Thermal Power Generation Plant oder Thermische Kraftwerksanlage
Was ist ein thermisches Kraftwerk?
Ein thermisches Kraftwerk oder thermische Kraftwerke sind die konventionellste Quelle für elektrische Energie. Das thermische Kraftwerk wird auch als Kohlekraftwerk und Dampfturbinenkraftwerk bezeichnet.
Lassen Sie uns nun erläutern, wie ein thermisches Kraftwerk funktioniert.
Theorie des thermischen Kraftwerks
Die Theorie der thermischen Kraftwerke oder das Funktionsprinzip der thermischen Kraftwerke ist sehr einfach. Ein Kraftwerk besteht hauptsächlich aus einem Generator, der mit Hilfe einer Dampfturbine betrieben wird. Der Dampf stammt aus Hochdruckkesseln.
In Indien werden im Allgemeinen bituminöse Kohle, Braunkohle und Torf als Brennstoff für den Kessel verwendet. Die bituminöse Kohle, die als Brennstoff für den Kessel verwendet wird, hat einen Fließstoffgehalt von 8 bis 33% und einen Aschegehalt von 5 bis 16%. Um die thermische Effizienz zu erhöhen, wird die Kohle in Pulverform im Kessel verwendet.
In einem Kohlekraftwerk wird Dampf unter hohem Druck im Dampfkessel durch das Verbrennen von Brennstoff (gemahlenen Kohle) in den Kesselöfen erzeugt. Dieser Dampf wird anschließend in einem Überhitzer weiter aufgeheizt.
Dieser überhitzte Dampf gelangt dann in die Turbine und dreht die Turbinenschaufeln. Die Turbine ist mechanisch so mit einem Generator gekoppelt, dass ihr Rotor sich mit der Rotation der Turbinenschaufeln dreht.
Nach dem Eintritt in die Turbine fällt der Dampfdruck plötzlich, und das entsprechende Volumen des Dampfs nimmt zu.
Nachdem der Dampf seine Energie an den Turbinenrotor abgegeben hat, verlässt er die Turbinenschaufeln und gelangt in den Kondensator.
Im Kondensator wird kaltes Wasser mit Hilfe einer Pumpe zirkuliert, die den niederdruckigen feuchten Dampf kondensiert.
Dieses kondensierte Wasser wird dann in einen Niederdruck-Wasserheizer geleitet, wo der Niederdruckdampf die Temperatur dieses Speisewassers erhöht; es wird dann wieder unter Hochdruck erhitzt.
Zur besseren Verständlichkeit geben wir jeden Schritt der Funktionsweise eines thermischen Kraftwerks wie folgt an,
Zuerst wird die gemahlene Kohle in den Ofen des Dampfkessels verbrannt.
Hochdruckdampf wird im Kessel erzeugt.
Dieser Dampf wird dann durch den Überhitzer geleitet, wo er weiter erhitzt wird.
Dieser überhitzte Dampf gelangt dann mit hoher Geschwindigkeit in eine Turbine.
In der Turbine bewegt dieser Dampf die Turbinschaufeln, was bedeutet, dass hier in der Turbine die gespeicherte potenzielle Energie des hochgedrückten Dampfs in mechanische Energie umgewandelt wird.
Schaltplan des Kraftwerks
Nachdem die Turbinschaufeln rotieren, hat der Dampf seinen hohen Druck verloren, verlässt die Turbinschaufeln und gelangt in den Kondensator.
Im Kondensator wird kaltes Wasser mit Hilfe einer Pumpe zirkuliert, die den niederdruckigen feuchten Dampf kondensiert.
Dieses kondensierte Wasser wird dann in einen Niederdruck-Wasserheizer geleitet, wo der Niederdruckdampf die Temperatur dieses Speisewassers erhöht, es wird dann wieder in einem Hochdruckheizer erhitzt, wo der Hochdruckdampf zum Heizen verwendet wird.
Die Turbine im thermischen Kraftwerk fungiert als Antrieb des Generators.
Überblick über das thermische Kraftwerk
Ein typisches thermisches Kraftwerk arbeitet in einem Zyklus, der unten dargestellt ist.
Das Arbeitsmedium ist Wasser und Dampf. Dies wird als Speisewasser- und Dampfzyklus bezeichnet. Der ideale thermodynamische Zyklus, dem der Betrieb eines thermischen Kraftwerks nahekommt, ist der Rankine-Zyklus.
Im Dampfkessel wird das Wasser durch das Verbrennen des Brennstoffs in der Luft im Ofen erhitzt, und die Funktion des Kessels besteht darin, trockenen überhitzten Dampf in der erforderlichen Temperatur zu liefern. Der so erzeugte Dampf wird zur Antrieb der Dampfturbinen verwendet.
Diese Turbine ist mit dem Synchrongenerator (normalerweise ein dreiphasiger Synchron-Generator) gekoppelt, der elektrische Energie erzeugt.
Der Abgasdampf aus der Turbine wird im Kondensator des Turbines kondensiert, was bei sehr niedrigem Druck eine Saugwirkung erzeugt und die Expansion des Dampfes in der Turbine bis zu sehr niedrigen Drücken ermöglicht.
Die Hauptvorteile der Kondensationsbetriebsweise sind die erhöhte Menge an Energie, die pro Kilogramm Dampf entnommen wird, und damit die Effizienz gesteigert wird, sowie das Kondensat, das in den Kessel zurückgeführt wird, reduziert die Menge des frischen Speisewassers.
Das Kondensat zusammen mit einigen frischen Nachspeisewasser wird dann mit einer Pumpe (Kessel-Speisepumpe) wieder in den Kessel eingeleitet.
Im Kondensator wird der Dampf durch Kühlwasser kondensiert. Das Kühlwasser recycelt durch den Kühlturm. Dies bildet den Kühlwasserkreislauf.
Die Umgebungsluft wird nach Staubfiltration in den Kessel eingespeist. Auch der Rauchgas kommt aus dem Kessel und wird durch Schornsteine in die Atmosphäre abgeleitet. Diese bilden die Luft- und Rauchgaskreisläufe.
Die Strömung der Luft und auch der statischen Druck im Dampfkessel (genannt Zug) wird durch zwei Ventilatoren, genannt Gezwungener Zug (FD) und Induzierter Zug (ID), aufrechterhalten.
Das Gesamtprinzip eines typischen thermischen Kraftwerks zusammen mit den verschiedenen Kreisläufen wird unten illustriert.
Im Inneren des Kessels gibt es verschiedene Wärmetauscher, wie z.B. Wirtschaftsüberhitzer, Verdampfer (nicht in der obigen Abbildung gezeigt, es handelt sich im Grunde um die Wasserröhren, also den Downcomer-Riser-Kreislauf), Überhitzer (manchmal Nachüberhitzer, Luftvorwärmer vorhanden).
Im Wirtschaftsüberhitzer wird das Speisewasser durch die verbleibende Wärme des Rauchgases erheblich erwärmt.
Der Kesseldruckbehälter stellt einen Kopf für die natürliche Zirkulation eines Zweiphasengemischs (Dampf + Wasser) durch die Wasserröhren sicher.
Es gibt auch einen Überhitzer, der ebenfalls Wärme vom Rauchgas nimmt und die Temperatur des Dampfes nach Bedarf erhöht.
Effizienz des thermischen Kraftwerks
Die Gesamteffizienz eines Dampfkraftwerks wird definiert als das Verhältnis des Wärmeäquivalents des elektrischen Ausgangs zur Verbrennungswärme der Kohle. Die Gesamteffizienz eines thermischen Kraftwerks variiert von 20% bis 26% und hängt von der Leistung des Kraftwerks ab.
