Termal Elektrik Üretimi

Termal Güç Santrali Tanımı

Bir termal güç santrali, genellikle kömür yakılarak üretilen ısı enerjisi kullanılarak buhar üretip türbinleri harekete geçiren bir tesistir.

Termal Güç İstasyonu Teorisi

Termal güç istasyonlarının teorisi basittir. Bu tesisler, elektrik üretmek için alternatörlere bağlı buhar türbini kullanır. Buhar, yüksek basınçlı kazanlarda üretilir.

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

Bir kömür termal güç santralinde, buhar, kazan ocaklarında ince kömür parçacıkları yakılması sonucunda yüksek basınçta üretilir. Bu buhar daha sonra süper ısıtıcıda daha fazla ısıtılır.

Bu süper ısıtılmış buhar daha sonra türbine girer ve türbin pervanelerini döndürür. Tübin, alternatörün rotoruyla mekanik olarak bağlantılıdır, bu nedenle tübin pervanelerinin dönmesiyle birlikte alternatörün rotoru da döner.

Buhar türbine girdiğinde, basıncı hızla düşer ve buharın hacmi artar. Tübin rotoruna enerji sağladıktan sonra, buhar türbin pervanelerinden kondansatöre geçer. Kondansatörde, pompayla devrik edilen soğuk su, düşük basınçlı nemli buhara dönüşür.

Bu kondansasyon suyu daha sonra düşük basınçlı su ısıtıcısına beslenir, burada düşük basınçlı buhar bu besleme suyunun sıcaklığını artırır ve yine yüksek basınçta ısıtılır. Daha iyi anlamak için, bir termal güç istasyonunun nasıl çalıştığını adım adım açıklayalım:

• Öncelikle, ince kömür parçacıkları buhar kazanının fırınına yakılır.

• Kazanda yüksek basınçlı buhar üretilir.

• Bu buhar daha sonra süper ısıtıcıdan geçirilir ve orada daha fazla ısıtılır.

• Bu süper ısıtılmış buhar daha sonra yüksek hızda türbine girer.

• Türbinde, bu buharın gücü türbin pervanelerini döndürür, yani burada yüksek basınçlı buharın potansiyel enerjisi mekanik enerjiye dönüştürülür.

Güç Santrali Şeması

Türbin pervanelerini döndürdükten sonra, buhar yüksek basıncını kaybeder, türbin pervanelerinden çıkar ve kondansatöre girer. Kondansatörde, pompayla devrik edilen soğuk su, düşük basınçlı nemli buhara dönüşür.

Bu kondansasyon suyu daha sonra düşük basınçlı su ısıtıcısına beslenir, burada düşük basınçlı buhar bu besleme suyunun sıcaklığını artırır ve yine yüksek basınçta ısıtılır. Tübin, termal güç istasyonundaki alternatörün asıl motoru olarak görev yapar.

Termal Güç Santrali Genel Bakış

Tipik bir Termal Güç İstasyonu, aşağıda gösterildiği gibi bir döngü üzerinde çalışır.

Çalışma akımı su ve buhardır. Bu, besleme suyu ve buhar döngüsü olarak adlandırılır. Bir Termal Güç İstasyonu'nun operasyonuna en yakın benzeyen ideal Termodinamik Döngü, Rankine döngüsüdür.

Bir buhar kazanında, su, havada yakılan yakıt ile ısıtılır ve kazanın işlevi, gerekli sıcaklıkta kurutulmuş süper ısıtılmış buhar sağlamaktır. Üretilen bu buhar, buhar türbinlerini çalıştırmak için kullanılır.

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

Tübinden çıkan buhar, türbinin buhar kondansatörüne girerek çok düşük basınçta kondense edilir. Bu, türbinde buharın çok düşük basıncına kadar genişlemesine olanak tanır.

Kondense işlemi, kilogram başına daha fazla enerji çıkararak verimliliği artırır ve buhar kondensatı, yeniden kazana beslenerek yeni besleme suyunun miktarını azaltır.

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

Kondansatörde, buhar soğutma suyu ile soğutulur. Soğutma suyu, soğutma kulesi aracılığıyla tekrar kullanılır. Bu, soğutma suyu devresini oluşturur.

Havalandırma hava, toz filtreleme sonrası kazana girer. Ayrıca, kazandan çıkan yanık gaz, baca aracılığıyla atmosfere salınır. Bu, hava ve yanık gaz devresini oluşturur.

Buhar kazanındaki hava akışı ve ayrıca statik basınç (dalgıç olarak adlandırılır), Zorunlu Dalgıç (FD) fanı ve İndirgenmiş Dalgıç (ID) fanı adı verilen iki fan tarafından korunur. Tipik bir termal güç istasyonunun şeması, farklı devrelerle birlikte aşağıda gösterilmiştir.

Kazan içinde, ekonomizer, buharlaştırıcı (yukarıdaki figürde gösterilmemiş, temel olarak su tüpleridir, yani aşağı-yukarı devre), süper ısıtıcı (bazen yeniden ısıtıcı, hava ön ısıtıcı da bulunabilir) gibi çeşitli ısı değiştiriciler vardır.

Ekonomizerde, besleme suyu, yanık gazın kalan ısı ile önemli ölçüde ısıtılır. Kazan Baskı Kontrolü, iki faz karışımının (buhar + su) su tüpleri boyunca doğal dolaşımını sağlar. Ayrıca, süper ısıtıcı, buharın gerekli olduğu şekilde ısıtılmasını sağlar.

Termal Güç İstasyonu veya Santralinin Verimliliği

Buhar güç santralinin genel verimliliği, elektriksel çıkışın ısı eşdeğerinin kömürün yanma ısısına oranıdır. Bir termal güç istasyonunun veya santralinin genel verimliliği, %20 ile %26 arasındadır ve bu, santral kapasitesine bağlıdır.

Termal Güç İstasyonunun Avantajları

Bir termal güç istasyonunun avantajları şunlardır:

• Başlangıç maliyeti diğer herhangi bir üretim tesisiyle karşılaştırıldığında daha uygundur.

• Hydroelektrik santrallerden daha az arazi gerektirir.

• Kömür ana yakıt kaynağıdır ve petrol/dizel ile karşılaştırıldığında maliyeti oldukça ucuz olduğundan, üretim maliyeti ekonomiktir.

• Bakımı daha kolaydır.

• Termal güç santralleri, ulaşım ve su bol miktarda bulunan herhangi bir konumda kurulabilir.

Termal Güç İstasyonunun Dezavantajları

Bir termal güç istasyonunun dezavantajları şunlardır:

• Yakıt, bakım vb. nedenlerden dolayı, bir termal güç istasyonunun işletme maliyeti nispeten yüksektir.

• Büyük miktarlarda duman, hava kirliliğine neden olur. Termal güç istasyonları küresel ısınmaya katkıda bulunur.

• Termal güç santrallerinden çıkan ısılanmış su, suya yaşayan canlıların ekolojisini bozar.

• Termal güç santralinin genel verimliliği düşük olup, %30'ın altında kalır.