محطات توليد الكهرباء البخارية بالغاز الطبيعى Fossil Fuel power plants

المحطات البخارية ... كثير من الناس يعتقدون أن المحطات البخارية هى نوع واحد فقط وهو المحطات التى تعمل بالوقود الإحفورى Fossil Fuel مثل الغاز الطبيعى أو الفحم أو غيرها ولكن بالطبع هذا النوع احدى الأنواع الأربعة لتوليد الطاقة الكهربية بإستخدام التوربينات البخارية. كنا قد تحدثنا فى الدرس الأول عن انواع محطات توليد القوى مع شرح بالصور وبينا كيف يتم إنتاج الكهرباء من المولد والفكرة العامة لكل نوع من أنواع المحطات العشر بصورة عامة . ثم فى الدرس الثانى تكلمنا بشئ من التفصيل عن التوربينات البخارية بصفة عامة و وضحنا كيف تعمل هذه التوربينات وأن الهدف فى النهاية هو الحصول على البخار المحمص .

واليوم نتحدث عن أول طريقة لتوليد هذا البخار وهى أكثر الطرق إنتشارا ويظن الكثير أنه الطريقة الوحيدة لتوليد الطاقة الكهربية بإستخدام البخار أو ترتبط عنده كلمة محطة بخارية دائما بهذا النوع الذى يستخدم الوقود الإحفورى كالفحم والغاز الطبيعى ولكن بالطبع كما قلنا أنها ليست الطريقة الوحيدة ولكن يوجد 3 طرق أخرى للحصول على البخار وسوف نتعرض لها فى الدروس القادمة ولكن اليوم نتحدث عن أكثر الأنواع شيوعا وهو الوقود الإحفورى كالغاز الطبيعى والفحم.

الجزء الأول فى المحطة البخارية التى تعمل بالغاز أو بالسولار أو بالفحم هو الغلاية Boiler وهو المكان الذى يتم فيه إحتراق الوقود لكى ينتج الحرارة التى تسخن الماء الذى سيتحول لبخار يدخل إلى التوربينة.

ولكن كل نوع من أنواع الوقود يتطلب إضافات accessory equipment تختلف عن النوع الأخر من الوقود وذلك لحقن الوقود فى الغلاية والتحكم فى عملية الحرق والغازات الخارجة والنسب المختلفة فيها والكثير من العوامل.

بعض المحطات الكهربية من الممكن أن يغير نوع الوقود المستخدم فعلى سبيل المثال من الشائع ان تحول محطات توليد الطاقة بإستخدام السولار إلى الغاز الطبيعى عندما يكون أرخص. لكن من غير العملى أن تحول محطة تعمل بالفحم إلى السولار أو الغاز الطبيعى إلا إذا كانت مصممة على هذا التحويل.

بالنسبة للمحطات البخارية التى تعمل بالفحم فإن حرق الفحم يتم عن طريق إحدى الطرق التالية :

فى الطرق التقليدية يتم وضع الفحم على سير معدنى ناقل للحركة metal conveyor belts فى داخل غرفة الحريق بالغلاية ويتم حرق الفحم أثناء مروره على السير حيث يسير هذا السير ببطء. تجمع المخلفات الناتجة عن الحريق Ash وتجمع أسفل السير وتباع حيث تدخل هذه المخلفات فى بعض الصناعات الأخرى.


الطريقة الأخرى هى طريقة الفحم المطحون pulverized coal حيث يتم تكسير الفحم إلى أن يصبح كالبودرة ثم يتم حقنه فى الفرن ويحرق كما يحرق الغاز الطبيعى أو السولار مع ملاحظة أن الفحم المطحون يخلط مع كمية من الهواء الجوى ويحقن فى الفرن.
فى كثير من الأحيان يجب الإعتناء بالسماحية التى تسمح بها البيئة لإنبعاث بعض الغازات الضارة مثل NO2, CO, and SO2 حيث تحدد الأجهزة البيئية نسب معينة لذلك لا يمكن تخطيها.


ولذلك فهناك بعض الإعتبارات التى يجب أن تؤخذ فى الإعتبار عند القرار بإنشاء محطة بخارية تعمل بالفحم فكما قلنا لا بد من أن نأخذ فى الإعتبار الجانب البيئى والسماحية المتاحة للإنبعاثات من المحطة وأيضا أنظمة النقل التابعة للمحطة التى يجب أن تتوافر بشكل مستمر لكى يمكن الإعتماد عليها فى توصيل الفحم دائما.


والشكل فى الأسفل يوضح محطة بخارية تعمل بالفحم ولاحظ كيف يدخل الفحم المحطة عن طريق السير فى منطقة الCoal Supply  حيث يدخل المطحنة التى تحول الفحم إلى بودرة ويخرج العادم من ماسورة العادم  Stack . وتوجد دورة البخار بداية من ال Steam line