โรงงานไฟฟ้ากัง

โรงไฟฟ้ากังหันก๊าซ (Gas Turbine Power Plant)

ลักษณะการทำงาน

โรงไฟฟ้ากังหันก๊าซเป็นโรงไฟฟ้าที่ใช้กังหันก๊าซเป็นเครื่องต้นกำลัง ซึ่งได้พลังงานจากการเผาไหม้ของส่วนผสมระหว่างก๊าซธรรมชาติหรือน้ำมันดีเซลกับอากาศความดันสูง (Compressed Air) จากเครื่องอัดอากาศ (Air Compressor) ในห้องเผาไหม้เกิดเป็นไอร้อน ที่ความดันและอุณหภูมิสูงไปขับดันใบกังหันเพลากังหันไปขับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้า
เครื่องกังหันก๊าซแบ่งเป็น 2 แบบ คือ Open Type และ Closed Type แต่ที่ใช้กันส่วนใหญ่ในปัจจุบันเป็นแบบ Open Typeซึ่งสามารถแยกตามการออกแบบเป็น Jet Type และ Heavy Duty Typeโดยที่ชนิด Jet Type จะได้รับการออกแบบให้มีขนาดเล็ก น้ำหนักเบา และมีความเร็วรอบสูง เหมาะสมที่จะใช้เป็นเครื่องต้นกำลังของเครื่องบิน แต่สำหรับโรงไฟฟ้านั้นส่วนใหญ่จะเป็นแบบ Heavy Duty Type
โรงไฟฟ้ากังหันก๊าซมีประสิทธิภาพประมาณ 25% สามารถเดินเครื่องได้อย่างรวดเร็วเหมาะที่จะใช้เป็นโรงไฟฟ้าสำรองเพื่อผลิตพลังงาน ไฟฟ้า ในช่วงความต้องการไฟฟ้าสูงสุด (Peak Load Period) และกรณีฉุกเฉิน และมีอายุการใช้งานประมาณ 15 ปี
หลักการทำงานเบื้องต้นของกังหันก๊าซ

1. เครื่องอัดอากาศจะอัดอากาศให้มีความดันสูง 8-10 เท่า

2. อากาศความดันสูงจะถูกส่งเข้าไปยังห้องเผาไหม้ที่มีเชื้อเพลิงก๊าซ (หรือน้ำมันดีเซล) ทำการเผาไหม้

3. อากาศร้อนในห้องเผาไหม้เกิดการขยายตัว ทำให้มีความดันและอุณหภูมิสูง

4. ส่งอากาศนี้ไปดันกังหันก๊าซ

5. เพลาของกังหันก๊าซจะอยู่แกนเดียวกันกับอุปกรณ์ต่างๆ ที่จะนำไปใช้งาน เช่น เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ฯลฯ

หม้อน้ำ (Waste Heat Boiler หรือ Heat Recovery Load Generator)โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม สามารถแยกประเภทตามลักษณะของหม้อน้ำ ได้เป็นแบบ

Unfired Typeเป็นหม้อน้ำที่ไม่ได้ใช้ไฟในการเปลี่ยนสถานะของน้ำให้เป็นไอน้ำ

2. Fired Typeเป็นหม้อน้ำที่ใช้ไฟในการเปลี่ยนสถานะของน้ำให้เป็นไอน้ำซึ่งยังแบ่งออกเป็น

2.1 Supplementary Fired

2.2 Exhaust Fired

ลักษณะการใช้เชื้อเพลิงของหม้อน้ำชนิดต่างๆของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมชนิดหม้อน้ำแบบ Unfired เป็นชนิดที่ไม่มีการใช้เชื้อเพลิง เพื่อการเผาไหม้ในหม้อน้ำแต่ใช้ไอเสียจากกังหันก๊าซเพียงอย่างเดียวโรงไฟฟ้าประเภทนี้กำลังผลิประมาณ 70 % จะเป็นกำลังผลิตจากเครื่องกังหันก๊าซและอีกประมาณ 30% จะเป็นกำลังผลิตจากเครื่องกังหันไอน้ำโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมชนิดหม้อน้ำแบบ Supplementary fired มีการใช้เชื้อเพลิงเผาไหม้ในหม้อน้ำเพิ่มกำลังผลิตผลิตของกังหันไอน้ำให้ประมาณ 50% ของกำลังผลิตทั้งหมดโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมชนิดหม้อน้ำแบบ Exhaust fired เพิ่มระบบเชื้อเพลิงและการเผาไหม้ให้มากขึ้นอีก เพื่อใช้ประโยชน์จากการเผาไหม้อ๊อกซิเจนที่เหลืออยู่ในไอเสีย จากเครื่องกังหันก๊าซให้เต็มที่ ซึ่งจะเพิ่มกำลังผลิตจากกังหันไอน้ำให้สูงถึงประมาณ 80% ของกำลังผลิตทั้งหมด

ลักษณะการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม(Combined Cycle Power Plant)โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม เป็นการนำเอาเทคโนโลยีของโรงไฟฟ้ากังหันก๊าซ และโรไฟฟ้าพลังไอน้ำมาใช้งานเป็นระบบร่วมกัน โดยการนำไอเสียจากโรงไฟฟ้ากังหันก๊าซ ซึ่งมีความร้อนสูง (ประมาณ 500 องศาเซลเซียส) ไปผ่านหม้อน้ำ (Heat Recovery Steam Generator) และถ่ายเทความร้อนให้กับน้ำ ทำให้น้ำเดือดกลายเป็นไอ เพื่อขับกังหันไอน้ำ สำหรับผลิตพลังงานไฟฟ้าต่อไป โดยทั่วไปโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมจะประกอบด้วยเครื่องกังหันก๊าซ 1 – 4 เครื่องร่วมกับกังหันไอน้ำ 1 เครื่องและใช้เป็นโรงไฟฟ้าผลิตพลังงานปานกลาง (Medium to Base Load Plant)

ห้องอัดอากาศ (Air Compressor) ทำหน้าที่อัดอากาศจากภายนอกให้มีความดันสูงขึ้นก่อนที่จะส่งไปยังห้องเผาไหม้
ห้องเผาไหม้ (Combustion Chamber) เป็นบริเวณที่จะทำการเผาไหม้เชื้อเพลิงและอากาศที่ถูกอัดจากห้องอัดอากาศทำให้เกิดเป็นไอร้อนที่มีความเร็วสูง
เครื่องกังหันก๊าซ (Gas Turbine) ไอร้อนที่มีความเร็วสูงจากห้องเผาไหม้ จะมาขับดันเครื่องกังหันก๊าชให้หมุนเพื่อที่จะไปหมุน เครื่องกำเนิดไฟฟ้า
เครื่องกำเนิดไฟฟ้า มีหลายขนาดตั้งแต่กำลังผลิต 1 เมกะวัตต์ ไปจนถึงขนาดใหญ่ที่สุด จะมีกำลังผลิตประมาณ 130 เมกะวัตต์

ตัวอย่างเขื่อนกังหันก๊าซ

โรงงานไฟฟ้า

โรงไฟฟ้าพลังน้ำ

โรงไฟฟ้าพลังน้ำ เป็นแหล่งผลิตไฟฟ้าที่สำคัญอีกชนิดหนึ่งของประเทศไทย โรงไฟฟ้าชนิดนี้ใช้น้ำในลำน้ำธรรมชาติเป็นพลังงานในการเดินเครื่อง โดยวิธีสร้างเขื่อนปิดกั้นแม่น้ำไว้ เป็นอ่างเก็บน้ำ ให้มีระดับอยู่ในที่สูงจนมีปริมาณน้ำ และแรงดันเพียงพอที่จะนำมาหมุนเครื่องกังหันน้ำและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซึ่งอยู่ในโรงไฟฟ้าท้ายน้ำที่มีระดับต่ำกว่าได้ กำลังผลิตติดตั้งและพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้จากโรงไฟฟ้าชนิดนี้ จะเพิ่มเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงดันและปริมาณน้ำที่ไหลผ่านเครื่องกังหันน้ำโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบ่งตามลักษณะการบังคับน้ำเพื่อผลิตไฟฟ้าได้ 4 แบบ คือ
1. โรงไฟฟ้าแบบมีน้ำไหลผ่านตลอดปี (Run-of-river Hydro Plant) โรงไฟฟ้าแบบนี้ไม่มีอ่างเก็บน้ำ โรงไฟฟ้าจะผลิตไฟฟ้าโดยการใช้น้ำที่ไหลตามธรรมชาติของลำน้ำ หากน้ำมีปริมาณมากเกินไปกว่าที่โรงไฟฟ้าจะรับไว้ได้ก็ต้องทิ้งไป ส่วนใหญ่โรงไฟฟ้าแบบนี้จะอาศัยติดตั้งอยู่กับเขื่อนผันน้ำชลประทานซึ่งมีน้ำไหลผ่านตลอดปีจากการกำหนดกำลังผลิตติดตั้งมักจะคิดจากอัตราการไหลของน้ำประจำปีช่าวต่ำสุดเพื่อที่จะสามารถเดินเครื่องผลิตไฟฟ้าได้อย่างสม่ำเสมอตลอดทั้งปี ตัวอย่างของโรงไฟฟ้าชนิดนี้ได้แก่ โรงไฟฟ้าที่ กฟผ.กำลังศึกษาเพื่อก่อสร้างที่เขื่อนผันน้ำเจ้าพระยา จังหวัดชัยนาท และเขื่อนผันน้ำวชิราลงกรณ จังหวัดกาญจนบุรี
2. โรงไฟฟ้าแบบมีอ่างเก็บน้ำขนาดเล็ก (Regulating Pond Hydro Plant) โรงไฟฟ้าแบบมีอ่างเก็บน้ำขนาดเล็กที่สามารถบังคับการไหลของน้ำได้ในช่วงสั้นๆ เช่น ประจำวัน หรือประจำสัปดาห์ การผลิตไฟฟ้าจะสามารถควบคุมให้สอดคล้องกับความต้องการได้ดีกว่าโรงไฟฟ้าแบบ (Run-of-river) แต่อยู่ในช่วงเวลาที่จำกัดตามขนาดของอ่างเก็บน้ำ ตัวอย่างของโรงไฟฟ้าประเภทนี้ได้แก่ โรงไฟฟ้าเขื่อนท่าทุ่งนา จังหวัดกาญจนบุรี และโรงไฟฟ้าขนาดเล็กบ้านสันติ จังหวัดยะลา
3. โรงไฟฟ้าแบบมีอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่ (Reservoir Hydro Plant) โรงไฟฟ้าแบบนี้มีเขื่อนกั้นน้ำขนาดใหญ่และสูงกั้นขวางลำน้ำไว้ ทำให้เกิดเป็นทะเลสาบใหญ่ ซึ่งสามารถเก็บกักน้ำในฤดูฝนและนำไปใช้ในฤดูแล้งได้ โรงไฟฟ้าแบบนี้นับว่ามีประโยชน์มาก เพราะสามารถควบคุมการใช้น้ำในการผลิตกระแสไฟฟ้า เสริมในช่วงที่มีความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงตลอดปี โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดใหญ่ส่วนมากในประเทศไทยจัดอยู่ในโรงไฟฟ้าประเภทนี้
4. โรงไฟฟ้าแบบสูบน้ำกลับ ( Pumped Storage Hydro Plant) โรงไฟฟ้าแบบนี้มีเครื่องสูบน้ำที่สามารถสูบน้ำที่ปล่อยจากอ่างเก็บน้ำลงมาแล้ว นำกลับขึ้นไป เก็บไว้ในอ่างเก็บน้ำเพื่อใช้ผลิตกระแสไฟฟ้าได้อีก ประโยชน์ของโรงไฟฟ้าชนิดนี้เกิดจากการแปลงพลังงานที่เหลือใช้ในช่วงที่มีความต้องการใช้ไฟฟ้าต่ำเช่นเวลาเที่ยงคืนนำไปสะสมไว้ในรูปของการเก็บน้ำในอ่างน้ำเพื่อที่จะสามารถใช้ผลิตกระแสไฟฟ้าได้อีกครั้งหนึ่งในช่วงที่มีความต้องการใช้ไฟฟ้าสูง เช่น เวลาหัวค่ำ ตัวอย่างของโรงไฟฟ้าแบบนี้ ได้แก่ โรงไฟฟ้าเขื่อนศรีนครินทร์ได้หน่วยที่ 4 ซึ่งสามารถสูบน้ำกลับขึ้น ไปเก็บไว้ในอ่างเก็บน้ำเขื่อนศรีนครินทร์ได้

เขื่อนเก็บกักน้ำ แบ่งออกเป็นประเภทใหญ่ 5 ประเภท

เขื่อนหิน
เขื่อนชนิดนี้ไม่จำเป็นต้องมีดินฐานรากที่แข็งแรงมาก วัสดุที่ใช้เป็นตัวเขื่อนประกอบด้วยหินถมที่หาได้จากบริเวณใกล้เคียงกับสถานที่ก่อสร้างเป็นส่วนใหญ่ มีผนังกันน้ำซึมอยู่ตรงกลางแกนเขื่อน หรือด้านหน้าหัวเขื่อนโดยวัสดุที่ใช้ทำผนังกันน้ำซึมอาจจะเป็นดินเหนียว คอนกรีตหรือวัสดุกันซึมอื่นๆ เช่น ยางแอสฟัลท์ก็ได้ ตัวอย่าง เขื่อนชนิดนี้ในประเทศไทย ได้แก่ เขื่อนศรีนครินทร์ เขื่อนวชิราลงกรณ์ และเขื่อนบางลาง เป็นต้น
เขื่อนดิน
เขื่อนดินมีคุณสมบัติและลักษณะในการออกแบบคล้ายคลึงกับเขื่อนหิน แต่วัสดุที่ใช้ถมตัวเขื่อนมีดินเป็นส่วนใหญ่ ตัวอย่างเขื่อนชนิดนี้ ในประเทศไทย ได้แก่ เขื่อนสิริกิติ์ เขื่อนแก่งกระจาน และเขื่อนแม่งัด เป็นต้น
เขื่อนคอนกรีตแบบกราวิตี้
เขื่อนชนิดนี้ใช้ก่อสร้างในที่ตั้งที่มีหินฐานรากเป็นหินที่ดีมีความแข็งแรง การออกแบบตัวเขื่อนเป็นคอนกรีตที่มีความหนาและ น้ำหนักมากพอที่จะต้านทานแรงดันของน้ำ หรือแรงดันอื่นๆได้ โดยอาศัยน้ำหนักของตัวเขื่อนเอง รูปตัดของตัวเขื่อนมักจะเป็นรูปสามเหลี่ยมเป็นแนวตรงตลอดความยาวของตัวเขื่อน
เขื่อนคอนกรีตแบบโค้ง
เขื่อนคอนกรีตแบบโค้ง มีคุณสมบัติที่จะต้านแรงดันของน้ำและแรงภายนอกอื่นๆ โดยความโค้งของตัวเขื่อน เขื่อนแบบนี้เหมาะที่จะสร้างในบริเวณหุบเขาที่มีลักษณะเป็นรูปตัว U และมีหินฐานรากที่แข็งแรง เมื่อเปรียบเทียบเขื่อนแบบนี้กับเขื่อนแบบกราวิตี้ เขื่อนแบบนี้มีรูปร่างแบบบางกว่ามากทำให้ราคาค่าก่อสร้างถูกกว่า แต่ข้อเสียของเขื่อนแบบนี้ คือการออกแบบและการดำเนินการก่อสร้างค่อนข้างยุ่งมาก มักจะต้องปรับปรุงฐานรากให้มีความแข็งแรงขึ้นด้วย เขื่อนภูมิพลซึ่งเป็น เขื่อนขนาดใหญ่แห่งแรกในประเทศไทย มีลักษณะผสมระหว่างแบบกราวิตี้และแบบโค้ง ซึ่งให้ทั้งความแข็งแรงและประหยัด
เขื่อนกลวงหรือเขื่อนครีบ
เขื่อนกลวงมีโครงสร้างซึ่งรับแรงภายนอก เช่น แรงดันของน้ำ ที่กระทำต่อผนังกั้นน้ำที่เป็นแผ่นเรียบหรือครีบ (Buttress) ที่รับผนังกั้นน้ำและถ่ายแรงไปยังฐานราก เขื่อนประเภทนี้มักจะเป็นเขื่อนคอนกรีตเสริมเหล็ก ใช้วัสดุก่อสร้างน้อย โดยทั่วไปแล้วเป็นเขื่อนที่ประหยัดมาก แต่ความปลอดภัยของเขื่อน

เครื่องกังหันน้ำ (Hydro Turbine) ทำหน้าที่รับน้ำจากอ่างเก็บน้ำมาหมุนเครื่องกังหันน้ำซึ่งต่อเข้ากับเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันน้ำจำแนกออกเป็นประเภทใหญ่ ๆ ได้ 2 ประเภท คือ Reaction กับ Impulse กังหันน้ำทั้ง 2 ประเภทมีคุณสมบัติแตกต่างกัน นประเภทนี้มีน้อยกว่าเขื่อนกราวิตี้ เนื่องจากมีความแข็งแรงน้อยกว่าด้วยเหตุนี้จึงไม่ค่อยมีผู้นิยมสร้างเขื่อนประเภทนี้มากนัก นประกอบที่สำคัญ

คุณสมบัติที่แตกต่างกันของโรงงานไฟฟ้าพลังน้ำ

ข้อดีของการใช้พลังงานน้ำ
ก) เมื่อเราใช้พลังงานของน้ำส่วนหนึ่งไปแล้ว น้ำส่วนนั้นก็จะไหลลงสู่ทะเล และน้ำในทะเลเมื่อได้รับพลังงานจากแสงอาทิตย์ ก็จะระเหยกลายเป็นไอน้ำ และไอน้ำจะรวมตัวเป็นเมฆ และตกลงมาเป็นฝนหมุนเวียนกลับมา ทำให้เราสามารถใช้พลังงานน้ำได้ตลอดไปไม่หมดสิ้น
ข) เครื่องกลพลังงานน้ำเป็นเครื่องกลที่มีความสามารถพิเศษ สามารถเริ่มดำเนินการผลิตพลังงานได้ในเวลาอันรวดเร็ว และควบคุมให้ผลิตกำลังงานออกมาได้ใกล้เคียงกับความต้องการ การใช้พลังงานได้ตลอดเวลา มีประสิทธิภาพในการทำงานสูงมาก
ค) ชิ้นส่วนของเครื่องกลพลังงานน้ำส่วนใหญ่ จะมีความคงทน มีอายุการใช้งานนานกว่าเครื่องจักรกลอย่างอื่น
ง) เมื่อเรานำพลังงานน้ำในตัวมันไปใช้แล้ว น้ำก็ไม่ได้แปรสภาพเป็นอย่างอื่นยังคงมีคุณภาพเหมือนเดิม สามารถนำไปใช้ประโยชน์อย่างอื่นได้อีกมากมาย เช่น เพื่อการชลประทานอุปโภคบริโภค การรักษาระดับน้ำในแม่น้ำให้ไหลลึกพอแก่การเดินเรือ เป็นต้น นอกจากนี้การสร้างเขื่อนเพื่อทดน้ำให้สูงขึ้น เพื่อเก็บกักน้ำเอาไว้ใช้ในช่วงที่ไม่มีฝนตก เราจะได้แหล่งน้ำขนาดใหญ่สามารถใช้เลี้ยงสัตว์น้ำ หรือใช้เป็นสถานที่ท่องเที่ยวพักผ่อนหย่อนใจได้ บางครั้งอาจรักษาระบบนิเวศของแม่น้ำได้ โดยการปล่อยน้ำจากเขื่อน เพื่อไล่น้ำโสโครกในแม่น้ำที่เกิดจากโรงงานอุตสาหกรรมปล่อยน้ำเสีย และสารพิษลงแม่น้ำ หรืออาจใช้ไล่น้ำเค็มซึ่งขึ้นมาจากทะเลก็ได้

ข้อเสียของการใช้พลังงานน้ำ
ก) การพัฒนาแหล่งพลังงานน้ำต้องใช้เงินลงทุนสูง เนื่องจากจะต้องเลือกภูมิประเทศที่เหมาะสม เช่น ต้องมีการเปลี่ยนระดับท้องน้ำมาก ๆ เพื่อให้การสร้างเขื่อนสูง แต่ความยาวไม่มาก ซึ่งพื้นที่จะอยู่ในป่า หรือช่องเขาแคบ ๆ ไกลจากชุมชน
ข) มักมีปัญหาในเรื่องการจัดหาบุคลากรไปปฏิบัติงาน รวมทั้งการซ่อมแซม บำรุงรักษาสิ่งก่อสร้าง และอุปกรณ์ต่าง ๆ จะไม่ค่อยสะดวกนัก เพราะสถานที่ตั้งอยู่ห่างไกลจากชุมชน

แหล่งอ้างอิง: โรงไฟฟ้าพลังน้ำ.[ออนไลน์].เข้าถึงได้จาก:http://www.sukhothaitc.ac.th/faifa/article/hydro2.htm