Höyrytermodynamiikka Voimalaitos

Lämpövoimalan määritelmä

Lämpövoimala tuottaa sähköä käyttäen hiiltä ilmaa ja vettä Rankinen kiertoprosessin perusteella.

Lämpövoimala toimii Rankinen kiertoprosessin perusteella. Sähkön tuotantoon tarvitaan kolme pääasiallista syötettä: hiili ilma ja vesi.

Hiiltä käytetään polttoaineena koska olemme piirtämässä hiilivoimalan kuljetusdiagrammia. Hiili luo tarvittavan lämpöenergian palamalla uuniessa.

Ilma toimitetaan uuniin nopeuttamaan hiilen palamista ja jatkaakseen savukaasujen virtausta lämmitysjärjestelmässä. Vetta tarvitaan voimalassa ketelissä höyryä varten. Tämä höyry ajaa turbiinia.

Turbiini on yhdistetty generaattoriin joka tuottaa sähköä. Lämpövoimalassa on kolme päävirtajärjestelmää ensisijaisiin syötteisiin perustuen.

Hiilikierros

Hiiltä kuljetetaan toimittajilta voimalan hiilitarhaan. Sitä toimitetaan sitten myllyille kuljetuslautan avulla.

Poistamalla hiilestä ei-toivottuja aineita se mylletään hiilipölyksi. Mylytys tekee hiilestä tehokkaampaa poltettavaksi. Hiilen palamisen jälkeen tuhka kerätään tuhkankäsittelylaitokselle. Tuhka kerätään lopulta tuhkavarastolle.

Ilmakierros

Ilma toimitetaan uuniin pakotetuilla ilmajauhoilla. Se ei kuitenkaan anneta suoraan ketelien uuniin ennen kuin se ohitetaan ilman esilämmitinnän kautta.

Ilman esilämmitinnässä savukaasujen lämpö siirretään tuulettajaan ennen kuin se tulee uuniin.

Uunissa tämä ilma tarjoaa tarvittavan hapen palamista varten. Sitten tämä ilma kuljettaa luodun lämpöenergian ja savukaasut ketelin putkipinta-alueiden kautta.

Tässä merkittävä osa lämpöä siirtyy keteliin. Savukaasut kulkevat sitten ylikuumentimeen missä ketelistä tuleva höyry lämpenee vielä lisää huippulämpötiloihin.

Sitten savukaasut tulevat talteenottomonsteriin jossa osa savukaasujen jäännöslämpöstä käytetään veden lämpenemiseen ennen kuin se tulee keteliin.

Savukaasut kulkevat sitten ilman esilämmitinnän kautta jossa osa jäännöslämpöä siirtyy tuulettajaan ennen kuin se tulee ketelin uuniin.

Kuljettuaan ilman esilämmitinnän kautta kaasut kulkevat lopulta puuhasiipuriin.

Yleensä lämpövoimaloissa pakotettu ilmankulku käytetään ilmaa toimitettaessa ympäristöstä ja vedetty ilmankulku käytetään savukaasujen poistettaessa järjestelmästä puuhasta.

Vesi-höyrykierros

Lämpövoimalan vesi-höyrykierros on puolisuuri suljettu kierros. Tässä ei ole tarvetta tuoda paljon vettä ulkopuolisista lähteistä keteliin koska sama vesi käytetään uudelleen ja uudelleen höyryn kondensoinnin jälkeen sen mekaanisen työn jälkeen turbiinin pyörittämiseksi.

Vesi haetaan ensin joesta tai muusta sopivasta luonnollisesta lähteestä.

Tämä vesi siirretään sitten vesikäsittelylaitokselle poistaakseen viedystä ei-toivottuja osia. Tämä vesi siirretään sitten keteliin talteenottomonsterin kautta.

Ketelissä vesi muuttuu höyryksi. Tämä höyry kulkee sitten ylikuumentimeen jossa se lämpenee ylikuumennustemperatuuteen. Ylikuumennettu höyry kulkee sitten turbiiniin sarjan pistoja kautta.

Pistojen ulostulopaikassa korkeapaineinen ja korkealämpöinen höyry laajenee yhtäkkiä saaden kiinteän energian. Tämän kiinteän energian ansiosta höyry pyörittää turbiinia.

Turbiini on kytketty generaattoriin ja generaattori tuottaa vaihtosähköä verkkoon.

Yhtäkkiä laajentunut höyry purkaa turbiinista kondensaattoriin. Siellä höyry kondensoidaan takaisin veteen jäähdytysvesijärjestelmän avulla joka on yhdistetty jäähdytystorniin.

Tämä kondensoitu vesi siirretään sitten takaisin keteliin talteenottomonsterin kautta. Ulkopuolista vedenlähdettä tulevan veden tarve on rajoitettu tässä järjestelmässä koska kondensoitua höyryä käytetään uudelleen ketelijärjestelmässä.

Lämpövoimalan prosessikaavio

Höyrylämpövoimalan kuljetuskaavio näyttää miten hiiltä ilmaa ja vettä käsitellään sähkön tuotannossa.