İstilik enerji istismarı

Termal Elektrik İstasyonunun Tanımı

Termal elektrik istasyonu, kömür yanması gibi bir ısı kaynağı kullanılarak buhar üretir ve bu buhar türbinleri sürükler. Bu şekilde elektrik üreten bir tesistir.

Termal Elektrik İstasyonunun Teorisi

Termal elektrik istasyonlarının teorisi basittir. Bu tesisler, alternatörlere bağlı buhar türbinleri kullanarak elektrik üretir. Buhar, yüksek basınçlı kazanlarda üretilir.

Genel olarak Hindistan'da, bitümlü kömür, kahverengi kömür ve torf, kazan için yakıt olarak kullanılır. Bitümlü kömürün volatil maddesi %8 ile %33 arasında, küller oranı ise %5 ile %16 arasındadır. Termal verimliliği artırmak için kömür, toz halinde kazanda kullanılır.

Kömür termal elektrik istasyonlarında, buhar, kazan fırınlarında yakıt (toz halindeki kömür) yakılması sonucunda yüksek basınçta üretilir. Bu buhar daha sonra süperhizleyicide daha da ısıtılır.

Bu süperısılı buhar, türbine yüksek hızla girer ve türbin bıçaklarını döndürür. Tübin, alternatörle mekanik olarak öyle birleştirilmiştir ki, türbin bıçaklarının dönmeye başlamasıyla alternatör rotoru da döner.

Buhar türbine girdiğinde, basıncı hızlı bir şekilde düşer, bu da buhar hacminin artmasına neden olur. Tübin rotoruna enerji aktardıktan sonra, buhar türbin bıçaklarından kondansatöre geçer. Kondansatörde, pompa yardımıyla soğuk su dolaştırılır ve düşük basınçlı nemli buharı kondans eder.

Bu kondanslanmış su, düşük basınçlı su ısıtıcısına beslenir ve burada düşük basınçlı buhar bu besleme suyunun sıcaklığını artırır. Daha sonra yeniden yüksek basınçta ısıtılır. Daha iyi anlamak için, bir termal elektrik istasyonunun nasıl çalıştığını adım adım inceleyelim:

• İlk olarak, toz halindeki kömür, buhar kazanının fırınına yakılır.

• Yüksek basınçlı buhar, kazan içinde üretilir.

• Bu buhar daha sonra süperhizleyicide daha da ısıtılır.

• Bu süperısılı buhar, yüksek hızda türbine girer.

• Tübinde, bu buhar gücü türbin bıçaklarını döndürür, yani burada yüksek basınçlı buharın potansiyel enerjisi mekanik enerjiye dönüştürülür.

Elektrik İstasyonunun Şeması

Türbin bıçaklarını döndürdükten sonra, buhar yüksek basıncını kaybetmiş olur, türbin bıçaklarından çıkar ve kondansatöre girer. Kondansatörde, pompa yardımıyla soğuk su dolaştırılır ve düşük basınçlı nemli buharı kondans eder.

Bu kondanslanmış su, daha sonra düşük basınçlı su ısıtıcısına beslenir ve burada düşük basınçlı buhar bu besleme suyunun sıcaklığını artırır. Sonra tekrar yüksek basınçta ısıtılır. Termal elektrik istasyonlarındaki türbin, alternatörün asıl motoru görevini görür.

Termal Elektrik İstasyonunun Genel Bakış

Tipik bir Termal Elektrik İstasyonu, aşağıdaki gösterilen bir çevrim üzerinde çalışır.

Çalışma akışı su ve buhardır. Bu, besleme suyu ve buhar çevrimi olarak adlandırılır. Bir Termal Elektrik İstasyonunun işlemine en yakın ideal Termodinamik Çevrim, Rankine çevrimidir.

Buhar kazanında, su, fırında hava ile yakıt yakılması sonucunda ısıtılır ve kazanın işlevi, gerekli sıcaklıkta kurutulmuş süperısılı buhar vermektedir. Üretilen bu buhar, buhar türbinlerini sürüklemek için kullanılır.

Bu türbin, senkron jeneratöre (genellikle üç fazlı senkron alternatör) bağlanır ve elektrik enerjisi üretir.

Tübinden çıkan buhar, türbin kondansatörüne suya dönüştürülür. Bu, çok düşük basınçta bir emil oluşturur ve buharın tübinde çok düşük basıncına kadar genişlemesine olanak tanır.

Kondansasyon işleminin temel avantajları, kilo başına buharın çıkarabileceği enerjinin artması, dolayısıyla verimliliğin artması ve kondansatın, kazana yeniden beslenmesiyle yeni besleme suyunun miktarının azalmasıdır.

Kondansat, bazı yeni besleme suyu ile birlikte, bir pompayla (kazan besleme pompası olarak adlandırılır) yeniden kazana beslenir.

Kondansatörde, buhar, soğutma suyu ile soğutulur. Soğutma suyu, soğutma kulesi aracılığıyla geri döngüye alınır. Bu, soğutma suyu devresini oluşturur.

Ambient hava, toz filtreleme sonrası kazana girer. Ayrıca, kazandan çıkan fırın gazları, şemalar aracılığıyla atmosfere atılır. Bu, hava ve fırın gazı devresini oluşturur.

Buhar kazanındaki hava akışı ve ayrıca statik basınç (sürtünme olarak adlandırılır), Zorunlu Sürtünme (FD) fanı ve İlgili Sürtünme (ID) fanı adı verilen iki fan tarafından korunur. Tipik bir termal elektrik istasyonunun genel şeması ve farklı devreleri aşağıda gösterilmiştir.

Kazanın içinde, çeşitli ısı değiştiriciler bulunmaktadır: ekonomizer, buharlaştırıcı (yukarıdaki figürde gösterilmemiş, temel olarak su tüpleri, yani indirici-risör devresi), süperhizleyici (bazen yeniden ısıtıcı, hava ön ısıtıcı da bulunabilir).

Ekonomizerde, besleme suyu, fırın gazının kalıntı ısısiyle önemli ölçüde ısıtılır. Kazan Silindiri, iki fazlı karışımın (buhar + su) su tüpleri aracılığıyla doğal dolaşımını sağlar. Ayrıca, süperhizleyici, fırın gazından alacağı ısıyı kullanarak buharın sıcaklığını gereksinime göre yükseltir.

Termal Elektrik İstasyonunun Verimliliği

Buhar güç santralinin genel verimliliği, elektriksel çıkışın ısı eşdeğeri ile kömürün yanmasının ısısi arasındaki oran olarak tanımlanır. Bir termal elektrik istasyonunun veya santralin genel verimliliği, %20 ile %26 arasında değişir ve santral kapasitesine bağlıdır.

Termal Elektrik İstasyonunun Avantajları

Termal elektrik istasyonunun avantajları şunlardır:

• Herhangi bir üretim tesisinden daha düşük ilk maliyeti nedeniyle ekonomiktir.

• Hidroelektrik santralden daha az arazi gerektirir.

• Kömür ana yakıt kaynağıdır ve benzin/dizel yakıtlarına göre oldukça ucuza mal olur, bu nedenle üretim maliyeti ekonomiktir.

• Bakımı daha kolaydır.

• Termal elektrik santralleri, ulaşım ve büyük miktarda su sağlanabildiği her yerde kurulabilir.

Termal Elektrik İstasyonunun Dezavantajları

Termal elektrik istasyonunun dezavantajları şunlardır:

• Termal elektrik istasyonunun işletme maliyeti, yakıt, bakım vb. nedenlerden dolayı nispeten yüksektir.

• Büyük miktarda duman, hava kirliliğine neden olur. Termal elektrik istasyonları, küresel ısınmaya katkıda bulunur.

• Termal elektrik santrallerinden gelen ısıtılmış su, su ekosistemini bozarak su canlılarına zarar verir.

• Termal elektrik santralinin genel verimliliği, %30'dan düşük seviyededir.