زغالسنگ یکی از منابع حیاتی در تولید برق جهان محسوب میشود و در حال حاضر حدود ۳۶ درصد از برق جهان را تأمین میکند. پیشبینیها نشان میدهد که این ماده همچنان نقش مهمی در تأمین انرژی جهانی خواهد داشت و ممکن است تا سال ۲۰۴۰ حدود ۲۲ درصد از تولید برق جهان همچنان از طریق زغالسنگ تأمین شود. این موضوع جایگاه زغالسنگ را بهعنوان یکی از مهمترین منابع تولید برق در جهان حفظ خواهد کرد.
زغالسنگ حرارتی و کاربرد آن در نیروگاهها
زغالسنگ بخاری یا زغالسنگ حرارتی (Steam Coal / Thermal Coal) نوعی از زغالسنگ است که در نیروگاهها برای تولید برق مورد استفاده قرار میگیرد.
در فرآیند تولید برق، ابتدا زغالسنگ در آسیابهای مخصوص به ذرات بسیار ریز و پودر مانند تبدیل میشود. این فرآیند باعث افزایش سطح تماس ذرات زغالسنگ با هوا شده و امکان احتراق سریعتر و کنترلشدهتر را فراهم میکند.
فرآیند احتراق زغالسنگ پودر شده (PCC)
در سیستمهای احتراق زغالسنگ پودر شده (Pulverised Coal Combustion – PCC) که با نام سیستم سوخت پودر شده (Pulverised Fuel – PF) نیز شناخته میشوند، پودر زغالسنگ همراه با هوای داغ با دمای حدود ۳۴۰ درجه سانتیگراد وارد محفظه احتراق بویلر میشود.
در این محفظه، زغالسنگ در دمای بالا حدود ۱۰۳۰ تا ۱۳۳۰ درجه سانتیگراد میسوزد و انرژی حرارتی تولید میکند. این گرما باعث تبدیل آب موجود در لولههای اطراف بویلر به بخار فوقداغ با دمای حدود ۵۴۰ تا ۶۷۰ درجه سانتیگراد میشود.
تولید برق از بخار
بخار پرفشار تولیدشده وارد توربین بخار میشود. این توربین دارای هزاران پره شبیه ملخ است که نیروی بخار باعث چرخش آنها میشود. در نتیجه، محور توربین با سرعت بالا، حدود ۱۸۰۰ تا ۳۶۰۰ دور در دقیقه (RPM)، به حرکت درمیآید.
در انتهای محور توربین، یک ژنراتور متصل است که شامل سیمپیچهای دقیق است. هنگامی که این سیمپیچها در میدان مغناطیسی قوی با سرعت زیاد حرکت میکنند، انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی تبدیل شده و برق تولید میشود.
بازیافت بخار و افزایش راندمان نیروگاه
پس از عبور بخار از توربین، بخار سرد شده و به آب تبدیل میشود و دوباره به بویلر بازگردانده میشود تا مجدداً گرم شود. در نیروگاههای پیشرفتهتر، بخار میتواند قبل از مرحله میعان، برای یک یا حتی دو مرحله گرمادهی مجدد به توربین بازگردانده شود که باعث افزایش راندمان تولید برق میشود.
انتقال برق تولیدشده
برق تولیدشده در نیروگاه ابتدا به ولتاژهای بسیار بالا، تا حدود ۴۰۰ هزار ولت، افزایش داده میشود تا انتقال آن از طریق شبکههای برق با کمترین تلفات و بیشترین بازده انجام شود.
در نزدیکی محل مصرف، مانند منازل و واحدهای تجاری، ولتاژ برق کاهش داده شده و به سطح ایمن حدود ۱۰۰ تا ۲۵۰ ولت تبدیل میشود تا در شبکه مصرف خانگی مورد استفاده قرار گیرد.
?How is coal converted to electricity
Coal is vital in global electricity generation, providing 36% of the world’s electricity. It is projected to maintain its significance, with predictions suggesting it could still account for 22% of global electricity by 2040, reinforcing its position as the leading single power source worldwide.
Steam coal, or thermal coal, is utilised in power stations for electricity generation. The coal is initially ground into fine powdery dust in rolling mills, which increases the surface area and promotes fast controlled combustion.
In pulverised coal combustion (PCC) systems, commonly known as a pulverised fuel (PF) system, the powdered coal is blown with hot air (340oC or 650 oF) into the combustion chamber of a boiler where it is ignited and burns at high temperature (1030-1330 oC).
The hot gases and heat energy produced converts water – in tubes lining the boiler – into super-heated steam (540-670 oC).
This high-pressure steam is then passed into a turbine containing thousands of propeller-like blades. The steam propels these blades, causing the turbine shaft to rotate at high speed (1800-3600 revolutions per minute, RPM).
A generator consisting of carefully wound wire coils is attached at one end of the turbine shaft. Electricity is produced when these coils are rapidly spun within a strong magnetic field.
Once the steam has passed through the turbine, it is condensed and returned to the boiler for reheating. In more sophisticated plants, the steam can be quickly recirculated to the turbine for a first or even a second reheat before the condensing stage.
The electricity generated is transformed into higher voltages – up to 400,000 volts – used for economical, efficient transmission via power line grids.
When it nears the point of consumption, such as our homes, the electricity is transformed to the safer 100-250 voltage systems used in the domestic market.
