Xeración Térmica de Enerxía

Definición de Central Térmica

Unha central térmica defínese como unha instalación que xera electricidade utilizando enerxía térmica, principalmente a partir da quema de carón, para producir vapor que acciona as turbinas.

Teoría da Central Térmica

A teoría das centrais térmicas é simple. Estas instalacións utilizan turbinas de vapor conectadas a alternadores para xerar electricidade. O vapor prodúcese en caldeiras de alta presión.

Xeralmente en India, úsanse o carón bituminoso, o carón marrón e a turba como combustible para a caldeira. O carón bituminoso utilizado como combustible na caldeira ten unha materia volátil entre o 8% e o 33% e un contido en cinzas entre o 5% e o 16%. Para aumentar a eficiencia térmica, o carón úsase en polvo na caldeira.

Nunha central térmica de carón, o vapor prodúcese a alta presión na caldeira de vapor debido á quema do combustible (carón pulverizado) nos fogóns da caldeira. Este vapor é posteriormente superaquecido nun superaquecedor.

Este vapor superaquecido entra entón na turbina e fai girar as pás da turbina. A turbina está mecánicamente acoplada a un alternador de tal xeito que o seu rotor girará coa rotación das pás da turbina.

Cando o vapor entra na turbina, a súa presión desciende rapidamente, provocando un aumento no volume do vapor.Despois de impartir enerxía ao rotor da turbina, o vapor pasa fóra das pás da turbina ao condensador.No condensador, a auga fría circula con axuda dunha bomba que condensa o vapor húmido de baixa presión.

Esta auga condensada fornece-se posteriormente a un aquecedor de auga de baixa presión onde o vapor de baixa presión aumenta a temperatura desta auga de alimentación; volve a ser aquecida a alta presión.Para entender mellor, analicemos os pasos de como funciona unha central térmica:

• Primeiro, o carón pulverizado quémase no fogón da caldeira de vapor.

• Produzese vapor de alta presión na caldeira.

• Este vapor pasa entón polo superaquecedor, onde se aquece adicionalmente.

• Este vapor superaquecido entra entón na turbina a alta velocidade.

• Na turbina, a forza do vapor fai girar as pás da turbina, o que significa que na turbina a enerxía potencial almacenada do vapor de alta presión convértese en enerxía mecánica.

Diagrama Esquemático da Central Eléctrica

Despois de facer girar as pás da turbina, o vapor perde a súa alta presión, pasa fóra das pás da turbina e entra nun condensador.No condensador, a auga fría circula con axuda dunha bomba que condensa o vapor húmido de baixa presión.

Esta auga condensada fornece-se posteriormente a un aquecedor de auga de baixa presión onde o vapor de baixa presión aumenta a temperatura desta auga de alimentación, volve a ser aquecida nun aquecedor de alta presión onde se utiliza a alta presión do vapor para o aquecemento.A turbina na central térmica actúa como motor principal do alternador.

Visión Xeral da Central Térmica

Unha central térmica típica funciona nun ciclo que amósase a continuación.

O fluido de traballo é auga e vapor. Isto chámase ciclo de auga de alimentación e vapor. O ciclo termodinámico ideal ao que se asímila a operación dunha central térmica é o ciclo de Rankine.

Na caldeira de vapor, a auga aquecése quemandose o combustible no aire no fogón, e a función da caldeira é dar vapor superaquecido seco á temperatura necesaria. O vapor así producido úsase para accionar as turbinas de vapor.

Esta turbina acóplase ao xerador síncrono (xeralmente un alternador síncrono trifásico), que xera enerxía eléctrica.

O vapor de escape da turbina permite que se condense na auga no condensador de vapor da turbina, o que crea succión a unha presión moi baixa e permite a expansión do vapor na turbina ata unha presión moi baixa.

As principais vantaxes da operación condensadora son a cantidade aumentada de enerxía extraída por kg de vapor e, polo tanto, o aumento da eficiencia, e o condensado que se introduce de novo na caldeira reduce a cantidade de auga de alimentación fresca.

O condensado xunto con algúns augas de alimentación frescos reintrodúcense na caldeira por unha bomba (chamada bomba de alimentación da caldeira).

No condensador, o vapor condénsase coa auga de refrixeración. A auga de refrixeración recircula a través da torre de refrixeración. Esto constitúe un circuito de auga de refrixeración.

O aire ambiental permítese que entre na caldeira despois da filtración de pó. Ademais, os gases de chimenea saen da caldeira e esgotan na atmosfera a través de chimeneas. Estes constituírían os circuitos de aire e gases de chimenea.

O fluxo de aire e tamén a presión estática dentro da caldeira de vapor (chamada corrente) mantéñense por dúas ventoinhas chamadas ventoinha de corrente forzada (FD) e ventoinha de corrente inducida (ID).O esquema total dunha central térmica típica xunto con diferentes circuitos ilustrase a continuación.

Dentro da caldeira hai varios intercambiadores de calor, como o economizador, o evaporador (non mostrado na figura, son basicamente os tubos de auga, é dicir, o circuito de descenso e ascenso), o superaquecedor (algúns veces tamén están presentes o reaquecedor e o preaquecedor de aire).

No economizador, a auga de alimentación aquecése considerablemente co calor restante dos gases de chimenea.O tambor da caldeira mantén unha cabeza para a circulación natural dunha mezcla bifásica (vapor + auga) a través dos tubos de auga.Tamén hai un superaquecedor que tamén toma calor dos gases de chimenea e aumenta a temperatura do vapor segundo as necesidades.

Eficiencia da Central Térmica ou Planta

A eficiencia global dunha central térmica define como a relación entre o equivalente de calor da saída eléctrica e o calor de combustión do carón. A eficiencia global dunha central térmica ou planta varía entre o 20% e o 26% e depende da capacidade da planta.

Vantaxes da Central Térmica

As vantaxes dunha central térmica inclúen:

• É económica por un custo inicial baixo comparativamente con outras plantas xeradoras.

• Require menos terreo que unha central hidroeléctrica.

• xa que o carón é o combustible principal e o seu custo é bastante barato comparativamente co petróleo/diésel, o custo de xeración é económico.

• A manutención é máis sinxela.

• As centrais térmicas poden instalarse en calquera localización onde estea dispoñible o transporte e a auga en gran cantidade.

Desvantaxes da Central Térmica

As desvantaxes dunha central térmica inclúen:

• O custo de funcionamento dunha central térmica é comparativamente alto debido ao combustible, manutención, etc. 

• A gran cantidade de humo causa contaminación do aire. A central térmica é responsable do cambio climático.

• A auga aquecida que provén das centrais térmicas ten un efecto adverso nas vidas acuáticas no auga e perturba a ecología.

• A eficiencia global da central térmica é baixa, como menos do 30%.