Nhiệt điện là gì? Nhà máy nhiệt điện là gì và cấu tạo của nó
Như chúng ta đã biết, hiện nay điện năng được tạo ra từ các nhà máy nhiệt điện là một phần quan trọng, đóng góp rất lớn cho sản lượng điện phục vụ nhu cầu trong nước cũng như xuất khẩu. Vậy nhiệt điện là gì? Cơ chế hoạt động của nhà máy nhiệt điện như thế nào? Hãy cùng Thiết Bị Điện Goldsun tìm hiểu qua bài viết dưới đây nhé!
Nhiệt điện là gì?
Nhiệt điện được hiểu đơn giản là nguồn điện được chuyển đổi từ chính nguồn năng lượng nhiệt thông qua 2 cơ chế liên quan và hiệu ứng Seebeck và hiệu ứng Peltier. Ưu điểm của nhiệt điện là để làm mát dựa trên sự chuyển đổi điện năng thành nhiệt độ và phát điện dựa trên sự chuyển đổi nhiệt thành điện.
Nhiệt điện có vai trò vô cùng quan trọng đối với các hoạt động sinh hoạt, sản xuất và kinh doanh của con người với vai trò cấp điện. Một ví dụ điển hình về nhiệt điện thường gặp trong đời sống hàng ngày là bếp nấu sinh khối, lò nướng hay bếp cắm trại …
Nhà máy nhiệt điện là gì?
Nhà máy điện nhiệt là một nhà máy điện, trong đó hóa năng của nhiên liệu biến thành nhiệt năng cấp nhiệt cho nước để biến thành hơi. Nước được đun nóng, chuyển thành hơi nước và quay một tua bin hơi nước và tuabin này làm chạy một máy phát điện. Sau khi đi qua tuabin, hơi nước được ngưng tụ trong bình ngưng và tuần hoàn lại đến nơi mà nó đã được làm nóng, quá trình này được gọi là chu trình Rankine.
Khác biệt lớn nhất trong thiết kế của nhà máy nhiệt điện là do các nguồn nhiên liệu khác nhau. Một số thiết kế thích sử dụng thuật ngữ trung tâm năng lượng hạn bởi vì các cơ sở đó chuyển đổi hình thức của năng lượng từ nhiệt năng thành điện năng. Một số nhà máy nhiệt điện cũng cung cấp năng lượng nhiệt cho mục đích công nghiệp, để sưởi ấm, hoặc để khử muối trong nước cũng như cung cấp năng lượng điện.
Một tỷ lệ lớn khí CO2 được tạo ra từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch ở các nhà máy nhiệt điện gây ảnh huởng rất lớn đến bầu không khí sống của con người.Vì vậy nhà máy nhiệt điện luôn được hạn chế sử dụng một cách tối ưu để giảm tác hại của khí thải công nghiệp.
Cấu tạo của nhà máy điện
- Nồi hơi: Nhiệm vụ chuyển đổi nước thành hơi nước thông qua quá trình đốt cháy nhiên liệu. Đồng thời trong giai đoạn này năng lượng hóa học cũng sẽ được chuyển đổi thành nhiệt năng.
- Cuộn dây: Chức năng lưu thông và chuyển hóa nước thành hơi nước
- Tuabin hơi: Thu thập hơi nước, thường có nhiều thân, áp suất đa dạng để tận dụng tối đa hơi nước.
- Máy phát điện: Thu năng lượng cơ học được tạo ra qua trục của tuabin và chuyển thành năng lượng điện nhờ cảm ứng điện từ.
Nguyên lý hoạt động của nhà máy nhiệt điện
Về cơ bản, nhà máy nhiệt điện hoạt động dựa trên nguyên lý biến đổi nhiệt năng sang cơ năng thông qua việc đốt cháy nhiên liệu hóa thạch. Sau đó từ cơ năng chuyển hóa thành điện năng thông qua việc nước bay hơi làm quay tuabin gắn với máy phát điện.
Dưới đây chúng tôi sẽ giới thiệu về nhà máy nhiệt điện đốt than – nguyên liệu được sử dụng phổ biến hiện nay:
Cấu tạo chi tiết gồm:
- Lò hơi đốt than phun:Gồm đường ống hồi, buồng lửa, quạt, ống thải, bộ sấy, dàn ống nước lên xuống, bộ quá nhiệt… Với 2 nhiệm vụ, đầu tiên đốt nhiên liệu thành sản phẩm đốt cháy có nhiệt độ cao. Thứ hai là đưa nước cấp vào lò, tiếp nhận nhiệt từ sản phẩm cháy và chuyển hóa thành nước nóng, nước sôi, hơi bão hòa… Công suất hoạt động của lò hơi thường là lớn có công suất 50MW – 1000 MW, hiệu suất cao. Ngoài ra, trong hệ thống lò hơi còn có các loại van công nghiệp như van tái đầu vào tái tạo nhiệt, van tay đường xả nước…, dàn ống làm mát xỉ đáy, hệ thống ống khói, gió; hệ thống bypass, hệ thống cấp than, đá vôi…
- Phần tuabin gồm phin lọc dầu, phớt chắn dầu…
- Phần cơ nghiền liệu: bao gồm máy nghiền than, máy phá đống, băng tải than…
- Phần điện: gồm hệ thống lọc bụi, máy phát, kích từ, hệ thống UPS, DC, vòng bi động cơ…
- Phần C&I: gồm hệ thống lò hơi, hệ thống quan trắc môi trường, phân tích chất lượng nước, BOD và đồng hồ áp suất…
Nguyên lý hoạt động cơ bản:
Nguyên liệu đầu vào than đá được nghiền thành bột mịn bằng máy nghiền bột và được thổi vào lò hơi để đốt cháy. Bên trong lò hơi, phần nhiệt được tạo ra sẽ chuyển hóa nước thành hơi nước. Dưới điều kiện áp suất cao, hơi nước sẽ làm quay cánh tuabin được nối với máy phát điện.
Kết quả máy phát điện sẽ tạo ra điện năng. Phần hơi nước ngưng tụ sau đó sẽ được làm nguội và tuần hoàn trở lại lò hơi đốt than để chuyển hóa thành hơi nước, cung cấp năng lượng cho tuabin.
Nhìn chung, có thể thấy nhà máy nhiệt điện đốt than có cơ chế vận hành tuần hoàn khép kín và tái sử dụng nước liên tục.
Yêu cầu kỹ thuật của nhà máy nhiệt điện
Theo quy định chung, hầu hết các nhà máy nhiệt điện và các thiết bị, sơ đồ công nghệ bên trong phải thỏa mãn các yêu cầu dưới đây:
- Đảm bảo nguồn cung cấp điện phục vụ nhu cầu sinh hoạt của con người liên tục, không bị gián đoạn.
- Đảm bảo các chỉ tiêu của nguồn điện về tần số, điện áp phải đúng với tiêu chuẩn đã được quy định trước.
- Phải đáp ứng đủ các tiêu chí an toàn về con người và không ảnh hưởng đến môi trường xung quanh. Trường hợp nhà máy nhiệt điện thải ra các chất độc hại, khí độc hại như SO2, NO2… cần có giải pháp áp dụng các công nghệ xử lý phù hợp, triệt để
- Phần nước thải được xả ra từ các nhà máy nhiệt điện phải có hệ thống xử lý nghiêm ngặt, đúng quy định. Đảm bảo nước thải trước khi thải ra môi trường đạt tiêu chuẩn.
- Phải áp dụng sơ đồ công nghệ khép kín không có chất phát thải đối với quá trình xử lý nước bổ sung và tro xỉ.
- Hợp lý hóa trong khâu thiết kế nhà máy, tối ưu các khâu xây dựng, lắp đặt để giảm thiểu chi phí vận hành, tiêu hao nhiên liệu…
- Hiệu quả kinh tế nhiệt điện phải đảm bảo ở mức cao nhất, các chỉ tiêu năng lượng của nó không được thấp hơn chỉ tiêu của các nhà máy trên thế giới.
Phân loại nhà máy nhiệt điện
Nhà máy nhiệt điện có thể được phân loại theo đối tượng nhiên liệu mà nhà máy sử dụng để tạo ra nhiệt năng, bao gồm các loại sau:
- Nhà máy nhiệt điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch đốt nhiên liệu tạo ra nhiệt năng. Các loại nhà máy sử dụng nhiên liệu hóa thạch có thể kể đến như là nhà máy nhiệt điện than và nhà máy điện khí đốt tự nhiên.
- Các nhà máy điện hạt nhân sử dụng quá trình phân hạch để tạo ra điện. Trong các nhà máy này, các hạt nhân uranium bị tách ra tạo ra nhiệt năng cần thiết để tạo ra hơi nước. Sau đó, nó hoạt động giống như các nhà máy điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch, nơi hơi nước quay một tuabin và tạo ra dòng điện.
- Nhà máy nhiệt mặt trời sử dụng năng lượng mặt trời, tức là nhiệt độ từ các tia nắng mặt trời để tạo ra hơi nước cần thiết để tạo ra điện năng.
Tác động của nhà máy nhiệt điện ra môi trường
Nhà máy nhiệt điện thường thải chất thải vào khí quyển và thải chất thải thông qua truyền nhiệt.
Việc đốt cháy nhiên liệu hóa thạch sẽ tạo ra các hạt cuối cùng đi vào khí quyển, có thể phá hủy môi trường tự nhiên. Vì lý do này, các nhà máy nhiệt điện truyền thống cũng có bộ lọc đạt chuẩn và lượng chất thải thải ra môi trường cũng phải trong ngưỡng chịu tải của môi trường mà pháp luật quy định.
Trong trường hợp truyền nhiệt, những nhà máy điện quy trình hở hoàn toàn có thể khiến những dòng sông và đại dương nóng lên. May mắn thay, hiệu ứng này hoàn toàn có thể được xử lý bằng cách sử dụng mạng lưới hệ thống làm lạnh để làm mát nước đến nhiệt độ tương thích với thiên nhiên và môi trường.
Bên cạnh đó, các nhà máy nhiệt điện tạo ra nhiều loại chất ô nhiễm vật lý và hóa học rất nguy hiểm, có ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người, tác động tiêu cực đến sức khỏe con người có thể bao gồm một loạt các bệnh, từ nhẹ đến nghiêm trọng và đe dọa tính mạng.
Các chất ô nhiệm có thể kể đến như bức xạ điện từ, chất thải CO2, SO2 và các chất độc hại khác có thể gây ảnh hưởng đến sức khỏe hô hấp, tim mạch và tác động cả đến hệ thần kinh của con người, và gây ảnh hưởng xấu đến môi trường tự nhiên xung quanh chúng ta.
Bài viết trên đây Thiết Bị Điện Goldsun đã tổng hợp đầy đủ các thông tin chi tiết về chủ đề nhiệt điện. Hy vọng sẽ giúp quý bạn đọc có thêm hiểu biết về vấn đề này để vận dụng vào thực tế một cách hiệu quả nhé.
