Hőerőmű vagy hőerőállomás
Mi a hőenergetikus erőmű?
A hőenergetikus erőmű vagy hőerőmű a leggyakrabban használt elektromos energia forrása. A hőenergetikus erőműt szénerőműnek és gőzturbínás erőműnek is nevezik.
Nézzük meg, hogyan működik egy hőenergetikus erőmű.
Hőenergetikus erőmű elmélete
Az hőenergetikus erőműk vagy az hőenergetikus erőműk működése nagyon egyszerű. Egy energia-termelő erőmű főleg alternátorral működik, amelyet gőzturbina segítségével vezet. A gőz magas nyomású kazánokból származik.
Általában Indiában bituminóz szén, barna szén és turba használható a kazán üzemanyagjaként. A bituminóz szén, amit kazánüzemanyagként használnak, volatil anyagot tartalmaz 8-33% arányban, és 5-16% hamutartalommal rendelkezik. A termikus hatékonyság növeléséhez a szént por formában használják a kazánban.
Egy szénerőműben a gőz magas nyomásra hozatala történik a gőzkazánban, mivel a (porformában lévő) szén ég a kazán sütőjében. Ez a gőz tovább melegítőben (superheaterben) melegedik.
Ez a túlmelegített gőz bekerül a turbínába, és elforgatja a turbínarudakat. A turbina mechanikusan oly módon van összekötve egy alternátorral, hogy a rotor forgása a turbínarudak forgása mellett történik.
A turbina bejutásakor a gőznyomás hirtelen csökken, és a gőztérfogam megváltozik.
A turbínarotor energiát ad utána a gőz kifolyik a turbínarudakon keresztül a kondenzátomba.
A kondenzátorból hideg víz cirkulál egy pumpa segítségével, ami a nyomástalan nedves gőzt kondenzálja.
Ez a kondenzált víz továbbá alacsony nyomású vízmelegítőbe kerül, ahol az alacsony nyomású gőz melegíti ezt a hozzáadott vizet, majd újra magas nyomásra melegítik.
Jobb megértés érdekében minden lépést részletezünk egy hőenergetikus erőmű működésében:
Először a porformában lévő szén ég a gőzkazán sütőjében.
Magas nyomású gőz keletkezik a kazánban.
Ez a gőz áthalad a superheateren, ahol tovább melegedik.
Ez a túlmelegített gőz nagy sebességgel bekerül a turbínába.
A turbina benne a gőz erője elforgatja a turbínarudakat, azaz itt a turbina a magas nyomású gőz tárolt potenciális energiáját mékanikai energiává alakítja.
Erőmű vonalskémája
A turbínarudak elforgatása után a gőz elveszíti a magas nyomását, kifoly a turbínárudakon, és bekerül a kondenzátomba.
A kondenzátorból hideg víz cirkulál egy pumpa segítségével, ami a nyomástalan nedves gőzt kondenzálja.
Ez a kondenzált víz továbbá alacsony nyomású vízmelegítőbe kerül, ahol az alacsony nyomású gőz melegíti ezt a hozzáadott vizet, majd újra magas nyomásra melegítik.
A turbina a hőenergetikus erőműben az alternátor elsődleges mozgatója.
Hőenergetikus erőmű áttekintése
Egy tipikus hőenergetikus erőmű egy cikluson működik, amelyet látunk az alábbi ábrán.
A működési folyadék a víz és a gőz. Ez a hívódik a víz-gőz ciklus. Az ideális termodynamikai ciklus, amelyre a hőenergetikus erőmű működése nagyon hasonlít, a Rankine-ciklus. A gőzkazánban a víz melegedik a szén égéseként, és a kazán feladata, hogy száraz, túlmelegített gőzt adjon a szükséges hőmérsékleten. A képződött gőzt a gőzturbínák meghajtására használják.
Ez a turbina csatlakoztatva van egy szinkron generátornak (általában háromfázisú szinkron alternátornak), amely elektromos energiát termel.
A turbina kibocsátása, a gőz, visszaengedik a kondenzátorból, ami nagyon alacsony nyomást teremt, és lehetővé teszi a gőz kiterjesztését a turbínában nagyon alacsony nyomásra.
A kondenzáló működés főbb előnyei a gőz kilogrammonkénti energiakivonás növekedése, ami a hatékonyságot növeli, és a kondenzált víz, amit újra a kazánba adnak, csökkenti a friss víz beszerzését.
A kondenzált víz, valamint némi friss víz, újra a kazánba adódik egy pumpa (kazánbeszivárgó pumpa) segítségével.
A kondenzátorból a gőz lehűlik a hűtővíz által. A hűtővíz recikálódik a hűtőtoronyon keresztül. Ez alkotja a hűtővíz cirkulációs kört.
A környezeti levegő a kazánba jut por szűrés után. A kazánból a lánggáz kifoly a légkörbe dombokon keresztül. Ezek alkotják a levegő és a lánggáz ciklusát.
A levegő áramlása, valamint a gőzkazán statikus nyomása (hívjuk erre a szívást) két ventilátor, a Kényszerített Szívás (KS) ventilátor és a Indított Szívás (IS) ventilátor segítségével fenntartja.
A kazánban több hőcserélő található, mint például az Economizer, Evaporator (nem látható a fenti ábrán, alapvetően vízcsövek, azaz leszálló-emelő csők), Super Heater (valamint Reheater, levegő előmelegítő is található).
Az Economizerben a hozzáadott víz jelentős mennyiségben melegedik a lánggáz maradék hőjével.
A Kazán Hordó a két fázisú keverék (gőz + víz) természetes cirkulációjának fenntartására szolgál a vízcsövekben.
Van még egy Super Heater, amely hőt vesz a lánggázoktól, és a gőz hőmérsékletét növeli a szükséges mértékig.
Hőenergetikus erőmű hatékonysága
A gőzenergiaerőmű teljes hatékonysága a villamos energia hőegyenértékének és a szén égése során keletkező hő arányaként definiálható. A hőenergetikus erőmű vagy erőmű teljes hatékonysága 20%-tól 26%-ig változhat, és az erőmű kapacitásától fü
