Termalna proizvodnja elektriciteta

Definicija termoelektrane

Termoelektrana se definiše kao objekat koji proizvodi električnu energiju koristeći toplinsku energiju, uglavnom iz sagorijevanja ugljena, kako bi proizveo par koji pokreće turbine.

Teorija termoelektrane

Teorija termoelektrana je jednostavna. Ovi objekti koriste parne turbine povezane sa alternatorima kako bi generisali električnu energiju. Par se proizvodi u visokopresioni kotle.

U Indiji se generalno za gorivo kotla koristi bituminski ugljen, crni ugljen i torf. Bituminski ugljen koji se koristi kao gorivo za kotao ima leteći materijal od 8 do 33% i sadržaj popeća od 5 do 16%. Da bi se povećala toplinska efikasnost, ugljen se koristi u prahu.

U termoelektrani na ugljen, par se proizvodi pod visokim pritiskom u kotlu zbog sagorijevanja goriva (mleti ugljen) u pećnicama kotla. Taj par dalje topli u superzagrijivaču.

Ovaj supertopljeni par zatim ulazi u turbinu i vrta lopatice turbine. Turbina je mehanički spojena s alternatorom tako da će njegov rotor vršiti rotaciju zajedno sa lopaticama turbine.

Kada par ulazi u turbinu, njegov pritisak brzo pada, što dovodi do povećanja zapremine para. Nakon prenosa energije rotoru turbine, par prođe kroz lopatice turbine u kondenzator. U kondenzatoru hladna voda se cirkulira pomoću čempa, što kondenzuje niskopresni mokri par.

Ova kondenzovana voda se zatim dostavlja niskopresnom zagrijivaču vode gde niskopresni par povišava temperaturu ove vode; ona se opet zagrijava pod visokim pritiskom. Da bismo bolje razumeli, evo koraka kako funkcioniše termoelektrana:

• Prvo, mleti ugljen se sagori u pećnici para.

• Visokopresni par se proizvodi u kotlu.

• Taj par zatim prolazi kroz superzagrijivač, gde se dodatno zagrijava.

• Ovaj supertopljeni par zatim ulazi u turbinu visokom brzinom.

• U turbine, sila para vrta lopatice turbine, što znači da u turbine potencijalna energija visokopresnog para pretvara se u mehaničku energiju.

Shematski prikaz elektrane

Nakon vrtnje lopatica turbine, par izgubi svoj visoki pritisak, prođe kroz lopatice turbine i ulazi u kondenzator. U kondenzatoru hladna voda se cirkulira pomoću čempa, što kondenzuje niskopresni mokri par.

Ova kondenzovana voda se zatim dostavlja niskopresnom zagrijivaču vode gde niskopresni par povišava temperaturu ove vode, ona se zatim opet zagrijava u visokopresnom zagrijivaču gde se visoki pritisak para koristi za zagrevanje. Turbina u termoelektrani deluje kao glavni pogon alternatora.

Pregled termoelektrane

Tipična termoelektrana radi na ciklusu koji je prikazan ispod.

Radni fluid je voda i par. To se naziva voda i parni ciklus. Idealni termodinamički ciklus kojem se rad termoelektrane najviše sliči je Rankinov ciklus.

U parnom kotlu, voda se zagrijava sagorijevanjem goriva u zraku u pećnici, a funkcija kotle jeste da daje suhi supertopljeni par na potrebnu temperaturu. Tako proizvedeni par se koristi za pokretanje parnih turbine.

Ova turbina je spojena sa sinkronim generatorom (obično tri-faznim sinkronim alternatorom), koji proizvodi električnu energiju.

Iscrpni par iz turbine se dozvoljava da kondenzuje u vodu u kondenzatoru turbine, što stvara sukcionu na veoma niskom pritisku i omogućava ekspanziju para u turbine do veoma niskog pritiska.

Glavne prednosti kondenzacionog rada su povećana količina energije izvučena po kg para, time se povećava efikasnost, a kondenzat koji se vraća u kotao smanjuje količinu novog vodnog priručka.

Kondenzat uz neko novi vodni priručak se ponovo dostavlja u kotao pomoću čempa (nazvanog čempom za kotao).

U kondenzatoru, par se kondenzuje hladnom vodom. Hladna voda se reciklira kroz hladnjak. To čini ciklus hladne vode.

Ambientni zrak se dopušta da ulazi u kotao nakon filtriranja prašine. Takođe, dimni plin izlazi iz kotle i ispušta se u atmosferu kroz komine. Ovo čini zračni i dimni plinski ciklus.

Tok zraka i statički pritisak unutar para (nazvan draught) održavaju se dva ventilatora, nazvana forsirani draught (FD) ventilator i inducirani draught (ID) ventilator. Ukupna shema tipične termoelektrane zajedno sa različitim ciklusima prikazana je ispod.

Unutar kotle postoje različiti zagrijivači, poput ekonomizera, evaporatora (ne prikazan na slici, osnovno su vodene cevi, tj. dolazeći-rastući ciklus), superzagrijivač (ponekad rezagrijivač, zagrijivač zraka takođe prisutan).

U ekonomizeru vodni priručak se značajno zagrijava ostalom toplinom dimnih plinova. Bubanj kotle održava visinu za prirodnu cirkulaciju dvofazne smese (par + voda) kroz vodene cevi. Postoji i superzagrijivač koji takođe uzima toplinu od dimnih plinova i povećava temperaturu para prema potrebi.

Efikasnost termoelektrane ili elektrane

Opšt