Toplinska elektrarna ali toplinska elektrarnica

Kaj je termoelektrarna?

Termoelektrarna ali termoelektrarna postaja je najpogostejši vir električne energije. Termoelektrarno imenujejo tudi premogovna termoelektrarna in parna turbina.

Poglejmo, kako deluje termoelektrarna.

Tehorija termoelektrarne

Tehorija termoelektrarn ali delovanje termoelektrarn je zelo preprosta. Elektrarna se sestoji predvsem iz alternatorja, ki deluje z pomočjo parne turbine. Par pridobimo iz visoko-tlačnih kotelov.

Splošno v Indiji za gorivo kotoplov uporabljajo bituminski premog, brunci premog in torf. Bituminski premog, ki se uporablja za kotoplov, ima od 8 do 33 % letalnih snovi in 5 do 16 % popekov. Za povečanje toplinske učinkovitosti se premog v kotoplov uporablja v prahu.

V premogovni termoelektrarni se par proizvede pod visokim tlakom v parnem kotlu zaradi gorečega goriva (pulveriziranega premoga) v peči kotla. Ta par se nato še dodatno segreva v supersegrevniku.

Ta segrejen par potem vstopi v turbinu in vrte lopatice turbine. Turbina je mehansko tako povezana z alternatorjem, da bo njegov rotor vrten s vrtenjem lopatic turbine.

Po vstopu v turbinu se tlak para nenadoma zmanjša in ustrezno se poveča prostornina para.

Po oddaji energije rotoru turbine pa par zapusti lopatice turbine in vstopi v kondenzator.

V kondenzatorju se z pomočjo črpalk cirkulira hladna voda, ki kondenzira nizko-tlačen mokri par.

Ta kondenzirana voda se nato nadalje oskrbuje z nizko-tlačnim vodnogrejem, kjer nizko-tlačen par poviša temperaturo te vode, ki se nato znova segreva pod visokim tlakom.

Za boljše razumevanje podamo vsak korak funkcije termoelektrarne naslednje,

1. Najprej se pulverizirani premog spali v peči parnega kotla.

2. V kotlu se proizvede par pod visokim tlakom.

3. Ta par se nato prevede skozi supersegrevnik, kjer se dodatno segreva.

4. Ta segrejen par se nato vstopi v turbinu na visoki hitrosti.

5. V turbinu ta par prisili vrtenje lopatic turbine, kar pomeni, da se tu v turbinu shranjena potencialna energija visoko-tlačnega para pretvori v mehansko energijo.

Shema elektrarne

1. Po vrtencu lopatic turbine, ko je par izgubil svoj visok tlak, zapusti lopatice turbine in vstopi v kondenzator.

2. V kondenzatorju se z pomočjo črpalk cirkulira hladna voda, ki kondenzira nizko-tlačen mokri par.

3. Ta kondenzirana voda se nato nadalje oskrbuje z nizko-tlačnim vodnogrejem, kjer nizko-tlačen par poviša temperaturo te vode, ki se nato znova segreva v visoko-tlačnem vodnogreju, kjer se visoki tlak para uporablja za segrevanje.

4. Turbina v termoelektrarni deluje kot glavni pogon alternatorja.

Pregled termoelektrarne

Tipična termoelektrarna deluje po ciklu, ki je prikazan spodaj.

Delovna tekočina je voda in par. To se imenuje krilo vode in para. Idealni termodinamični cikel, ki mu delovanje termoelektrarne tesno sledi, je Rankinov cikel.
V parnem kotlu se voda segreva s paljenjem goriva v zraku v peči, in funkcija kotla je, da daje suhi segrejen par na zahtevano temperaturo. Tako proizvedeni par se uporablja za pogon parnih turbine.

Ta turbina je povezana s sinkronskim generatorjem (običajno tri-fazni sinkronski alternator), ki generira električno energijo.

Izhodni par iz turbine se dovoli, da se kondenzira v vodo v kondenzatorju turbine, kar ustvari včasih veliko odtok pri zelo nizkem tlaku in omogoča razširitev para v turbine na zelo nizki tlak.

Glavni prednosti kondenzacijskega dela so povečana količina energije, ki se izvleče na kilogram para, s tem povečana učinkovitost, in kondenzirana voda, ki se vnese nazaj v kotol, zmanjša količino sveže vhodne vode.

Kondenzirana voda skupaj z nekaj sveže dopolnilne vhodne vode se nato ponovno vnese v kotol s črpalnikom (imenovan kotolni črpalnik).

V kondenzatorju se par kondenzira s hladno vodo. Hladna voda se ponavlja skozi hlajni stolpec. To tvori cikel hladne vode.

Okoljska zraka se dovoli, da vstopi v kotol po prstnem filtriranju. Prav tako izhodi iz kotla plin, ki se izpušča v okolje skozi dimnike. To tvori cikle zraka in plina.

Tok zraka in tudi statični tlak znotraj parnega kotla (imenovan tiran) se vzdržuje z dvema ventilatorjema, imenovanimama Prisilni tiran (FD) in Indukcija tiran (ID).

Celotna shema tipične termoelektrarne skupaj z različnimi cikli je prikazana spodaj.

Znotraj kotla obstajajo različni toplotni menjalniki, na primer ekonomizer, evaporator (na zgornji sliki ni prikazan, je osnovno vodno cevi, torej dolgiških riser cikl), superheater (ponekod reheater, air preheater so tudi prisotni).

V ekonomizerju se vhodna voda segreva do velike mere s preostalo toploto plina.

Bunara kotla vzdržuje napetost za naravno cirkulacijo dvofaznega mešanika (par + voda) skozi vodne cevi.

Obstaja tudi superheater, ki pridobi toploto iz plina in poviša temperaturo para glede na potrebo.

Učinkovitost termoelektrarne

Skupna učinkovitost parne elektrarne je definirana kot razmerje med toplinskimi enotami električnega izhoda in toplinskimi enotami sagorevanja premoga. Skupna učinkovitost termoelektrarne se spreminja od