Почти две трети мировых потребностей в электроэнергии обеспечивается тепловыми электростанциями. На этих электростанциях пар производится путем сжигания некоторого ископаемого топлива (например, угля), а затем используется для запуска паровой турбины. Таким образом, тепловую электростанциюиногда называют паровой электростанцией. После того, как пар проходит через паровую турбину, он конденсируется в конденсаторе и снова подается обратно в котел, чтобы стать паром. В этой статье рассказывается, как вырабатывается электроэнергия на тепловых электростанциях. Поскольку большинство тепловых электростанций используют уголь в качестве основного топлива, эта статья посвящена ТЭЦ, работающая на угле. В последнее время становится популярным строительство мини ТЭЦ
Упрощенная схема тепловой электростанции показана ниже.
Планировка ТЭЦ / станции
Каменный уголь: На угольной теплоэлектростанции уголь транспортируется из угольных шахт на электростанцию. Обычно в качестве топлива используют битуминозный или бурый уголь. Уголь хранится либо в «мертвом хранилище», либо в «живом хранилище». Мертвое хранилище, как правило, представляет собой резервное хранилище угля в течение 40 дней, которое используется, когда поставки угля отсутствуют Живое хранилище — это бункер необработанного угля в котельной. Уголь очищается в магнитном очистителе для фильтрации, если присутствуют какие-либо частицы железа, которые могут вызвать износ оборудования. Уголь из живых хранилищ сначала измельчается в мелкие частицы, а затем попадает в измельчитель, чтобы получить его в виде порошка. Мелкий порошкообразный уголь подвергается полному сгоранию, и, таким образом, измельченный в порошок уголь повышает эффективность котла. Зола, образующаяся после сжигания угля, извлекается из топки котла и затем надлежащим образом удаляется. Периодическое удаление золы из топки котла необходимо для правильного сгорания.
Котел: смесь пылевидного угля и воздуха (обычно предварительно нагретого воздуха) забирается в котел и затем сжигается в зоне сгорания. При воспламенении топлива в центре котла образуется большой огненный шар, из которого выделяется большое количество тепловой энергии. Тепловая энергия используется для преобразования воды в пар при высокой температуре и давлении. Стальные трубы проходят вдоль стенок котла, в которых вода превращается в пар. Дымовые газы из котла проходят через перегреватель, экономайзер, воздухоподогреватель и, наконец, выбрасываются в атмосферу из дымохода.
Пароперегреватели: пароперегревательные трубы подвешены в самой горячей части котла. Насыщенный пар, образующийся в трубах котла, перегревается до температуры около 540 ° С в перегревателе. Перегретый пар высокого давления затем подается в паровую турбину.
Экономайзер: Экономайзер — это нагреватель питательной воды, который нагревает воду перед подачей в котел. Предварительный нагреватель воздуха: основной воздушный вентилятор забирает воздух из атмосферы, а затем нагревается в предварительном нагревателе воздуха. Предварительно нагретый воздух впрыскивается с углем в котел. Преимущество предварительного нагрева воздуха состоит в том, что он улучшает сгорание угля.
Паровая турбина: перегретый пар высокого давления подается в паровую турбину, что приводит к вращению лопастей турбины. Энергия пара превращается в механическую энергию в паровой турбине, которая действует как первичный двигатель. Давление и температура пара падает до более низкого значения, и он увеличивается в объеме при прохождении через турбину. Пар расширенного низкого давления выпускается в конденсаторе.
Конденсатор: отработанный пар конденсируется в конденсаторе посредством циркуляции холодной воды. Здесь пар теряет свое давление и температуру, и он превращается обратно в воду. Конденсация необходима, потому что сжатие жидкости, которая находится в газообразном состоянии, требует огромного количества энергии по сравнению с энергией, необходимой для сжатия жидкости. Таким образом, конденсация увеличивает эффективность цикла.
Генератор переменного тока: паровая турбина соединена с генератором переменного тока. Когда турбина вращает генератор, генерируется электрическая энергия. Это генерируемое электрическое напряжение затем повышается с помощью трансформатора и затем передается туда, где оно должно быть использовано.
Насос питательной воды: конденсированная вода снова подается в котел с помощью насоса питательной воды. Некоторая вода может быть потеряна во время цикла, который соответственно подается из внешнего источника воды.
Это был основной принцип работы тепловой электростанции и ее типичных компонентов. Практическая тепловая установка имеет более сложную конструкцию и несколько ступеней турбины, таких как турбина высокого давления (HPT), турбина среднего давления (IPT) и турбина низкого давления (LPT). Проектированием ТЭЦ занимается инжиниринговый центр ЦМИП ГУУ
Преимущества и недостатки теплоэлектростанции
Преимущества:
Меньшая начальная стоимость по сравнению с другими генерирующими станциями.
Требуется меньше земли по сравнению с гидроэлектростанцией.
Топливо (то есть уголь) дешевле.
Стоимость генерации меньше, чем у дизельных электростанций.
Недостатки:
Он загрязняет атмосферу из-за образования большого количества дыма. Это одна из причин глобального потепления.
Общая эффективность тепловой электростанции низкая (менее 30%).
Эффективность ТЭЦ
Огромное количество тепла теряется на разных стадиях завода. Большая часть тепла теряется в конденсаторе. Вот почему эффективность тепловых станций
довольно низкая.
Тепловая эффективность. Отношение «теплового эквивалента механической энергии, передаваемой на вал турбины» к «теплоте сгорания угля», называется тепловой эффективностью.
Тепловая эффективность современных тепловых электростанций составляет около 30%. Это означает, что при сжигании угля 100 калорий тепла на валу турбины будет иметься механическая энергия, эквивалентная 30 калориям. Общая эффективность: отношение «тепловой эквивалент электрической мощности» к «теплоте сгорания угля» называется общей эффективностью. Общая эффективность тепловой установки составляет около 29% (немного меньше тепловой эффективности).