ماهو التوربين البخاري
مولد التوربينات البخارية عبارة جهاز يقوم باستخدام البخار لتدوير مولد التوربينات لإنتاج الكهرباء ، وتستخدم التوربينات البخارية المياه التي يتم تسخينها إلى درجات حرارة عالية للغاية ثم تقوم بتحويلها إلى بخار لتدوير ريشة التوربين ،وذلك من أجل توليد طاقة ميكانيكية أو دورانية . تُستخدم هذه الطاقة الدورانية الناتجة عن التوربينات البخارية عالية الضغط لتوليد الكهرباء في مولد مرفق. تتطلب مولدات التوربينات البخارية مصدر وقود خارجي لتسخين الماء في البخار اللازم لإنتاج الكهرباء.
تأتي مولدات التوربينات البخارية بأشكال وأحجام عديدة ، ولكن جميعها تتبع نفس القانون الأساسي للفيزياء لتوليد الكهرباء.
كيف تعمل التوربينات البخارية
يعمل مولد التوربينات البخارية عن طريق تسخين المياه لدرجات حرارة مرتفعة جدا ليتم تحويل هذه الأخيرة إلى بخار ، ولعد ذلك يتم استخدام طاقة البخار للقيام بتدوير شفرات التوربين وذلك من أجل توليد هذه الطاقة الميكانيكية أو الدورانية.
تُستخدم هذه الطاقة الدورانية الناتجة عن التوربينات البخارية عالية الضغط لتوليد الكهرباء من المولد المرفق.
في الرسم البياني أدناه ، نرى مثالًا مبسطًا لكيفية عمل توربين الطاقة البخارية. إليك دليل بسيط خطوة بخطوة:
كيفية عمل التوربينات البخارية
(1) يستخدم مصدر حرارة من أي نوع على حد سواء - إما وقود أحفوري محترق أو حرارة شمسية - من أجل توليد الطاقة الحرارية.
(2) تستخدم الغلاية التي تحتوي على الماء الطاقة الحرارية لتحويل الماء إلى بخار ويكون عالي الضغط.
 |
| مبدأ عمل التوربين الغازي |
بالانتقال ، من المخطط أعلاه ، يمكنك رؤية الخطوة التالية في عملية التوربينات البخارية:
(3) إذا كان النظام يستخدم وقودًا أحفوريًا قابلًا للاحتراق كمصدر للحرارة ، فحينئذٍ تكون هناك حاجة إلى أنبوب عادم لتحرير هذه الملوثات. وإذا كان هذا النظام يستخدم مصدر حرارة أخرى وهي الطاقة الشمسية لتحويل الحرارة ، فلن تكون هناك حاجة لأنبوب عادم لأن نظام الطاقة الشمسية لا يطلق أية ملوثات في الأساس.
(4) يتم ضخ البخار من الماء في الغلاية في التوربين البخاري. وتقوم طاقة البخار بتدوير شفرات التوربينات.
(5) يتم توصيل المولد بالتوربين البخاري بواسطة عمود دوار. أثناء دوران التوربينات البخارية فيقوم تدوير معه المولد وبالتالي يولد الكهرباء.
(6) يمر البخار الذي يستخدم طاقته لتدوير التوربين ويتم تبريده باستخدام برج التبريد. يمكن بدلاً من ذلك تبريد البخار بشكل طبيعي ، ربما باستخدام بحيرة أو نهر.
(7) يطلق برج التبريد الطاقة المنخفضة المستخدمة والبخار المبرد في الغلاف الجوي. يتم ضخ الماء المتبقي الذي يتم تبريده إلى الحالة السائلة مرة أخرى في الغلاية ويكرر العملية مرة أخرى ، مما ينتج عنه المزيد من الطاقة من البخار.
محاسن التوربينات البخارية
- نظرًا لأن التوربينات البخارية عبارة عن محرك حراري دوار ، فهي مناسبة بشكل خاص لاستخدامها في تشغيل مولد كهربائي.
- عادة ما تكون الكفاءة الحرارية للتوربينات البخارية أعلى من كفاءة المحرك الترددي.
- نسبة عالية جدًا من القوة إلى الوزن ، مقارنة بالمحركات الترددية.
- أجزاء متحركة أقل من المحركات الترددية.
- التوربينات البخارية مناسبة لمحطات الطاقة الحرارية الكبيرة. يتم تصنيعها بأحجام متنوعة تصل إلى 1.5 جيجاوات (2.000.000 حصان) توربينات تستخدم لتوليد الكهرباء.
- بشكل عام ، يحتوي البخار على كمية عالية من المحتوى الحراري (خاصة في شكل حرارة تبخير) وهذا يعني معدلات تدفق كتلة أقل مقارنة بالتوربينات الغازية.
- بشكل عام ، يتحرك التوربين في اتجاه واحد فقط ، مع اهتزاز أقل بكثير من المحرك الترددي.
- تتمتع التوربينات البخارية بموثوقية أكبر ، لا سيما في التطبيقات التي تتطلب إنتاج طاقة عالية ومستمرة.
سلبيات التوربينات البخارية
على الرغم من أن ما يقرب من 90٪ من إجمالي توليد الكهرباء في العالم يتم عن طريق استخدام التوربينات البخارية ، إلا أن لها أيضًا بعض العيوب.
- تكلفة ليلة عالية نسبيًا.
- التوربينات البخارية أقل كفاءة من المحركات الترددية في عملية التحميل الجزئي.
- لديهم بدء تشغيل أطول من التوربينات الغازية وبالتأكيد من المحركات الترددية.
- أقل استجابة للتغيرات في الطلب على الطاقة مقارنة بالتوربينات الغازية و المحركات الترددية.