Toplinska elektrana ili toplinska elektrana
Što je topleinska elektrana?
Topleinska elektrana ili topleinska elektrana je najobičniji izvor električne energije. Topleinska elektrana se također naziva ugljena topleinska elektrana i parna turbina elektrana.
Udubimo se u način rada topleinske elektrane.
Tehorija topleinske elektrane
Tehorija topleinskih elektrana ili način rada topleinskih elektrana vrlo je jednostavan. Elektrana za proizvodnju struje uglavnom se sastoji od alternatora koji radi uz pomoć parne turbine. Par se dobiva iz visokotlačnih kotlova.
Općenito u Indiji, kameni ugljen, brajni ugljen i torf koriste se kao gorivo za kotao. Kameni ugljen, koji se koristi kao gorivo za kotao, ima leteći materijal od 8 do 33% i poplavljenost od 5 do 16%. Da bi se povećala toplinska učinkovitost, kameni ugljen se koristi u prahu.
U ugljenoj topleinskoj elektrani, par se proizvodi pod visokim tlakom u parnom kotlu zbog sagorevanja goriva (prašnjastog ugljena) u pećnicama kotla. Taj par dalje se nadgreja u nadgrijivaču.
Ovaj nadgrijani par zatim ulazi u turbinu i okreće lopatice turbine. Turbina je mehanički spojena s alternatorom tako da će njegov rotor rotirati s rotacijom lopatica turbine.
Nakon što ulazi u turbinu, tlak para nagle pada, a odgovarajući volumen para se povećava.
Nakon što prenese energiju rotora turbine, par prođe iz lopatica turbine u kondenzator.
U kondenzatoru, hladna voda se cirkulira uz pomoć pumpa, što kondenzira visokotlačni mokri par.
Ova kondenzirana voda dalje se isporučuje u zagrijivač niskog tlaka, gdje visokotlačni par povećava temperaturu ove vode za ishranu, a ona se opet zagrijava pod visokim tlakom.
Za bolje razumijevanje, navedemo svaki korak funkcije topleinske elektrane kako slijedi,
Prvo, prašnjasti ugljen se sagori u pećnici parnog kotla.
Visokotlačni par se proizvodi u kotlu.
Ovaj par zatim prolazi kroz nadgrijivač, gdje se dalje zagrijava.
Ovaj nadgrijani par zatim ulazi u turbinu visokom brzinom.
U turbinu, ovaj par silom okreće lopatice turbine, što znači da u turbinu pohranjena potencijalna energija visokotlačnog para pretvara se u mehaničku energiju.
Shema elektrane
Nakon što okreće lopatice turbine, par izgubi svoj visok tlak, izlazi iz lopatica turbine i ulazi u kondenzator.
U kondenzatoru, hladna voda se cirkulira uz pomoć pumpa, što kondenzira niskotlačni mokri par.
Ova kondenzirana voda zatim se dalje isporučuje u zagrijivač niskog tlaka, gdje niskotlačni par povećava temperaturu ove vode za ishranu, a onda se opet zagrijava u zagrijivaču visokog tlaka, gdje se visoki tlak para koristi za zagrijavanje.
Turbina u topleinskoj elektrani djeluje kao glavni pogon alternatora.
Pregled topleinske elektrane
Tipična topleinska elektrana radi na ciklusu koji je prikazan ispod.
Radno tijelo su voda i par. Ovo se zove voda za ishranu i parni ciklus. Idealni termodynamski ciklus na koji se rad topleinske elektrane često nalazi je Rankineov ciklus.
U parnom kotlu, voda se zagrijava sagorevanjem goriva u zraku u pećnici, a funkcija kota je davanje suhog nadgrijanog para na potreban temperaturi. Par koji se proizvede koristi se za pokretanje parnih turbine.
Ova turbina je spojena s sinkronim generatorom (obično trofaznim sinkronim alternatorom), koji proizvodi električnu energiju.
Ishodni par iz turbine dopušten je da se kondenzira u vodu u kondenzatoru pare turbine, što stvara sušnje na vrlo niskom tlaku i omogućuje ekspanziju para u turbine na vrlo niski tlak.
Glavne prednosti kondenzacijskog rada su povećanje količine energije koja se izvlači po kg para, time povećavajući učinkovitost, a kondenzirana voda koja se isporučuje natrag u kotao smanjuje količinu nove vode za ishranu.
Kondenzirana voda zajedno s nekom novom vodom za ishranu opet se isporučuje u kotao pompa (nazvana pumpa za ishranu kota).
U kondenzatoru, par se kondenzira hladnom vodom. Hladna voda se reciklira kroz hladnjak. To čini cirkuit hladne vode.
Okružni zrak dopušten je da ulazi u kotao nakon filtriranja prašine. Također, dim iz kotla izlazi u atmosferu kroz komine. To čini cirkvit zraka i dimova.
Protok zraka i statički tlak unutar parnog kota (nazvan drhtanjem) održavaju se dvije ventilatore, nazvane Forciran drhtaj (FD) ventilator i Inducirani drhtaj (ID) ventilator.
Cjelokupna shema tipične topleinske elektrane zajedno s različitim cirkvitima ilustrirana je ispod.
Unutar kota postoje različiti toplinski razmjenjivači, npr. Ekonomizer, Evaporator (nije prikazan na slici, već su to uglavnom vodeni cevi, tj. sustav padajućih i uspinjućih cevi), Nadgrijivač (ponekad Ponovni nadgrijivač, prehrijivač zraka također prisutni).
U ekonomizeru voda za ishranu zagrijeva se do značajne temperature ostalom toplinom dimova.
Boilerovalni bubanj održava nadmorsku visinu za prirodnu cirkulaciju dvofaznog mješavine (par + voda) kroz vodene cevi.
Postoji i nadgrijivač koji uzima toplinu od dimova i povećava temperaturu para prema potrebama.
Učinkovitost topleinske elektrane ili elektrane
Ukupna učinkovitost parne elektrane definira se kao omjer topline ekvivalentne električnog izlaza i topline sagorevanja ugljena. Ukupna učinkovitost topleinske elektrane varira od 20% do 26% i ovisi o snazi elektrane.
