Hitaveislan eða hitaveistöð

Hva er vatnorka?

Vatnorka eða vatnorkastöð er algengasta uppruninn á rafmagni. Vatnorka er einnig kölluð kolavatnorka og andahvarfarkraftaverk.

Látum okkur skoða hvernig vatnorka virkar.

Fræðileg grunnvísni vatnorkustöðvar

Fræðileg grunnvísni vatnorkustöðva eða hvernig vatnorkustöðvar virka er mjög einfald. Kraftaverk samanstendur aðallega af vélfræðivélar sem keyra með hjálp andahvarfarar. Andahvarfan fæst úr háþrýju kettlum.

Algengt er að nota bituminós kol, brúnt kol og torf sem brensli fyrir kettlana. Bituminóskol hefur flyktilegt efni frá 8 til 33% og asamengi 5 til 16%. Til að auka varmileika er kol notuð í pulverformi í kettilum.

Í kolavatnorku er andahvarfan framleidd við háþrýju í andahvarfarkettlinum vegna brenningar á brensli (pulverkölu) í kettilofnum. Þessi andahvarfa er síðan yfirhitt í yfirhiti.

Þessi yfirhitte andahvarfa fer svo inn í andahvarfararann og snýr andahvarfararblöðin. Andahvarfararinn er mekanísk tengdur við altenator þannig að hans rotor snýst með snúningsins andahvarfararblöðanna.

Eftir að hafa komið inn í andahvarfararann fallað andahvarfansþrýtingin plöskulega og samsvarandi stærð andahvarfans eykur.

Eftir að hafa gefið orku andahvarfararrotinn fer andahvarfan út af andahvarfararblöðunum inn í kjölara.

Í kjölaranum er kaldt vatn hlætt um með hjálp púmpu sem kjalarar lághröðu vatnsvatn.

Þetta kjalarað vatn er síðan frekari sótt í lághröðu vatnhitara þar sem lághröðu andahvarfa heldur hita þessa aflaða vatns; það er svo aftur hitað við háþrýju.

Til betri skilgreiningar fyrirframleggjum við hverja skref af starfi vatnorkustöðvar eins og hér fylgir,

1. Fyrst er pulverkökul bítt í ofn kettils.

2. Háþrý andahvarfa er framleidd í kettilinum.

3. Þessi andahvarfa er síðan færð í yfirhiti, þar sem hún er yfirhitt.

4. Þessi yfirhitte andahvarfa fer svo inn í andahvarfararann á háhraða.

5. Í andahvarfaranum snýr andahvarfansþrýtingin andahvarfararblöðin, þ.e. hér í andahvarfaranum er geymda mögulegu orku háþrýju andahvarfans breytt í mekanísku orku.

Línudæmi um kraftaverk

1. Eftir að hafa snýrt andahvarfararblöðin, hefur andahvarfan tapað sinni háþrýju, fer út af andahvarfararblöðunum og inn í kjölara.

2. Í kjölaranum er kaldt vatn hlætt um með hjálp púmpu sem kjalarar lághröðu vatnsvatn.

3. Þetta kjalarað vatn er síðan frekari sótt í lághröðu vatnhitara þar sem lághröðu andahvarfa heldur hita þessa aflaða vatns, það er svo aftur hitað í háhröðu hitara þar sem háþrý andahvarfa er notuð til að hita.

4. Andahvarfarinn í vatnorkustöðinni virkar sem aðal mekanískur kraftur fyrir altenatorinn.

Yfirlit yfir vatnorkustöð

Typisk vatnorkustöð starfar á hringferð sem er sýnd hér fyrir neðan.

Starfsflöturinn er vatn og andahvarfa. Þetta er kölluð aflaða vatn og andahvarfaferill. Þermodynamiskur hringurinn sem starf vatnorkustöðnar nær mest er rankine-hringurinn.
Í andahvarfarkettlinum er vatnið hitað með brenningu á brensli í lofti í ofninum, og aðgerð kettlans er að gefa út droga og yfirhitte andahvarfa á nauðsynlegt hitastig. Andahvarfan sem framleidd er er notuð til að dreifa andahvarfararann.

Þessi andahvarfarar er tengdur við samhlutalegan generator (venjulega þríþásarsamanhlutalegan altenator), sem framleiðir raforku.

Útandahvarfan úr andahvarfaranum er leyft að kjalarast í vatn í kjölaranum andahvarfarar, sem býr til sökkun við mjög lágþrýju og leyfir útbreiðslu andahvarfans í andahvarfaranum að mjög lágþrýju.

Aðal förm kondenserunar eru aukin magn orku tekið út af kg andahvarfa og þar með aukin varmileiki, og kjalarað vatn sem er sótt í kettilinn aftur minnkar magn nýjar aflaða vatns.

Kjalarað vatn saman við nokkrum nýtt aflaða vatn er aftur sótt í kettilinn með púmpu (kölluð kettilpúmpa).

Í kjölaranum er andahvarfan kjalaruð með kjalaravatni. Kjalaravatnið endurnýtist í kjölatur. Þetta myndar kjolaravatnakerfi.

Umhverfisloftið er leyft að fara inn í kettilinn eftir stöðugreiningu. Einnig kemur dýngaslóð úr kettilinum og fer út í loftið gegnum rök. Þetta myndar loftar og dýngaslóðarkerfi.

Flæði lofts og einnig staðbundið þrýstingur innan andahvarfarkettils (kölluð draught) er halda áfram með tveim fanum, kölluð Forced Draught (FD) fan og Induced Draught (ID) fan.

Heildar skema tíðar vatnorkustöðvar saman við mismunandi kerfi er sýnt hér fyrir neðan.

Innan í kettilinum eru mismunandi hitamörk, til dæmis economizer, evaporator (ekki sýnt á myndinni, hann er grunnlega vatnrør, dvs. downcomer riser circuit), superheater (sumar sinnum reheater, air preheater eru einnig til staðar).

Í economiser er aflaða vatn hitað í mikið með afgangshiti dýngaslóðar.

Kettilhringurinn haldið upp fyrir náttúrulega flæði tvívæddar blanda (andahvarfa + vatn) í vatnrør.

Það er einnig superheater sem tekur hita af dýngaslóð og heldur hita andahvarfa eftir þörfum.

Hagkvæmni vatnorkustöðvar eða verk

Samtals hagkvæmni andahvarfarkraftaverks er skilgreind sem hlutfalli hita jafngilds raforku útteksins við brenningu hitar kol. Samtals hagkvæmni