Термална производство на електрична енергија

Дефиниција на топлинска електрани

Топлинската електрана е дефинирана како објект кој генерира електричество со користење на топлинска енергија, главно од сожигување на јагле, за да се произведе пара која држи турбините.

Теорија на топлинската електрани

Теоријата на топлинските електрани е едноставна. Овие објекти користат парни турбини поврзани со алтернатори за да генерираат електричество. Парат се произведува во високоприсурсни котлони.

Обично во Индија, битуминозно јагле, браон јагле и торф се користат како гориво за котлон. Битуминозното јагле што се користи како гориво за котлон има летливи материјали од 8 до 33% и содржина на пепел од 5 до 16%. За да се зголеми термалната ефикасност, јаглето се користи во котлонот во прах форма.

Во топлинска електрани на јагле, парата се произведува под висок притисок во парниот котлон поради сожигувањето на гориво (прах јагле) во фурните на котлон. Оваа пара потоа е дополнително загреана во суперзагревач.

Оваа суперзагреана пара потоа влегува во турбината и ротира лопатките на турбината. Турбината е механички поврзана со алтернатор така што неговиот ротор ќе се ротира со ротацијата на лопатките на турбината.

Кога парата влегува во турбината, нејзиниот притисок брзо пада, што причинува зголемување на волуменот на парата.После пренесување на енергија на роторот на турбината, парата минува надвор од лопатките на турбината во кондензатор.Во кондензаторот, хладната вода се циркулира со помош на помпа која кондензира нископритисоката мокра пара.

Оваа кондензирана вода потоа се доставува на нископритисочен нагревач на вода каде што нископритисоката пара зголемува температурата на оваа водна смеса; повторно се загреа под висок притисок.За подобар разбирање, нека ги разбереме чекорите на функционирање на топлинска електрани:

• Прво, прах јагле се сожигува во фурната на парниот котлон.

• Производи се високопритисочна пара во котлон.

• Оваа пара потоа минува низ суперзагревач, каде што се дополнително загреа.

• Оваа суперзагреана пара потоа влегува во турбината со висока брзина.

• Во турбината, силата на парата ротира лопатките на турбината, што значи дека тука во турбината потенцијалната енергија на високопритисочната пара се превртува во механична енергија.

Схема на електраната

После ротацијата на лопатките на турбината, парата изгубила својот висок притисок, излегува од лопатките на турбината и влегува во кондензатор.Во кондензаторот, хладната вода се циркулира со помош на помпа која кондензира нископритисоката мокра пара.

Оваа кондензирана вода потоа се доставува на нископритисочен нагревач на вода каде што нископритисоката пара зголемува температурата на оваа водна смеса, потоа повторно се загреа во високопритисочен нагревач каде што високиот притисок на парата се користи за нагревање.Турбината во топлинската електрани делува како основен двигач на алтернаторот.

Преглед на топлинската електрани

Типична топлинска електрани функционира на цикус што е прикажан подолу.

Работната течност е вода и пара. Ова се нарекува водна и парна смеса. Идеалниот термодинамички циклус на кој операцијата на топлинската електрани се приближува е ранкиновиот циклус.

Во парниот котлон, водата се загреа со сожигување на горивото во воздухот во фурната, и функцијата на котлонот е да даде суха суперзагреана пара на потребната температура. Произведената пара се користи за држење на парните турбини.

Оваа турбина е поврзана со синхронски генератор (обично трифазен синхронски алтернатор), кој генерира електрична енергија.

Изгартачената пара од турбината се дозволува да се кондензира во вода во парниот кондензатор на турбината, што создава сосание при многу ниски притисок и дозволува расширување на парата во турбината до многу ниски притисок.

Главните предности на кондензацијата се зголемената количина на енергија извлечена по килограм пара и со тоа зголемување на ефикасноста, и кондензатот кој се враќа во котлонот намалува количината на свежа водна смеса.

Кондензатот заедно со неколку свежи водни смеси повторно се доставува во котлонот со помош на помпа (наречена котлонска помпа).

Во кондензаторот, парата се кондензира со хладна вода. Хладната вода се рециклира низ хладнењето на кула. Ова го составува циклусот на хладна вода.

Амбиентниот воздух се дозволува да влегува во котлонот после филтрација на прашање. исто така, димот излегува од котлонот и се излева во атмосферата преку комини. Ова ги составува воздухот и циклусот на димот.

Флуидот на воздухот и статичкиот притисок внатрешно во парниот котлон (наречен драфт) се одржува со два вентилатори наречени Присилен драфт (FD) вентилатор и Индуциран драфт (ID) вентилатор.Целиот план на типична топлинска електрани заедно со различни циклуси е прикажан подолу.

Внатрешно во котлонот, има различни заменители на топлина, како што се Економизер, Евапоратор (не е прикажан во сликата, тоа е основно водни труби, т.е. долунаводници), Супер нагревач (понекогаш Рехеватер, преднагревач на воздух се присутни).

Во экономизерот водата за напојување е загреана до значајна количина со остатокот на топлината на димот.Барабанот на котлонот одржува глава за природна циркулација на двофазна смеса (пар + вода) низ водните труби.Има и супер нагревач кој исто така превзема топлина од димот и го зголемува температурата на парата според потребата.

Ефикасноста на топлинската електрани или планина

Општата ефикасност на парната електрани е дефинирана како однос на топлинска еквивалента на електричната продукција до топлината од сожигување на јагле. Општата ефикасност на топлинската електрани варира од 20% до 26% и зависи од капацитетот на планината.

Прециности на топлинската електрани

Прециностите на топлинската електрани вклучуваат:

• Економски за ниски почетни трошоци освен за било кој производен објект.

• Земја потребна е помала од хидроелектрани.

• Бидејќи јаглето е главното гориво и неговата цена е многу евтина од бензин/дизел, така да производствените трошоци се економски.

• Одrzavanje е лесно.

• Топлинските електрани можат да се инсталираат на било која локација каде што транспорта и големината на водата се достапни.

Недостатоци на топлинската електрани

Недостатоците на топлинската електрани вклучуваат:

• Експлоатацијата на топлинската електрани е сравнително скапа поради гориво, одrzavanje итн. 

• Голема количина дим предизвика загадување на воздухот. Топлинската електрани е одговорна за глобално затоплување.

• Загреаната вода што доаѓа од топлинските електрани има негативен ефект врз акватските животни во водата и нарушува екологијата.

• Општата ефикасност на топлинската електрани е ниска, како што е под 30%.