Тепловая электростанция или тепловая электрогенерирующая установка

Что такое тепловая электростанция?

Тепловая электростанция или тепловая электрическая станция является наиболее традиционным источником электроэнергии. Тепловую электростанцию также называют угольной тепловой электростанцией и паротурбинной электростанцией.

Давайте рассмотрим, как работает тепловая электростанция.

Теория тепловой электростанции

Теория тепловых электростанций или принцип работы тепловых электростанций очень прост. Электростанция в основном состоит из генератора, который работает с помощью паровой турбины. Пар получается из высоконапорных котлов.

Обычно в Индии в качестве топлива для котла используются битуминозный уголь, бурый уголь и торф. Битуминозный уголь, используемый в качестве топлива для котла, содержит летучие вещества от 8 до 33% и золу от 5 до 16%. Для повышения термической эффективности уголь используется в котле в виде порошка.

На угольной тепловой электростанции пар производится под высоким давлением в паровом котле за счет сжигания топлива (измельченного угля) в топках котла. Этот пар затем дополнительно нагревается в перегревателе.

Этот перегретый пар затем поступает в турбину и вращает лопасти турбины. Турбина механически соединена с генератором таким образом, что его ротор будет вращаться вместе с лопастями турбины.

После входа в турбину давление пара резко падает, а соответствующий объем пара увеличивается.

После передачи энергии ротору турбины пар выходит из лопастей турбины в конденсатор.

В конденсаторе холодная вода циркулирует с помощью насоса, который конденсирует низкодавленный влажный пар.

Эта конденсированная вода затем подается в низконапорный водонагреватель, где низкодавленный пар увеличивает температуру этой питательной воды, после чего она снова нагревается под высоким давлением.

Для лучшего понимания, мы представляем каждый этап функционирования тепловой электростанции следующим образом,

1. Сначала измельченный уголь сжигается в топке парового котла.

2. Высокодавленный пар производится в котле.

3. Затем этот пар проходит через перегреватель, где он дополнительно нагревается.

4. Этот перегретый пар затем поступает в турбину на высокой скорости.

5. В турбине пар заставляет вращаться лопасти турбины, то есть здесь в турбине потенциальная энергия высокого давления пара преобразуется в механическую энергию.

Схема электростанции

1. После вращения лопастей турбины, пар, потеряв свое высокое давление, выходит из лопастей турбины и поступает в конденсатор.

2. В конденсаторе холодная вода циркулирует с помощью насоса, который конденсирует низкодавленный влажный пар.

3. Эта конденсированная вода затем подается в низконапорный водонагреватель, где низкодавленный пар увеличивает температуру этой питательной воды, после чего она снова нагревается в высоконапорном нагревателе, где высокое давление пара используется для нагрева.

4. Турбина в тепловой электростанции служит первичным двигателем для генератора.

Обзор тепловой электростанции

Типичная тепловая электростанция работает по циклу, который показан ниже.

Рабочими жидкостями являются вода и пар. Это называется циклом питательной воды и пара. Идеальный термодинамический цикл, которому близко следует работа тепловой электростанции, — это цикл Ренкина.
В паровом котле вода нагревается путем сжигания топлива в воздухе в топке, и задача котла — обеспечить сухой перегретый пар при требуемой температуре. Полученный пар используется для привода паровых турбин.

Эта турбина соединена с синхронным генератором (обычно трехфазным синхронным генератором), который вырабатывает электроэнергию.

Отработанный пар из турбины конденсируется в воду в конденсаторе турбины, что создает разрежение при очень низком давлении и позволяет расширять пар в турбине до очень низкого давления.

Основные преимущества конденсационной работы заключаются в увеличении количества энергии, извлекаемой из 1 кг пара, что повышает эффективность, а конденсат, подаваемый обратно в котел, уменьшает количество свежей питательной воды.

Конденсат вместе с некоторым количеством свежей питательной воды снова подается в котел с помощью насоса (называемого питательным насосом).

В конденсаторе пар конденсируется охлаждающей водой. Охлаждающая вода циркулирует через охладительную башню. Это составляет цикл охлаждающей воды.

Атмосферный воздух попадает в котел после фильтрации пыли. Также дымовые газы выходят из котла и выбрасываются в атмосферу через трубы. Это составляет циклы воздуха и дымовых газов.

Приток воздуха и статическое давление внутри парового котла (называемые тягой) поддерживаются двумя вентиляторами, называемыми принудительной тягой (FD) и вынужденной тягой (ID).

Общая схема типичной тепловой электростанции вместе с различными циклами показана ниже.

Внутри котла находятся различные теплообменники, такие как экономайзер, испаритель (не показан на рисунке выше, это, по сути, трубки воды, то есть контур подъемника и спуска), перегреватель (иногда рекуператор, воздухоподогреватель также присутствуют).

В экономайзере питательная вода нагревается значительным количеством остаточного тепла дымовых газов.

Барабан котла поддерживает напор для естественной циркуляции двухфазной смеси (пар + вода) через трубки воды.

Также есть перегреватель, который забирает тепло от дымовых газов и повышает температуру пара в соответствии с требованиями.

Эффективность тепловой электростанции или электростанции

Общая эффективность паровой электростанции определяется как отношение теплового эквивалента электрической мощности к теплоте сгорания угля. Общая эффективность тепловой электростанции или электростанции варьируется от 20% до 26% и зависит от мощности электростанции.