Hiện nay, các nhà máy nhiệt điện đang đóng góp một phần quan trọng vào tổng sản lượng điện quốc gia. Vậy nhiệt điện là gì? Cơ chế vận hành của các nhà máy nhiệt điện ra sao? Hãy cùng Vankhinen-THP tìm hiểu chi tiết trong bài viết dưới đây.
Một số thông tin về nhiệt điện
Nhiệt điện là phương pháp tạo ra điện năng bằng cách chuyển đổi năng lượng từ nhiệt năng một cách hiệu quả. Thông thường, điện năng được tạo ra bằng cách sử dụng nước nóng hoặc hơi nước để chuyển đổi thành năng lượng cơ học, sau đó dùng tuabin để biến năng lượng cơ học thành điện năng. Để đạt hiệu suất tối ưu, các nhà máy nhiệt điện cần áp dụng công nghệ tiên tiến.
Một trong những tiến bộ quan trọng trong lĩnh vực nhiệt điện là sử dụng các vật liệu mới để tối ưu hoá quá trình chuyển đổi năng lượng. Các vật liệu như graphene, sợi carbon và composite mới được phát triển nhằm cải thiện hiệu suất của tuabin, giúp giảm chi phí và nâng cao hiệu suất của hệ thống nhiệt điện.
Đặc biệt, một số nhà máy nhiệt điện đã bắt đầu tích hợp các nguồn năng lượng thay thế như năng lượng mặt trời, gió để cung cấp năng lượng cho quá trình sản xuất. Điều này giúp giảm phát thải khí nhà kính, giúp các nhà máy nhiệt điện phát triển bền vững và ổn định hơn.
Tóm lại, nhiệt điện đóng vai trò quan trọng tong việc tạo ra điện năng, đóng góp vào hệ thống điện quốc gia. Tuy nhiên, để đảm bảo bền vững và giảm thiểu tác động đến môi trường, việc áp dụng công nghệ tiên tiến và sử dụng các nguồn năng lượng thay thế là rất cần thiết để tối ưu hoá quá trình sản xuất điện.
Nhà máy nhiệt điện là gì?
Nhà máy nhiệt điện là những cơ sở sử dụng nguyên liệu hóa thạch như than đá, khí đốt, nhiên liệu sinh học, năng lượng hạt nhân hoặc năng lượng mặt trời để tạo ra nhiệt và chuyển đổi thành điện năng. Quá trình này bao gồm việc tạo ra hơi nước để làm quay tuabin, từ đó sinh ra điện. Hơi nước sau khi qua tuabin sẽ ngưng tụ và được thu hồi để tái sử dụng cho các chu trình tiếp theo.
Nhà máy nhiệt điện có thiết kế khác nhau, tùy thuộc vào loại nhiên liệu được sử dụng. Một số thiết kế được gọi là “trung tâm năng lượng” vì có khả năng biến đổi nhiệt thành điện. Ngoài ra, một số nhà máy còn cung cấp nhiệt năng cho các mục đích công nghiệp, sưởi ấm hoặc để xử lý nước muối.
Những ưu điểm của nhà máy nhiệt điện bao gồm thời gian xây dựng ngắn, chi phí nguyên liệu thấp, đặc biệt là than đá. Một điểm mạnh nữa là khả năng xây dựng gần các khu vực công nghiệp. Tuy nhiên, nhà máy nhiệt điện cũng có những nhược điểm như chi phí xây dựng cao, thời gian khởi động chậm, hiệu suất thấp và tác động môi trường lớn, đặc biệt là vấn đề ô nhiễm.
Cấu tạo nhà máy nhiệt điện
Một nhà máy nhiệt điện có cấu tạo bao gồm các thành phần sau:
Nồi hơi: Đây là bộ phận đầu tiên, có nhiệm vụ biến nước thành hơi nước thông qua quá trình đốt cháy nhiên liệu. Tại đây, năng lượng hóa học được chuyển đổi thành nhiệt năng.
Cuộn dây: Cuộn dây này chạy qua nồi hơi, cho phép nước lưu thông và chuyển đổi thành hơi nước. Quá trình này bao gồm sự trao đổi nhiệt giữa khói lò và nước.
Tuabin hơi: Tuabin hơi là thiết bị thu thập hơi nước, được điều khiển bởi một hệ thống phức tạp liên quan đến áp suất và nhiệt độ. Thiết kế của tuabin bao gồm nhiều thân, có khả năng làm việc với mức áp suất cao, trung bình và thấp để tối ưu hóa việc sử dụng hơi nước.
Máy phát điện: Đây là thiết bị cuối cùng, có nhiệm vụ chuyển đổi năng lượng cơ học từ trục của tuabin hơi thành năng lượng điện thông qua cảm ứng điện từ. Nhà máy điện này chuyển đổi năng lượng cơ học từ trục thành dòng điện xoay chiều ba pha. Máy phát điện được liên kết với các trục khác thông qua các cơ cấu khác nhau.
Cơ chế vận hành của nhà máy nhiệt điện
Trong một nhà máy nhiệt điện truyền thống, quy trình vận hành bắt đầu bằng việc đốt cháy nhiên liệu trong lò hơi. Quá trình này tạo ra nhiệt độ cao, làm nóng nước và chuyển thành hơi nước ở áp suất cao. Hơi nước sau đó được sử dụng để quay một tuabin lớn, chuyển đổi nhiệt năng thành năng lượng cơ học. Tiếp theo, năng lượng cơ học được chuyển đổi thành điện năng thông qua máy phát điện. Điện năng sau đó được đưa qua máy biến áp để tăng điện áp và truyền đi, giúp giảm thiểu tổn thất do hiệu ứng Joule. Hơi nước rời khỏi tuabin được đưa đến bình ngưng và chuyển đổi lại thành nước, sau đó quay trở lại lò hơi để bắt đầu chu trình sản xuất hơi nước mới.
Dù sử dụng loại nhiên liệu nào thì cơ chế vận hành của một nhà máy nhiệt điện truyền thống vẫn không thay đổi. Tuy nhiên, sẽ có sự khác biệt trong quá trình xử lý nhiên liệu trước và thiết kế của lò hơi đốt.
Vì vậy, đối với nhà máy nhiệt điện sử dụng than, nhiên liệu cần được nghiền nhỏ trước khi đưa vào lò hơi. Trong khi đó, các nhà máy sử dụng dầu, nhiên liệu được đốt trực tiếp. Còn đối với các nhà máy sử dụng khí tự nhiên, nhiên liệu được đưa vào lò hơi thông qua đường ống dẫn khí mà không cần nghiền trước. Đối với các thiết bị trộn nhiên liệu sẽ áp dụng quy trình xử lý riêng biệt đối với từng nhiên liệu.
Trên đây là một số thông tin về nhiệt điện là gì và cơ chế hoạt động của nhà máy nhiệt điện. Nhà máy nhiệt điện giữ vai trò quan trọng trong việc đảm bảo cung cấp điện ổn định. Tuy nhiên, tối ưu hóa quy trình vận hành và đảm bảo tính bền vững trong việc sử dụng nguồn năng lượng là những thách thức lớn mà ngành công nghiệp nhiệt điện sẽ phải đối mặt trong tương lai.