تشغيل محطات التوليد


تشغيل محطات التوليد

محطات التوليد تنوع محطات التوليد الكهربائية بتنوع مصادر الطاقة المستخدمة في هذا المجال. ورغم اختلاف التقنيات المستخدمة من محطة إلى أخرى فإن الوحدات المكونة لهذه المحطات تعتمد على نظم متشابهة يرتكز عملها على مرحلتين أساسيتين. تتمثل المرحلة الأولى في تحويل الطاقة الطبيعية المتوفرة إلى طاقة ميكانيكية حركية وذلك باستخدام التوربينات المناسبة. أما المرحلة الثانية فهي تحويل القدرة الميكانيكية إلى قدرة كهربائية باستخدام المولدات الكهربائية.

تعتمد هذه المحطات الثلاثة على الوقود بأنواعه المختلفة والذي يتحول إلى طاقة حرارية بعد احتراقه ومنها إلى طاقة حركية، سواء باستغلال غازات الاحتراق مباشرة كمحطات توربينات الغاز ومحطات الديزل أو بتسخين الماء والاستفادة من ضغط البخار لتحريك التوربينات. تنقل هذه القدرة الميكانيكية إلى المولدات الكهربائية عبر عمود لنقل الحركة فتحول بدورها إلى قدرة كهربائية بمعايير محددة يتم ضبطها آليا بنظم التحكم المختلفة لهذه المحطات.

محطات توربينات البخار Steam-turbine Plants

طريقة عمل المحطة:

محطات التوليد تسمى بمحطات توربينات البخار لاعتمادها على ضغط البخار لتحريك التوربينات وتحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية. يتم توليد البخار داخل مولد البخار أو ما يعرف بالفرن (Furnace) الذي يستخدم أنواعًا مختلفة من الوقود كالفحم الحجري والزيت الثقيل والديزل لتسخين الماء وإنتاج البخار تحت ضغط عال.

محطات التوليد ينقل الوقود عبر وسائل مختلفة كالناقلات البحرية والقطارات أو خطوط أنابيب مخصصة من مواقع الإنتاج إلى جوار المحطة، ويوضع داخل خزانات عملاقة حسب مواصفات معينة. يتم ضخ احتياجات المحطة من الوقود مباشرة من هذه الخزانات عبر مضخات مخصصة لذلك وتتم معالجته وتجهيزه للاستخدام قبل أن ينقل إلى داخل الفرن. تتمثل معالجة الوقود وتجهيزه في تصفيته لتسهيل عملية الإشعال داخل الفرن نظرًا لرداءة هذا النوع من الوقود الذي يستخدم لرخصة ثمنه وقلة تكلفته.

تحول الطاقة الحرارية داخل غلاية الماء إلى كميات كبيرة من البخار تحت ضغط عال. ينقل هذا البخار إلى التوربينات عبر أنابيب مخصصة لذلك فيدفعها في حركة دائرية لينتقل بعدها إلى المكثفات، حيث يتم خفض درجة حرارته ليصبح ماء ويعاد ضخه من جديد إلى داخل الغلاية. يتم التحكم في سرعة وقدرة هذه التوربينات بتنظيم كمية الخبار المتدفق عبر صمامات مثبتة في مداخل البخار.

 

 

محطات التوليد

 

محطات التوليد غالبًا ما تكون توربينة البخار ذات محور أفقي ويوصل عبره المولد الكهربائي التزامني الذي يدور بنفس السرعة ونفس العزم. يحول المولد بدوره هذه القدرة الميكانيكية إلى قدرة كهربائية بنسبة كفاءة متوسطة، حيث تضيع كمية كبيرة من الطاقة على شكل مفاقيد لتضاف إلى المفاقيد الحرارية والميكانيكية على مستوى الفرن والتوربين. لا تتجاوز كفاءة محطات البخار 30%، وذلك نتيجة لمفاقيد الطاقة المتعددة في المراحل المختلفة من دورة البخار والنظم الميكانيكية والدوائر الكهربائية، أي أن أقل من ثلث طاقة المحروقات فقط، إلى طاقة كهربائية.

الفرن Furnace أو الغلاية Boiler

الفرن هو عبارة عن غلاية كبيرة للماء تسمى بمولدات البخار، وتعمل على إنتاج البخار تحت ضغط عال وذلك بحرق كميات كبيرة من الوقود، تختلف الأفران باختلاف الوقود المستخدم خاصة بالنسبة للفحم الحجري والزيت الثقيل، تنتج هذه الأفران كميات كبيرة من العادم الشديد التلوث نظرًا لرداءة الوقود المستخدم يمر هذا العادم عبر مرشح كهرومغناطيسي لتخليصه من كميات كبيرة من الجزئيات السامة قبل أن يطلق في الهواء، ولكن غالبًا ما يقذف بهذا العادم مباشرة في الجو دون أي معالجة مما يتسبب في أضرار كبيرة بالبيئة.