مخطط محطة توليد الطاقة بحرق الفحم نظرة شاملة

حرق الفحممحطة توليد الكهرباءلقد كانت حجر الزاوية في توليد الكهرباء لأكثر من قرن من الزمان. على الرغم من صعود الطاقة المتجددة، لا تزال محطات الطاقة التي تعمل بالفحم تلعب دورا هاما في تلبية الطلب العالمي على الطاقة. يساعد فهم هيكل ووظيفة محطة توليد الطاقة التي تعمل بحرق الفحم من خلال الرسم التخطيطي الخاص بها على فهم كيفية تحويل الفحم إلى طاقة كهربائية. تقدم هذه المقالة شرحًا تفصيليًا لمخطط محطة توليد الطاقة بحرق الفحم، مع تفصيل مكوناتها وعملياتها الرئيسية.

نظرة عامة على محطة توليد الطاقة التي تعمل بحرق الفحم

تقوم محطة توليد الطاقة بحرق الفحم بتحويل الطاقة الكيميائية المخزنة في الفحم إلى طاقة كهربائية. تتضمن العملية حرق الفحم لإنتاج الحرارة، والتي تولد بعد ذلك البخار. يقوم هذا البخار بتشغيل التوربينات المتصلة بالمولدات التي تنتج الكهرباء. يوضح الرسم التخطيطي النموذجي لمحطة الطاقة تدفق الفحم والهواء والبخار والكهرباء من خلال مكونات مختلفة مثل نظام معالجة الفحم والغلاية والتوربينات والمكثف ونظام التبريد.

نظام معالجة الفحم

المرحلة الأولى في محطة الطاقة هي نظام معالجة الفحم. يتم نقل الفحم من المناجم إلى محطة توليد الكهرباء عبر السكك الحديدية أو الطرق أو الأحزمة الناقلة. وبمجرد وصوله إلى المصنع، يتم تخزين الفحم في مخزونات كبيرة ثم يتم نقله إلى الكسارات حيث يتم سحقه إلى مسحوق ناعم. يؤدي سحق الفحم إلى زيادة مساحة السطح لضمان الاحتراق الفعال في المرجل.

عملية الغلاية والاحتراق

يتم نفخ الفحم المسحوق في غرفة الاحتراق بالغلاية حيث يتم حرقه عند درجات حرارة عالية. تتكون الغلاية من أنابيب مياه تحيط بالفرن. وتحول الحرارة الناتجة عن حرق الفحم الماء الموجود في الأنابيب إلى بخار عالي الضغط. تعتبر الغلاية مكونًا حاسمًا موضحًا بوضوح في الرسم البياني، حيث تسلط الضوء على تدفق المياه وتوليد البخار ومناطق الاحتراق.

التوربينات البخارية

يتم توجيه البخار عالي الضغط الناتج في الغلاية إلى التوربينات البخارية. يتكون التوربين من شفرات مثبتة على عمود. عندما يمر البخار فوق الشفرات، فإنه يتسبب في دوران عمود التوربين بسرعة عالية. وهذه الطاقة الميكانيكية هي الخطوة الوسيطة بين الطاقة الحرارية والطاقة الكهربائية.

مولد

متصل بعمود التوربين هو المولد. يقوم المولد بتحويل الطاقة الميكانيكية من التوربين إلى طاقة كهربائية باستخدام الحث الكهرومغناطيسي. داخل المولد، يقوم مجال مغناطيسي دوار بتحفيز تيار كهربائي في الملفات الثابتة، مما ينتج الكهرباء التي يتم نقلها بعد ذلك إلى الشبكة.

المكثف ونظام التبريد

بعد المرور عبر التوربين، يدخل البخار إلى المكثف حيث يتم تبريده وتكثيفه مرة أخرى إلى الماء. وهذا ضروري للحفاظ على كفاءة الدورة. يقوم نظام التبريد، الذي يستخدم غالبًا أبراج التبريد أو المياه من الأنهار القريبة، بإزالة الحرارة من البخار. ثم يتم ضخ الماء المكثف مرة أخرى إلى الغلاية لإعادة استخدامه.

معالجة غاز المداخن

ينتج عن احتراق الفحم غازات مداخن تحتوي على ملوثات مثل ثاني أكسيد الكبريت (SO2) وأكاسيد النيتروجين (NOx) والمواد الجسيمية. تشتمل محطات الطاقة الحديثة التي تعمل بحرق الفحم على أنظمة معالجة غاز المداخن مثل المرسبات الكهروستاتيكية وأجهزة غسل الغاز ووحدات التخفيض التحفيزي الانتقائية لتقليل الانبعاثات والامتثال للوائح البيئية.

نظام معالجة الرماد

حرق الفحم ينتج الرماد كمنتج ثانوي. يقوم نظام معالجة الرماد بجمع الرماد السفلي من الفرن والرماد المتطاير من غازات المداخن. تتم إزالة هذا الرماد أو تخزينه أو إعادة تدويره لاستخدامات صناعية مختلفة مثل إنتاج الأسمنت، مما يساعد على تقليل التأثير البيئي.

يوفر مخطط محطة توليد الطاقة بحرق الفحم تصورًا واضحًا للعملية بأكملها بدءًا من إدخال الفحم وحتى إنتاج الكهرباء. تعمل المكونات الرئيسية مثل نظام معالجة الفحم، والغلاية، والتوربينات، والمولدات، والمكثف، وأنظمة التحكم في التلوث معًا لتحويل الفحم بكفاءة إلى طاقة كهربائية. إن فهم هذا الرسم البياني يسلط الضوء على التعقيد والهندسة وراء توليد الطاقة التقليدية ويؤكد على أهمية التقنيات التي تهدف إلى تحسين الكفاءة وتقليل التأثير البيئي. على الرغم من التحديات المرتبطة بالطاقة التي تعتمد على الفحم، فإن مبادئها التشغيلية تظل أساسية لإنتاج الطاقة في جميع أنحاء العالم.