Diagrama de Fluxo de uma Usina Termelétrica a Vapor
Uma usina termelétrica funciona com base no Ciclo de Rankine. Existem principalmente três entradas primárias fornecidas às usinas termelétricas para a produção de eletricidade. Esses três elementos mais essenciais são carvão, ar e água.
O carvão é usado como combustível aqui, pois vamos desenhar o diagrama de fluxo de uma usina termelétrica a carvão. O carvão cria a energia térmica necessária por meio da combustão no forno.
O ar é fornecido ao forno para acelerar a taxa de combustão do carvão e manter o fluxo de gases de combustão dentro do sistema de aquecimento. A água é necessária na caldeira de uma usina termelétrica para produzir vapor. Este vapor impulsiona a turbina.
A turbina está acoplada ao eixo de um gerador que gera energia elétrica como saída do sistema. Dependendo dessas três entradas primárias, existem três circuitos básicos de fluxo que funcionam em uma usina termelétrica.
Circuito de Carvão
O carvão é transportado das autoridades fornecedoras de carvão para o pátio de armazenamento de carvão da usina geradora. Daqui, o carvão é entregue às plantas de carvão pulverizado com a ajuda de um esteira transportadora.
Após remover substâncias indesejadas do carvão, ele é pulverizado em pó de carvão. A pulverização torna o carvão mais eficiente para a queima. Após a combustão do carvão, as cinzas são coletadas na planta de tratamento de cinzas. Em seguida, as cinzas são finalmente coletadas no pátio de armazenamento de cinzas.
Circuito de Ar
O ar é fornecido ao forno com ventiladores de tração forçada. Mas não é carregado diretamente para o forno da caldeira antes de ser carregado, passa por um pré-aquecedor de ar.
No pré-aquecedor de ar, o calor dos gases de exaustão é transferido para o ar de entrada antes que ele entre no forno.
No forno, este ar fornece o oxigênio necessário para a combustão. Em seguida, este ar carrega o calor gerado e os gases de exaustão devido à combustão através das superfícies dos tubos da caldeira.
Aqui, uma parte significativa do calor é transferida para a caldeira. Os gases de exaustão então passam pelo superaquecedor, onde o vapor proveniente da caldeira é aquecido ainda mais até as temperaturas de superaquecimento.
Em seguida, os gases de exaustão chegam ao economizador, onde algumas das partes restantes do calor dos gases de exaustão são utilizadas para aumentar a temperatura da água antes de ela entrar na caldeira.
Os gases de exaustão então passam pelo pré-aquecedor de ar, onde uma parte do calor restante é transferida para o ar de entrada antes de ele entrar no forno da caldeira.
Depois de passar pelo pré-aquecedor de ar, os gases vão finalmente para a chaminé através de ventiladores de tração induzida.
Normalmente nas usinas termelétricas, a tração forçada é usada na entrada de ar da atmosfera, e a tração induzida é usada na saída dos gases de exaustão do sistema através da chaminé.
Circuito de Água-Vapor
O circuito de água-vapor de uma usina termelétrica é um circuito semi-fechado. Aqui, relativamente pouca água é necessária para abastecer a caldeira de fontes externas, pois a mesma água é reutilizada repetidamente condensando o vapor após seu trabalho mecânico de girar a turbina.
Aqui, a água é inicialmente retirada de um rio ou qualquer outra fonte natural de água adequada.
Esta água então é levada à planta de tratamento de água para remover partículas e substâncias indesejadas. Esta água é então alimentada na caldeira através de um economizador.
Na caldeira, a água é convertida em vapor. Este vapor então vai para o superaquecedor, onde o vapor é aquecido até a temperatura de superaquecimento. O vapor superaquecido então vai para a turbina através de uma série de bocais.
Na saída destes bocais, o vapor de alta pressão e alta temperatura se expande repentinamente e, portanto, ganha energia cinética. Devido a esta energia cinética, o vapor faz girar a turbina.
A turbina está acoplada a um gerador e o gerador produz eletricidade alternada para a rede.
O vapor expandido repentinamente é exausto da turbina para o condensador. Lá, o vapor é condensado de volta para a água com a ajuda de um sistema de resfriamento circulante de água associado a torres de resfriamento.
Esta água condensada é então alimentada de volta à caldeira através do economizador. O abastecimento de água de uma fonte externa é limitado aqui devido ao uso de vapor condensado no sistema de caldeira da usina termelétrica.
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