Värmekraftverk eller Värmekraftstation
Vad är en termisk kraftverk?
Ett termiskt kraftverk eller termiskt kraftstation är den vanligaste källan till elektrisk energi. Termiskt kraftverk kallas också koltermiskt kraftverk och ångturbin kraftverk.
Låt oss dyka in i hur ett termiskt kraftverk fungerar.
Teori för termiska kraftstationer
Teorin för termiska kraftstationer eller funktionen hos termiska kraftstationer är ganska enkel. Ett kraftverk består huvudsakligen av en alternator som drivs med hjälp av en ångturbin. Ången erhålls från högtryckspannor.
I Indien används generellt bitumskol, brunkol och torv som bränsle för pannan. Bitumskolen som används som pannbränsle har flyktiga ämnen mellan 8 och 33% och askhalt 5 till 16%. För att öka termiska effektiviteten används kol i pulverform i pannan.
I ett koltermiskt kraftverk produceras ånga under högtryck i ångpannan på grund av förbränningen av bränsle (pulveriserad kol) i pannugnar. Denna ånga superhettas ytterligare i en superhettare.
Denna superhetade ånga går sedan in i turbinen och roterar turbinbladen. Turbinen är mekaniskt kopplad till en alternator så att dess rotor roterar tillsammans med turbinbladen.
När ången går in i turbinen faller trycket plötsligt och motsvarande volym av ången ökar.
Efter att ha överfört energi till turbinrotorn passerar ången ut ur turbinbladen till kondensatorn.
I kondensatorn cirkuleras kallt vatten med hjälp av en pump som kondenserar lågtrycksvåta ånga.
Det kondenserade vattnet förs vidare till en lågtrycks vattenvärmare där lågtrycksånga ökar temperaturen på detta foderingsvatten; det värms sedan igen under högtryck.
För bättre förståelse anger vi varje steg i funktionen av ett termiskt kraftverk som följer:
Först bränns pulveriserad kol i ugnen i ångpannan.
Högtrycksånga produceras i pannan.
Denna ånga passerar sedan genom superhettaren där den värms upp ytterligare.
Denna superhetade ånga går sedan in i en turbin med hög hastighet.
I turbinen roterar ångkraften turbinbladen, vilket innebär att den lagrade potentialenergin i den högtryckade ången omvandlas till mekanisk energi.
Linjediagram för kraftverk
Efter att ha roterat turbinbladen har ången tappat sitt höga tryck, passerar ut ur turbinbladen och går in i en kondensator.
I kondensatorn cirkuleras kallt vatten med hjälp av en pump som kondenserar lågtrycksvåta ånga.
Det kondenserade vattnet förs vidare till en lågtrycks vattenvärmare där lågtrycksånga ökar temperaturen på detta foderingsvatten, det värms sedan igen i en högtrycks värmare där högtryck på ånga används för uppvärmning.
Turbinen i det termiska kraftverket fungerar som primärdrivmedel för alternatorn.
Översikt över termiskt kraftverk
Ett typiskt termiskt kraftverk fungerar enligt en cykel som visas nedan.
Arbetsmediet är vatten och ånga. Detta kallas foderingsvatten- och ångcykel. Den idealiska termodynamiska cykeln som operationen av ett termiskt kraftverk liknar nära är rankinecykeln.
I en ångpanna värms vatten upp genom förbränning av bränsle i luften i ugnen, och pannans funktion är att ge torr superhetad ånga vid önskad temperatur. Den ånga som produceras används för att driva ångturbiner.
Denna turbin är kopplad till en synkron generator (vanligtvis en trefas synkron alternator), som genererar elektrisk energi.
Utgående ånga från turbinen får kondensera till vatten i turbinens ångkondensator, vilket skapar sugning vid mycket lågt tryck och tillåter expansion av ången i turbinen till mycket lågt tryck.
De huvudsakliga fördelarna med kondensationsdrift är den ökade mängden energi som extraheras per kg ånga och därmed ökad effektivitet, och kondensatet som matas in i pannan igen minskar mängden fräscht foderingsvatten.
Kondensatet tillsammans med något fräscht foderingsvatten matas igen in i pannan av en pump (kallad pannmatningspump).
I kondensatorn kondenseras ången av kylvatten. Kylvattnet återvinns genom kyltorn. Detta utgör en kylvattencirkuit.
Omgivande luft får gå in i pannan efter dammfiltrering. Även avgaser kommer ut ur pannan och avloppas till atmosfären genom stackar. Detta utgör luft- och avgascirkuit.
Flödet av luft och även statiska trycket i ångpannan (kallat drag) underhålls av två fläktar kallade Forcerat Drag (FD) fläkt och Inducerat Drag (ID) fläkt.
Den totala schematiken för ett typiskt termiskt kraftverk tillsammans med olika cirkit illustreras nedan.
Inuti pannan finns det olika värmeelement, nämligen ekonomisator, evaporator (inte visad i figuren ovan, det är egentligen vattenrören, dvs. nedåtgående resande circuit), superhettare (ibland omhettare, luftförvarmare är också närvarande).
I ekonomisatorn värms foderingsvattnet till en betydande mängd av återstående värme från avgaser.
Pannrummet håller en höjd för naturlig cirkulation av en tvåfas blandning (ånga + vatten) genom vattenröret.
Det finns också en superhettare som tar värme från avgaser och höjer temperaturen på ånga enligt behov.
Effektiviteten för termiska kraftstationer eller kraftverk
Den totala effektiviteten för ett ångkraftverk definieras som förhållandet mellan värmeekvivalenten av elektrisk utdata till förbränningsvärmen av kol. Den totala effektiviteten för ett termiskt kraftverk varierar mellan 20% och 26% och beror på kraftverkskapaciteten.
