Теплова енергетика

Визначення теплової електростанції

Теплова електростанція визначається як об'єкт, що виробляє електроенергію за допомогою теплової енергії, переважно від спалювання вугілля, для створення пари, яка приводить в рух турбіни.

Теорія теплових електростанцій

Теорія теплових електростанцій проста. Ці установки використовують парові турбіни, з'єднані з альтернаторами, для виробництва електроенергії. Пару виробляють у високотискових котлах.

Зазвичай в Індії використовують бітумінове вугілля, буре вугілля та торф як паливо для котла. Бітумінове вугілля, яке використовується як паливо для котла, містить леткі речовини від 8 до 33% і золу від 5 до 16%. Для підвищення теплової ефективності вугілля використовують у вигляді порошку.

На вугільних теплових електростанціях пару виробляють при високому тиску у паровому котлі завдяки спалюванню палива (порошкообразного вугілля) у топках котлів. Ця пару подальше нагрівається у супергрилці.

Ця надігріта пару потім входить у турбіну і обертає лопатки турбіни. Турбіна механічно так з'єднана з альтернатором, що ротор альтернатора буде обертатися разом з лопатками турбіни.

Коли пару входить у турбіну, її тиск швидко падає, що призводить до збільшення об'єму пари. Після передачі енергії ротору турбіни, пару виходить з лопаток турбіни в конденсатор. У конденсаторі холодна вода циркулює за допомогою насосу, що конденсує низькотискову вологу пару.

Ця конденсована вода подальше поставляється у низькотисковий нагрівач води, де низькотискова пару підвищує температуру цієї води, яка знову нагрівається при високому тиску. Для кращого розуміння, давайте розглянемо кроки роботи теплової електростанції:

• Спочатку порошкообразне вугілля спалають у топці парового котла.

• У котлі виробляється високотискова пару.

• Ця пару потім проходить через супергрилцю, де вона подальше нагрівається.

• Ця надігріта пару потім входить у турбіну на високій швидкості.

• У турбіні ця пару обертає лопатки, тобто тут в турбіні потенційна енергія високотискової пари перетворюється на механічну енергію.

Схема електростанції

Після обертання лопаток турбіни, пару втрачає свій високий тиск, виходить з лопаток турбіни і входить у конденсатор. У конденсаторі холодна вода циркулює за допомогою насосу, що конденсує низькотискову вологу пару.

Ця конденсована вода подальше поставляється у низькотисковий нагрівач води, де низькотискова пару підвищує температуру цієї води, яка знову нагрівається у високотисковому нагрівачі, де високий тиск пари використовується для нагріву. Турбіна в тепловій електростанції діє як основний двигун альтернатора.

Огляд теплової електростанції

Звичайна теплова електростанція працює за циклом, який показаний нижче.

Робоча рідина — це вода та пар. Це називається циклом питної води та пару. Ідеальний термодинамічний цикл, до якого найближче наближене функціонування теплової електростанції, — це цикл Ренкіна.

У паровому котлі вода нагрівається за рахунок спалювання палива в повітрі у топці, і функцією котла є надання сухої надігрітої пари необхідної температури. Таку пару використовують для приведення в рух парових турбін.

Ця турбіна з'єднана з синхронним генератором (зазвичай трифазним синхронним альтернатором), який виробляє електроенергію.

Пару, що виходить з турбіни, дозволяють конденсувати у воду у паровому конденсаторі турбіни, що створює високий вакуум і дозволяє розширення пари в турбіні до дуже низького тиску.

Основні переваги конденсаційного процесу полягають у збільшенні кількості енергії, видобутої на кожну кілограму пари, що збільшує ефективність, а конденсат, який знову подається в котел, зменшує кількість свіжої питної води.

Конденсат разом з деякою новою питною водою знову подається в котел за допомогою насоса (називається насосом питної води).

У конденсаторі пару конденсується за допомогою охолоджувальної води. Охолоджувальна вода переробляється через охолоджувальну вежу. Це становить охолоджувальний контур води.

Навколишній повітря дозволяється входити в котел після фільтрації пилу. Також димові гази виходять з котла і викидаються в атмосферу через димарі. Це становить повітряні та димогазові контури.

Потік повітря та статичний тиск всередині парового котла (називається драфтом) підтримується двома вентиляторами, називається вентилятором принудженого драфту (FD) та вентилятором випускного драфту (ID). Загальна схема типової теплової електростанції разом з різними контурами показана нижче.

Усередині котла є різні теплообмінники, наприклад, економайзер, еваратор (не показано на малюнку, це, по суті, труби води, тобто контур спускника-підйомника), супергрилка (іноді реґенератор, попередньо нагрівач повітря також присутні).

У економайзері питна вода нагрівається значно за рахунок залишкового тепла димових газів. Барабан котла підтримує напір для природного циркуляції двофазної суміші (пара + вода) через труби води. Також є супергрилка, яка також отримує тепло від димових газів і підвищує температуру пари за потребою.

Ефективність теплої електростанції або заводу

Загальна ефективність парової електростанції визначається як співвідношення теплового еквіваленту електричного виходу до теплоти спалювання вугілля. Загальна ефективність теплової електростанції або заводу коливається від 20% до 26% і залежить від потужності заводу.

Переваги теплової електростанції

Переваги теплової електростанції включають:

• Економічно для низької початкової вартості порівняно з будь-яким іншим виробничим заводом.

• Необхідна менша площа, ніж для гідроелектростанції.

• Оскільки вугілля є основним паливом, а його вартість значно дешевша, ніж бензин / дизель, то вартість виробництва є економічною.

• Обслуговування простіше.

• Теплові електростанції можна встановити в будь-якому місці, де доступні транспортування та велика кількість води.

Недоліки теплової електростанції

Недоліки теплової електростанції включають:

• Вартість експлуатації теплової електростанції відносно висока через паливо, обслуговування тощо.

• Велика кількість диму забруднює атмосферу. Теплові електростанції відповідають за глобальне потепління.

• Підігріта вода, що виходить з теплових електростанцій, має негативний вплив на водні організми і порушує екологію.

• Загальна ефективність теплової електростанції низька, менше 30%.