أنواع المولدات البخارية

قدوم مولد البخار، أو سخان مياه، غيرت الحياة اليومية قبل وقت طويل من قيام الابتكارات الإلكترونية ، ويمكن القول إنها كانت أكبر التأثير العام مقارنة بالابتكارات الحديثة مثل التجارة عبر الإنترنت ووسائل التواصل الاجتماعي والشبكات اللاسلكية تقنية. من الصعب الآن تقدير مقدار تغيير قواعد اللعبة التي كانت قادرة على الانتقال من مكان إلى آخر بدون قوة شخصية أو حيوانية (على سبيل المثال ، عربة تجرها الخيول).

في ظاهره ، يبدو إنتاج البخار عمداً خياراً غريباً. بالنظر إلى العالم بالطريقة التي قد يفعلها الطفل الصغير ، يبدو أن البخار ليس أكثر من مجرد نفايات مائية إلزامية نتاج العمليات المختلفة التي تنطوي على توليد الحرارة ، من طهي علبة من المعكرونة إلى تدفئة ممرات أ بناء.

أفضل طريقة لربط عقلك بقيمة البخار المُسخَّر بشكل صحيح هي تخيل ما يحدث عندما يتصاعد فجأة شيء به بخار. يتم تغطيته أو منعه جسديًا من انبعاث هذا البخار - على سبيل المثال ، غلق غطاء بإحكام لأسفل على قدر من الماء المغلي لمدة ثانية واحدة قبل الافراج عنه.

البخار هو بخار الماء ، أو بشكل عام هو الشكل الغازي للجزيء. يتكون الماء من ذرات الهيدروجين والأكسجين وله صيغة جزيئية لـ H

اليوم ، يتمثل الدور الأكثر حيوية على نطاق واسع للبخار في توليد الطاقة الكهربائية. ولكن في أواخر القرن السابع عشر ، تم اكتشاف أنه كان من الأسهل إزالة المياه العادمة من المناجم عندما يتم تكثيفها. في هذه العملية ، تم اكتشاف أن عملية تكثيف الماء تخلق فراغًا (ضغطًا سلبيًا فيما يتعلق بأي شيء يقع خارج منطقة نشاط التكثيف). تم دمج هذه النتيجة في النهاية في المحركات والمولدات البخارية الحديثة.

هناك أنواع مختلفة من محطات توليد الطاقة البخارية ، مع التنظيم والتفاصيل المحددة الأخرى لكل منها اعتمادًا على الغرض النهائي للطاقة المولدة بالبخار. في كل حالة ، البخار ليس هو الهدف ، ولكنه وسيلة لتحقيق غاية منتجة للطاقة.

بدلاً من مجرد إطلاق البخار في الهواء الطلق ، يتم تسوية أي اختلافات محلية في الضغط بسرعة بسبب ذلك إمداد جوي غير محدود ، وهو محاصر في نوع من الفضاء وقوته المكبوتة تنطلق على الإمداد البشري معدات.

في محطات توليد الطاقة ، يتكون البخار من احتراق الوقود في بيئة عالية الضغط - أي غلاية. يظهر هذا في المصانع التي تعمل بالفحم بشكل رئيسي ، على الرغم من أن هذه قد انهارت بحلول أوائل القرن الحادي والعشرين حرائق كثيفة لكل من آثارها الملوثة المباشرة ومساهمتها في المناخ البشري يتغيرون. يستخدم البخار أيضًا في محطات الطاقة النووية وكذلك في محطات الطاقة الحرارية الشمسية.

على الرغم من أن تكوين وبناء الغلايات يمكن أن يختلف ، إلا أن مكوناتها الأساسية متشابهة إلى حد كبير وتشمل ما يلي:

• Firebox: هذه الغرفة هي المكان الذي يحدث فيه الاحتراق ، وتحتوي على الشعلات والأجهزة التنظيمية المختلفة.
• الشعلات: تقوم هذه الحقن بحقن خليط من الهواء والوقود (عادة الفحم أو زيت الوقود أو الغاز الطبيعي) في نظام التوزيع لتحسين المزيج للاحتراق.
• طبول: وتشمل هذه أسطوانة طينية سفلية لجمع معظم النفايات الصلبة وأسطوانة بخار علوية لتجميع البخار لوضعه في نظام التوزيع.
• المقتصد: يعمل هذا الجهاز على تحسين الكفاءة التشغيلية عن طريق التسخين المسبق لمياه التغذية إلى درجة حرارة معينة قبل أن تتمكن من دخول جسم نظام الغلاية.
• نظام توزيع البخار: تم تخصيص هذه الشبكة من الصمامات والأنابيب والوصلات لمستويات ضغط البخار المنقول عبر النظام. يترك البخار المرجل بضغط كافٍ لتشغيل أي عملية في اتجاه مجرى النهر (على سبيل المثال ، توليد الكهرباء عبر التوربينات).
• نظام تغذية المياه: يضمن هذا العنصر الحاسم في الغلاية أن كمية المياه التي تدخل النظام تتوازن مع ترك النظام. يجب حساب ذلك بالوزن وليس الحجم ، لأن بعض الماء بخار والبعض الآخر سائل.

فاير تيوب. غالبًا ما تستخدم هذه في العمليات التي تحتاج في أي مكان من 15 إلى 2200 حصان (1 حصان = 746 واط ، أو W). هذا النوع من الغلايات أسطواني ، مع وجود اللهب في تجويف الفرن نفسه وغازات الاحتراق نفسها داخل سلسلة من الأنابيب. تأتي هذه في تصميمين أساسيين: الظهر الجاف والظهر الرطب.

أنبوب المياه. في هذا الترتيب ، تحتوي الأنابيب على بخار أو ماء أو كليهما ، بينما تمر منتجات الاحتراق حول الأنابيب الخارجية. غالبًا ما تحتوي هذه الغلايات على مجموعات متعددة من البراميل ، ولأنها تستخدم القليل من الماء نسبيًا ، فإن هذه الغلايات توفر قدرات تبخير سريعة بشكل غير عادي.

تجاري. تتميز هذه عادةً بمزيج من تصميمات أنابيب الماء والأنابيب النارية والمقاومة الكهربائية. تحظى بشعبية في المباني الكبيرة التي تتطلب درجة حرارة ثابتة في الغالب ، مثل المدارس والمكتبات والمكاتب والمباني الحكومية والمطارات والمجمعات السكنية والكليات ومستشفيات المعامل البحثية الأخرى ، وهكذا على.

التكثيف. يمكن أن تصل غلايات التكثيف إلى مستويات كفاءة حرارية تصل إلى 98 في المائة ، مقارنة بـ 70 إلى 80 في المائة التي يمكن تحقيقها باستخدام تصميمات الغلايات القياسية. تصل مستويات الكفاءة النموذجية إلى حوالي 90 بالمائة عندما تكون درجة حرارة الماء العائد عند 110 فهرنهايت أو أقل ، وترتفع مع انخفاض درجة حرارة عودة الماء بعد ذلك.

أنبوب مائي مرن (فليكستوبي). هذا البناء مقاوم بشكل خاص لصدمة الحرارة ، مما يجعله خيارًا طبيعيًا لاستخدامات التدفئة. تأتي غلايات الأنابيب المائية المرنة في مجموعة واسعة من مدخلات الوقود وهي مناسبة تمامًا لتطبيقات الضغط المنخفض التي تستخدم إما البخار أو الماء الساخن. (ليس كل "الغلايات" تغلي الماء في الواقع!) كما أنها سهلة الصيانة ، مع سهولة الوصول إلى أجزاء العمل الخاصة بها من الخارج.

كهربائي. تشتهر هذه الغلايات بأنها منخفضة التأثير: نظيفة وهادئة وسهلة التركيب وصغيرة فيما يتعلق بفائدتها. نظرًا لأنه لا يوجد شيء محترق بالفعل (أي لا يوجد لهب يدعو للقلق) ، فإن الغلايات الكهربائية بسيطة بشكل رائع. لا يوجد وقود أو معدات لمناولة الوقود في المزيج ، وبالتالي لا يوجد عادم ولا حاجة للأنابيب والمنافذ المرتبطة. بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي هذه على عناصر تسخين يسهل استبدالها.

مولد البخار لاستعادة الحرارة (HRSG). هذا هو "مبادل حراري" مبتكر لاسترداد الطاقة يستعيد الحرارة من تيار الغاز الساخن المار. هذه تخلق بخارًا يمكن استخدامه لقيادة عملية معينة أو استخدامه لتشغيل توربينات بخارية لتوليد الكهرباء باستخدام مغناطيس كهربائي. تم بناء مولد بخار استرداد الحرارة على أساس ثلاثة مكونات أساسية - مبخر ، ومسخن فائق وموفر.

تستخدم محطات الطاقة النووية الطاقة ليس من احتراق الوقود ولكن من خلال الفصل الميكانيكي لأصغر مكوناتها. هذه طريقة معتدلة جدًا في الوصف الانشطار النووي، حيث يتم تكسير الذرات (في هذه الحالة ، تلك التي تنتمي إلى عنصر اليورانيوم) إلى ذرات أصغر ، مما يؤدي إلى إطلاق كميات هائلة من الطاقة.

يتم التقاط الطاقة المنبعثة من الانشطار واستخدامها لتسخين المياه وغليها ، ويستخدم البخار الناتج لتشغيل التوربين لغرض توليد الكهرباء.