Termoelektra Centro – Komponentoj Funkciado kaj Elektado de Loko
Kio estas Termoelektra Centro?
La leĝo de energikonservo statas, ke energio ne povas esti kreita aŭ detruita; ĝi povas nur esti transformata de unu formo al alia. Elektra energio, specife, povas esti elŝutita el diversaj energifontoj. Ekspluatoj dezignitaj por generi grandan kvanton de elektra energio kutime nomiĝas elektrocentraloj aŭ energocentraloj.
Termoelektra centro estas tipo de enerĝigilo, kiu konvertas varman energion en elektran energion. Varmenergio por tiuj centraj povas originiĝi el diversaj fontoj, inkluzive karbono, dizelo, biokomustiloj, suna energio, kaj nuklea energio. Kvankam la termino "termoelektra centro" teknike povas inkluzivi centrajn, kiuj uzas diversajn varmfontojn, ĝi plej ofte rilatas al centraj, kiuj dependas de karbono por generi varmon. Tiel, termoelektraj centraj estas konsideritaj tradiciaj sistemoj de enerĝigado. Ili foje ankaŭ nomiĝas vapor-turbinaj centraj aŭ karbon-akirataj centraj, reflektante la ĉefan kombustilon kaj la klavajn energikonvertadajn mekanismojn.
Funkciado de Termoelektra Centro
Termoelektraj centraj funkcias surbaze de la Rankine-ciklo, fundamenta termodinamika ciklo por konverti varmon en mekanikan laboron, kiu tiam estas uzata por generi elektron. La jena unu-linia diagramo aŭ aranĝo de termoelektra centro provizas vizualan reprezenton de ĝiaj operacikomponantoj kaj procezoj.
La Interna Funkciado kaj Komponantoj de Termoelektra Centro
Operacia Proceso
Termoelektraj centraj postulas grandan kvanton da kombustilo, kutime karbono. Koncerne la grandan volumenpostulon, karbono kutime transportiĝas per trajnoj kaj estas konservata en dediĉitaj kombustilsklavstoroj. Initiale, la brutkarbono estas tro granda por rekta uzo en la boiler. Por solvi tion, ĝi estas enkondukita en krusilo, kiu reduktas ĝin en pli malgrandajn, pli manejajn pecojn antaŭ ol ĝi estas kondukita al la boiler.
Krom karbono, granda kvanto de akvo estas esenca por vaporgenerado en la boiler. Antaŭ eniro en la sistemon, la akvo subiras traktadproceson. Ĝi pasas tra diversaj filtroj por forigi impurecojn kaj disolitan aeron, sekurecante ĝian purecon. Unufoje traktita, la akvo estas direktita al la boiler-trum. En la boiler-trum, la varmo generita de la kombusto de karbono estas transdonita al la akvo. Kiel rezulto, la akvo subiras fazan ŝanĝon kaj transformiĝas en vaporon.
La produktita vaporo estas alta-presema kaj alta-temperatura, idealigante ĝin por enerĝigado. Tiu vaporo tiam estas kanaligita al superheater, kie ĝi estas plu varmita por pligrandigi sian termenergion. La supervarmeta vaporo poste estas direktita al la turbinflugiloj. Kiam la vaporo fluas super la turbinflugiloj, sia termenergio estas konvertita en mekanikan rotacienergion de la turbo.
La turbo estas mekanike kunligita al alternatoro per komuna akso. Kiam la turbo turniĝas, ĝi dirigeblas la rotoron de la alternatoro. La alternatoro, poeze, konvertas ĉi tiun mekanikan energion en elektran energion. Por efektive transsendi la generitan elektran energion tra longaj distancoj, ĝi pasas tra transformilo, kiu supereblas la voltan. La alta-volta elektron tiam estas sendata tra transsendlinioj atingi la finan uzantaron, aŭ lastan, en la elektra reto.
Post pasado tra la turbo, la vaporo, nun je pli malalta preseo kaj temperaturo, estas direktita al kondensilo. En la kondensilo, malvarma akvo cirkulas ĉirkaŭ la vaporo, kaŭzante ĝin kondensiĝi reen en sia likva stato. Tiu kondensiproceso liberas la restantan varmon de la vaporo, efektive malaltigante sian preseon kaj temperaturon. Per rekupero de la akvo en tiu maniero, la efikeco de la enerĝigadciklo estas plibonigita.
La kondensita akvo tiam estas pompita reen al la boiler uzanta akvopompon, pretiga esti varmita kaj transformita en vaporon denove, tial kompletigante la ciklon. Meze, la cinero produktita kiel flankprodukto de karbonokombusto estas forigita de la boiler-forno. Pruza forigo de ĉi tiu cinero estas grava por eviti ekologia danĝero. Aldone, dum la kombusto de karbono en la boiler, fumgazoj estas produktitaj kaj estas liberigitaj en la atmosferon tra la fumtubo.
Ĉefaj Komponantoj
Termoelektra centro konsistas el pluraj integralaj komponantoj, kiuj laboras harmonie por faciligi la proceson de enerĝigado:
Boiler: La koro de la termoelektra centro, kie okazas karbonokombusto, kaj varmo estas transdonita al akvo por produkti vaporon.
Turbo: Konvertas la termenergion de alta-presema vaporo en mekanikan rotacienergion.
Super-heater: Altigas la temperaturon de la vaporo produktita en la boiler, pligrandigante ĝian energiekvivalenton por pli efika enerĝigado.
Kondensilo: Kondensas la eksaŭtan vaporon de la turbo reen en akvon, rekuperante varmon kaj prizorgante la ciklon efikecon.
Economizer: Prevarmetas la akvon uzantan la varmon de la fumgazoj, malpliigante la tutan energian konsumon de la boiler.
Akva pompo: Cirkulas la kondensitan akvon de la kondensilo reen al la boiler, certigante kontinuan provizon por vaporproduktado.
Alternatoro: Transformas la mekanikan energion de la turbo en elektran energion, kiu povas esti distribuita tra la elektra reto.
Fumtubo: Dispersas la fumgazojn produktitajn dum karbonokombusto en la atmosferon en regita maniero.
Refreskilo: Facilitas la refreskigon de la akvo uzata en la kondensilo, permesante ĝin recikli kaj reuzi en la enerĝigadproceso.
Komponantoj, Lokoselekto, kaj Efikeco de Termoelektraj Centraj
Ĉefaj Komponantoj de Termoelektraj Centraj
Boiler
Pulverigita karbono, akompanita de prevarmeta akvo, estas enkondukita en la boiler, kiu servas kiel la kernekomponanto por generi alta-preseman vaporon. Ĉefa funkcio estas transformi la kimian energion konservitan en karbono en termenergion tra la kombustoproceso. Dum karbono brulas ene de la boiler, ĝi generas intensan varmon, atingante temperaturojn sufiĉajn por konverti akvon en vaporon. La grandeco de la boiler estas direkt-determinita de la varmbezonoj de la termoelektra centro. Estas diversa gamo de boileroj uzataj en termoelektraj centraj, inkluzive Haycock kaj wagon top boileroj, firetube boileroj, cilindraj fire-tube boileroj, kaj water-tube boileroj, ĉiu kun siaj propraj dezajnaj karakterizoj kaj operaciaj avantaĝoj.
Turbo
Alta-presema kaj alta-temperatura super-varmeta vaporo, produktita de la boiler, estas direktita al la turbo. Kiam ĉi tiu vaporo frapas la turbinflugilojn, ĝi metas la turbo en moviĝon. La turbo estas sofistika mekanika aparato speciale inĝenierita por konverti la termenergion de vaporon en rotacienergion. Mekanike kunligita al alternatoro per akso, la turniĝo de la turbo dirigeblas la rotoron de la alternatoro. Post kiam la vaporo pasas tra la turbo, ĝia temperaturo kaj preseo malkreskas, kaj ĝi tiam estas kanaligita al la kondensilo por plua prilaboro.
Super-heater
En vaporeturbin-bazita enerĝigadsistemo, super-varmeta vaporo estas esenca por efika turbotrabajo. Mola kaj saturita vaporo, emerĝanta el la boiler, estas enkondukita en la super-heater. Ĉi tiu aparato ludas gravan rolon en transformi la vaporon en seka kaj super-varmeta vaporo, signife pligrandigante ĝian termenergiekvivalenton. Inter ĉiuj komponantoj de termoelektra centro, la super-heater laboras je la plej alta temperaturo. Tri ĉefaj tipoj de super-heaters estas komune uzataj: konvekcio super-heaters, kiuj transdonas varmon tra konvekcio-fluo; radiaca super-heaters, kiuj dependas sur radiaca varmotransdonado; kaj aparte akirataj super-heaters. Pliigante la temperaturon de la vaporo generita de la boiler, la super-heater plibonigas la tutan efikecon de la enerĝigadproceso.
Kondensilo
Post kiam la vaporo pasis tra la turbo kaj ĝia temperaturo kaj preseo malkreskis, la eksaŭta vaporo estas reciklita reen en la enerĝigadciklo. Por optimigi la efikecon de la turbo, necesas kondensigi ĉi tiun vaporon, kreante kaj prizorgante propran vakuumon. La kondensilo atingas ĉi tion per malaltigado de la funkciopereso, do pligrandigante la vakuumnivelon. Tiu pligrandigo de vakuumo kaŭzas la volumenpligrandigon de la vaporo, permesante pli da laboro esti ekstrahita el la vaporo en la turbo. Kiel rezulto, la tuta efikeco de la centralo plibonigas, kun respektiva pligrandigo de la produkto de la turbo.
Economizer
La economizer estas speciala varmotransdonila aparato dezignita por minimumigi la energian konsumon en la centralo. Fumgazoj, riĉaj en termenergio, estas elpuŝitaj de la boiler en la atmosferon. La economizer utiligas la varmon de ĉi tiuj fumgazoj por prevarmeti la akvon. Akvo rekuperita de la kondensilo estas pompita al la economizer per akvopompo. Tie, ĝi absorbas la varmon de la fumgazoj, altigante ĝian temperaturon antaŭ eniro en la boiler. Per reuzado de la malutila varmo de la fumgazoj, la economizer signife plibonigas la tutan efikecon de la enerĝigadciklo.
Akva Pompo
La akva pompo estas respondebla por provizi akvon al la boiler. La akvosource povas esti aŭ la kondensita akvo de la kondensilo aŭ freŝa akvo. Ĉi tiu pompo pligrandigas la akvopreseon, sekurecante kontinuan kaj sufiĉan provizon por kontentigi la bezonojn de la boiler. Komune, akvapompiloj estas de la centrifuga aŭ pozitiva disponeblaj tipo, ĉiu oferante distinktajn avantaĝojn en terminoj de performanco kaj efikeco.
Alternatoro
Mekanike konektita al la turbo per komuna akso, la alternatoro ludas pivotan rolon en la enerĝigadproceso. Kiam la turbo turniĝas sub la forto de la vaporo, ĝi dirigeblas la rotoron de la alternatoro. Ĉi tiu turniĝo induktas elektromagnetan kampon, generante elektran energion. Esence, la alternatoro servas kiel konvertero, transformante la kinetan energion de la turboturniĝo en elektran energion, kiu povas esti transsendita kaj distribuita tra la elektra reto.
Fumtubo
En plej multaj termoelektraj centraj, kiuj uzas karbonon kiel kombustilon, la kombustoproceso en la boiler generas fumgazojn. La fumtubo provizas vojon por ĉi tiuj fumgazoj esti sekure elpuŝitaj en la atmosferon. Ĝia operacio bazas sur la principoj de natura draft kaj la stack-effekto. Varma aero, estante malpli densa, supreniras, kreante drafton, kiu tiras la fumgazojn supren. La alto de la fumtubo estas kritika faktoro; pli altaj fumtuboj generas pli fortan drafton, faciligante pli efikan gas-dispersadon.
Refreskilo
Konforme al sia nomo, la refreskilo ĉefe uzas por disĵeti malutilan varmon en la atmosferon. Uzante diversajn varmotransdonajn metodojn, la refreskilo permesas la varmon de la akvo evoli, lasante malpli varman akvon, kiu povas esti reuzata en la enerĝigadciklo. Akvo kondensita de la vaporo en la kondensilo estas kanaligita al la refreskilo. Forcita-fluo refreskiloj estas komune uzataj en termoelektraj centraj, kie aero cirkulas de la fundo al la supro de la refreskilo, plibonigante la varmotransdonan efikecon.
Kriterioj por Lokoselekto de Termoelektraj Centraj
Havebleco de Kombustilo
Dank' al tio, ke karbono estas la dominant kombustilo en plej multaj termoelektraj centraj, kaj la granda kvanto postulas por grand-skala elektrada produkto, lokado de la centralo proksime al karbonminejo estas altavantaĝa. Ĉi tiu proksimeco signife malpliigas transportkostojn, farante la enerĝigadproceson pli ekonomie viable.
Transporta Instalaĵo
Termoelektraj centraj havas multajn grand-sizajn maŝinojn kaj equipaĵojn. Tial, la lokado de la centralo devas esti selektita en areo kun bonega transporta infrastrukturo. Fidinda rajla aŭ straba transporto estas esenca por la efika movado de karbono, kaj ankaŭ por la liverado de nova equipaĵo kaj la transporto de laboristoj, teknikistoj, kaj inĝenieroj. Aldone, la havebleco de publiktransporto en la najbareco sekurecas konvenan aliron por la laborforto de la centralo.
Havebleco de Akvo
Termoelektra centro postulas masivan kvanton de akvo por produti alta-preseman kaj alta-temperaturan vaporon. Konsekvenca, la centralo devas esti situigita proksime al riverbanko aŭ en loko kun konstanta kaj abunda akvosupply por kontentigi la kontinuan demandon de akvo uzata en vaporproduktado kaj refreskigprocesoj.
Havebleco de Tereno
Konstruado de termoelektra centro postulas grandan etendan terenon. Plue, la kostoj de la tereno devas esti rezonablaj. Kiam elektante la lokon, provizoj por estontaj vastigadoj ankaŭ devas esti konsideritaj. Ĉar la centralo enhavas pezagajn maŝinojn, la tereno devas havi sufiĉan portkapablon, kaj robusta fundamento estas esenca por subteni la equipaĵon.
Distanco de Popolitaj Areoj
Termoelektraj centraj emitas fumgazojn, cineron, pulvon, kaj fumon dum operacio, ĉiuj kiu posedas signifajn sanriskegojn al homoj kaj povas kaŭzi ekologia damo al la ĉirkaŭa atmosfero kaj tereno. Por minimumigi ĉi tiujn efektojn, la centralo devas esti situa proksime de urbanaj areoj, loĝarejoj, kaj agrarkultura farmoj. Aldone, la bruoj generitaj de la maŝinoj de la centralo, kiel alternatoroj, transformiloj, ventililoj, kaj turboj, plu necesigas ĝian situiĝon en malproksima loko.
Cinerdisposal Instalaĵo
Karbonokombusto rezultas en la generadon de cinero, kalkulante proksimume 30-40% de la totala karbonkonsumado. Pruza cinerdisposal estas de plej alta graveco. Cineron estas kolektita de la fundo de la boiler-forno, kaj signifa parto de ĝi estas portita for de la fumgazoj. Por efektive administri cineron, du ĉefaj cineradministrasistemoj estas uzataj: la funda cineradministrasistema kaj la flugcineradministrasistema. La lokado de la centralo devas havi taŭgajn instalaĵojn por la sekura kaj ekologie amika forigo de ĉi tiu cinero.
Proksimeco al Lasta Centro
La elektra energio generita de la alternatoro estas supereblita en voltago per potenctransformilo antaŭ esti transsendita al la lasta centro tra transsendlinioj. Lokado de la termoelektra centro proksime al la lasta centro malpliigas transsendkostojn kaj perdojn, sekurecante pli efikan kaj kost-effecktivan distribuon de elektron.
Efikeco de Termoelektraj Centraj
En termoelektra centro, elektragenerado implichas plurajn energikonvertadajn stadiojn. Unue, la kimia energio de karbono estas transformita en termenergion. Ĉi tiu termenergio tiam estas konvertita en kinetan aŭ mekanikan energion, kiu fine estas konvertita en elektran energion. Pro ĉi tiuj pluraj energikonvertadproceso, la tuta efikeco de termoelektraj centraj estas relative malalta, kutime inter 20-29%.
La efikeco de termoelektra centro estas influata de diversaj faktoroj, inkluzive la grandeco de la centralo kaj la kvalito de la karbono uzata. Signifa kvanto de termenergio estas perdita en la kondensilo dum la enerĝigadproceso. Estas du ĉefaj tipoj de efikecmesuriloj uzataj por evalui termoelektrajn centrajn:
Termoefikeco
Termoefikeco estas difinita kiel la rilatumo de la mekanika energio, esprimita en varmekvivalentaj terminoj, havebla en la turbo al la tuta varmenergio liberigita dum la kombusto de karbono en la boiler. Ĝi mezuras la efikecon de la konvertado de la termenergio de karbonokombusto en utila mekanika laboro en la turbo.
Termoefikeco
Termoelektraj centraj kutime atingas proksimuman termoefikecon de 30%. Signifa parto, proksimume 50% de la tuta varmenergio generita, estas disipita kiel malutilo en la kondensilo. La resta varmenergio estas perdita tra diversaj aliaj kanaloj, kiel en la fumgazoj elpuŝitaj de la fumtubo kaj la cinero produktita dum karbonokombusto. Ĉi tiu granda varmperdo en la kondensilo kaj aliloke substrechas la inherentajn nefektecojn de tradiciaj termoelektraj enerĝigadproceso.
Tuta Efikeco
La tuta efikeco de termoelektra centro estas kalkulita kiel la rilatumo de la varmekvivalento de la elektra produkto al la tuta varmenergio liberigita dum la kombusto de karbono. Ĉi tiu mezuro provizas komprehensan mezuron de la performanco de la centralo, enkluzive ĉiuj stadioj de energikonvertado de la komenca kimia energio konservita en karbono al la fina elektra energio liverita al la reto. Ĝi reflektas kiom efike la centralo povas transformi la energion en karbono en uzable elektran potencon, prenante en konsideron la perdoj, kiuj okazas en ĉiu paŝo de la kompleksa enerĝigadproceso.
Tuta Efikeco de Termoelektraj Centraj
La tuta efikeco de termoelektra centro enkapsulas ĉiujn perdojn, kiuj okazas tra la tuta enerĝigadciklo. Ĉi tio inkluzivas nefektecojn dum karbonokombusto, varmotransdonproceso, vaporoturbotrabajo, kaj esence, la performanco de la alternatoro, kiu konvertas mekanikan energion en elektran energion. Ĉiu el ĉi tiuj stadioj kontribuas al la tuta energiperdo, finfine determinante la proporcian parton de la komenca energio en karbono, kiu sukcese transformiĝas en uzable elektran potencon.
La tuta efikeco de termoelektra centro estas strebe ligita al ĝia grandeco kaj enerĝigadkapablo, kutime mezurita en megavatoj (MW). Kiel ĝenerala regulo, estas direkt-korelacio inter la kapablo de termoelektra centro kaj ĝia efikeco: centraj kun malgrandaj kapabloj tendencas montri malpli altan tutan efikecon. Malpli grandaj centraj ofte mankas la ekonomiojn de skalo kaj optimumigitajn desegnajn trajtojn, kiujn pli grandaj centraj posesas, rezultigante pli altajn relativa energiaperdojn en ĉiu stadio de la enerĝigadproceso. Ĉi tio sign
