Sản xuất điện nhiệt

Định nghĩa Nhà máy Điện Nhiệt

Nhà máy điện nhiệt được định nghĩa là cơ sở sản xuất điện bằng cách sử dụng năng lượng nhiệt, chủ yếu từ việc đốt than, để tạo ra hơi nước điều khiển tua-bin.

Lý thuyết về Trạm Điện Nhiệt

Lý thuyết về trạm điện nhiệt rất đơn giản. Các nhà máy này sử dụng tua-bin hơi nước kết nối với máy phát điện để tạo ra điện. Hơi nước được sản xuất trong nồi hơi áp suất cao.

Thông thường ở Ấn Độ, than bituminous, than nâu và peat được sử dụng làm nhiên liệu cho nồi hơi. Than bituminous dùng làm nhiên liệu nồi hơi có hàm lượng vật chất bay hơi từ 8 đến 33% và hàm lượng tro từ 5 đến 16%. Để tăng hiệu suất nhiệt, than được sử dụng dưới dạng bột trong nồi hơi.

Trong nhà máy điện nhiệt chạy bằng than, hơi nước được sản xuất ở áp suất cao trong nồi hơi do đốt cháy nhiên liệu (than nghiền) trong lò nồi hơi. Hơi nước này sau đó được gia nhiệt thêm trong siêu nhiệt.

Hơi nước siêu nóng này sau đó đi vào tua-bin và quay các cánh tua-bin. Tua-bin được kết nối cơ khí với máy phát điện sao cho rotor của nó sẽ quay theo sự quay của cánh tua-bin.

Khi hơi nước đi vào tua-bin, áp suất của nó giảm nhanh chóng, khiến thể tích hơi nước tăng lên. Sau khi truyền năng lượng cho rotor tua-bin, hơi nước đi qua cánh tua-bin vào bình ngưng. Trong bình ngưng, nước lạnh được tuần hoàn nhờ bơm giúp ngưng tụ hơi nước ẩm áp suất thấp.

Nước ngưng tụ này sau đó được cung cấp cho bộ gia nhiệt nước áp suất thấp, nơi hơi nước áp suất thấp tăng nhiệt độ của nước cấp này; sau đó lại được gia nhiệt ở áp suất cao. Để hiểu rõ hơn, hãy xem xét các bước hoạt động của trạm điện nhiệt:

• Đầu tiên, than nghiền được đốt trong lò nồi hơi.

• Hơi nước áp suất cao được sản xuất trong nồi hơi.

• Hơi nước này sau đó đi qua siêu nhiệt, nơi nó được gia nhiệt thêm.

• Hơi nước siêu nóng này sau đó đi vào tua-bin ở tốc độ cao.

• Trong tua-bin, lực của hơi nước quay các cánh tua-bin, tức là ở đây năng lượng tiềm năng của hơi nước áp suất cao được chuyển đổi thành năng lượng cơ học.

Sơ đồ Đường Dây Của Nhà Máy Điện

Sau khi quay các cánh tua-bin, hơi nước đã mất áp suất cao, đi ra khỏi cánh tua-bin và đi vào bình ngưng. Trong bình ngưng, nước lạnh được tuần hoàn nhờ bơm giúp ngưng tụ hơi nước ẩm áp suất thấp.

Nước ngưng tụ này sau đó được cung cấp cho bộ gia nhiệt nước áp suất thấp, nơi hơi nước áp suất thấp tăng nhiệt độ của nước cấp này, sau đó lại được gia nhiệt ở bộ gia nhiệt áp suất cao, nơi áp suất cao của hơi nước được sử dụng để gia nhiệt. Tua-bin trong trạm điện nhiệt đóng vai trò là động cơ chính của máy phát điện.

Tổng Quan Về Nhà Máy Điện Nhiệt

Một trạm điện nhiệt điển hình hoạt động theo chu kỳ được hiển thị bên dưới.

Chất làm việc là nước và hơi. Đây được gọi là chu kỳ nước cấp và hơi. Chu kỳ nhiệt động lý tưởng mà hoạt động của trạm điện nhiệt gần giống nhất là chu kỳ Rankine.

Trong nồi hơi, nước được gia nhiệt bằng cách đốt cháy nhiên liệu trong không khí trong lò, và chức năng của nồi hơi là cung cấp hơi nước siêu nóng khô ở nhiệt độ yêu cầu. Hơi nước được sản xuất được sử dụng để điều khiển tua-bin hơi.

Tua-bin này được kết nối với máy phát đồng bộ (thường là máy phát điện xoay chiều ba pha), tạo ra năng lượng điện.

Hơi nước thải từ tua-bin được cho ngưng tụ thành nước trong bình ngưng của tua-bin, tạo ra lực hút ở áp suất rất thấp và cho phép hơi nước mở rộng trong tua-bin đến áp suất rất thấp.

Các ưu điểm chính của quá trình ngưng tụ là lượng năng lượng trích xuất mỗi kg hơi nước tăng lên, từ đó tăng hiệu quả, và nước ngưng tụ được cấp trở lại nồi hơi giúp giảm lượng nước cấp mới.

Nước ngưng tụ cùng với một lượng nhỏ nước cấp mới được cấp trở lại nồi hơi bằng bơm (gọi là bơm cấp nồi hơi).

Trong bình ngưng, hơi nước được ngưng tụ bằng nước làm mát. Nước làm mát được tái chế thông qua tháp giải nhiệt. Điều này tạo thành mạch nước làm mát.

Không khí môi trường được cho vào nồi hơi sau khi lọc bụi. Ngoài ra, khí thải từ nồi hơi được thải ra khí quyển thông qua ống khói. Điều này tạo thành mạch không khí và khí thải.

Luồng không khí và áp suất tĩnh bên trong nồi hơi (gọi là áp suất hút) được duy trì bởi hai quạt gọi là quạt hút ép (FD) và quạt hút dẫn (ID). Tổng sơ đồ của trạm điện nhiệt điển hình cùng các mạch khác được minh họa bên dưới.

Trong nồi hơi, có nhiều bộ trao đổi nhiệt, ví dụ như bộ tiết kiệm, bộ bay hơi (không được hiển thị trong hình trên, nó chủ yếu là ống nước, tức là mạch xuống-dậy), bộ siêu nhiệt (đôi khi có bộ tái nhiệt, bộ sưởi trước không khí cũng hiện diện).

Trong bộ tiết kiệm, nước cấp được gia nhiệt đáng kể bằng nhiệt dư của khí thải. Bụng nồi hơi duy trì đầu cho dòng tuần hoàn tự nhiên của hỗn hợp hai pha (hơi + nước) thông qua ống nước. Cũng có bộ siêu nhiệt, lấy nhiệt từ khí thải và nâng nhiệt độ của hơi theo yêu cầu.

Hiệu Suất Của Trạm Điện Nhiệt Hoặc Nhà Máy Điện Nhiệt

Hiệu suất tổng thể của nhà máy điện nhiệt được định nghĩa là tỷ lệ giữa năng lượng tương đương của điện năng đầu ra so với nhiệt lượng của quá trình đốt cháy than. Hiệu suất tổng thể của trạm điện nhiệt hoặc nhà máy điện nhiệt dao động từ 20% đến 26% và phụ thuộc vào công suất nhà máy.

Ưu Điểm Của Trạm Điện Nhiệt

Ưu điểm của trạm điện nhiệt bao gồm:

• Kinh tế với chi phí ban đầu thấp hơn so với bất kỳ nhà máy phát điện nào khác.

• Diện tích đất cần thiết ít hơn so với nhà máy thủy điện.

• Vì than là nhiên liệu chính và giá của nó rẻ hơn nhiều so với xăng/diesel nên chi phí sản xuất điện là kinh tế.

• Bảo dưỡng dễ dàng hơn.

• Các nhà máy điện nhiệt có thể được lắp đặt ở bất kỳ vị trí nào có giao thông thuận tiện và nguồn nước dồi dào.

Nhược Điểm Của Trạm Điện Nhiệt

Nhược điểm của trạm điện nhiệt bao gồm:

• Chi phí vận hành cho trạm điện nhiệt tương đối cao do nhiên liệu, bảo dưỡng, v.v.

• Lượng khói lớn gây ô nhiễm không khí. Trạm điện nhiệt chịu trách nhiệm cho sự nóng lên toàn cầu.

• Nước nóng từ trạm điện nhiệt có tác động tiêu cực đến sinh vật thủy sinh và làm rối loạn hệ sinh thái.

• Hiệu suất tổng thể của nhà máy điện nhiệt thấp, dưới 30%.