Princípios básicos da operação da TPP

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

O que é uma usina termelétrica e quais são os princípios de operação de uma usina termelétrica? A definição geral de tais objetos soa aproximadamente como segue - são usinas de energia que estão envolvidas no processamento de energia natural em energia elétrica. Combustíveis naturais também são usados para esses fins.

Princípio de funcionamento das usinas termelétricas. Breve Descrição

Até o momento, as usinas termelétricas são as mais utilizadas. Os combustíveis fósseis são queimados nessas instalações, o que libera energia térmica. A tarefa do TPP é usar essa energia para obter eletricidade.

O princípio de funcionamento das UTEs é a geração não apenas de energia elétrica, mas também a produção de energia térmica, que também é fornecida aos consumidores na forma de água quente, por exemplo. Além disso, essas instalações de energia geram cerca de 76% de toda a eletricidade. Uma distribuição tão ampla se deve ao fato de que a disponibilidade de combustível orgânico para o funcionamento da estação é bastante grande. O segundo motivo foi que o transporte do combustível do local de sua produção até o próprio posto é bastante simples eoperação estabelecida. O princípio de funcionamento do TPP é projetado de tal forma que é possível utilizar o calor residual do fluido de trabalho para entrega secundária ao seu consumidor.

Separação de estações por tipo

Vale a pena notar que as estações térmicas podem ser divididas em tipos dependendo do tipo de energia que produzem. Se o princípio de funcionamento de uma usina termelétrica é apenas na produção de energia elétrica (ou seja, a energia térmica não é fornecida ao consumidor), então ela é chamada de usina de condensação (CPP).

As instalações destinadas à produção de energia elétrica, à liberação de vapor, bem como ao fornecimento de água quente ao consumidor, possuem turbinas a vapor ao invés de turbinas de condensação. Também em tais elementos da estação há uma extração de vapor intermediária ou um dispositivo de contrapressão. A principal vantagem e princípio de funcionamento deste tipo de central térmica (CHP) é que o vapor de exaustão também é utilizado como fonte de calor e fornecido aos consumidores. Desta forma, a perda de calor e a quantidade de água de resfriamento podem ser reduzidas.

Princípios básicos da operação TPP

Antes de passar à consideração do próprio princípio de funcionamento, é necessário entender de que tipo de estação estamos falando. O arranjo padrão de tais instalações inclui um sistema como o reaquecimento do vapor. É necessário porque a eficiência térmica de um circuito com superaquecimento intermediário será maior do que em um sistema onde ele está ausente. Em palavras simples, o princípio de operação de uma usina termelétrica com tal esquema será muito mais eficiente com o mesmoparâmetros predefinidos iniciais e finais do que sem ele. De tudo isso, podemos concluir que a base de operação da estação é o combustível fóssil e o ar aquecido.

Esquema de trabalho

O princípio de funcionamento do TPP é construído da seguinte forma. O material combustível, bem como o agente oxidante, cujo papel é mais frequentemente assumido pelo ar aquecido, são alimentados no forno da caldeira em um fluxo contínuo. Substâncias como carvão, petróleo, óleo combustível, gás, xisto, turfa podem atuar como combustível. Se falamos do combustível mais comum na Federação Russa, então é pó de carvão. Além disso, o princípio de operação de uma usina termelétrica é construído de tal forma que o calor gerado pela combustão do combustível aquece a água na caldeira a vapor. Como resultado do aquecimento, o líquido é convertido em vapor saturado, que entra na turbina a vapor através da saída de vapor. O principal objetivo deste dispositivo na estação é converter a energia do vapor que entra em energia mecânica.

Todos os elementos da turbina capazes de se mover estão intimamente ligados ao eixo, pelo que giram como um único mecanismo. Para fazer o eixo girar, a turbina a vapor transfere a energia cinética do vapor para o rotor.

Operação mecânica da estação

O dispositivo e princípio de funcionamento do TPP em sua parte mecânica está ligado ao funcionamento do rotor. O vapor que sai da turbina tem uma pressão e temperatura muito altas. Isso cria uma alta energia interna.vapor, que sai da caldeira para os bicos da turbina. Jatos de vapor, passando pelo bocal em fluxo contínuo, em alta velocidade, muitas vezes até maior que a velocidade do som, atuam nas pás da turbina. Esses elementos são rigidamente fixados ao disco, que, por sua vez, está intimamente ligado ao eixo. Neste momento, a energia mecânica do vapor é convertida em energia mecânica das turbinas do rotor. Falando mais precisamente sobre o princípio de funcionamento de uma usina termelétrica, o efeito mecânico afeta o rotor do turbogerador. Isso se deve ao fato de que o eixo de um rotor convencional e um gerador estão intimamente conectados. E então há um processo bastante conhecido, simples e compreensível de converter energia mecânica em energia elétrica em um dispositivo como um gerador.

Movimento do vapor após o rotor

Depois que o vapor d'água passa pela turbina, sua pressão e temperatura caem significativamente, e ele entra na próxima parte da estação - o condensador. Dentro desse elemento, ocorre a transformação inversa do vapor em líquido. Para realizar essa tarefa, há água de resfriamento no interior do condensador, que entra ali por meio de tubos que passam dentro das paredes do dispositivo. Depois que o vapor é convertido novamente em água, ele é bombeado por uma bomba de condensado e entra no próximo compartimento - o desaerador. Também é importante observar que a água bombeada passa pelos aquecedores regenerativos.

A principal tarefa do desaerador é remover os gases da água que entra. Simultaneamente à operação de limpeza, o líquido também é aquecido da mesma forma queem aquecedores regenerativos. Para isso, utiliza-se o calor do vapor, que é retirado do que segue para dentro da turbina. O principal objetivo da operação de desaeração é reduzir o teor de oxigênio e dióxido de carbono no líquido para valores aceitáveis. Isso ajuda a reduzir a velocidade de corrosão nos caminhos que fornecem água e vapor.

Estações no carvão

Existe uma alta dependência do princípio de funcionamento das termelétricas em relação ao tipo de combustível utilizado. Do ponto de vista tecnológico, a substância mais difícil de implementar é o carvão. Apesar disso, as matérias-primas são a principal fonte de nutrição dessas unidades, que representam cerca de 30% da participação total dos postos. Além disso, está planejado aumentar o número de tais objetos. Vale ress altar também que o número de compartimentos funcionais necessários para o funcionamento da estação é muito maior do que em outros tipos.

Como funcionam as usinas termelétricas a carvão

Para que a estação funcione continuamente, o carvão é constantemente trazido ao longo dos trilhos da ferrovia, que é descarregado por meio de dispositivos especiais de descarga. Depois, há elementos como correias transportadoras, através das quais o carvão descarregado é alimentado para o armazém. Em seguida, o combustível entra na planta de britagem. Se necessário, é possível contornar o processo de fornecimento de carvão ao armazém e transferi-lo diretamente para os britadores a partir de dispositivos de descarga. Após passar por essa etapa, a matéria-prima britada entra no bunker de carvão bruto. O próximo passo é o fornecimento de material através dealimentadores para moinhos de carvão pulverizado. Além disso, o pó de carvão, usando um método de transporte pneumático, é alimentado no depósito de pó de carvão. Passando por esse caminho, a substância contorna elementos como separador e ciclone e, do bunker, já entra pelos alimentadores diretamente para os queimadores. O ar que passa pelo ciclone é aspirado pelo ventilador do moinho, depois é alimentado na câmara de combustão da caldeira.

Além disso, o movimento do gás se parece com isso. A matéria volátil formada na câmara de combustão passa sequencialmente por dispositivos como dutos de gás de uma caldeira, então, se for utilizado um sistema de reaquecimento, o gás é fornecido aos superaquecedores primário e secundário. Neste compartimento, assim como no economizador de água, o gás libera seu calor para aquecer o fluido de trabalho. Em seguida, um elemento chamado superaquecedor de ar é instalado. Aqui, a energia térmica do gás é usada para aquecer o ar que entra. Depois de passar por todos esses elementos, a substância volátil passa para o coletor de cinzas, onde é limpa de cinzas. As bombas de fumaça então extraem o gás e o liberam na atmosfera usando um cano de gás.

TPP e NPP

Muitas vezes surge a questão do que é comum entre usinas termelétricas e nucleares e se há semelhança nos princípios de operação de usinas termelétricas e usinas nucleares.

Se falarmos sobre suas semelhanças, então existem várias delas. Em primeiro lugar, ambos são construídos de tal forma que utilizam um recurso natural para o seu trabalho, que é um fóssil e escavado. Além do mais,pode-se notar que ambos os objetos visam gerar não apenas energia elétrica, mas também energia térmica. As semelhanças nos princípios de operação também residem no fato de que as usinas termelétricas e as usinas nucleares possuem turbinas e geradores de vapor envolvidos no processo. A seguir, são apenas algumas das diferenças. Isso inclui o fato de que, por exemplo, o custo de construção e eletricidade recebida de usinas termelétricas é muito menor do que de usinas nucleares. Mas, por outro lado, as usinas nucleares não poluem a atmosfera, desde que os resíduos sejam devidamente descartados e não haja acidentes. Já as termelétricas, devido ao seu princípio de funcionamento, emitem constantemente substâncias nocivas para a atmosfera.

Aqui está a principal diferença na operação de usinas nucleares e termelétricas. Se nas instalações térmicas, a energia térmica da combustão do combustível é mais frequentemente transferida para a água ou convertida em vapor, nas usinas nucleares, a energia é retirada da fissão de átomos de urânio. A energia resultante diverge para aquecer uma variedade de substâncias e a água é usada aqui muito raramente. Além disso, todas as substâncias estão em circuitos fechados e selados.

Fornecimento de calor

Em algumas UTEs, seus esquemas podem prever um sistema que aqueça a própria usina, bem como a vila adjacente, se houver. Para os aquecedores da rede desta unidade, o vapor é retirado da turbina, e há também uma linha especial para a retirada de condensado. A água é fornecida e descarregada através de um sistema de tubulação especial. A energia elétrica que será gerada dessa forma é desviada do gerador elétrico e transferida para o consumidor,passando por transformadores elevadores.

Equipamento principal

Se falarmos sobre os principais elementos operados em usinas termelétricas, são as casas de caldeiras, bem como as instalações de turbinas combinadas com um gerador elétrico e um condensador. A principal diferença entre o equipamento principal e o equipamento adicional é que ele possui parâmetros padrão em termos de potência, produtividade, parâmetros de vapor, além de tensão e intensidade de corrente, etc. os elementos são selecionados dependendo da quantidade de energia que você precisa obter de um TPP, bem como do modo de operação. Uma animação do princípio de funcionamento de uma usina termelétrica pode ajudar a entender melhor essa questão.