Μονάδα Παραγωγής Θερμότητας ή Θερμοηλεκτρικού Σταθμού

Μονάδα παραγωγής θερμότητας ή θερμοηλεκτρικός σταθμός είναι η πλέον συμβατική πηγή ηλεκτρικής ενέργειας. Ο θερμοηλεκτρικός σταθμός αναφέρεται επίσης ως θερμοηλεκτρικού σταθμού άνθρακα και ατμοστρόβιλος εργοστάσιο ηλεκτρισμού. Πριν βρεθούμε σε λεπτομέρειες αυτού του θέματος, θα προσπαθήσουμε να κατανοήσουμε το γραμμικό διάγραμμα του εγκαταστάσεων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.

Θεωρία του θερμοηλεκτρικού σταθμού

Η θεωρία του σταθμό θερμικής ενέργειας ή λειτουργία θερμικού σταθμού παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας είναι πολύ απλή. ΕΝΑ εγκαταστάσεων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας αποτελείται κυρίως από τρεξίματα εναλλάκτη με τη βοήθεια τουατμοστρόβιλος. Ο ατμός λαμβάνεται από λέβητες υψηλής πίεσης. Γενικά στην Ινδία, ο ασφαλτούχος άνθρακας, ο λιγνίτης και η τύρφη χρησιμοποιούνται ως καύσιμο του λέβητα. Ο ασφαλτούχος άνθρακας χρησιμοποιείται ως καύσιμο λεβήτων έχει πτητική ύλη από 8 έως 33% και περιεκτικότητα τέφρας 5 έως 16%. Για να αυξηθεί η θερμική απόδοση, ο άνθρακας χρησιμοποιείται στον λέβητα σε μορφή σκόνης.

Σε θερμοηλεκτρικού σταθμού άνθρακα, ο ατμός παράγεται σε υψηλή πίεση στολέβητα ατμού λόγω καύσης καυσίμου (κονιοποιημένου άνθρακα) σε φούρνους λέβητα. Αυτός ο ατμός θερμαίνεται περαιτέρω σε ένα υπερθερμαντήρα. Αυτός ο υπερθερμαινόμενος ατμός εισέρχεται τότε στον στρόβιλο και περιστρέφει τα πτερύγια του στροβίλου. Ο στρόβιλος συνδέεται μηχανικά με τον εναλλάκτη έτσι ώστε ο ρότορας του να περιστρέφεται με την περιστροφή των πτερυγίων του στροβίλου. Μετά την είσοδο στον στρόβιλο η πίεση του ατμού πέφτει ξαφνικά και αυξάνεται ο αντίστοιχος όγκος του ατμού.
Αφού μεταδίδει ενέργεια στον στροβίλο του στροβίλου, τοο ατμός περνάει από τα πτερύγια του στροβίλου στον συμπυκνωτή. Στον συμπυκνωτή, το κρύο νερό κυκλοφορεί με τη βοήθεια αντλίας που συμπυκνώνει τον υγρό ατμό χαμηλής πίεσης. Αυτό το συμπυκνωμένο νερό τροφοδοτείται περαιτέρω σε ένα θερμαντήρα νερού χαμηλής πίεσης όπου ο ατμός χαμηλής πίεσης αυξάνει τη θερμοκρασία αυτού του τροφοδοτικού νερού. θερμαίνεται και πάλι υπό υψηλή πίεση.

Για καλύτερη κατανόηση παρέχουμε κάθε βήμα της λειτουργίας του σταθμό θερμικής ενέργειας ως εξής,

1. Αρχικά ο κονιοποιημένος άνθρακας καίγεται στον κλίβανο του λέβητα ατμού.
2. Ο ατμός υψηλής πίεσης παράγεται στον λέβητα.
3. Αυτός ο ατμός διέρχεται μέσω του σούπερ θερμαντήρα, όπου θερμαίνεται περαιτέρω.
4. Αυτός ο θερμαινόμενος ατμός εισάγεται στη συνέχεια σε μια τουρμπίνα σε υψηλή ταχύτητα.
5. Στον στρόβιλο αυτή η δύναμη ατμού περιστρέφει τα πτερύγια του στροβίλου που σημαίνει εδώ στον στρόβιλο η αποθηκευμένη δυναμική ενέργεια του ατμού υψηλής πίεσης μετατρέπεται σε μηχανική ενέργεια.

Διάγραμμα γραμμών της μονάδας παραγωγής ενέργειας

1. Μετά την περιστροφή των πτερυγίων του στροβίλου, ο ατμός έχει χάσει την υψηλή πίεση του, περνάει από τα πτερύγια του στροβίλου και εισέρχεται σε έναν συμπυκνωτή.
2. Στον συμπυκνωτή το κρύο νερό κυκλοφορεί με τη βοήθεια αντλίας που συμπυκνώνει τον υγρό ατμό χαμηλής πίεσης.
3. Αυτό το συμπυκνωμένο νερό κατόπιν τροφοδοτείται περαιτέρωθερμοσίφωνα χαμηλής πίεσης όπου ο ατμός χαμηλής πίεσης αυξάνει τη θερμοκρασία αυτού του τροφοδοτικού ύδατος και στη συνέχεια θερμαίνεται και πάλι σε θερμαντήρα υψηλής πίεσης όπου χρησιμοποιείται υψηλή πίεση ατμού για θέρμανση.
4. Ο στρόβιλος στον θερμικό σταθμό ενεργείας λειτουργεί ως πρωταρχικός κινητήρας του εναλλάκτη.

Επισκόπηση του θερμοηλεκτρικού σταθμού

Ένας τυπικός θερμικός σταθμός ενέργειας λειτουργεί σε έναν κύκλο που φαίνεται παρακάτω.

Το υγρό εργασίας είναι νερό και ατμός. Αυτό ονομάζεται κύκλος τροφοδοσίας ύδατος και ατμού. Ο ιδανικός θερμοδυναμικός κύκλος στον οποίο λειτουργεί το α Θερμοηλεκτρικός Σταθμός μοιάζει πολύ με τον κύκλο RANKINE.
Σε ένα λέβητα ατμού, το νερό θερμαίνεται απόκαύση του καυσίμου στον αέρα στον κλίβανο, και η λειτουργία του λέβητα είναι να δώσει ξηρό υπέρθερμο ατμό στην απαιτούμενη θερμοκρασία. Ο ατμός που παράγεται έτσι χρησιμοποιείται στην οδήγηση των ατμοστρόβιλων. Αυτή η τουρμπίνα είναι συζευγμένη με σύγχρονη γεννήτρια (συνήθως τριφασική σύγχρονη γεννήτρια), η οποία παράγει ηλεκτρική ενέργεια. Ο ατμός εξαγωγής από τον στρόβιλο επιτρέπεται να συμπυκνώνεται σε νερό σε συμπυκνωτή ατμού του στροβίλου, ο οποίος δημιουργεί αναρρόφηση σε πολύ χαμηλή πίεση και επιτρέπει τη διαστολή του ατμού στον στρόβιλο σε πολύ χαμηλή πίεση. Τα κύρια πλεονεκτήματα της λειτουργίας συμπύκνωσης είναι η αυξημένη ποσότητα ενέργειας που εξάγεται ανά kg ατμού και με τον τρόπο αυτό αυξάνεται η απόδοση και το συμπύκνωμα που τροφοδοτείται στον λέβητα μειώνει πάλι την ποσότητα του νωπού τροφοδοτικού ύδατος.

Το συμπύκνωμα μαζί με κάποια νέα φόρμουλα μακιγιάζτο νερό διοχετεύεται ξανά στον λέβητα με αντλία (που ονομάζεται αντλία τροφοδοσίας λέβητα). Στον συμπυκνωτή, ο ατμός συμπυκνώνεται με νερό ψύξης. Το νερό ψύξης ανακυκλώνεται μέσω του πύργου ψύξης. Αυτό αποτελεί κύκλωμα νερού ψύξης.
Ο αέρας του περιβάλλοντος επιτρέπεται να εισέλθει στον λέβηταμετά από διήθηση σκόνης. Επίσης, τα καυσαέρια βγαίνουν από το λέβητα και εξαντλούνται στην ατμόσφαιρα μέσω των στοίβων. Αυτά αποτελούν κύκλωμα αέρα και καπναερίων. Η ροή του αέρα καθώς και η στατική πίεση στο εσωτερικό του λέβητα ατμού (που ονομάζεται βύθισμα) διατηρούνται από δύο οπαδούς που ονομάζονται Αναγκαστικό σχέδιο (FD) ανεμιστήρας και Προκληθέν σχέδιο (ID) ανεμιστήρας.
Το συνολικό σχήμα ενός τυπικού θερμοηλεκτρικού σταθμού μαζί με διαφορετικά κυκλώματα παρουσιάζεται παρακάτω.

Στο εσωτερικό του λέβητα υπάρχουν διάφοροι εναλλάκτες θερμότητας, δηλ. Economiser, Αποστακτήρας (που δεν φαίνεται στην παραπάνω εικόνα, είναι βασικά οι σωλήνες νερού, δηλαδή το κύκλωμα ανόδου του καπό), Σούπερ θερμάστρα (ωρες ωρες Προθερμαντήρας, προθερμαντήρα αέρα είναι επίσης παρόντες).
Στο Economiser το νερό τροφοδοσίας θερμαίνεται σε σημαντική ποσότητα από την εναπομένουσα θερμότητα καυσαερίων.
Η λεκάνη λέβητα διατηρεί μια κεφαλή για φυσική κυκλοφορία ενός μίγματος δύο φάσεων (ατμός + νερό) μέσω των σωλήνων νερού.
Υπάρχει επίσης Super Heater που επίσης λαμβάνει θερμότητα από τα καυσαέρια και αυξάνει τη θερμοκρασία του ατμού σύμφωνα με τις απαιτήσεις.

Αποτελεσματικότητα του θερμοηλεκτρικού σταθμού ή του εργοστασίου

Η συνολική απόδοση της ατμοηλεκτρικής μονάδας ατμού ορίζεται ως ο λόγος θερμικού ισοδύναμου ηλεκτρικής ισχύος προς τη θερμότητα καύσης του άνθρακα. Η συνολική αποτελεσματικότητα του a σταθμό θερμικής ενέργειας ή το φυτό ποικίλλει από 20% προς το 26% και εξαρτάται από την ικανότητα των εγκαταστάσεων.

Εγκατεστημένη ισχύς εγκατάστασης	Μέση συνολική θερμική απόδοση
έως 1MW	4%
1MW έως 10MW	12%
10MW έως 50MW	16%
50MW έως 100MW	24%
πάνω από 100MW	27%

Θέση Θερμοηλεκτρικού Σταθμού

Ένας θερμικός σταθμός παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας ή ένας θερμοηλεκτρικός σταθμός έχει τελικό στόχο να αποκομίσει επιχειρηματικό κέρδος. Ως εκ τούτου για τη βελτιστοποίηση του κέρδους, η θέση του σταθμού είναι πολύ σημαντικός παράγοντας. Μονάδα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας η τοποθεσία διαδραματίζει ένα βέλτιστο ρόλο στην οικονομία του σταθμού.
Η πιο οικονομική θέση ενός εργοστασίου παραγωγής ενέργειας μπορεί να προσδιοριστεί με τη γραφική μέθοδο όπως περιγράφεται παρακάτω,
Το πιο οικονομικό και ιδανικό εργοστάσιο παραγωγής ενέργειαςη θέση είναι το κέντρο βάρους του φορτίου, διότι για μια τέτοια μονάδα παραγωγής ενέργειας το μήκος του δικτύου μετάδοσης ισχύος θα είναι ελάχιστο, οπότε μειώνεται το κόστος κεφαλαίου στο σύστημα.
Ας εξηγήσουμε τη γραφική μέθοδο, ας πούμε, X και Y είναι δύο άξονες αναφοράς.
Ας Q₁(Χ₁, γ₁), Q₂(Χ₂, γ₂), Q₃(Χ₃, γ₃), Q₄(Χ₄, γ₄), .................................... και Q_n(Χ_n, γ_n) είναι n αριθμοί κέντρων φορτίου. Από το παραπάνω γράφημα παίρνουμε τις συντεταγμένες του κέντρου βάρους του φορτίου, Q (x, y) όπου

Προφανώς η θέση του θερμοηλεκτρικού σταθμούείναι καλύτερο στο κέντρο βάρους του φορτίου, αλλά πολλές φορές δεν είναι δυνατόν να δημιουργηθεί μια θερμοηλεκτρική μονάδα στο CG του φορτίου. Δεδομένου ότι το σημείο CG του φορτίου μπορεί κανονικά να βρίσκεται στην καρδιά της πόλης. Επομένως, πρέπει να ληφθούν υπόψη άλλα σημεία για να αποφασιστεί η βέλτιστη βελτιστοποιημένη θέση της μονάδας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.

1. ο εγκαταστάσεων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας πρέπει να κατασκευαστεί σε τόπο όπου το κόστος της γης είναι αρκετά λογικό.
2. Η γη θα πρέπει να είναι τέτοια ώστε η απόκτηση ιδιωτικής ιδιοκτησίας πρέπει να είναι ελάχιστη.
3. Απαιτείται μεγάλη ποσότητα νερού ψύξης για τους συμπυκνωτές κλπ μονάδας παραγωγής θερμικής ενέργειας, επομένως το εργοστάσιο θα πρέπει κατά προτίμηση να βρίσκεται δίπλα σε μεγάλη πηγή φυσικής πηγής νερού όπως είναι ο μεγάλος ποταμός.
4. Η διαθεσιμότητα τεράστιας ποσότητας καυσίμων με λογικό κόστος αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα κριτήρια επιλογής της θέσης των εγκαταστάσεων.
5. Το εργοστάσιο θα πρέπει να εγκατασταθεί σε επίπεδο έδαφος.
6. Το έδαφος θα πρέπει να είναι τέτοιο ώστε να παρέχει καλή και σταθερή βάση για εγκαταστάσεις και κτίρια.
7. ο θερμικό εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας η τοποθεσία δεν πρέπει να είναι πολύ πιο κοντά στην πυκνή τοποθεσία, καθώς υπάρχουν καπνός, ατμός θορύβου, ατμοί νερού κλπ.
8. Πρέπει να υπάρχει ευρύ πεδίο ανάπτυξης της μελλοντικής ζήτησης.
9. Η θέση για την εγκατάσταση επεξεργασίας τέφρας για θερμικούς σταθμούς πρέπει επίσης να είναι πολύ κοντά.
10. Πολύ ψηλή καμινάδα του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής δεν πρέπει να παρεμποδίζει την κυκλοφορία των αεροσκαφών.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα του θερμοηλεκτρικού σταθμού

Πλεονεκτήματα:

1. Οικονομικό για χαμηλό αρχικό κόστος εκτός από οποιαδήποτε μονάδα παραγωγής ενέργειας.
2. Τα οικόπεδα που απαιτούνται λιγότερο από τη μονάδα υδροηλεκτρικής ενέργειας.
3. Δεδομένου ότι ο άνθρακας είναι το κύριο καύσιμο και το κόστος του είναι αρκετά φθηνό από τη βενζίνη / ντίζελ, έτσι το κόστος παραγωγής είναι οικονομικό.
4. Η συντήρηση είναι ευκολότερη.
5. Ο θερμικός σταθμός ηλεκτροπαραγωγής μπορεί να εγκατασταθεί σε οποιοδήποτε σημείο όπου διατίθενται και ο όγκος του νερού.

Μειονεκτήματα:

1. Το κόστος λειτουργίας ενός θερμοηλεκτρικού σταθμού είναι συγκριτικά υψηλό λόγω καυσίμων, συντήρησης κ.λπ.
2. Μεγάλη ποσότητα καπνού προκαλεί ατμοσφαιρική ρύπανση. Ο θερμικός σταθμός παραγωγής ενέργειας είναι υπεύθυνος για την υπερθέρμανση του πλανήτη.
3. Το θερμό νερό που προέρχεται από θερμοηλεκτρικό σταθμό έχει αρνητικές επιπτώσεις στις υδρόβιες ζωές στο νερό και διαταράσσει την οικολογία.
4. Η συνολική απόδοση του θερμοηλεκτρικού σταθμού είναι χαμηλή, όπως λιγότερο από το 30%.

Θερμικό εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας