Θερμική Παραγωγή Ηλεκτρισμού
Ορισμός Θερμοηλεκτρικής Εγκατάστασης
Η θερμοηλεκτρική εγκατάσταση ορίζεται ως μονάδα που παράγει ηλεκτρική ενέργεια χρησιμοποιώντας θερμητική ενέργεια, κυρίως από την καύση ανθρακού, για να παράγει ατμό που κινεί τουρβίνες.
Θεωρία Θερμοηλεκτρικής Εγκατάστασης
Η θεωρία των θερμοηλεκτρικών εγκαταστάσεων είναι απλή. Αυτές οι εγκαταστάσεις χρησιμοποιούν τουρβίνες συνδεδεμένες με αλτερνάτορες για να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια. Ο ατμός παράγεται σε υψηλού πίεσης βουλήνες.
Συνήθως στην Ινδία, χρησιμοποιούνται ως καύσιμο για τη βουλήνα οι βιτουμινώδης ανθρακας, ο καφές ανθρακας και το φθινόπεδο. Ο βιτουμινώδης ανθρακας που χρησιμοποιείται ως καύσιμο για τη βουλήνα έχει ατμογόνο ουσία από 8 έως 33% και περιεχόμενο σταχτί 5 έως 16%. Για την αύξηση της θερμητικής απόδοσης, ο ανθρακας χρησιμοποιείται σε μορφή πούδρας στη βουλήνα.
Σε μια θερμοηλεκτρική εγκατάσταση που λειτουργεί με ανθρακα, ο ατμός παράγεται με υψηλή πίεση στην ατμοβουλήνα λόγω της καύσης του καυσίμου (πούλβερ ανθρακα) στους καυστήρες της βουλήνας. Αυτός ο ατμός επιπλέον ζεσταίνεται σε έναν υπερθερμαντή.
Αυτός ο υπερθερμασμένος ατμός εισέρχεται στην τουρβίνη και περιστρέφει τις πτέρυγες της. Η τουρβίνη είναι μηχανικά συνδεδεμένη με έναν αλτερνάτορα, ώστε ο ρότορας του να περιστρέφεται με την περιστροφή των πτερύγων της τουρβίνης.
Όταν ο ατμός εισέρχεται στην τουρβίνη, η πίεσή του μειώνεται γρήγορα, προκαλώντας αύξηση του όγκου του ατμού.Μετά την αποδοχή ενέργειας στον ρότορα της τουρβίνης, ο ατμός διέρχεται από τις πτέρυγες της τουρβίνης στο συμπυκνωτή.Στον συμπυκνωτή, κυκλοφορεί κρύο νερό με τη βοήθεια ενός πόμπου, που συμπυκνώνει τον χαμηλής πίεσης υγρό ατμό.
Αυτό το συμπυκνωμένο νερό εισάγεται σε έναν χαμηλής πίεσης θερμαντή, όπου ο χαμηλής πίεσης ατμός αυξάνει τη θερμοκρασία αυτού του νερού για την παροχή, το οποίο επαναθερμαίνεται σε υψηλή πίεση.Για καλύτερη κατανόηση, ας διαχωρίσουμε τα βήματα της λειτουργίας μιας θερμοηλεκτρικής εγκατάστασης:
Πρώτα, ο πούλβερ ανθρακας καίγεται στον καυστήρα της ατμοβουλήνας.
Παράγεται ατμός υψηλής πίεσης στη βουλήνα.
Αυτός ο ατμός διέρχεται στον υπερθερμαντή, όπου επιπλέον ζεσταίνεται.
Αυτός ο υπερθερμασμένος ατμός εισέρχεται στην τουρβίνη με υψηλή ταχύτητα.
Στην τουρβίνη, η δύναμη του ατμού περιστρέφει τις πτέρυγες της, δηλαδή εδώ στην τουρβίνη, η αποθηκευμένη δυναμική ενέργεια του ατμού υψηλής πίεσης μετατρέπεται σε μηχανική ενέργεια.
Διαγράμματα Λειτουργίας Εγκατάστασης
Μετά την περιστροφή των πτερύγων της τουρβίνης, ο ατμός έχει χάσει την υψηλή πίεση, διέρχεται από τις πτέρυγες της τουρβίνης και εισέρχεται στον συμπυκνωτή.Στον συμπυκνωτή, κυκλοφορεί κρύο νερό με τη βοήθεια ενός πόμπου, που συμπυκνώνει τον χαμηλής πίεσης υγρό ατμό.
Αυτό το συμπυκνωμένο νερό εισάγεται σε έναν χαμηλής πίεσης θερμαντή, όπου ο χαμηλής πίεσης ατμός αυξάνει τη θερμοκρασία αυτού του νερού, το οποίο επαναθερμαίνεται σε έναν υψηλής πίεσης θερμαντή, όπου η υψηλή πίεση του ατμού χρησιμοποιείται για θέρμανση.Η τουρβίνη στη θερμοηλεκτρική εγκατάσταση λειτουργεί ως κύριος κινητήρας του αλτερνάτορα.
Επισκόπηση Θερμοηλεκτρικής Εγκατάστασης
Μια τυπική θερμοηλεκτρική εγκατάσταση λειτουργεί με έναν κύκλο, όπως φαίνεται παρακάτω.
Το εργασιακό υγρό είναι νερό και ατμός. Αυτό ονομάζεται κύκλος νερού και ατμού. Ο ιδανικός θερμοδυναμικός κύκλος, στον οποίο προσεγγίζει η λειτουργία μιας θερμοηλεκτρικής εγκατάστασης, είναι ο κύκλος Rankine.
Σε μια ατμοβουλήνα, το νερό ζεσταίνεται από την καύση του καυσίμου στον αέρα στον καυστήρα, και η λειτουργία της βουλήνας είναι να παράγει ξηρό υπερθερμασμένο ατμό στην απαιτούμενη θερμοκρασία. Ο ατμός που παράγεται χρησιμοποιείται για την κίνηση των ατμοτουρβίνων.
Αυτή η τουρβίνη είναι συνδεδεμένη με έναν συγχρονισμένο γεννήτη (συνήθως έναν τριφασικό συγχρονισμένο αλτερνάτορα), ο οποίος παράγει ηλεκτρική ενέργεια.
Ο ατμός που εκπέμπεται από την τουρβίνη επιτρέπεται να συμπυκνωθεί σε νερό στον συμπυκνωτή ατμού της τουρβίνης, ο οποίος δημιουργεί σφυρίγξη σε πολύ χαμηλή πίεση και επιτρέπει την επέκταση του ατμού στην τουρβίνη σε πολύ χαμηλή πίεση.
Τα βασικά πλεονεκτήματα της συμπυκνωτικής λειτουργίας είναι η αύξηση της ποσότητας ενέργειας που εξαχθεί ανά κιλό ατμού και, επομένως, η αύξηση της απόδοσης, και το συμπυκνωμένο νερό που εισάγεται ξανά στη βουλήνα μειώνει την ποσότητα νέου νερού για την παροχή.
Το συμπυκνωμένο νερό μαζί με κάποιο νέο νερό για την παροχή εισάγεται ξανά στη βουλήνα από έναν πόμπο (που ονομάζεται πόμπος παροχής βουλήνας).
Στον συμπυκνωτή, ο ατμός συμπυκνώνεται από το ψύχον νερό. Το ψύχον νερό ανακυκλοφορεί μέσω της πύργου ψύξης. Αυτό αποτελεί έναν κύκλο ψύξης.
Ο περιβαλλοντικός αέρας επιτρέπεται να εισέρχεται στη βουλήνα μετά την φιλτραρισμό σκόνης. Επίσης, οι καπνοί εξάντλησης εξέρχονται από τη βουλήνα και εκπέμπονται στην ατμόσφαιρα μέσω πύργων. Αυτά αποτελούν τους κύκλους αέρα και καπνών εξάντλησης.
Η ροή αέρα και επίσης η στατική πίεση μέσα στην ατμοβουλήνα (που ονομάζεται δραστικότητα) διατηρείται από δύο ανεμιστέρες, οι οποίες ονομάζονται ανεμιστήρας εξαναγκασμένης δραστικότητας (FD) και ανεμιστήρας ενδεδειγμένης δραστικότητας (ID).Ο συνολικός σχεδιασμός μιας τυπικής θερμοηλεκτρικής εγκατάστασης μαζί με διαφορετικούς κύκλους είναι παραπέμπτεται παρακάτω.
Μέσα στη βουλήνα, υπάρχουν διάφοροι ανταλλακτικοί θερμότητας, όπως οι οικονομικοί, οι εξατμωτές (δεν εμφανίζονται στο διάγραμμα παραπάνω, είναι βασικά τα υδατικά σωλήνα, δηλαδή ο κύκλος κατάβασης-ανόδου), οι υπερθερμαντές (μερικές φορές υπάρχουν και οι επανυπερθερμαντές, προθερμαντές αέρα).
Στον οικονομικό, το νερό παροχής ζεσταίνεται σημαντικά από την υπόλοιπη θερμότητα των καπνών εξάντλησης.Το δέπαστο της βουλήνας διατηρεί έναν κεφαλή για φυσική κυκλοφορία του διφασικού μίγματος (ατμός + νερό)
