Parní tepelná elektrárna

Definice tepelné elektrárny

Tepelná elektrárna využívá uhlí, vzduch a vodu k výrobě elektřiny na základě Rankinova cyklu.

Tepelná elektrárna pracuje na základě Rankinova cyklu. Pro výrobu elektřiny potřebuje tři hlavní vstupy: uhlí, vzduch a voda.

Uhlí se používá jako palivo, protože budeme vykreslovat tokový diagram tepelné elektrárny spalující uhlí. Uhlí vytváří požadovanou tepelnou energii spalováním v troubě.

Vzduch se dodává do trouby pro zrychlení spalování uhlí a pro pokračování průtoku spalin v ohřevném systému. Voda je potřebná v tepelné elektrárně uvnitř kotlu pro výrobu páry. Tato pára pohání turbínu.

Turbína je spojena s generátorem, který produkuje elektrickou energii. V tepelné elektrárně existují tři hlavní tokové obvody založené na primárních vstupech.

Úhlový obvod

Uhlí se přepravuje od dodavatelů do skladu uhlí elektrárny. Následně se dopravuje do drcicích zařízení pomocí dopravníku.

Po odstranění nechtěných látek z uhlí se ten rozdrtí na uhlíkový prach. Rozdrcení uhlí ho činí efektivnějším pro spalování. Po spalování uhlí se popel shromažďuje v zařízení pro ošetřování popelu. Poté se popel konečně shromažďuje v skladu popelu.

Vzduchový obvod

Vzduch se dodává do trouby pomocí nucených ventilátorů. Avšak není přímo napájen do troubě kotlu, než se to stane, prochází předehřívačem vzduchu.

V předehřívači vzduchu se teplo odpadních spalin přeneslo na přívodní vzduch, než ten vstoupí do trouby.

V troubě tento vzduch poskytuje požadovaný kyslík pro spalování. Poté tento vzduch nese vygenerované teplo a spaliny vzniklé spalováním přes povrchy trubek kotle.

Zde je přenesena významná část tepla do kotle. Spaliny pak procházejí superheaterem, kde pára pocházející z kotle je dále ohřívána na vedoucí teploty.

Poté spaliny přicházejí do ekonomizéru, kde se část zbývajícího tepla spalin využije k zvýšení teploty vody, než ta vstoupí do kotle.

Spaliny pak procházejí předehřívačem vzduchu, kde část zbývajícího tepla je přenesena na přívodní vzduch, než ten vstoupí do troubě kotlu.

Po procházení předehřívače vzduchu spaliny nakonec odejdou do komínu pomocí indukovaných ventilátorů.

Obvykle v tepelných elektrárnách se nucený proud vzduchu používá u vstupu vzduchu z atmosféry a indukovaný proud se používá u výstupu spalin z systému přes komín.

Vodopárový obvod

Vodopárový obvod tepelné elektrárny je polozavřený obvod. Zde není potřeba dodávat z vnějších zdrojů tolik vody do kotle, protože stejná voda se opakovaně znovu používá kondenzací páry po její mechanické práci pohybu turbíny.

Voda se nejprve získává z řeky nebo jiné vhodné přírodní zdroje.

Tato voda je pak převedena do čistírny vody pro odstranění nechtěných částic a látek z vody. Tato voda je pak podávána do kotle přes ekonomizér.

V kotli se voda přemění na páru. Tato pára pak jde do superheateru, kde se pára ohřívá na superhřejivou teplotu. Superhřejivá pára pak jde do turbíny přes sérii tryskovek.

Na výstupu těchto tryskovek se vysokotlaká a vysokoteplotní pára náhle rozšiřuje a tak získá kinetickou energii. Díky této kinetické energii pára otáčí turbínu.

Turbína je spojena s generátorem a generátor produkuje střídavou elektrickou energii do sítě.

Náhle rozšířená pára uniká z turbíny do kondenzátoru, kde se pára kondenzuje zpět na vodu pomocí chladicího systému s vodou spojeného s chladicími věžemi.

Tato kondenzovaná voda je pak podávána zpět do kotle přes ekonomizér. Dodávka vody ze vnějšího zdroje je zde omezena díky použití kondenzované páry v systému kotle tepelné elektrárny.

Tokový diagram procesu v tepelné elektrárně

Tokový diagram parní tepelné elektrárny ukazuje, jak jsou uhlí, vzduch a voda zpracovány k výrobě elektřiny.