نفت کوره: دوست سنگین نیروگاهها
۱. نفت کوره چیست و از کجا میآید؟
تصور کن نفت خام را در یک دیگ بزرگ بجوشانی. همانطور که حرارت میخورد، مواد سبکتر مثل بنزین و نفت سفید اول از همه بخار میشوند و بالا میروند. اما مواد سنگینتر که ته دیگ میمانند، همان نفت کوره است. نفت کوره خیلی غلیظ و چسبناک است و رنگ قهوهای تیره تا سیاه دارد. برای اینکه بتواند در لولهها جریان پیدا کند، گاهی آن را کمی گرم میکنند تا مثل عسل روان شود.
نفت کوره در پالایشگاهها از تهماندههای برج تقطیر به دست میآید. هر چه فرآیند پالایش بیشتر باشد، نفت کوره تمیزتر و گرانتر میشود. اما بیشتر نیروگاهها از نوع ارزان و سنگین آن استفاده میکنند.
۲. جدول مقایسه نفت کوره با سایر سوختهای نیروگاهی
| نوع سوخت | غلظت | گرمای تولیدی | قیمت نسبی |
|---|---|---|---|
| نفت کوره | خیلی غلیظ | 40 مگاژول بر کیلوگرم | ارزان |
| گاز طبیعی | سبک (گاز) | 50 مگاژول بر کیلوگرم | متوسط |
| زغال سنگ | جامد | 24 مگاژول بر کیلوگرم | خیلی ارزان |
۳. نیروگاه چگونه با نفت کوره برق میسازد؟
بیا قدم به قدم جلو برویم:
گام اول: نفت کوره در مخزنهای بزرگ ذخیره میشود. یک پمپ، آن را به داخل محفظه احتراق میفرستد. گام دوم: نفت کوره با هوای داغ مخلوط و مشتعل میشود. دمای شعله به بیش از 1000 درجه سلسیوس میرسد. گام سوم: حرارت حاصل از سوختن، آب را در بویلر۱ به بخار تبدیل میکند. گام چهارم: بخار با فشار زیاد به توربین برخورد میکند و پرههای آن را میچرخاند. گام پنجم: ژنراتور که به توربین متصل است، میچرخد و برق تولید میکند. یک فرمول ساده برای انرژی آزاد شده از سوختن نفت کوره:
که در آن $ Q $ انرژی گرمایی (بر حسب ژول)، $ m $ جرم سوخت (بر حسب کیلوگرم) و $ LHV $ ارزش حرارتی خالص سوخت (بر حسب ژول بر کیلوگرم) است.
۴. کاربرد واقعی: نفت کوره در یک شهر صنعتی
فرض کن شهر «آفتابآباد» یک نیروگاه قدیمی دارد که با نفت کوره کار میکند. وقتی زمستان میشود و مصرف برق زیاد میشود، این نیروگاه روشن میشود و برق مورد نیاز بیمارستان، مدرسه و خانهها را تأمین میکند. در برخی کشورها، نفت کوره به عنوان سوخت پشتیبان در نظر گرفته میشود. یعنی اگر گاز طبیعی قطع شود، نیروگاه بلافاصله به نفت کوره تغییر میدهد تا چراغها خاموش نشوند. یک کامیون حمل نفت کوره میتواند 20000 لیتر سوخت را یک جا به نیروگاه برساند که برای تولید برق یک شهر کوچک به مدت 8 ساعت کافی است.
۵. چالشهای مفهومی
نفت کوره خیلی غلیظ است و اتمایزر۲ یا انژکتور خودرو نمیتواند آن را به قطرات ریز تبدیل کند. موتور ماشین با نفت کوره دود غلیظی تولید میکند و خیلی زود خراب میشود. به همین دلیل برای خودروها از بنزین یا گازوئیل استفاده میکنند که سبکترند.
بله. نفت کوره هنگام سوختن دیاکسید گوگرد۳ و دوده تولید میکند. دوده میتواند باعث بیماری تنفسی شود. برای کاهش آلودگی، نیروگاهها از فیلترهای مخصوص و دستگاههای شستشوی دود استفاده میکنند که گوگرد را جذب میکنند.
نفت کوره از منابع تجدیدناپذیر به حساب میآید، چون نفت خام میلیونها سال پیش ساخته شده و با سرعت مصرف کنونی، ذخایر آن روزی تمام میشوند. به همین دلیل دانشمندان به دنبال انرژیهای پاک مثل خورشید و باد هستند.
پاورقیها
۱ بویلر (Boiler): دیگ بخار یا ظرفی که آب را با حرارت به بخار تبدیل میکند.
۲ اتمایزر (Atomizer): وسیلهای که سوخت مایع را به ذرات ریز (مه) تبدیل میکند تا بهتر بسوزد.
۳ دیاکسید گوگرد (Sulfur dioxide): گازی با بوی تند که از سوختن نفت کوره به وجود میآید و باعث باران اسیدی میشود.
۴ ارزش حرارتی خالص (Lower Heating Value - LHV): مقدار گرمایی که از سوختن کامل یک کیلوگرم سوخت به دست میآید، به جز گرمای نهان بخار آب.