Varmekraftverk eller varmekraftstasjon
Hva er en varmekraftverk?
En varmekraftverk eller varmekraftstasjon er den mest vanlige kilden til elektrisk strøm. Varmekraftverken refereres også som kullvarmekraftverk og dampgeneratoranlegg.
La oss dykke ned i hvordan en varmekraftverk fungerer.
Teori for varmekraftverk
Teorien for varmekraftverk eller funksjonen av varmekraftverk er ganske enkel. Et kraftgenerasjonsanlegg består hovedsakelig av en alternator som kjører med hjelp av en dampgenerator. Dampen blir hentet fra høytrykkspann.
Generelt i India brukes bituminskull, brun kull og torv som brensle for pannen. Bituminskull som brukes som brensle for pannen har flyktige stoffer fra 8 til 33% og askeinnhold på 5 til 16%. For å øke termisk effektivitet, brukes kull i pulverform i pannen.
I en kullvarmekraftverk, produseres damp under høyt trykk i damppannen på grunn av forbrenning av brensle (pulverisert kull) i pannens ovner. Denne dammen vannes videre i en overvarmer.
Denne overvarmedampen går så inn i generatorn og roterer generatorbladene. Generatorn er mekanisk koblet til en alternator slik at dens rotor roterer sammen med generatorbladene.
Etter å ha gått inn i generatorn, faller damptrykket plutselig, og det tilsvarende volumet av dampen øker.
Etter å ha overført energi til generatorrotoren, passerer dampen ut av generatorbladene og inn i kondensatorn.
I kondensatorn sirkuleres kaldt vann med hjelp av en pumpe som kondenserer lavtrykkdampen.
Dette kondenserte vannet ledes videre til en lavtrykkvannvarmer der lavtrykkdampen øker temperaturen på dette fôrvannet; det varmes igjen under høyt trykk.
For bedre forståelse, gir vi hver trinn i funksjonen av en varmekraftverk som følger:
Først brennes pulverisert kull i ovnen til damppannen.
Høytrykkdamp produseres i pannen.
Denne dammen sendes gjennom overvarmeren, hvor den oppvarmes ytterligere.
Denne overvarmedampen går så inn i en generator med høy hastighet.
I generatorn roterer denne dampen generatorbladene, altså her i generatorn konverteres den lagrede potensielle energien av høytrykkdampen til mekanisk energi.
Linjeskisse av kraftverk
Etter at generatorbladene har rotert, har dammen mistet sitt høye trykk, passerer ut av generatorbladene og går inn i en kondensator.
I kondensatorn sirkuleres kaldt vann med hjelp av en pumpe som kondenserer lavtrykkdampen.
Dette kondenserte vannet ledes videre til en lavtrykkvannvarmer der lavtrykkdampen øker temperaturen på dette fôrvannet, det varmes deretter igjen i en høytrykkvarmer der høyt trykk av damp brukes for opvarming.
Generatorn i varmekraftverket fungerer som hoveddrivstoff for alternatoren.
Oversikt over varmekraftverk
Et typisk varmekraftverk fungerer i en syklus som vises nedenfor.
Arbeidsmediumet er vann og damp. Dette kalles fôrvann- og dampsyklusen. Den ideelle termodynamiske syklusen som drifta av et varmekraftverk nærmer seg, er rankine-syklusen.
I en damppanne opvarmes vannet ved forbrenning av brensle i luft i ovnen, og funksjonen til pannen er å gi tørr, overvarmet damp med ønsket temperatur. Dampen som produseres, brukes til å drive dampgeneratorer.
Denne generatoren kobles til en synkron generator (vanligvis en trefas synkronalternator), som genererer elektrisk energi.
Avloppsdampen fra generatorn tillates å kondensere til vann i dampkondensatoren til generatorn, som skaper suksjon ved svært lavt trykk og tillater ekspansjon av dampen i generatorn til svært lavt trykk.
De viktigste fordeler med kondensering er økt mengde energi som trekkes per kg damp, og dermed økt effektivitet, og kondensatet som matas tilbake til pannen reduserer mengden friskt fôrvann.
Kondensatet sammen med noe friskt makeup-fôrvann matest tilbake til pannen av en pumpe (kalles pannefôrpumpe).
I kondensatoren kondenseres dammen av kjølevann. Kjølevannet gjenbrukes gjennom kjøltårnet. Dette utgjør en kjølevannssirkel.
Ambientluften tillates å komme inn i pannen etter støvfiltret. Også fluegass kommer ut av pannen og ut i atmosfæren gjennom pipe. Dette utgjør luft- og fluegasssirkler.
Strømmen av luft og også statisk trykk inne i damppannen (kalles draught) holdes ved to ventilatorer kalt Tvinget Draught (FD) ventilator og Indusert Draught (ID) ventilator.
Den totale skissen av et typisk varmekraftverk sammen med ulike sirkler er illustrert nedenfor.
Inne i pannen er det ulike varmevekslere, nemlig Economizer, Evaporator (ikke vist i figuren over, det er egentlig vannrør, dvs. downcomer riser sirkel), Super Heater (noen ganger Reheater, air preheater er også til stede).
I Economiser blir fôrvannet varmet betydelig av restvarmen av fluegassen.
Pannekokeren vedlikeholder et hode for naturlig sirkulasjon av en tofase blanding (damp + vann) gjennom vannrør.
Det er også en Super Heater som også tar varme fra fluegassen og øker temperaturen av damp etter behov.
Effektiviteten av varmekraftverk
Den totale effektiviteten av dampkraftverket defineres som forholdet mellom varmeekvivalenten av elektrisk utdata til forbrenningsvarmen av kull. Den totale effektiviteten av et varmekraftverk varierer fra 20% til 26% og den avhenger av anleggets kapasitet.
