نیروگاه حرارتی تأسیساتی است که از زغال سنگ، نفت، گاز طبیعی و سایر سوخت ها برای تولید انرژی گرمایی استفاده می کند و سپس آن را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. در حال حاضر، تولید برق حرارتی به عنوان یکی از مهمترین منابع برق در جهان، از مزایای فناوری بالغ، تولید برق پایدار و مقیاس بزرگ برخوردار است و نقش مهمی در منبع تغذیه بار پایه ایفا میکند.
مزایا و ویژگی های کلیدی
مقاومت در برابر دما و فشار بالا
فولاد دارای مقاومت عالی در برابر فشار و دما است و برای اجزای کلیدی مانند دیگها، لولههای بخار و توربینهای بخار مناسب است. فولاد همچنان می تواند استحکام مکانیکی و پایداری خوبی را در محیط دمای بالا حفظ کند و از عملکرد ایمن تجهیزات اطمینان حاصل کند.
استحکام و دوام ساختاری
سازه های نیروگاهی مانند قاب های فولادی، دودکش ها و سیستم های انتقال زغال سنگ نیاز به تحمل بارهای سنگین و استفاده طولانی مدت دارند. استحکام بالا و مقاومت در برابر خستگی فولاد پایداری و عمر طولانی سازه های نیروگاه را تضمین می کند.
مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر اکسیداسیون
در محیط های خورنده مانند گوگرد زدایی از گازهای دودکش و خروجی دود، فولاد ویژه (مانند فولاد ضد زنگ و فولاد مقاوم در برابر حرارت{0}) می تواند به طور موثر در برابر خوردگی و اکسیداسیون مقاومت کند و فرکانس و هزینه تعمیر و نگهداری تجهیزات را کاهش دهد.
قابلیت ماشینکاری و جوشکاری
برش، شکل دادن و جوشکاری فولاد آسان است و ساخت قطعات پیچیده مانند زانوهای لوله، مخازن تحت فشار و غیره راحت است و کارایی ساخت و تبدیل نیروگاه را بهبود می بخشد.
معمولی برنامه های کاربردی
فولاد آلیاژی{0} با استحکام بالا به طور گسترده در سیستمهای دیگ بخار در نیروگاههای زغالسنگ-برای اطمینان از عملکرد ایمن و پایدار در دمای بالا و فشار بالا استفاده میشود. فولاد مقاوم در برابر حرارت در خط لوله انتقال بخار برای کاهش تلفات حرارتی و افزایش عمر مفید استفاده می شود. کارگاه سازه های فولادی و سیستم پشتیبانی از فولاد سازه ای معمولی برای اطمینان از پایداری و اقتصاد کل ساختمان استفاده می کنند.
انرژی هسته ای از انرژی آزاد شده از واکنش های شکافت هسته ای برای تولید بخار استفاده می کند که توربین ها را برای تولید برق به حرکت در می آورد. انرژی هسته ای به عنوان یک منبع انرژی کارآمد و کم کربن{1}، در حالی که توان پایه{2} پایداری را فراهم می کند، الزامات بسیار بالایی را بر ایمنی تجهیزات، قابلیت اطمینان و عملکرد مواد تحمیل می کند.
مزایا و ویژگی های کلیدی
امنیت و قابلیت اطمینان بسیار بالا
تجهیزات انرژی هسته ای، مانند مخزن تحت فشار راکتور، ژنراتور بخار و خط لوله اصلی، باید در برابر دمای بسیار بالا، فشار بالا و محیط تابش مقاومت کنند. فولاد ویژه (مانند فولاد آلیاژی SA508) دارای مقاومت عالی در برابر شکنندگی تشعشع، ضریب انبساط حرارتی پایین و چقرمگی بالا است که عملکرد ایمن درازمدت نیروگاه های هسته ای را تضمین می کند.
مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر تشعشع
داخل یک راکتور هسته ای برای مدت طولانی در معرض دمای بالا و فشار بالا آب یا خنک کننده است، بنابراین فولاد باید مقاومت خوبی در برابر خوردگی و مقاومت در برابر آسیب تشعشع داشته باشد تا از خطر نشت ناشی از خراب شدن مواد جلوگیری شود.
خلوص و یکنواختی دقیق مواد
فولاد برای انرژی هستهای برای اطمینان از محتوای ناخالصی کم و ساختار یکنواخت و جلوگیری از عیوب موضعی یا انتشار ترک در محیط تشعشع باید تحت ذوب دقیق و بازرسی کیفیت قرار گیرد.
پایداری خدمات طولانی مدت-
عمر طراحی نیروگاههای هستهای اغلب به 40-60 سال میرسد و فولاد همچنان میتواند عملکرد پایداری را تحت تأثیر جفت طولانیمدت گرما، نیرو و تشعشع حفظ کند و نیاز به تعویض و نگهداری را کاهش دهد.
معمولی برنامه های کاربردی
مخزن تحت فشار راکتور از فولاد آلیاژی-با استحکام بالا- ساخته شده و برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی با فولاد ضد زنگ روکش شده است. فولاد ضد زنگ آستنیتی در خط لوله اصلی خنک کننده برای اطمینان از ایمنی حمل و نقل خنک کننده استفاده می شود. ساختار فولادی جزیره هستهای از فولاد طراحی لرزهای برای بهبود ایمنی کلی نیروگاه استفاده میکند.
سیستم های انرژی تجدیدپذیر، از جمله انرژی باد، انرژی خورشیدی و انرژی آب، پاک و پایدار هستند و جهت مهمی از تحول انرژی جهانی هستند. فولاد نقشی بی بدیل در پشتیبانی ساختاری تجهیزات انرژی های تجدیدپذیر و ساخت اجزای کلیدی ایفا می کند.
تولید برق بادی از توربینهای بادی برای تبدیل انرژی باد به انرژی الکتریکی استفاده میکند که عمدتاً از قطعاتی مانند برج، ناسل، پرهها و فونداسیون تشکیل شده است.
مزایا و ویژگی های کلیدی
طراحی با استحکام بالا و سبک وزن
برجهای فن عمدتاً از صفحات فولادی سازهای- با استحکام بالا ساخته میشوند که میتواند وزن و هزینههای حمل و نقل و نصب را کاهش دهد و در عین حال ظرفیت باربری را تضمین کند.
مقاومت در برابر خستگی و مقاومت در برابر آب و هوا
فن برای مدت طولانی بار متناوب باد را تحمل می کند و فولاد مقاومت خوبی در برابر خستگی و مقاومت در برابر خوردگی جو دارد که برای استفاده در محیط های مختلف مانند اقیانوس ها و کوه ها مناسب است.
پلاستیسیته خوب و قالب گیری آسان.
ساختار مخروطی و اتصال فلنج برج را می توان با خمش و جوش فولادی به راحتی متوجه شد که دقت و سفتی سازه را تضمین می کند.
اقتصاد و قابلیت بازیافت
هزینه فولاد نسبتاً پایین است و می توان آن را به طور کامل بازیافت کرد، که با مفهوم حفاظت از محیط زیست کل چرخه حیات سیستم انرژی تجدید پذیر مطابقت دارد.
معمولی برنامه های کاربردی
برج توربین بادی از فولاد ساختاری سری Q345 یا S355 استفاده می کند که به صورت مقطعی ساخته شده و در محل مونتاژ می شود. قاب و پایه موتورخانه از سازه های فولادی جوش داده شده برای پشتیبانی از قطعات سنگین مانند جعبه دنده و ژنراتور هستند. شمعهای لولههای فولادی دیواره{4} ضخیم به طور گسترده در پایههای نیروی بادی دریایی مانند شمعها و ژاکتها استفاده میشوند که در برابر خوردگی آب دریا مقاوم هستند و ساخت آن راحت است.
سیستم فتوولتائیک مستقیماً انرژی نور را از طریق پنل های خورشیدی به انرژی الکتریکی تبدیل می کند که عمدتاً شامل سیستم براکت، کابینت اینورتر و ساختار پشتیبانی می شود.
مزایا و ویژگی های کلیدی
ساختار پایدار و مقاومت در برابر آب و هوای قوی
براکتهای فتوولتائیک اغلب از فولاد گالوانیزه داغ یا آلیاژ آلومینیوم- ساخته میشوند. فولاد استحکام، مقاومت در برابر شن و ماسه و مقاومت در برابر خوردگی بالاتری دارد و به ویژه برای نیروگاههای برق زمینی در مقیاس بزرگ و محیطهای سخت مناسب است.
تنظیم انعطاف پذیر و نصب راحت
براکت فولادی می تواند تنظیم زاویه را برای ردیابی موقعیت خورشید درک کند و طراحی مدولار برای نصب سریع و نگهداری بعدی راحت است.
مقرون به صرفه-
در مقایسه با آلومینیوم، فولاد در پروژههای فتوولتائیک در مقیاس بزرگ-از مزایای هزینه بیشتری برخوردار است، در حالی که عمر طولانیتر و نیازهای تعمیر و نگهداری کمتری را ارائه میکند.
ظرفیت باربری قوی
برای کاربردهایی مانند BIPV (ساختمان یکپارچه فتوولتائیک) یا فتوولتائیک کارگاه، فولاد را می توان بهتر در سازه ساختمان، تحمل بار برف، بار باد و وزن تجهیزات ادغام کرد.
معمولی برنامه های کاربردی
سیستم پشتیبانی فتوولتائیک زمینی از فولاد سرد-مثل پرتو C-و پرتو U- استفاده میکند و سطح آن گالوانیزه است. اکثر تکیه گاه های فتوولتائیک توزیع شده روی سقف از سازه های فولادی سبک برای تطبیق با اشکال مختلف سقف استفاده می کنند. کابینت اینورتر فتوولتائیک و پوسته ترانسفورماتور از صفحات فولادی ساخته شده اند تا محافظ الکترومغناطیسی و حفاظت مکانیکی را ایجاد کنند.
تجهیزات نیروگاهی و سیستم لولهکشی «رگهای خونی» و «ارگانهای» تولید برق هستند که وظایف کلیدی مانند انتقال سوخت، انتقال متوسط، تبدیل انرژی و تصفیه انتشار را بر عهده دارند. از تجهیزات اصلی مانند دیگها، توربینهای بخار و ژنراتورها گرفته تا شبکه پیچیده بخار، تامین آب، خنککننده و لولههای گاز دودکش، آنها با هم پایه مادی برای عملکرد کارآمد و ایمن نیروگاهها را تشکیل میدهند. فولاد به دلیل عملکرد جامع عالی خود به اولین انتخاب برای ساخت این تجهیزات و خطوط لوله تبدیل شده است.
مزایا و ویژگی های کلیدی
ظرفیت تحمل فشار و دما عالی
نیروگاه ها در شرایط شدید دما و فشار بالا کار می کنند. تجهیزات کلیدی مانند بویلرها، مخازن تحت فشار و لوله های بخار اصلی باید در برابر دمای بالای صدها درجه سانتیگراد و فشارهای ده ها مگاپاسکال مقاومت کنند. فولاد آلیاژی ویژه (مانند فولاد P91/P92) دارای استحکام بادوام در دمای بالا و مقاومت در برابر خزش است که می تواند عملکرد ایمن و پایدار تجهیزات را در طول عمر طراحی تضمین کند و از انفجار یا حوادث نشت ناشی از خرابی مواد جلوگیری کند.
مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر فرسایش عالی
رسانه های نیروگاه پیچیده و متنوع هستند، از جمله بخار با دمای بالا، آب تصفیه شده شیمیایی، گازهای دودکش احتراق (حاوی سولفید و اکسیدهای نیتروژن) و غیره که برای مواد بسیار خورنده هستند. با استفاده از فولاد ضد زنگ (مانند 304 و 316L)، فولاد مقاوم در برابر حرارت یا فولاد کربنی با پوشش/روکش ضد خوردگی، خوردگی یکنواخت، خوردگی حفرهای، ترک خوردگی ناشی از تنش و سایش خاکستر بادی میتوان به طور موثری مقاومت کرد و چرخه تعمیر و نگهداری و طول عمر تجهیزات و لولهها را افزایش داد.
ماشینکاری خوب و عملکرد جوشکاری
تجهیزات نیروگاه و خطوط لوله از نظر ساختار پیچیده و از نظر اندازه بزرگ هستند. پلاستیسیته خوب، چقرمگی و جوشپذیری فولاد باعث میشود که رول کردن و تشکیل سر مخازن تحت فشار بزرگ (مانند هواگیر و کندانسور) و اتصال- و جوشکاری در لولهگذاری میدانی امکانپذیر و کارآمد باشد. تکنولوژی جوشکاری پیشرفته می تواند اطمینان حاصل کند که جوش با فلز پایه مطابقت دارد و یکپارچگی سیستم را تضمین می کند.
استحکام و پایداری ساختاری بالا
قاب پشتیبانی تجهیزات، مخازن ذخیره سازی بزرگ (مانند پناهگاه زغال سنگ و مخزن نفت)، دودکش ها و سایر سازه ها باید بار استاتیکی عظیم، بار دینامیکی، بار باد و بار زلزله را تحمل کنند. فولادهای سازه ای (مانند Q235B و Q345R) دارای نسبت استحکام-به-بالایی هستند که می تواند یک سیستم پشتیبانی پایدار و قابل اعتماد ایجاد کند و از دقت هم ترازی طولانی مدت و پایداری کلی تجهیزات اطمینان حاصل کند.
اقتصاد و استانداردسازی بالا
محصولات فولادی از فولاد کربن معمولی تا فولاد آلیاژی پیشرفته را شامل می شود که می تواند شرایط کاری مختلف و نیازهای بودجه را برآورده کند. تکنولوژی ذوب و نورد بالغ و عرضه گسترده در بازار باعث شده است که مزایای هزینه آشکاری داشته باشد. در عین حال، فولاد و محصولات نیروگاهی (مانند لوله ها، فلنج ها و شیرها) یک سیستم استاندارد بین المللی و داخلی کامل (مانند ASME و GB) را تشکیل داده اند که برای انتخاب طراحی، تهیه و کنترل کیفیت مناسب است.
معمولی برنامه های کاربردی
سیستم بخار با دمای بالا و فشار بالا
سیستم بخار با درجه حرارت بالا و فشار بالا در نیروگاه مانند "آئورت" بدن انسان است. محصولات اصلی آن-لولههای بخار اصلی فولاد آلیاژی، دریچههای با دمای بالا و فشار بالا و غیره، بهویژه مسئول انتقال "قویترین انرژی" بخار تولید شده توسط دیگها به توربینهای بخار به طور ایمن و قابل اطمینان هستند، و "نیروی اصلی" هستند که کل نیروگاه را برای تولید برق هدایت میکنند.
سیستم حمل و نقل و تصفیه سوخت (به عنوان مثال نیروگاه زغال سنگ-)
در این برنامه، فولاد مقاوم به سایش مانند آلیاژ کروم بالا انتخاب شده است و مزیت اصلی آن در سختی بسیار بیشتر از فولاد معمولی است، که می تواند در برابر سایش شدید ناشی از شستن زغال سنگ پودر شده با سرعت بالا مقاومت کند و عمر مفید خط لوله را ده ها برابر افزایش دهد. این امر اساساً خطر نشت و ایمنی زغال سنگ پودر شده ناشی از سایش را از بین می برد و در عین حال حمل و نقل پایدار و روان را تضمین می کند.
سیستم آب خنک کننده در گردش
محصولات اصلی مانند لوله فولادی با قطر بزرگ- یا لوله پلاستیکی تقویت شده با الیاف شیشه، پمپ آب در گردش و لوله تیتانیوم کندانسور در سیستم آب در گردش نیروگاه انتخاب می شوند. مزیت اساسی آن در توانایی آن در انتقال آب خنک کننده عظیم به طور موثر و قابل اعتماد نهفته است. لوله فولادی دارای استحکام بالا، ظرفیت باربری خوب، مقاومت در برابر خوردگی و عمر طولانی است. با مقاومت عالی در برابر خوردگی آب دریا و رسانایی حرارتی، لوله تیتانیومی کندانسور راندمان تبادل حرارت و درجه خلاء کندانسور را تا حد زیادی بهبود می بخشد و در عین حال عملکرد پایدار طولانی مدت سیستم را تضمین می کند، که کلید اطمینان از راندمان حرارتی و عملکرد ایمن نیروگاه است.