הופעתו של גנרטור אדים, או דוּד, שינה את חיי היומיום הרבה לפני שחידושים אלקטרוניים עשו זאת, וניתן לטעון שהיו גדולים יותר השפעה כוללת יותר מחידושים אחרונים כמו סחר מקוון, מדיה חברתית ואלחוטית טֶכנוֹלוֹגִיָה. קשה להעריך כעת כמה זה היה מחליף משחק להיות מסוגל להגיע ממקום למקום בלי כוח אישי או בעלי חיים (למשל, כרכרה רתומה לסוסים).
על פניו, ייצור הקיטור בכוונה נראה כמו בחירה מוזרה. כשמסתכלים על העולם כמו שילד צעיר עשוי להופיע, נראה כי קיטור הוא לא יותר מפסולת מימית חובה תוצר של תהליכים שונים הכוללים ייצור חום, מבישול קופסת פסטה ועד לחימום המסדרונות של א בִּניָן.
הדרך הטובה ביותר להתייחס למוחך לערך של קיטור רתום כראוי היא לדמיין מה קורה כאשר משהו שקיטור מתנשא ממנו פתאום מכוסה או מונעת באופן אחר פיזית להוציא את הקיטור הזה - למשל, הידוק מכסה היטב על סיר מים רותחים אפילו שנייה לפני משחרר אותו.
היסודות והמקורות של כוח הקיטור
קיטור הוא אדי מים, או באופן כללי יותר, הצורה הגזית של המולקולה. מים מורכבים מאטומי מימן וחמצן ובעלי נוסחה מולקולרית של H2או כמו עניין אחר עם מסוים נקודת רתיחה, מים מסוגלים להיכנס לשלב הגזי כאשר הם מגיעים לטמפרטורה זו (עבור מים, 100 צלזיוס, או מעלות צלזיוס (212 צלזיוס, או מעלות פרנהייט)
כיום, תפקידו החשוב ביותר של קיטור הוא בייצור חשמל. אך בשלהי המאה העשרים התגלה כי קל יותר להוציא מי שפכים ממכרות כשהם מעובים. בתהליך התגלה שתהליך עיבוי המים יוצר ואקום (לחץ שלילי ביחס לכל מה שנמצא מחוץ לאזור פעילות העיבוי). ממצא זה שולב בסופו של דבר במנועי קיטור וגנרטורים מודרניים.
מה מייצרים תחנות כוח קיטור?
ישנם סוגים שונים של תחנות כוח קיטור, כאשר הארגון ופרטים ספציפיים אחרים של כל אחד מהם תלוי במטרה הסופית של הכוח המופק בקיטור. בשני המקרים, אדים אינם המטרה, אלא אמצעי למטרה לייצור כוח.
במקום פשוט לשחרר קיטור לאוויר הפתוח, עם כל לחץ שההבדלים המקומיים מגוהצים במהירות בגלל אספקת אוויר בלתי מוגבלת, היא נלכדת במרחב כלשהו וכוחו העצור משוחרר על ידי אספקת בני אדם צִיוּד.
בתחנות כוח קיטור נוצר על ידי שריפת דלק בסביבה בלחץ גבוה - כלומר דוד. זה נראה בעיקר במפעלי הפחם, אם כי בתחילת המאה ה -21 אלה נכנסו אש כבדה הן על השפעותיהם המזהמות הישירות והן על תרומתם לאקלים האנתרופוגני שינוי. קיטור משמש גם בתחנות כוח גרעיניות וכן בתחנות כוח תרמיות סולאריות.
רכיבי תחנת כוח קיטור
למרות שההרכב והבנייה של הדודים יכולים להשתנות, מרכיבי הליבה שלהם זהים במידה רבה וכוללים את הדברים הבאים:
- תיבת אש: תא זה הוא המקום בו הבעירה מתרחשת, והוא מאכלס את המבערים והתקני הרגולציה השונים.
- מבערים: אלה מזריקים תערובת של אוויר ודלק (בדרך כלל פחם, מזוט או גז טבעי) למערכת ההפצה כדי לייעל את התערובת לבעירה.
- תופים: אלה כוללים תוף בוץ תחתון לאיסוף פסולת מוצקה בעיקר ותוף קיטור עליון לאיסוף הקיטור לצורך הכנסתם למערכת ההפצה.
- כלכלן: מכשיר זה מייעל את היעילות התפעולית על ידי חימום מראש של מי הזנה לטמפרטורה נתונה לפני שהוא יכול להיכנס לגוף מערכת הדודים.
- מערכת הפצת קיטור: רשת שסתומים, צינורות וחיבורים מותאמת אישית לרמות הלחץ של האדים המועברים דרך המערכת. קיטור משאיר את הדוד עם מספיק לחץ להפעלת תהליך כלשהו במורד הזרם (למשל, ייצור חשמל באמצעות טורבינה).
- מערכת מי הזנה: אלמנט קריטי זה של דוד מבטיח שכמות המים הנכנסת למערכת מאזנת את היציאה מהמערכת. יש לחשב זאת במשקל, ולא בנפח, מכיוון שחלק מהמים הם קיטור וחלקם נוזליים.
סוגי מחוללי קיטור
Firetube. אלה משמשים לרוב בתהליכים הזקוקים בין 15 ל -2,200 כוחות סוס (1 כ"ס = 746 וואט, או W). סוג הדוד הזה גלילי, עם הלהבה בחלל התנור עצמו וגזי הבעירה עצמם מוחזקים בתוך סדרת צינורות. אלה מגיעים בשני עיצובים בסיסיים: גב יבש וגב רטוב.
צינור מים. בסידור זה, צינורות מכילים אדים, מים או שניהם, ואילו תוצרי הבעירה עוברים מחוץ לצינורות. לרוב אלה יש מספר רב של תופים ומכיוון שהם משתמשים במעט מים יחסית, הדודים הללו מציעים יכולות אידוי מהירות בצורה יוצאת דופן.
מִסְחָרִי. אלה כוללים בדרך כלל שילובים של צינורות מים, צינורות עמידות והתנגדות חשמלית. הם פופולריים בבניינים גדולים הדורשים טמפרטורה קבועה בעיקר, כמו בתי ספר וספריות, משרד ובנייני ממשלה, שדות תעופה, מתחמי דירות, בתי חולים מכללות ומעבדות מחקר אחרות, וכן הלאה עַל.
עיבוי. דודי עיבוי יכולים להגיע לרמות יעילות תרמיות של עד 98 אחוזים, לעומת 70 עד 80 אחוזים שאפשר להשיג בעזרת עיצובי דוודים סטנדרטיים. רמות יעילות אופייניות מגיעות לכ- 90 אחוז כאשר טמפרטורת המים המוחזרים היא 110 F ומטה, ועולה עם ירידת טמפרטורת החזרת מים לאחר מכן.
צינור מים גמיש (פלסטובה). מבנה זה עמיד במיוחד בפני "הלם חום", מה שהופך אותו לאופציה טבעית לשימושים בחימום. דודי צינור מים גמישים מגיעים במגוון רחב של כניסות דלק ומתאימים היטב ליישומים בלחץ נמוך באמצעות קיטור או מים חמים. (לא כל ה"דודים "אכן מרתיחים מים!) אלה גם די קלים לתחזוקה, עם גישה נוחה לחלקי העבודה שלהם מבחוץ.
חשמלי. דוודים אלה בעלי השפעה נמוכה מפורסמים: נקיים, שקטים, קלים להתקנה וקטנים ביחס לתועלתם. מכיוון שדבר לא נשרף בפועל (כלומר, אין להבה לדאוג), דוודים חשמליים פשוטים להפליא. בתערובת אין דלקים או ציוד לטיפול בדלקים, ולכן אין פליטה ואין צורך בצינורות ובנמלים נלווים. בנוסף, אלה כוללים גופי חימום שקל להחליף אותם.
מחולל קיטור להתאוששות חום (HRSG). זהו "מחליף חום" חדשני להחלמת אנרגיה המחזר חום מזרם של גז חם שעובר. אלה יוצרים קיטור שניתן להשתמש בו כדי להניע תהליך מסוים או להשתמש בו כדי להניע טורבינת קיטור לייצור חשמל באמצעות אלקטרומגנט. מכשירי HRSG בנויים על בסיס של שלושה מרכיבים עיקריים - מאייד, מחמם-על וכלכלן.
קיטור כדלק כור גרעיני
תחנות כוח גרעיניות משתמשות באנרגיה לא בעירה של דלק אלא בהפרדה מכנית של מרכיביו הזעירים ביותר. זו דרך מתונה מאוד לתאר ביקוע גרעיני, בהם האטומים (במקרה זה, אלה השייכים לאלמנט האורניום) נשברים לאטומים קטנים יותר, ומשחררים כמויות אדירות של אנרגיה.
האנרגיה שמשתחררת בביקוע נלכדת ומשמשת לחימום והרתחת מים, והקיטור שנוצר משמש להנעת טורבינה לצורך ייצור חשמל.