار ، تم استخدام وحدات بسيطة لم يتم فيها تمييز تسخين وتبخر الماء. كان الممثل النموذجي لأبسط أنواع الغلايات البخارية عبارة عن غلاية أسطوانية.
تتطلب صناعة الطاقة الكهربائية النامية غلايات تولد بخارًا بدرجة حرارة عالية وضغطًا عاليًا ، حيث إنها في هذه الحالة توفر أكبر قدر من الطاقة. تم إنشاء هذه الغلايات وكان يطلق عليها غلايات أنابيب المياه.
في غلايات أنابيب المياه ، تتدفق غازات المداخن حول الأنابيب التي يدور الماء من خلالها ، ويتم نقل الحرارة من غازات المداخن عبر جدران الأنابيب إلى الماء ، الذي يتحول إلى بخار.
تكوين المعدات الرئيسية لمحطة الطاقة الحرارية والعلاقة بين أنظمتها: الاقتصاد في استهلاك الوقود ؛ تحضير الوقود سخان مياه؛ سخان وسيط جزء من التوربينات البخارية عالية الضغط (HPC أو HPC) ؛ جزء من التوربينات البخارية منخفضة الضغط (LPH أو LPH) ؛ مولد كهربائي؛ محول مساعد محول الاتصال المفاتيح الرئيسية مكثف؛ مضخة المكثفات؛ مضخة الدورة الدموية؛ مصدر إمدادات المياه (على سبيل المثال ، النهر) ؛ سخان الضغط المنخفض (LPH) ؛ محطة معالجة المياه (WPU) ؛ مستهلك للطاقة الحرارية عودة مضخة التكثيف نزع الهواء. مضخة تغذية؛ سخان الضغط العالي (HPH) ؛ إزالة الخبث والرماد. تفريغ الرماد عادم الدخان (DS) ؛ مدخنة؛ مراوح النفخ (DV) ؛ جامع الرماد
غلاية بخار حديثة تعمل على النحو التالي.
يحترق الوقود في صندوق النار مع وجود أنابيب عمودية على الجدران. تحت تأثير الحرارة المنبعثة أثناء احتراق الوقود ، يغلي الماء في هذه الأنابيب. يرتفع البخار الناتج إلى أسطوانة الغلاية. الغلاية عبارة عن أسطوانة فولاذية أفقية سميكة الجدران ، نصف مملوءة بالماء. يتم تجميع البخار في الجزء العلوي من الأسطوانة ويتركه في مجموعة من الملفات - جهاز تسخين. في السخان الفائق ، يتم تسخين البخار بشكل إضافي بواسطة غازات المداخن الخارجة من الفرن. لها درجة حرارة أعلى من تلك التي يغلي فيها الماء عند ضغط معين. هذا البخار يسمى فائق التسخين. بعد مغادرة جهاز التسخين الفائق ، يتم إمداد المستهلك بالبخار. في قنوات غاز الغلاية الموجودة بعد السخان الفائق ، تمر غازات المداخن عبر مجموعة أخرى من الملفات - موفر المياه. في ذلك ، يتم تسخين الماء بواسطة حرارة غازات المداخن قبل دخول أسطوانة الغلاية. عادة ما توجد أنابيب تسخين الهواء خلف الموفر على طول مسار غاز المداخن. في ذلك ، يتم تسخين الهواء قبل إدخاله في الفرن. بعد سخان الهواء ، تخرج غازات المداخن عند درجة حرارة 120-160 درجة مئوية إلى المدخنة.
جميع عمليات تشغيل وحدة الغلاية مؤتمتة بالكامل وآلية. يتم خدمتها من خلال العديد من الآليات المساعدة التي تحركها المحركات الكهربائية ، والتي يمكن أن تصل قوتها إلى عدة آلاف من الكيلوات.
تولد وحدات الغلايات في محطات توليد الطاقة القوية بخارًا عالي الضغط - 140-250 جوًا ودرجة حرارة عالية - 550-580 درجة مئوية. في أفران هذه الغلايات ، يتم حرق الوقود الصلب ، المسحوق إلى حالة المسحوق ، زيت الوقود أو الغاز الطبيعي بشكل أساسي.
يتم تحويل الفحم إلى حالة مسحوق في مصانع المسحوق.
مبدأ تشغيل مثل هذا التثبيت باستخدام طاحونة الأسطوانة الكروية هو كما يلي.
يدخل الوقود إلى غرفة الغلاية عبر الناقلات الحزامية ويتم تفريغه في قادوس ، وبعد الموازين الأوتوماتيكية ، يتم تغذيته إلى مطحنة الفحم بواسطة وحدة تغذية. يتم طحن الوقود داخل أسطوانة أفقية تدور بسرعة حوالي 20 دورة في الدقيقة. تحتوي على كرات فولاذية. يتم تزويد المطحنة بالهواء الساخن المسخن إلى درجة حرارة 300-400 درجة مئوية عبر خط أنابيب. إعطاء جزء من حرارتها لتجفيف الوقود ، يتم تبريد الهواء إلى درجة حرارة حوالي 130 درجة مئوية ، وترك الأسطوانة ، يحمل غبار الفحم المتكون في الطاحونة إلى فاصل الغبار (فاصل). يخرج خليط الغبار والهواء المحروق من الجزيئات الكبيرة من الفاصل من الأعلى ويتم توجيهه إلى فاصل الغبار (الإعصار الحلزوني). في الإعصار الحلزوني ، يتم فصل غبار الفحم عن الهواء ، ومن خلال صمام يدخل صندوق غبار الفحم. في الفاصل ، تتساقط جزيئات الغبار الكبيرة وتعود إلى الطاحونة لمزيد من الطحن. يتم تغذية مواقد الغلاية بخليط من غبار الفحم والهواء.
مواقد الفحم المسحوقة هي أجهزة لتزويد الوقود المسحوق والهواء الضروريين لاحتراق غرفة الاحتراق. يجب أن تضمن الاحتراق الكامل للوقود عن طريق تكوين خليط متجانس من الهواء والوقود.
إن فرن غلايات الفحم المسحوقة الحديثة عبارة عن حجرة عالية ، جدرانها مغطاة بأنابيب ، ما يسمى بشاشات بخار الماء. إنها تحمي جدران غرفة الاحتراق من التصاق الخبث الذي يتكون أثناء احتراق الوقود ، كما تحمي البطانة من التآكل السريع بسبب التأثير الكيميائي للخبث ودرجة الحرارة المرتفعة التي تتطور أثناء احتراق الوقود في الفرن.
تدرك الشاشات حرارة 10 مرات أكثر لكل متر مربع من السطح مقارنة بأسطح تسخين الغلايات الأنبوبية الأخرى ، والتي تمتص حرارة غازات المداخن بشكل أساسي بسبب الاتصال المباشر بها. في غرفة الاحتراق ، يشتعل غبار الفحم ويحترق في تيار الغاز الذي يحمله.
أفران الغلايات التي يتم فيها حرق الوقود الغازي أو السائل هي أيضًا غرف مغطاة بشاشات. يتم إدخال مزيج من الوقود والهواء فيها من خلال مواقد الغاز أو فوهات الزيت.
جهاز وحدة غلاية براميل حديثة عالية الأداء تعمل على غبار الفحم كالتالي.
يتم نفخ الوقود على شكل غبار في الفرن من خلال الشعلات مع جزء من الهواء المطلوب للاحتراق. يتم تزويد بقية الهواء بالفرن المسخن مسبقًا إلى درجة حرارة 300-400 درجة مئوية. في صندوق الاحتراق ، تحترق جزيئات الفحم أثناء الطيران ، وتشكل شعلة بدرجة حرارة 1500-1600 درجة مئوية. تتحول شوائب الفحم غير القابلة للاحتراق إلى رماد ، ويتم إخراج معظمها (80-90٪) من الفرن بواسطة غازات المداخن المتكونة نتيجة احتراق الوقود. ما تبقى من الرماد ، المكون من جزيئات الخبث المتراكمة على أنابيب جدران الفرن ثم فصلها عنها ، تسقط في قاع الفرن. بعد ذلك ، يتم تجميعها في عمود خاص يقع تحت صندوق الاحتراق. يتم تبريد الخبث بواسطة نفاثة من الماء البارد فيه ، ثم يتم تنفيذه بواسطة الماء خارج وحدة الغلاية بواسطة أجهزة خاصة لنظام إزالة الرماد الهيدروليكي.
جدران الفرن مغطاة بشاشة - أنابيب يدور فيها الماء. تحت تأثير الحرارة المنبعثة من الشعلة المحترقة ، تتحول جزئيًا إلى بخار. ترتبط هذه الأنابيب بأسطوانة الغلاية ، والتي يتم إمدادها أيضًا بالمياه الساخنة في الموفر.
عندما تتحرك غازات المداخن ، يتم إشعاع جزء من حرارتها إلى أنابيب الغربال وتنخفض درجة حرارة الغازات تدريجياً. عند الخروج من صندوق الاحتراق ، تتراوح درجة الحرارة بين 1000 و 1200 درجة مئوية. مع مزيد من الحركة ، تتلامس غازات المداخن عند مخرج الفرن مع أنابيب المصافي ، وتبرد إلى درجة حرارة 900-950 درجة مئوية. توضع أنابيب الملف في مداخن غاز الغلاية ، والتي من خلالها يتشكل البخار في أنابيب الجدار ويفصله عن الماء في أسطوانة الغلاية. في الملفات ، يتلقى البخار حرارة إضافية من غازات المداخن والسخونة الزائدة ، أي أن درجة حرارته تصبح أعلى من درجة حرارة غليان الماء عند نفس الضغط. يسمى هذا الجزء من الغلاية بالتسخين الفائق.
بالمرور بين أنابيب السخان الفائق ، تدخل غازات المداخن بدرجة حرارة 500-600 درجة مئوية إلى جزء الغلاية حيث توجد أنابيب سخان المياه أو موفر المياه. يتم ضخها بمياه التغذية عند درجة حرارة 210-240 درجة مئوية. يتم تحقيق درجة حرارة الماء المرتفعة هذه في سخانات خاصة تشكل جزءًا من وحدة التوربينات. في موفر المياه ، يتم تسخين الماء إلى درجة الغليان ويدخل إلى أسطوانة الغلاية. تستمر غازات المداخن التي تمر بين أنابيب موفر المياه في التبريد ثم تمر داخل أنابيب سخان الهواء ، حيث يتم تسخين الهواء بواسطة الحرارة المنبعثة من الغازات ، والتي تنخفض درجة حرارتها إلى 120-160 درجة مئوية.
يتم توفير الهواء اللازم لاحتراق الوقود إلى سخان الهواء بواسطة مروحة منفاخ ويتم تسخينه هناك حتى 300-400 درجة مئوية ، وبعد ذلك يدخل الفرن لاحتراق الوقود. تمر غازات المداخن أو غازات المداخن المتسربة من سخان الهواء عبر جهاز خاص - مجمع الرماد - لإزالة الرماد. يتم تصريف غازات المداخن التي تم تنظيفها في الغلاف الجوي عن طريق عادم الدخان من خلال مدخنة يصل ارتفاعها إلى 200 متر.
تعتبر الأسطوانة ضرورية في غلايات من هذا النوع. من خلال العديد من الأنابيب ، يتم توفير خليط بخار الماء من جدران الفرن. في الأسطوانة ، يتم فصل البخار عن هذا الخليط ، ويتم خلط الماء المتبقي بمياه التغذية التي تدخل هذه الأسطوانة من الموفر. من الأسطوانة ، يتدفق الماء عبر الأنابيب الموجودة خارج الفرن إلى رؤوس التجميع ، ومنهم إلى أنابيب الغربلة الموجودة في الفرن. بهذه الطريقة ، يتم إغلاق المسار الدائري (دوران) الماء في الغلايات الأسطوانية. حركة خليط الماء والبخار والماء وفقًا لمخطط الأسطوانة - الأنابيب الخارجية - الأنابيب الواقية - يتم إنجاز الأسطوانة نظرًا لحقيقة أن الوزن الإجمالي لعمود خليط الماء والبخار الذي يملأ أنابيب الدرع أقل من وزن عمود الماء في الأنابيب الخارجية. هذا يخلق رأس دوران طبيعي يضمن حركة دائرية للماء.
يتم التحكم في الغلايات البخارية تلقائيًا بواسطة العديد من المنظمين ، والتي يتم مراقبتها من قبل المشغل.
تنظم الأجهزة إمداد الغلاية بالوقود والماء والهواء ، وتحافظ على ثبات مستوى الماء في أسطوانة الغلاية ، ودرجة حرارة البخار المحمص ، وما إلى ذلك. الأجهزة التي تتحكم في تشغيل وحدة الغلاية وجميع الآليات المساعدة لها هي تركز على لوحة تحكم خاصة. يحتوي أيضًا على أجهزة تسمح بإجراء عمليات آلية عن بُعد من لوحة التبديل هذه: فتح وإغلاق جميع أجهزة الإغلاق على خطوط الأنابيب ، وبدء وإيقاف الآليات المساعدة الفردية ، فضلاً عن بدء وإيقاف وحدة الغلاية بأكملها ككل.
تحتوي غلايات أنابيب المياه من النوع الموصوف على عيب كبير: وجود أسطوانة ضخمة وثقيلة ومكلفة. للتخلص منه ، تم إنشاء غلايات بخار بدون أسطوانات. وهي تتكون من نظام من الأنابيب المنحنية ، يتم تزويد أحد طرفيها بمياه التغذية ، ومن الطرف الآخر بخار شديد الحرارة يخرج الضغط ودرجة الحرارة المطلوبة ، أي قبل أن يتحول إلى بخار ، يمر الماء عبر جميع أسطح التسخين مرة واحدة بدون الدوران. هذه الغلايات البخارية تسمى غلايات التدفق المباشر.
مخطط تشغيل مثل هذا المرجل على النحو التالي.
يمر ماء التغذية من خلال الموفر ، ثم يدخل الجزء السفلي من الملفات الموجودة بشكل حلزوني على جدران صندوق الاحتراق. يدخل خليط البخار والماء المتشكل في هذه الملفات إلى الملف الموجود في مدخنة الغلاية ، حيث ينتهي تحويل الماء إلى بخار. يُطلق على هذا الجزء من المرجل الذي يستخدم مرة واحدة منطقة الانتقال. ثم يدخل البخار في السخان الفائق. بعد مغادرة جهاز التسخين الفائق ، يتم توجيه البخار إلى المستهلك. يتم تسخين الهواء المطلوب للاحتراق في سخان الهواء.
تتيح الغلايات ذات التدفق المباشر الحصول على البخار بضغط يزيد عن 200 ضغط جوي ، وهو أمر مستحيل في غلايات الأسطوانة.
إن البخار الناتج عن التسخين المفرط ، والذي يتميز بضغط عالٍ (100-140 ضغط جوي) ودرجة حرارة عالية (500-580 درجة مئوية) ، قادر على التمدد وأداء العمل. يتم نقل هذا البخار عبر خطوط أنابيب البخار الرئيسية إلى قاعة التوربينات ، حيث يتم تركيب التوربينات البخارية.
في التوربينات البخارية ، يتم تحويل الطاقة الكامنة للبخار إلى طاقة ميكانيكية لدوران التوربين البخاري الدوار. بدوره ، يتم توصيل الدوار بدوار المولد الكهربائي.
تمت مناقشة مبدأ تشغيل وتصميم التوربينات البخارية في مقال "التوربينات الكهربائية" ، لذلك لن نتناولها بالتفصيل.
ستكون التوربين البخاري أكثر اقتصادا ، أي أنه كلما قل استهلاك الحرارة لكل كيلو وات ساعة يولدها ، كلما انخفض ضغط البخار الذي يغادر التوربين.
لهذا الغرض ، لا يتم توجيه البخار الخارج من التوربين إلى الغلاف الجوي ، ولكن إلى جهاز خاص يسمى المكثف ، حيث يتم الحفاظ على ضغط منخفض للغاية ، فقط 0.03 - 0.04 جوًا. يتم تحقيق ذلك عن طريق خفض درجة حرارة البخار عن طريق تبريده بالماء. درجة حرارة البخار عند هذا الضغط هي 24-29 درجة مئوية. في المكثف ، يتخلى البخار عن حرارته لمياه التبريد وفي نفس الوقت يتكثف ، أي يتحول إلى ماء - مكثف. تعتمد درجة حرارة البخار في المكثف على درجة حرارة ماء التبريد وكمية هذه المياه المستهلكة لكل كيلوغرام من البخار المكثف. يدخل الماء المستخدم في تكثيف البخار إلى المكثف عند درجة حرارة 10-15 درجة مئوية ويتركه عند درجة حرارة حوالي 20-25 درجة مئوية. يصل استهلاك مياه التبريد إلى 50 - 100 كجم لكل 1 كجم من البخار.
المكثف عبارة عن أسطوانة أسطوانية ذات غطاءين طرفيين. في كلا طرفي الأسطوانة ، توجد ألواح معدنية يتم فيها تثبيت عدد كبير من الأنابيب النحاسية. يتدفق ماء التبريد عبر هذه الأنابيب. يتدفق البخار من التوربينات بين الأنابيب ، ويتدفق حولها من أعلى إلى أسفل. يتم إزالة المكثفات المتكونة أثناء تكثيف البخار من القاع.
أثناء تكثيف البخار ، يعتبر نقل الحرارة من البخار إلى جدار الأنابيب التي يمر من خلالها ماء التبريد ذا أهمية كبيرة. إذا كان هناك كمية صغيرة من الهواء في البخار ، فإن نقل الحرارة من البخار إلى جدار الأنبوب يكون ضعيفًا بشكل حاد ؛ كمية الضغط التي يجب الحفاظ عليها في المكثف ستعتمد أيضًا على هذا. يجب إزالة الهواء ، الذي يدخل بشكل حتمي إلى المكثف بالبخار ومن خلال التسريبات ، بشكل مستمر. يتم ذلك باستخدام جهاز خاص - قاذف نفاث للبخار.
لتبريد البخار الذي يتم تصريفه في التوربينات في المكثف ، يتم استخدام مياه النهر أو البحيرة أو البركة أو البحر. إن استهلاك مياه التبريد في محطات الطاقة القوية مرتفع للغاية وكميات ، على سبيل المثال ، لمحطة طاقة بسعة مليون كيلووات ، حوالي 40 متر مكعب / ثانية. إذا تم أخذ الماء لتبريد البخار في المكثفات من النهر ، ثم تم تسخينه في المكثف ، وعاد إلى النهر ، فإن نظام إمداد المياه هذا يسمى التدفق المباشر.
إذا لم يكن هناك ما يكفي من الماء في النهر ، يتم بناء سد وتشكيل بركة ، من أحد طرفيها يتم أخذ المياه لتبريد المكثف ، ويتم تصريف المياه الساخنة إلى الطرف الآخر. في بعض الأحيان لتبريد الماء المسخن في المكثف ، يتم استخدام مبردات صناعية - أبراج التبريد ، وهي أبراج يبلغ ارتفاعها حوالي 50 مترًا.
يتم إمداد المياه المسخنة في مكثفات التوربينات إلى الصواني الموجودة في هذا البرج على ارتفاع 6-9 أمتار. يتدفق الماء في نفاثات من خلال فتحات الصواني ويرش على شكل قطرات أو غشاء رقيق ، ويتدفق الماء إلى أسفل ، بينما يتبخر جزئيًا ويبرد. يتم جمع المياه المبردة في البركة ، حيث يتم ضخها إلى المكثفات. يسمى نظام إمداد المياه هذا بأنه مغلق.
قمنا بفحص الأجهزة الرئيسية المستخدمة لتحويل الطاقة الكيميائية للوقود إلى طاقة كهربائية في محطة توليد الطاقة الحرارية التوربينية البخارية.
تشغيل محطة الطاقة التي تعمل بالفحم على النحو التالي.
يتم توفير الفحم عن طريق قطارات السكك الحديدية العريضة إلى جهاز التفريغ ، حيث يتم تفريغه من السيارات على الناقلات الحزامية بمساعدة آليات التفريغ الخاصة - شاحنات قلاب السيارات.
يتم إنشاء إمداد الوقود في غرفة المرجل في صهاريج تخزين خاصة - مستودعات. من المخابئ ، يدخل الفحم إلى المطحنة ، حيث يتم تجفيفه وطحنه إلى حالة مسحوق. يتم إدخال خليط من غبار الفحم والهواء في فرن الغلاية. عندما يتم حرق غبار الفحم ، تتشكل غازات المداخن. بعد التبريد ، تمر الغازات عبر مجمع الرماد وبعد تنظيفها من الرماد المتطاير ، يتم إلقاؤها في المدخنة.
يتم نقل الخبث والرماد المتطاير المتساقط من غرفة الاحتراق من مجمعات الرماد عبر القنوات بواسطة الماء ثم يتم ضخه إلى مكب الرماد بواسطة المضخات. يتم توفير هواء احتراق الوقود بواسطة مروحة لسخان هواء الغلاية. يتم تغذية البخار عالي الضغط ودرجة الحرارة العالية الناتج في الغلاية عبر خطوط البخار إلى التوربينات البخارية ، حيث يتمدد إلى ضغط منخفض للغاية ويذهب إلى المكثف. يتم أخذ المكثف المتشكل في المكثف بواسطة مضخة التكثيف وتغذيته عبر السخان إلى جهاز نزع الهواء. جهاز نزع الهواء يزيل الهواء والغازات من المكثف. يتلقى جهاز نزع الهواء أيضًا الماء الخام الذي يمر عبر جهاز معالجة المياه لتجديد فقدان البخار والمكثفات. من خزان تغذية جهاز نزع الهواء ، يتم ضخ مياه التغذية في موفر المياه في غلاية البخار. يتم أخذ الماء لتبريد بخار العادم من النهر وإرساله إلى مكثف التوربين بواسطة مضخة تدوير. يتم توجيه الطاقة الكهربائية المتولدة من المولد المتصل بالتوربين من خلال محولات كهربائية تصاعدية على طول خطوط نقل الجهد العالي إلى المستهلك.
يمكن أن تصل قدرة محطات الطاقة الحرارية الحديثة إلى 6000 ميغاواط أو أكثر بكفاءة تصل إلى 40٪.
يمكن لمحطات الطاقة الحرارية أيضًا استخدام توربينات الغاز التي تعمل بالغاز الطبيعي أو الوقود السائل. تستخدم محطات التوربينات الغازية (GTES) لتغطية قمم الحمل الكهربائي.
هناك أيضًا محطات توليد الطاقة ذات الدورة المركبة ، حيث تتكون محطة الطاقة من توربين بخاري ووحدة توربينات غازية. تصل كفاءتها إلى 43٪.
تتمثل ميزة TPPs مقارنة بمحطات الطاقة الكهرومائية في أنه يمكن بناؤها في أي مكان ، مما يجعلها أقرب إلى المستهلك. تعمل على جميع أنواع الوقود الأحفوري تقريبًا ، بحيث يمكن تكييفها مع النوع المتوفر في المنطقة.
في منتصف السبعينيات من القرن العشرين. بلغت حصة الكهرباء المولدة من خلال TPPs حوالي 75٪ من إجمالي التوليد. في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية والولايات المتحدة الأمريكية ، كانت أعلى - 80٪.
يتمثل العيب الرئيسي لمحطات الطاقة الحرارية في ارتفاع درجة التلوث البيئي بثاني أكسيد الكربون ، فضلاً عن المساحة الكبيرة التي تشغلها أكوام الرماد.
اقرا و اكتبمفيد
لا يمكن تخيل الحياة العصرية بدون كهرباء وحرارة. ترتبط الراحة المادية التي تحيط بنا اليوم ، وكذلك التطور الإضافي للفكر البشري ، ارتباطًا وثيقًا باختراع الكهرباء واستخدام الطاقة.
منذ العصور القديمة ، احتاج الناس إلى القوة ، وبشكل أكثر دقة ، المحركات التي من شأنها أن تمنحهم قوة بشرية أكبر من أجل بناء المنازل ، والانخراط في الزراعة ، وتطوير مناطق جديدة.
أول مراكم الأهرامات
وجد العلماء في أهرامات مصر القديمة أوانيًا تشبه البطاريات. في عام 1937 ، خلال أعمال التنقيب بالقرب من بغداد ، اكتشف عالم الآثار الألماني فيلهلم كونيغ أباريق من الطين بداخلها أسطوانات نحاسية. تم تثبيت هذه الأسطوانات في قاع الأواني الترابية بطبقة من الراتنج.
لأول مرة ، لوحظت الظواهر التي تسمى اليوم بالكهرباء في الصين القديمة والهند ولاحقًا في اليونان القديمة. أشار الفيلسوف اليوناني القديم تاليس من ميليتس في القرن السادس قبل الميلاد إلى قدرة العنبر المفرك بالفراء أو الصوف على جذب قصاصات الورق والزغب والأجسام الخفيفة الأخرى. من الاسم اليوناني للعنبر - "الإلكترون" - بدأت تسمى هذه الظاهرة بالكهرباء.
اليوم لن يكون من الصعب علينا حل "سر" العنبر الممزوج بالصوف. في الواقع ، لماذا الكهرمان مكهرب؟ اتضح أنه عند حك الصوف على الكهرمان ، تظهر فائض من الإلكترونات على سطحه ، وتنشأ شحنة كهربائية سالبة. نحن نوعا ما "نأخذ" الإلكترونات من ذرات الصوف وننقلها إلى سطح الكهرمان. يجذب المجال الكهربائي الناتج عن هذه الإلكترونات الورقة. إذا كان بدلاً من الكهرمان يأخذ الزجاج ، فسيتم ملاحظة صورة مختلفة. فرك الزجاج بالحرير و "نزيل" الإلكترونات من سطحه. نتيجة لذلك ، هناك نقص في الإلكترونات على الزجاج ، وهي تشحن بشكل إيجابي. بعد ذلك ، من أجل التمييز بين هذه الرسوم ، تم تحديدها تقليديًا من خلال العلامات التي بقيت حتى يومنا هذا ، ناقصًا زائدًا.
بعد وصف الخصائص المذهلة للعنبر في الأساطير الشعرية ، لم يواصل الإغريق القدماء دراستها. الاختراق التالي في غزو الطاقة الحرة كان على البشرية أن تنتظر لقرون عديدة. ولكن عندما كان لا يزال كاملاً ، تغير العالم حرفياً. مرة أخرى في الألفية الثالثة قبل الميلاد. استخدم الناس الأشرعة للقوارب ، ولكن فقط في القرن السابع. ميلادي اخترع طاحونة هوائية بأجنحة. بدأ تاريخ توربينات الرياح. تم استخدام دواليب المياه في النيل وإفرات ويانغتسي لرفع المياه ، وقام عبيدهم بتدويرها. كانت عجلات المياه وطواحين الهواء هي الأنواع الرئيسية للمحركات حتى القرن السابع عشر.
عصر الإستكشاف
في تاريخ محاولات استخدام البخار ، تم تسجيل أسماء العديد من العلماء والمخترعين. لذلك ترك ليوناردو دافنشي 5000 صفحة من الأوصاف والرسومات والرسومات العلمية والتقنية لمختلف الأجهزة.
قام Gianbattista della Porta بالتحقيق في تكوين البخار من الماء ، وهو أمر مهم للاستخدام الإضافي للبخار في المحركات البخارية ، وبحث خصائص المغناطيس.
في عام 1600 ، درس طبيب بلاط الملكة إليزابيث ملكة إنجلترا ، ويليام جيلبرت ، كل ما كان معروفًا للشعوب القديمة عن خصائص العنبر ، وأجرى بنفسه تجارب على العنبر والمغناطيس.
من اخترع الكهرباء؟
تم تقديم مصطلح "الكهرباء" من قبل ويليام جيلبرت ، عالم الطبيعة الإنجليزي ، وطبيب زوجة الملكة إليزابيث. لأول مرة استخدم هذه الكلمة في أطروحته "عن المغناطيس والأجسام المغناطيسية والمغناطيس الكبير - الأرض" في عام 1600. وشرح العالم عمل البوصلة المغناطيسية ، كما قدم وصفاً لبعض التجارب على الأجسام المكهربة.
بشكل عام ، لم يتم تجميع الكثير من المعرفة العملية حول الكهرباء في القرنين السادس عشر والسابع عشر ، ولكن جميع الاكتشافات كانت بوادر تغييرات عظيمة حقًا. لقد كان الوقت الذي تم فيه إجراء التجارب على الكهرباء ليس فقط من قبل العلماء ، ولكن أيضًا من قبل الصيادلة والأطباء وحتى الملوك.
كانت إحدى تجارب الفيزيائي والمخترع الفرنسي دينيس بابين هي صنع فراغ في اسطوانة مغلقة. في منتصف سبعينيات القرن السادس عشر في باريس ، عمل مع الفيزيائي الهولندي كريستيان هيغنز على آلة تدفع الهواء خارج الاسطوانة عن طريق انفجار البارود فيها.
في عام 1680 ، جاء دينيس بابين إلى إنجلترا وصنع نسخة من نفس الأسطوانة ، حيث حصل على فراغ أكثر اكتمالا بمساعدة الماء المغلي ، الذي تم تكثيفه في الاسطوانة. وهكذا ، كان قادرًا على رفع الوزن المرتبط بالمكبس بواسطة حبل مُلقى فوق البكرة.
كان النظام يعمل كنموذج تجريبي ، ولكن لتكرار العملية ، كان لا بد من تفكيك الجهاز بالكامل وإعادة تجميعه. أدرك بابن بسرعة أنه من أجل أتمتة الدورة ، يجب إنتاج البخار بشكل منفصل في المرجل. اخترع عالم فرنسي غلاية بخارية مزودة بصمام أمان يعمل بالرافعة.
في عام 1774 ، أنشأ وات جيمس ، نتيجة لسلسلة من التجارب ، محركًا بخاريًا فريدًا. لضمان تشغيل المحرك ، استخدم منظم طرد مركزي متصل بمخمد على خط بخار المخرج. حقق واط بالتفصيل في عمل البخار في أسطوانة ، وقام أولاً بإنشاء مؤشر لهذا الغرض.
في عام 1782 ، حصل Watt على براءة اختراع إنجليزية لمحرك بخاري توسعي. قدم أيضًا الوحدة الأولى من القوة - القدرة الحصانية (لاحقًا سميت وحدة أخرى من بعده - واط). أصبح محرك Watt البخاري ، بفضل اقتصاده ، واسع الانتشار ولعب دورًا كبيرًا في الانتقال إلى إنتاج الماكينة.
نشر عالم التشريح الإيطالي لويجي جالفاني في عام 1791 العمل "أطروحة حول قوى الكهرباء في الحركة العضلية".
أعطى هذا الاكتشاف ، بعد 121 عامًا ، قوة دفع لأبحاث جسم الإنسان باستخدام التيارات الكهروضوئية. تم العثور على أعضاء مريضة من خلال فحص إشاراتها الكهربائية. يصاحب عمل أي عضو (قلب ، دماغ) إشارات كهربائية بيولوجية لها شكلها الخاص لكل عضو. إذا كان العضو معطلاً ، فإن الإشارات تغير شكلها ، وعندما تتم مقارنة الإشارات "الصحية" و "المريضة" ، يتم الكشف عن أسباب المرض.
دفعت تجارب جالفاني إلى اختراع مصدر جديد للكهرباء ، أستاذ جامعة تيسين أليساندرو فولتا. أعطى تجارب جالفاني مع ضفدع ومعادن غير متشابهة تفسيرًا مختلفًا ، وأثبت أن الظواهر الكهربائية التي لاحظها جالفاني يمكن تفسيرها فقط من خلال حقيقة أن زوجًا معينًا من المعادن المتباينة ، مفصولة بطبقة من سائل خاص موصل بالكهرباء ، يعمل بمثابة مصدر التيار الكهربائي المتدفق عبر الموصلات المغلقة للدائرة الخارجية. هذه النظرية ، التي طورها فولتا في عام 1794 ، جعلت من الممكن إنشاء أول مصدر للتيار الكهربائي في العالم ، والذي كان يسمى عمود فولتا.
كانت عبارة عن مجموعة من الصفائح من معدنين ، النحاس والزنك ، مفصولة بفواصل من اللباد مغموسة في محلول ملحي أو قلوي. ابتكر فولتا جهازًا قادرًا ، بسبب الطاقة الكيميائية ، على كهربة الأجسام ، وبالتالي الحفاظ على حركة الشحنات في الموصل ، أي التيار الكهربائي. أطلق فولتا المتواضع على اختراعه تكريما لـ Galvani "خلية كلفانية" ، والتيار الكهربائي الناتج من هذا العنصر - "التيار الكلفاني".
أول قوانين الهندسة الكهربائية
في بداية القرن التاسع عشر ، اجتذبت تجارب التيار الكهربائي انتباه العلماء من مختلف البلدان. في عام 1802 ، اكتشف العالم الإيطالي Romagnosi انحراف الإبرة المغناطيسية للبوصلة تحت تأثير تيار كهربائي يتدفق عبر موصل يقع في مكان قريب. في عام 1820 ، وصف الفيزيائي الدنماركي هانز كريستيان أورستد هذه الظاهرة بالتفصيل في تقريره. نُشر كتاب أورستيد ، الذي يتكون من خمس صفحات فقط ، في كوبنهاغن بست لغات في نفس العام ، وكان له تأثير كبير على زملاء أورستد من بلدان مختلفة.
ومع ذلك ، كان العالم الفرنسي أندريه ماري أمبير أول من شرح بشكل صحيح سبب الظاهرة التي وصفها أورستد. اتضح أن التيار يساهم في ظهور مجال مغناطيسي في الموصل. كان أحد أهم إنجازات أمبير هو أنه كان أول من جمع بين ظاهرتين منفصلتين سابقًا - الكهرباء والمغناطيسية - من خلال نظرية واحدة للكهرومغناطيسية واقترح اعتبارهما نتيجة لعملية طبيعية واحدة.
مستوحى من اكتشافات Oersted و Ampere ، اقترح عالم آخر ، وهو الإنجليزي مايكل فاراداي ، أنه ليس فقط المجال المغناطيسي يمكن أن يعمل على المغناطيس ، ولكن أيضًا بالعكس - سيكون للمغناطيس المتحرك تأثير على الموصل. أكدت سلسلة من التجارب هذا التخمين الرائع - توصل فاراداي إلى أن المجال المغناطيسي المتحرك ينتج تيارًا كهربائيًا في موصل.
في وقت لاحق ، كان هذا الاكتشاف بمثابة الأساس لإنشاء ثلاثة أجهزة رئيسية في الهندسة الكهربائية - مولد كهربائي ومحول كهربائي ومحرك كهربائي.
الفترة الأولية لاستخدام الكهرباء
في أصول الإضاءة بمساعدة الكهرباء كان فاسيلي فلاديميروفيتش بيتروف ، أستاذ في أكاديمية الطب والجراحة في سانت بطرسبرغ. التحقيق في الظواهر الضوئية الناجمة عن التيار الكهربائي ، قام باكتشافه الشهير في عام 1802 - قوس كهربائي ، مصحوبًا بظهور توهج ساطع ودرجة حرارة عالية.
تضحيات من أجل العلم
العالم الروسي فاسيلي بتروف ، الذي كان أول من وصف ظاهرة القوس الكهربائي عام 1802 في العالم ، لم يدخر نفسه عند إجراء التجارب. في ذلك الوقت ، لم يكن هناك أجهزة مثل مقياس التيار الكهربائي أو الفولتميتر ، وفحص بتروف جودة البطاريات من خلال تحسس التيار الكهربائي في أصابعه. ليشعر بالتيارات الضعيفة ، قام العالم بقطع الطبقة العليا من الجلد من أطراف أصابعه.
شكلت ملاحظات بيتروف وتحليل خصائص القوس الكهربائي أساسًا لإنشاء مصابيح القوس الكهربائي والمصابيح المتوهجة وغير ذلك الكثير.
في عام 1875 ، ابتكر بافيل نيكولايفيتش يابلوشكوف شمعة كهربائية ، تتكون من قضيبين من الفحم يقعان عموديًا ومتوازيان مع بعضهما البعض ، حيث يتم وضع عزل الكاولين (الطين). لجعل الاحتراق أطول ، تم وضع أربع شموع على شمعة واحدة ، والتي اشتعلت على التوالي.
بدوره ، اقترح ألكسندر نيكولايفيتش لودين ، في عام 1872 ، استخدام خيوط بدلاً من أقطاب الكربون ، والتي تتوهج بشكل ساطع عند تدفق تيار كهربائي. في عام 1874 ، حصل Lodygin على براءة اختراع لاختراع مصباح متوهج بقضيب كربون وجائزة لومونوسوف السنوية لأكاديمية العلوم. تم تسجيل براءة اختراع الجهاز أيضًا في بلجيكا وفرنسا وبريطانيا العظمى والنمسا والمجر.
في عام 1876 ، أكمل بافل يابلوشكوف تطوير تصميم الشمعة الكهربائية ، الذي بدأ في عام 1875 ، وفي 23 مارس حصل على براءة اختراع فرنسية تحتوي على وصف موجز للشمعة في أشكالها الأصلية وصورة لهذه الأشكال. تبين أن "شمعة Yablochkov" أبسط وأكثر ملاءمة وأرخص في التشغيل من مصباح A.N Lodygin. تحت اسم "الضوء الروسي" ، تم استخدام شموع يابلوشكوف لاحقًا لإضاءة الشوارع في العديد من المدن حول العالم. اقترح Yablochkov أيضًا أول محولات التيار المتردد المستخدمة عمليًا بنظام مغناطيسي مفتوح.
في الوقت نفسه ، في عام 1876 ، تم بناء أول محطة للطاقة في روسيا في مصنع Sormovo لبناء الآلات ، وتم بناء سلفها في عام 1873 تحت قيادة المخترع البلجيكي الفرنسي Z.T. غرام لتشغيل نظام الإضاءة للمصنع ، ما يسمى بمحطة البلوك.
في عام 1879 ، قام مهندسو الكهرباء الروس Yablochkov و Lodygin و Chikolev ، مع عدد من المهندسين الكهربائيين والفيزيائيين الآخرين ، بتنظيم قسم خاص للهندسة الكهربائية كجزء من الجمعية الفنية الروسية. كانت مهمة القسم تعزيز تطوير الهندسة الكهربائية.
بالفعل في أبريل 1879 ، ولأول مرة في روسيا ، أضاءت الفوانيس الكهربائية الجسر - جسر الإسكندر الثاني (جسر لايتيني الآن) في سانت بطرسبرغ. بمساعدة الإدارة ، تم تقديم أول تركيب في روسيا للإضاءة الكهربائية الخارجية (مع مصابيح قوس Yablochkov في المصابيح التي صنعها المهندس المعماري Kavos) على Liteiny Bridge ، مما وضع الأساس لإنشاء أنظمة إضاءة بمصابيح قوسية محلية للبعض المباني العامة في سانت بطرسبرغ وموسكو والمدن الكبيرة الأخرى. الإضاءة الكهربائية للجسر مرتبة بواسطة V.N. Chikolev ، حيث تم حرق 12 شمعة Yablochkov بدلاً من 112 طائرة غاز ، تعمل لمدة 227 يومًا فقط.
ترام بيروتسكي
اخترع فيودور أبولونوفيتش بيروتسكي عربة الترام الكهربائية عام 1880. تم وضع خطوط الترام الأولى في سانت بطرسبرغ فقط في شتاء عام 1885 على جليد نهر نيفا في منطقة جسر ميتنينسكايا ، نظرًا لأن أصحاب الترام التي تجرها الخيول هم فقط من يحق لهم استخدام الشوارع لحركة الركاب. - النقل بالسكك الحديدية الذي يتحرك بمساعدة الخيول.
في الثمانينيات ، ظهرت أولى المحطات المركزية ، وكانت أكثر ملاءمة واقتصادية من محطات البلوك ، لأنها زودت العديد من الشركات بالكهرباء في وقت واحد.
في ذلك الوقت ، كان المستهلكون الرئيسيون للكهرباء هم مصادر الضوء - مصابيح القوس والمصابيح المتوهجة. كانت أول محطات توليد الطاقة في سانت بطرسبرغ موجودة في البداية على صنادل عند أرصفة نهري مويكا وفونتانكا. كانت قدرة كل محطة حوالي 200 كيلو واط.
تم تشغيل أول محطة مركزية في العالم في عام 1882 في نيويورك ، وقدرتها 500 كيلوواط.
في موسكو ، ظهرت الإضاءة الكهربائية لأول مرة في عام 1881 ؛ بالفعل في عام 1883 ، أضاءت المصابيح الكهربائية الكرملين. لهذا الغرض ، تم بناء محطة طاقة متنقلة ، والتي كانت تخدمها 18 قاطرة و 40 دينامو. ظهرت أول محطة طاقة ثابتة في المدينة في موسكو عام 1888.
يجب ألا ننسى مصادر الطاقة غير التقليدية.
كانت الطاقة التي سبقت مزارع الرياح ذات المحور الأفقي الحديث تبلغ 100 كيلوواط وتم بناؤها في عام 1931 في يالطا. كان يبلغ ارتفاعه 30 مترا. بحلول عام 1941 ، بلغت سعة وحدة مزارع الرياح 1.25 ميجاوات.
خطة GOELRO
تم إنشاء محطات الطاقة في روسيا في نهاية القرن التاسع عشر وبداية القرن العشرين ، ومع ذلك ، فإن النمو السريع لصناعة الطاقة الكهربائية وهندسة الطاقة الحرارية في العشرينات من القرن العشرين بعد اعتمادها ، بناءً على اقتراح V. خطة لينين GOELRO (كهربة الدولة لروسيا).
في 22 ديسمبر 1920 ، نظر الكونجرس الثامن لعموم روسيا للسوفييت في خطة الدولة لكهربة روسيا - GOELRO ووافق عليها ، والتي أعدتها لجنة برئاسة جي. Krzhizhanovsky.
كان من المقرر تنفيذ خطة GOELRO في غضون عشرة إلى خمسة عشر عامًا ، وكانت نتيجتها إنشاء "اقتصاد صناعي كبير في البلاد". كان هذا القرار ذا أهمية كبيرة للتنمية الاقتصادية للبلاد. احتفال مهندسو الطاقة الروس بعطلتهم المهنية في 22 ديسمبر ليس عبثًا.
أولت الخطة اهتمامًا كبيرًا لمشكلة استخدام مصادر الطاقة المحلية (الخث ، مياه الأنهار ، الفحم المحلي ، إلخ) لإنتاج الكهرباء.
في 8 أكتوبر 1922 ، بدأ التشغيل الرسمي لمحطة Utkina Zavod ، وهي أول محطة لتوليد الطاقة من الخث في بتروغراد.
أول حزب الشعب الجمهوري في روسيا
أول محطة للطاقة الحرارية تم بناؤها وفقًا لخطة GOELRO في عام 1922 كانت تسمى Utkina Zavod. في يوم الإطلاق ، أعاد المشاركون في الاجتماع الرسمي تسميته بـ "أكتوبر الأحمر" ، واستمر العمل تحت هذا الاسم حتى عام 2010. اليوم هو Pravoberezhnaya CHPP من TGC-1 PJSC.
في عام 1925 ، تم إطلاق محطة شاتورسكايا لتوليد الطاقة على الخث ؛ وفي نفس العام ، بدأ تطوير تقنية جديدة لحرق الفحم بالقرب من موسكو على شكل غبار في محطة كاشيرسكايا للطاقة.
يمكن اعتبار يوم بداية تدفئة المناطق في روسيا في 25 نوفمبر 1924 - ثم بدأ العمل في أول خط أنابيب للتدفئة من HPP-3 ، مخصص للاستخدام العام في المنزل رقم 96 على ضفة نهر فونتانكا. تعد محطة الطاقة رقم 3 ، التي تم تحويلها لتوليد الحرارة والطاقة معًا ، أول محطة مشتركة للحرارة والطاقة في روسيا ، وتعد Leningrad رائدة في مجال تدفئة المناطق. كان الإمداد المركزي بالمياه الساخنة للمبنى السكني يعمل دون انقطاع ، وبعد عام بدأ HPP-3 في توفير الماء الساخن لمستشفى Obukhov السابق والحمامات الموجودة في Kazachy Lane. في نوفمبر 1928 ، تم توصيل مبنى ثكنات بافلوفسك السابقة ، الواقعة في حقل المريخ ، بشبكات التدفئة لمحطة الطاقة الحكومية رقم 3.
في عام 1926 ، تم تشغيل Volkhovskaya HPP القوي ، وتم تزويد لينينغراد بالطاقة عبر خط نقل 110 كيلو فولت بطول 130 كم.
الطاقة النووية في القرن العشرين
في 20 ديسمبر 1951 ، أنتج مفاعل نووي كمية قابلة للاستخدام من الكهرباء لأول مرة في التاريخ - في مختبر INEEL الوطني الحالي التابع لوزارة الطاقة الأمريكية. طور المفاعل طاقة كافية لإضاءة سلسلة بسيطة من أربعة لمبات 100 واط. بعد تجربة ثانية في اليوم التالي ، خلد 16 عالمًا ومهندسًا مشاركًا إنجازهم التاريخي من خلال كتابة أسمائهم بالطباشير على الجدار الخرساني للمولد.
بدأ العلماء السوفييت في تطوير المشاريع الأولى للاستخدام السلمي للطاقة الذرية في النصف الثاني من الأربعينيات. وفي 27 يونيو 1954 ، تم تدشين أول محطة للطاقة النووية في مدينة أوبنسك.
كان إطلاق أول محطة للطاقة النووية بمثابة افتتاح لاتجاه جديد في مجال الطاقة ، والذي تم الاعتراف به في المؤتمر العلمي والتقني الدولي الأول حول الاستخدامات السلمية للطاقة الذرية (أغسطس 1955 ، جنيف). بحلول نهاية القرن العشرين ، كان هناك بالفعل أكثر من 400 محطة للطاقة النووية في العالم.
الطاقة الحديثة. نهاية القرن العشرين
تميزت نهاية القرن العشرين بأحداث مختلفة تتعلق بكل من ارتفاع معدلات إنشاء محطات جديدة ، وبداية تطوير مصادر الطاقة المتجددة ، فضلاً عن ظهور المشكلات الأولى من نظام الطاقة العالمي الضخم المتشكل و يحاول حلها.
انقطع الكهرباء
يسمي الأمريكيون ليلة 13 يوليو 1977 بـ "ليلة الخوف". ثم وقع حادث ضخم على الشبكات الكهربائية في نيويورك في حجمه ونتائجه. تسبب صاعقة في أحد خطوط الكهرباء في قطع الكهرباء عن نيويورك لمدة 25 ساعة وترك 9 ملايين ساكن بدون كهرباء. ترافقت المأساة مع أزمة مالية كانت فيها العاصمة ، وطقس حار بشكل غير عادي ، وجريمة متفشية غير مسبوقة. بعد انقطاع التيار الكهربائي ، هاجمت عصابات من الأحياء الفقيرة الأحياء العصرية في المدينة. ويعتقد أنه بعد تلك الأحداث الرهيبة في نيويورك بدأ استخدام مفهوم "التعتيم" على نطاق واسع فيما يتعلق بالحوادث في صناعة الطاقة الكهربائية.
نظرًا لأن المجتمع الحديث يعتمد بشكل متزايد على الكهرباء ، فإن حوادث الكهرباء تتسبب في خسائر كبيرة للشركات والمجتمعات والحكومات. أثناء وقوع حادث ، يتم إيقاف تشغيل أجهزة الإضاءة ، ولا تعمل المصاعد وإشارات المرور والمترو. في المرافق الحيوية (المستشفيات ، المنشآت العسكرية ، إلخ) ، من أجل سير الحياة أثناء الحوادث في أنظمة الطاقة ، تستخدم مصادر الطاقة المستقلة: البطاريات والمولدات. تظهر الإحصاءات زيادة كبيرة في الحوادث في التسعينيات. XX - أوائل القرن الحادي والعشرين.
في تلك السنوات ، استمر تطوير الطاقة البديلة. في سبتمبر 1985 ، تم إجراء اتصال تجريبي لمولد أول محطة للطاقة الشمسية لاتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية بالشبكة. تم إنشاء مشروع أول SES لشبه جزيرة القرم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية في أوائل الثمانينيات في فرع ريجا التابع لمعهد Atomteploelektroproekt بمشاركة ثلاثة عشر منظمة تصميم أخرى تابعة لوزارة الطاقة والكهرباء في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية. تم تشغيل المحطة بالكامل في عام 1986.
في عام 1992 ، بدأ بناء أكبر محطة للطاقة الكهرومائية في العالم ، الخوانق الثلاثة في الصين على نهر اليانغتسي. سعة المحطة 22.5 جيجاواط. تشكل الهياكل المضغوطة لمحطة الطاقة الكهرومائية خزانًا كبيرًا تبلغ مساحته 1045 كيلومترًا مربعًا ، بسعة مفيدة تبلغ 22 كيلومترًا مكعبًا. عندما تم إنشاء الخزان ، غمرت المياه 27820 هكتارًا من الأراضي المزروعة ، وأعيد توطين حوالي 1.2 مليون شخص. غمرت المياه مدن Wanxian و Wushan. تم الانتهاء من البناء والتشغيل في 4 يوليو 2012.
تطوير الطاقة لا ينفصل عن المشاكل المرتبطة بالتلوث البيئي. في كيوتو (اليابان) في ديسمبر 1997 ، بالإضافة إلى اتفاقية الأمم المتحدة الإطارية بشأن تغير المناخ ، تم اعتماد بروتوكول كيوتو. وهو يُلزم البلدان المتقدمة والبلدان التي تمر اقتصاداتها بمرحلة انتقالية بتخفيض أو تثبيت انبعاثات غازات الاحتباس الحراري في الفترة 2008-2012 مقارنة بعام 1990. بدأت فترة توقيع البروتوكول في 16 مارس 1998 وانتهت في 15 مارس 1999.
اعتبارًا من 26 مارس 2009 ، تم التصديق على البروتوكول من قبل 181 دولة في العالم (تمثل هذه البلدان مجتمعة أكثر من 61٪ من الانبعاثات العالمية). الاستثناء الملحوظ لهذه القائمة هو الولايات المتحدة. بدأت فترة التنفيذ الأولى للبروتوكول في 1 يناير 2008 وستستمر خمس سنوات حتى 31 ديسمبر 2012 ، وبعد ذلك من المتوقع أن تحل محلها اتفاقية جديدة.
كان بروتوكول كيوتو أول اتفاقية عالمية لحماية البيئة على أساس آلية تنظيمية قائمة على السوق - آلية التجارة الدولية في انبعاثات غازات الاحتباس الحراري.
أصبح القرن الحادي والعشرون ، أو بالأحرى عام 2008 ، علامة فارقة لنظام الطاقة في روسيا ، الشركة الروسية المفتوحة للطاقة والكهرباء "UES of Russia" (OJSC RAO "UES of Russia") ، وهي شركة طاقة روسية كانت موجودة في 1992-2008 ، تمت تصفيته. وحدت الشركة كل قطاع الطاقة الروسي تقريبًا وكانت تحتكر سوق نقل الطاقة والتوليد في روسيا. في مكانها ، ظهرت شركات احتكارية طبيعية مملوكة للدولة ، وكذلك شركات التوليد والمبيعات المخصخصة.
في القرن الحادي والعشرين في روسيا ، وصل بناء محطات الطاقة إلى مستوى جديد ، وبدأ عصر استخدام دورة الغاز البخاري. تساعد روسيا في بناء قدرات توليد جديدة. في 28 سبتمبر 2009 ، بدأ بناء محطة توليد الطاقة الحرارية Adler. سيتم إنشاء المحطة على أساس وحدتين للطاقة لمحطة الدورة المركبة بسعة إجمالية تبلغ 360 ميجاوات (طاقة حرارية - 227 جيجا كالوري / ساعة) بكفاءة 52٪.
توفر التكنولوجيا الحديثة لدورة البخار والغاز كفاءة عالية واستهلاكًا منخفضًا للوقود وخفضًا في مستوى الانبعاثات الضارة في الغلاف الجوي بمعدل 30٪ مقارنة بمحطات الطاقة البخارية التقليدية. في المستقبل ، يجب ألا تصبح الشراكة عبر المحيط الهادئ مصدرًا للحرارة والكهرباء لمرافق دورة الألعاب الأولمبية الشتوية لعام 2014 فحسب ، بل يجب أن تصبح أيضًا مساهمة كبيرة في توازن الطاقة في سوتشي والمناطق المجاورة. يتم تضمين TPP في برنامج بناء المرافق الأولمبية وتطوير سوتشي كمنتجع مناخي جبلي ، الذي وافقت عليه حكومة الاتحاد الروسي.
في 24 حزيران (يونيو) 2009 ، تم تشغيل أول محطة طاقة هجينة تعمل بالطاقة الشمسية والغازية في إسرائيل. تم بناؤه من 30 عاكسًا للطاقة الشمسية وبرج "زهرة" واحد. للحفاظ على تشغيل النظام لمدة 24 ساعة في اليوم ، يمكنه التبديل إلى التوربينات الغازية عند حلول الظلام. يستغرق التثبيت مساحة صغيرة نسبيًا ويمكن تشغيله في المناطق النائية غير المتصلة بأنظمة الطاقة المركزية.
تنتشر التقنيات الجديدة المستخدمة في محطات الطاقة الهجينة تدريجياً في جميع أنحاء العالم ، لذلك من المخطط في تركيا بناء محطة طاقة هجينة تعمل في وقت واحد على ثلاثة مصادر للطاقة المتجددة - الرياح والغاز الطبيعي والطاقة الشمسية.
تم تصميم محطة الطاقة البديلة بحيث تكمل جميع مكوناتها بعضها البعض ، لذلك اتفق الخبراء الأمريكيون على أن مثل هذه المحطات في المستقبل لديها كل فرصة لتصبح قادرة على المنافسة وتوفر الكهرباء بسعر معقول.
جار التحميل ...