Plantsang Pwersa ng Mainit – mga Komponente Pagkakatawan at Paggamit ng Lugar

Ano ang Isang Thermal Power Plant?

Ang batas ng pagkonserve ng enerhiya ay nagsasaad na hindi maaaring lumikha o sirain ang enerhiya; sa halip, ito lamang maaaring makuha mula sa isang anyo patungo sa iba. Ang elektrikal na enerhiya, partikular na, maaaring makuhang mula sa iba't ibang pinagkukunan ng enerhiya. Ang mga pasilidad na disenyo upang makapag - generate ng malaking - scale na elektrikal na enerhiya ay karaniwang tinatawag na power plants o power stations.

Ang thermal power plant ay isang uri ng pasilidad para sa pag - generate ng enerhiya na nagbabago ng heat energy sa electrical energy. Ang heat energy para sa mga planta na ito maaaring mula sa iba't ibang pinagkukunan, kabilang ang coal, diesel, biofuels, solar energy, at nuclear energy. Bagama't ang termino "thermal power plant" teknikal na maaaring sumaklaw sa mga planta na gumagamit ng iba't ibang pinagkukunan ng init, ito ay karaniwang nauugnay sa mga planta na umuunlad ng init mula sa coal. Dahil dito, ang mga thermal power plants ay itinuturing na conventional power generation systems. Minsan din silang tinatawag bilang steam - turbine power plants o coal - fired power plants, na nagpapakita ng pangunahing fuel source at key energy - conversion mechanism na ginagamit.

Pamamaraan ng Paggana ng Thermal Power Plant

Ang mga thermal power plants ay gumagana batay sa Rankine cycle, isang pundamental na thermodynamic cycle para sa pagbabago ng init sa mechanical work, na pagkatapos ay ginagamit upang makapag - generate ng kuryente. Ang sumusunod na one - line diagram o layout ng thermal power plant ay nagbibigay ng visual representation ng mga operational components at processes nito.

Ang Inner Workings at Components ng Thermal Power Plant

Operational Process

Ang mga thermal power plants ay nangangailangan ng malaking dami ng fuel, kadalasang coal. Dahil sa malaking volume na kinakailangan, ang coal ay karaniwang inililipat gamit ang tren at inilalagay sa dedicated fuel storage areas. Sa simula, ang raw coal ay masyadong malaki para direktang gamitin sa boiler. Upang tugunan ito, ito ay ipinapakain sa isang crusher, na nagbabawas nito sa mas maliit at mas manageable na piraso bago iyon maipadala sa boiler.

Kasama ang coal, ang malaking dami ng tubig ay mahalaga para sa paggawa ng steam sa loob ng boiler. Bago pumasok sa sistema, ang tubig ay dadaan sa isang proseso ng pagtreat. Ito ay dadaan sa iba't ibang filters upang alisin ang impurities at anumang dissolved air, na siguraduhin ang kanyang katotohanan. Pagkatapos matreat, ang tubig ay idinirekta sa boiler drum. Sa loob ng boiler drum, ang init na nilikha ng combustion ng coal ay ipinapadala sa tubig. Bilang resulta, ang tubig ay nagbabago ng phase at nababago sa steam.

Ang steam na nilikha ay high - pressure at high - temperature, kaya ito ay ideal para sa power generation. Ang steam na ito ay pagkatapos ay idinirekta sa isang superheater, kung saan ito ay lalo pa na pinainit upang taasan ang kanyang thermal energy. Ang superheated steam ay pagkatapos ay idinirekta patungo sa mga blades ng turbine. Habang ang steam ay tumataas sa mga blades ng turbine, ang kanyang thermal energy ay binabago sa mechanical rotational energy ng turbine.

Ang turbine ay mekanikal na nakakonekta sa isang alternator gamit ang common shaft. Habang ang turbine ay umuulit, ito ay nagmamaneho sa rotor ng alternator. Ang alternator, sa kanyang pagkakataon, ay binabago ang mechanical energy na ito sa electrical energy. Upang mabuti na magpadala ng napagawaang electrical energy sa mahaba, ito ay dinaanan sa pamamagitan ng isang transformer, na nagpapataas ng voltage. Ang mataas - na - voltage na kuryente ay pagkatapos ay ipinadala sa pamamagitan ng transmission lines upang marating ang end - users, o loads, sa power grid.

Pagkatapos lumipas sa turbine, ang steam, ngayon ay may mas mababang presyon at temperatura, ay idinirekta sa isang condenser. Sa condenser, ang malamig na tubig ay umiikot sa paligid ng steam, na nagdudulot nito na maging muli sa liquid state. Ang prosesong ito ng condensation ay nagrerelease ng natitirang init mula sa steam, na nagpapabuti ng kanyang presyon at temperatura. Sa pamamagitan ng pagkuha ng tubig sa paraang ito, ang efisiensiya ng power generation cycle ay pinapataas.

Ang condensed water ay pagkatapos ay ipinump sa boiler gamit ang feedwater pump, handa na muling pinainit at binabago sa steam, kaya natapos ang cycle. Sa kasamaan, ang ash na nai - generate bilang by - product ng combustion ng coal ay inaalisan mula sa boiler furnace. Mahalaga ang tamang pagtatapon ng ash na ito upang maprevent ang pagkasira ng kapaligiran. Bukod dito, habang ang combustion ng coal sa boiler, ang flue gases ay nalilikha at ipinapadala sa atmosphere sa pamamagitan ng chimney.

Key Components

Ang thermal power plant ay binubuo ng ilang integral na components na gumagana nang harmonious upang makapag - facilitate ng proseso ng power generation:

• Boiler: Ang puso ng thermal power plant, kung saan nangyayari ang combustion ng coal, at ang init ay ipinapadala sa tubig upang makagawa ng steam.

• Turbine: Binabago ang thermal energy ng high - pressure steam sa mechanical rotational energy.

• Super - heater: Tumatataas ng temperatura ng steam na nilikha sa boiler, nagpapataas ng kanyang energy content para sa mas epektibong power generation.

• Condenser: Condenses the exhaust steam from the turbine back into water, recovering heat and maintaining the cycle's efficiency.

• Economizer: Preheats the feedwater using the heat from the flue gases, reducing the overall energy consumption of the boiler.

• Feedwater Pump: Circulates the condensed water from the condenser back to the boiler, ensuring a continuous supply for steam production.

• Alternator: Transforms the mechanical energy from the turbine into electrical energy, which can be distributed through the power grid.

• Chimney: Disperses the flue gases produced during coal combustion into the atmosphere in a controlled manner.

• Cooling Tower: Facilitates the cooling of the water used in the condenser, allowing it to be recycled and reused in the power generation process.

Components, Site Selection, at Efisiensiya ng Thermal Power Plants

Key Components ng Thermal Power Plants

Boiler

Ang pulverized coal, kasama ng preheated air, ay ipinapakain sa boiler, na nagsisilbing core component para sa pag - generate ng high - pressure steam. Ang pangunahing tungkulin nito ay baguhin ang chemical energy na naka - store sa coal sa thermal energy sa pamamagitan ng combustion process. Habang ang coal ay nasusunog sa loob ng boiler, ito ay lumilikha ng intense heat, na sapat upang baguhin ang tubig sa steam. Ang laki ng boiler ay direkta na tinalagaan ng heat requirements ng thermal power plant. May iba't ibang uri ng boilers na ginagamit sa thermal power plants, kabilang ang Haycock at wagon top boilers, firetube boilers, Cylindrical fire - tube boilers, at water - tube boilers, bawat isa may sariling disenyo characteristics at operational advantages.

Turbine

Ang high - pressure at high - temperature superheated steam, na nilikha ng boiler, ay idinirekta patungo sa turbine. Kapag ang steam na ito ay tumama sa mga blades ng turbine, ito ay nagmamaneho sa turbine. Ang turbine ay isang sophisticated na mechanical device na espesyal na disenyo upang baguhin ang thermal energy ng steam sa rotational kinetic energy. Mekanikal na nakakonekta sa isang alternator gamit ang shaft, ang rotation ng turbine ay nagmamaneho sa rotor ng alternator. Pagkatapos ang steam ay lumipas sa turbine, ang kanyang temperatura at presyon ay bumababa, at pagkatapos ay idinirekta sa condenser para sa mas karagdagang processing.

Super - heater

Sa isang steam turbine - based power generation system, ang superheated steam ay mahalaga para sa epektibong operasyon ng turbine. Ang wet at saturated steam, na lumalabas mula sa boiler, ay ipinapakain sa super - heater. Ang device na ito ay naglalaro ng mahalagang papel sa pagbabago ng steam sa dry at superheated steam, na lubhang nagpapataas ng kanyang thermal energy content. Sa lahat ng mga component ng thermal power plant, ang super - heater ay gumagana sa pinakamataas na temperatura. Tatlong pangunahing uri ng superheaters ang karaniwang ginagamit: convection superheaters, na nagpapadala ng init sa pamamagitan ng convection currents; radiant superheaters, na umuukol sa radiant heat transfer; at separately fired superheaters. Sa pamamagitan ng pagpapataas ng temperatura ng steam na nilikha ng boiler, ang super - heater ay nagpapataas ng kabuuang efisiensiya ng proseso ng power generation.

Condenser

Pagkatapos ang steam ay lumipas sa turbine at ang kanyang temperatura at presyon ay bumaba, ang exhaust steam ay inirereklye mula sa power generation cycle. Upang optimisin ang efisiensiya ng turbine, kinakailangang kondensin ang steam na ito, na nagkokopya at nagpapanatili ng proper vacuum. Ang condenser ay nagpapatakbo nito sa pamamagitan ng pagbawas ng operating pressure, na nagpapataas ng antas ng vacuum. Ang pagtaas ng vacuum na ito ay nagpapalawak ng volume ng steam, na nagpapahintulot ng mas maraming gawain na makuha mula sa steam sa turbine. Bilang resulta, ang kabuuang efisiensiya ng power plant ay pinapataas, na may katugon na pagtaas ng output ng turbine.

Economizer

Ang economizer ay isang specialized heat exchanger na disenyo upang minimisin ang energy consumption sa loob ng power plant. Ang flue gases, na may maraming thermal energy, ay inililipat mula sa boiler sa atmosphere. Ang economizer ay naghaharvest ng init mula sa mga flue gases upang preheat ang tubig. Ang tubig na nakuhang mula sa condenser ay ipinump sa economizer ng feedwater pump. Dito, ito ay nagsasapit ng init mula sa flue gases, na nagpapataas ng kanyang temperatura bago pumasok sa boiler. Sa pamamagitan ng pag - reuse ng waste heat ng flue gases, ang economizer ay lubhang nagpapataas ng kabuuang efisiensiya ng power generation cycle.

Feedwater Pump

Ang feedwater pump ay responsable sa pag - supply ng tubig sa boiler. Ang pinagmulan ng tubig ay maaaring mula sa condensed water mula sa condenser o fresh water. Ang pump na ito ay nagpapataas ng presyon ng tubig, na nagse - secure ng continuous at sapat na supply upang matugunan ang mga requirement ng boiler. Karaniwan, ang mga feedwater pumps ay centrifugal o positive displacement type, bawat isa ay nagbibigay ng distinct advantages sa performance at efisiensiya.

Alternator

Mekanikal na konektado sa turbine sa pamamagitan ng isang shared shaft, ang alternator ay naglalaro ng sentral na papel sa proseso ng power generation. Habang ang turbine ay umuulit dahil sa lakas ng steam, ito ay nagmamaneho sa rotor ng alternator. Ang pag - rotate na ito ay naginduce ng electromagnetic field, na naggenerate ng electrical energy. Sa esensiya, ang alternator ay gumagana bilang isang converter, na binabago ang kinetic energy ng rotation ng turbine sa electrical energy na maaaring ipagpadala at ipamahagi sa pamamagitan ng power grid.

Chimney

Sa karamihan ng thermal power plants na gumagamit ng coal bilang fuel, ang combustion process sa boiler ay naglilikha ng flue gases. Ang chimney ay nagbibigay ng daan para sa mga flue gases na mapadala nang ligtas sa atmosphere. Ang operasyon nito ay batay sa mga prinsipyong natural draft at stack effect. Ang mainit na hangin, na mas kaunti ang density, ay umuulit, na nagkokopya ng isang draft na nagdadala ng flue gases pataas. Ang taas ng chimney ay isang critical factor; ang mas mataas na chimneys ay nagkokopya ng mas malakas na draft, na nagpapahusay ng gas dispersion.

Cooling Tower

Tama sa kanyang pangalan, ang cooling tower ay pangunahing ginagamit upang ipalabas ang waste heat sa atmosphere. Sa pamamagitan ng iba't ibang paraan ng heat transfer, ang cooling tower ay nagpapahintulot sa init mula sa tubig na maimite, na nagiiwan ng mas malamig na tubig na maaaring muling gamitin sa power generation cycle. Ang tubig na condensed mula sa steam sa condenser ay idinirekta sa cooling tower. Ang forced - flow cooling towers ay karaniwang ginagamit sa thermal power plants, kung saan ang hangin ay icirculate mula sa ilalim hanggang sa itaas ng tower, na nagpapahusay ng heat transfer efficiency.

Site Selection Criteria para sa Thermal Power Plants

Availability ng Fuel

Dahil ang coal ang pangunahing fuel sa karamihan ng thermal power plants at ang malaking dami na kinakailangan para sa large - scale electricity generation, ang pag - locate ng power plant malapit sa isang coal mine ay lubhang advantageous. Ang proximity na ito ay lubhang nagpapababa ng transportation costs, na nagpapagana ng power generation process na mas ekonomiko.

Transportation Facility

Ang mga thermal power plants ay naglalaman ng maraming malalaking machinery at equipment. Kaya, ang site ng planta ay dapat pipiliin sa isang lugar na may mahusay na transportation infrastructure. Ang reliable rail o road transportation ay mahalaga para sa efficient movement ng coal, pati na rin para sa delivery ng bagong equipment at ang transportation ng mga manggagawa, technicians, at engineers. Bukod dito, ang availability ng public transport sa paligid ay nagse - secure ng convenient access para sa workforce ng planta.

Availability ng Tubig

Ang thermal power plant ay nangangailangan ng malaking dami ng tubig upang makagawa ng high - pressure at high - temperature steam. Kaya, ang planta ay dapat ilagay malapit sa riverbank o sa isang lugar na may consistent at abundant water supply upang matugunan ang continuous demand para sa tubig na ginagamit sa steam generation at cooling processes.

Availability ng Lupa

Ang pag - construct ng thermal power plant ay nangangailangan ng malaking sakop ng lupa. Bukod dito, ang cost ng lupa ay dapat reasonable. Sa pagpili ng site, ang provisions para sa future expansion ay dapat isipin. Dahil ang planta ay naglalaman ng heavy machinery, ang lupa ay dapat may sapat na load - bearing capacity, at ang robust foundation ay essential upang suportahan ang equipment.

Distance mula sa Populated Areas

Ang mga thermal power plants ay naglalabas ng flue gases, ash, dust, at smoke sa panahon ng operasyon, lahat ng ito ay nagpapahamak sa kalusugan ng tao at maaaring magdulot ng environmental damage sa paligid na atmosphere at lupa. Upang mabawasan ang mga epekto na ito, ang planta ay dapat ilagay malayo mula sa urban areas, residential communities, at agricultural farms. Bukod dito, ang ingay na gawa ng mga machinery ng planta, tulad ng alternators, transformers, fans, at turbines, ay nagpapahusay ng kanyang placement sa isang remote location.

Ash Disposal Facility

Ang combustion ng coal ay nagreresulta sa pag - generate ng ash, na sumasakop sa humigit - kumulang 30 - 40% ng total coal consumption. Ang proper ash disposal ay napakahalaga. Ang ash ay inililipat mula sa ilalim ng boiler furnace, at isang significant portion nito ay dinala ng flue gases. Upang mapamahala ang ash nang epektibo, ang dalawang pangunahing ash - handling systems ang ginagamit: ang bottom ash handling system at fly ash handling system. Ang site ng planta ay dapat may suitable facilities para sa safe at environmentally friendly disposal ng ash na ito.

Proximity sa Load Center

Ang electrical energy na nilikha ng alternator ay stepped up sa voltage ng isang power transformer bago ipagpadala sa load center sa pamamagitan ng transmission lines. Ang pag - locate ng thermal power plant malapit sa load center ay nagpapababa ng transmission costs at losses, na nagse - secure ng mas epektibo at cost - effective distribution ng kuryente.

Efisiensiya ng Thermal Power Plants

Sa isang thermal power plant, ang pag - generate ng kuryente ay nangangailangan ng maraming energy conversion stages. Una, ang chemical energy ng coal ay binabago sa thermal energy. Ang thermal energy na ito ay pagkatapos ay binabago sa kinetic o mechanical energy, na sa huli ay binabago sa electrical energy. Dahil sa mga multiple energy conversion processes, ang kabuuang efisiensiya ng thermal power plants ay relatyibong mababa, karaniwang nasa range mula 20 - 29%.

Ang efisiensiya ng thermal power plant ay naapektuhan ng iba't ibang factors, kabilang ang laki ng planta at ang kalidad ng coal na ginagamit. Ang malaking dami ng heat energy ay nawawala sa condenser sa panahon ng power generation process. May dalawang primary na tipo ng efficiency metrics na ginagamit upang i - evaluate ang thermal power plants:

Thermal Efficiency

Ang thermal efficiency ay inilalarawan bilang ang ratio ng mechanical energy, na inexpress sa heat equivalent terms, na available sa turbine sa total heat energy na inilabas sa panahon ng combustion ng coal sa boiler. Ito ay nagsusukat ng effectiveness ng pag - convert ng heat energy mula sa combustion ng coal sa useful mechanical work sa turbine.

Thermal Efficiency

Ang mga thermal power plants ay karaniwang nakakamit ng approximate thermal efficiency na 30%. Ang malaking bahagi, humigit - kumulang 50% ng total heat energy na nilikha, ay nawawala bilang waste sa loob ng condenser. Ang natitirang heat energy ay nawawala sa pamamagitan ng iba't ibang channels, tulad ng sa flue gases na inililipat mula sa chimney at ang ash na nai - generate sa panahon ng combustion ng coal. Ang malaking heat loss sa condenser at iba pa ay nagpapa - highlight ng inherent inefficiencies ng traditional thermal power generation processes.

Overall Efficiency

Ang overall efficiency ng thermal power plant ay inicompute bilang ang ratio ng heat equivalent ng electrical output sa total heat released sa panahon ng combustion ng coal. Ang metric na ito ay nagbibigay ng comprehensive measure ng performance ng planta, na sumasakop sa lahat ng stages ng energy conversion mula sa initial chemical energy na naka - store sa coal hanggang sa final electrical energy na ipinagpadala sa grid. Ito ay nagpapakita kung gaano kaepektibo ang planta sa pag - transform ng energy sa coal sa usable electrical power, na inaaccount ang mga losses na nangyayari sa bawat step ng complex power generation process.

Overall Efficiency ng Thermal Power Plants

Ang overall efficiency ng thermal power plant ay sumasakop sa lahat ng mga losses na nangyayari sa buong power - generation cycle. Ito ay kasama ang inefficiencies sa panahon ng combustion ng coal, heat transfer processes, steam turbine operation, at crucially, ang performance ng alternator, na binabago ang mechanical energy sa electrical energy. Bawat isa sa mga stage na ito ay nag - contribute sa overall energy loss, na sa huli ay nagde - determine ng proportion ng initial energy sa coal na matagumpay na binabago sa usable electrical power.

Ang overall efficiency ng thermal power plant ay malapit na nauugnay sa laki at power - generation capacity nito, karaniwang inimeasure sa megawatts (MW). Bilang general rule, may direct correlation sa pagitan ng capacity ng thermal power plant at kanyang efficiency: ang mga planta na may mas mababang capacities ay kadalasang nagpapakita ng mas mababang overall efficiencies. Ang mas maliliit na mga planta kadalasang walang economies of scale at optimized design features na mayroon ang mas malalaking mga planta, na nagresulta sa mas mataas na relative energy losses sa bawat stage ng power - generation process. Ito ay nangangahulugan na mas malaking proporsyon ng energy mula sa fuel ay nawawala, na nagreresulta sa mas maliit na dami ng kuryente na maaaring makuha kada unit ng fuel na na - consume.