Termoelektrana ili termoelektrane

Šta je termoelektrana?

Termoelektrana ili termoelektrana je najkonvencionalniji izvor električne energije. Termoelektrana se takođe naziva ugljen-termodinamička elektrana i parna turbina elektrana.

Udubimo se u to kako funkcioniše termoelektrana.

Teorija termoelektrane

Teorija termoelektrana ili funkcionisanje termoelektrana je vrlo jednostavna. Elektrana za proizvodnju struje uglavnom se sastoji od alternatora koji radi uz pomoć parne turbine. Par se dobija iz visokopritisnih kotlova.

Opšte u Indiji se kao gorivo za kotao koriste bituminski ugljen, brajni ugljen i torf. Bituminski ugljen, koji se koristi kao gorivo za kotao, ima lepkavu tvar od 8 do 33% i sadržaj popećenog materijala od 5 do 16%. Da bi se povećala termodinamička efikasnost, ugljen se koristi u prahu.

U ugljen-termodinamičkoj elektrani, par se proizvodi pod visokim pritiskom u parnom kotlu zbog sagorevanja goriva (pulverisani ugljen) u pećnici kota. Taj par se dalje superzagrijava u superzagrijivaču.

Ovaj superzagrejan par zatim ulazi u turbinu i okreće lopatice turbine. Turbina je mehanički tako spojena sa alternatorom da će njegov rotor rotirati zajedno sa rotacijom lopatica turbine.

Nakon ulaska u turbinu, pritisak para naglo pada, a odgovarajući obim para se povećava.

Nakon prenosa energije na rotor turbine, par prođe kroz lopatice turbine u kondenzator.

U kondenzatoru, hladna voda se cirkulira pomoću čempa, što kondenzuje niskopritiski mokri par.

Ova kondenzovana voda se dalje snabdijeva niskopritisnim zagrijivačem vode, gde niskopritiski par povišava temperaturu ove vode za ishranu, a onda se opet zagrijava pod visokim pritiskom.

Za bolje razumevanje, navodimo svaki korak funkcije termoelektrane kako sledi,

1. Prvo, pulverisani ugljen se sagoreva u pećnici parnog kota.

2. Visokopritiski par se proizvodi u kotlu.

3. Ovaj par zatim prolazi kroz superzagrijivač, gde se dodatno zagrijava.

4. Ovaj superzagrejan par zatim ulazi u turbinu visokom brzinom.

5. U turbinu, ovaj par prisilno okreće lopatice turbine, što znači da u turbinu potencijalna energija visokopritiskog para pretvara se u mehaničku energiju.

Skica elektrane

1. Nakon okrećenja lopatice turbine, par izgubi svoj visok pritisak, prođe kroz lopatice turbine i ulazi u kondenzator.

2. U kondenzatoru, hladna voda se cirkulira pomoću čempa, što kondenzuje niskopritiski mokri par.

3. Ova kondenzovana voda se zatim dalje snabdijeva niskopritisnim zagrijivačem vode, gde niskopritiski par povišava temperaturu ove vode za ishranu, a onda se opet zagrijava u visokopritisnom zagrijivaču, gde se visoki pritisak para koristi za zagrevanje.

4. Turbina u termoelektrani deluje kao glavni pokretač alternatora.

Pregled termoelektrane

Tipična termoelektrana radi na ciklusu koji je prikazan ispod.

Radni fluid je voda i par. Ovo se naziva ciklus vode i para. Idealni termodinamički ciklus na koji se rad termoelektrane najviše sliči je Rankine-ov ciklus.
U parnom kotlu, voda se zagrijava sagorevanjem goriva u vazduhu u pećnici, a funkcija kota je da daje suhi superzagrejan par na potrebnu temperaturu. Proizvedeni par se koristi za pokretanje parnih turbin.

Ova turbina je spojena sa sinkronim generatorom (obično trofazni sinkroni alternator), koji proizvodi električnu energiju.

Iscrpni par iz turbine se dozvoljava da se kondenzuje u vodu u kondenzatoru pare, što stvara vakuum na veoma niskom pritisku i dozvoljava ekspanziju para u turbinu do veoma niskog pritiska.

Glavne prednosti kondenzacionog rada su povećano količina energije koja se izvlači po kg para, time povećavajući efikasnost, i kondenzovana voda, koja se unosi u kotao ponovo, smanjuje količinu nove vode za ishranu.

Kondenzovana voda zajedno sa nekom novom dopunskom vodom za ishranu se opet unosi u kotao pomoću čempa (nazvan kotlovski čemp).

U kondenzatoru, par se kondenzuje hlađenjem vode. Hladna voda se reciklira kroz hladnjak. To čini ciklus hladne vode.

Okružujući vazduh se dozvoljava da uđe u kotao nakon filtriranja prašine. Takođe, dimni plinovi izlaze iz kota i istraju se u atmosferu kroz komine. Ovo čini cikluse vazduha i dimnih plinova.

Tok vazduha i statički pritisak unutar parnog kota (nazvan draught) održavaju se dva ventilatora, Forced Draught (FD) ventilator i Induced Draught (ID) ventilator.

Ceo sklop tipične termoelektrane zajedno sa različitim ciklusima je ilustrovano ispod.

Unutar kota postoje različiti toplotni menjaci, npr. ekonomizer, evaporator (nije prikazan na slici, to su uglavnom vodene cevi, tj. downcomer riser ciklus), superheater (ponekad reheater, air preheater takodje su prisutni).

U ekonomizeru voda za ishranu se zagrijava do značajne temperature ostalom toplinom dimnih plinova.

Bure kota održava visinu za prirodnu cirkulaciju dvofaznog miksura (par + voda) kroz vodene cevi.

Postoji još i superheater koji uzima toplinu od dimnih plinova i povišava temperaturu para prema potrebi.

Efikasnost termoelektrane

Ukupna efikasnost termoelektrane definisana je kao odnos topline ekvivalentne električnog izlaza i topline sagorevanja ugljena. Ukupna efikasnost termoelektrane varira od