Central Térmica ou Central de Producción Térmica
Que é unha central térmica?
Unha central de xeración térmica ou central térmica é a fonte máis convencional de enerxía eléctrica. A central térmica tamén se coñece como central térmica de carbón e central de turbina de vapor.
Vamos adentrarnos no funcionamento dunha central térmica.
Teoría da central térmica
A teoría das centrais térmicas ou o funcionamento das centrais térmicas é moi simple. Unha central de xeración consiste principalmente nun alternador que funciona coa axuda dunha turbina de vapor. O vapor obtense de caldeiras de alta presión.
Xeralmente en India, usa-se carvón bituminoso, carvón marrón e turba como combustible para a caldeira. O carvón bituminoso usado como combustible para a caldeira ten unha materia volátil do 8 ao 33% e un contido en cinzas do 5 ao 16%. Para aumentar a eficiencia térmica, o carvón úsase na caldeira en forma de polvo.
Nunha central térmica de carbón, o vapor prodúcese a alta presión na caldeira de vapor debido á quema do combustible (carvón pulverizado) nos fornos da caldeira. Este vapor superaquecese adicionalmente nun superaquecedor.
Este vapor superaquecido entra entón na turbina e fai girar as pás da turbina. A turbina está mecánicamente acoplada a un alternador de xeito que o seu rotor girará coa rotación das pás da turbina.
Despois de entrar na turbina, a presión do vapor cae súbitamente e o volume correspondente do vapor aumenta.
Despois de impartir enerxía ao rotor da turbina, o vapor pasa fóra das pás da turbina ao condensador.
No condensador, circula auga fría con a axuda dunha bomba que condensa o vapor húmido de baixa presión.
Esta auga condensada fórtese posteriormente a un aquecedor de auga de baixa presión onde o vapor de baixa presión aumenta a temperatura desta auga de alimentación; volve a aquecerse a alta presión.
Para unha mellor comprensión, fornecemos cada paso do funcionamento dunha central térmica como segue,
Primeiro, o carvón pulverizado quémase no forno da caldeira de vapor.
Produzese vapor a alta presión na caldeira.
Este vapor pasa entón polo superaquecedor, onde se aquece adicionalmente.
Este vapor superaquecido entra entón nunha turbina a gran velocidade.
Na turbina, esta forza do vapor fai girar as pás da turbina, o que significa que na turbina a enerxía potencial almacenada do vapor a alta presión convértese en enerxía mecánica.
Diagrama de liña da central
Despois de facer girar as pás da turbina, o vapor perde a súa alta presión, sai das pás da turbina e entra no condensador.
No condensador, circula auga fría con a axuda dunha bomba que condensa o vapor húmido de baixa presión.
Esta auga condensada fórtese posteriormente a un aquecedor de auga de baixa presión onde o vapor de baixa presión aumenta a temperatura desta auga de alimentación, volve a aquecerse nun aquecedor de alta presión onde se usa a alta presión do vapor para o aquecemento.
A turbina na central térmica actúa como motor principal do alternador.
Vista xeral da central térmica
Unha central térmica típica funciona nun ciclo que amósase a continuación.
O fluido de traballo é auga e vapor. Isto chámase ciclo de auga de alimentación e vapor. O ciclo termodinámico ideal ao que se asímila o funcionamento dunha central térmica é o ciclo de Rankine.
Na caldeira de vapor, a auga aquecése queimando o combustible no aire no forno, e a función da caldeira é proporcionar vapor superaquecido seco á temperatura necesaria. O vapor así producido úsase para impulsar as turbinas de vapor.
Esta turbina está acoplada a un xerador síncrono (xeralmente un alternador síncrono trifásico), que xera enerxía eléctrica.
O vapor de escape da turbina permítese que condense en auga no condensador de vapor da turbina, o que crea succión a unha presión moi baixa e permite a expansión do vapor na turbina a unha presión moi baixa.
As principais vantaxes da operación de condensación son a cantidade aumentada de enerxía extraída por kg de vapor e, polo tanto, o aumento da eficiencia, e o condensado que se introduce na caldeira de novo reduci a cantidade de auga de alimentación fresca.
O condensado xunto con algúns augas de alimentación frescas introducése de novo na caldeira por unha bomba (chamada bomba de alimentación da caldeira).
No condensador, o vapor condénsase mediante auga de refrixeración. A auga de refrixeración recicla a través da torre de refrixeración. Esto constitúe un circuito de auga de refrixeración.
O aire ambiente permítese que entre na caldeira despois da filtración de polvos. Tamén, os gases de escape saen da caldeira e esgotan á atmosfera a través de chimeneas. Estes constituín os circuitos de aire e gases de escape.
O flujo de aire e tamén a presión estática dentro da caldeira de vapor (chamada corrente) mantéñense mediante dous ventiladores chamados Forzado (FD) e Inducido (ID).
O esquema total dunha central térmica típica xunto cos diferentes circuitos ilustrase a continuación.
Dentro da caldeira, hai varios intercambiadores de calor, como o Economizador, Evaporador (non amosado na figura superior, é basicamente os tubos de auga, é dicir, o circuito descendente ascendente), Superaquecedor (algúns veces Reaquecedor, preaquecedor de aire tamén están presentes).
No economizador, a auga de alimentación aquecése considerablemente co calor restante dos gases de escape.
O tambor da caldeira mantiñe unha cabeza para a circulación natural dunha mezcla de dúas fases (vapor + auga) a través dos tubos de auga.
Tamén hai un superaquecedor que tamén toma calor dos gases de escape e eleva a temperatura do vapor segundo a necesidade.
A eficiencia da central térmica
A eficiencia global dunha central de enerxía de vapor defineuse como a relación do equivalente térmico da saída eléctrica ao calor de combustión do carbón. A eficiencia global dunha central térmica varía do 20% ao 26% e depende da capacidade da planta.
