Las centrales eléctricas, denominadas centrales térmicas, son fábricas que utilizan la energía química del carbón, petróleo, gas natural u otros combustibles para producir energía eléctrica. Los principales componentes de una central térmica son:
(1) Caldera y equipos auxiliares para asegurar que la energía química del combustible se convierta en energía térmica.
(2) La turbina de vapor y los equipos auxiliares garantizan que la energía térmica se convierta en energía mecánica.
(3) Los generadores y excitadores garantizan que la energía mecánica se convierta en energía eléctrica.
(4) Transformador principal, que convierte la energía eléctrica en electricidad de alto voltaje y la transmite a la línea de transmisión. Según el tamaño de la capacidad, las centrales eléctricas se pueden dividir en centrales térmicas grandes, centrales térmicas de tamaño mediano y centrales térmicas pequeñas. Sin embargo, los términos grande, mediana y pequeña que aquí se mencionan son términos relativos, por ejemplo, en los años 1970 se consideraban grandes centrales térmicas, mientras que en los años 1990 se consideraban centrales eléctricas de tamaño mediano o incluso pequeño.
En función de los parámetros iniciales del fluido de trabajo, las centrales eléctricas se pueden dividir en varios tipos de centrales térmicas: baja presión, media presión, alta presión, ultraalta presión, subcrítica, presión supercrítica, etc. .; según los diferentes combustibles, se pueden dividir en Varios tipos de centrales térmicas: de carbón, de petróleo y de gas, según los diferentes motores primarios, se pueden dividir en centrales de turbina de vapor y turbinas de gas; centrales eléctricas, centrales eléctricas de turbina de vapor-turbina de gas, etc., según la construcción y características estructurales de la planta principal, se pueden dividir en centrales térmicas de tipo cerrado, centrales térmicas semiabiertas y térmicas al aire libre; las centrales eléctricas; según sus diferentes funciones, se pueden dividir en centrales eléctricas de condensación y centrales térmicas, las primeras están equipadas con una unidad de condensación y las segundas están equipadas con una unidad de calefacción (también llamada unidad de calefacción).
Aunque existen muchos tipos de centrales térmicas, desde la perspectiva de la conversión de energía, sus procesos básicos son los mismos, es decir: energía química del combustible → energía térmica → energía mecánica → energía eléctrica. El principal proceso de producción de las centrales térmicas (tomando como ejemplo las centrales eléctricas alimentadas con carbón) es: el carbón crudo almacenado en el patio de almacenamiento de carbón (o tanque de almacenamiento de carbón) se envía desde el patio de almacenamiento de carbón a la tolva de carbón crudo de la caldera por el equipo de transporte de carbón, y luego desde el patio de almacenamiento de carbón hasta la tolva de carbón crudo de la caldera, el carbón se envía al molino de carbón para molerlo y convertirlo en carbón pulverizado. El carbón pulverizado se envía al separador para su separación y el carbón pulverizado calificado se envía al depósito de carbón pulverizado para su almacenamiento (caldera de almacenamiento). El carbón pulverizado en el depósito de carbón pulverizado se envía al quemador del cuerpo de la caldera mediante el pulverizador y se rocía desde el quemador al horno para su combustión (las calderas de soplado directo separan el carbón pulverizado y lo envían directamente al horno). La quema de carbón pulverizado libera una gran cantidad de energía térmica para calentar el agua en los tubos de pared enfriados por agua alrededor del horno y convertirlos en una mezcla de vapor y agua. La mezcla se separa mediante el separador de vapor y agua en el tambor de la caldera. El agua separada se envía al tubo de pared enfriado por agua a través del bajante para calentarse aún más. El vapor separado se envía al sobrecalentador y se calienta hasta obtener vapor sobrecalentado. temperatura y presión especificadas A través de la tubería Enviado a la turbina de vapor para su trabajo. El vapor sobrecalentado funciona en la turbina de vapor para empujar la turbina de vapor a girar. La turbina de vapor impulsa el generador para generar electricidad. La corriente alterna trifásica generada por el generador pasa a través del cable al final del generador y sale. a la red eléctrica a través del transformador. El vapor sobrecalentado que ha completado el trabajo en la turbina de vapor es enfriado por el condensador y convertido en agua condensada. El agua condensada se envía al calentador de baja presión para calentarse a través de la bomba de condensación y luego se envía al desaireador para su desaireación y luego se envía. al calentador de alta presión para calentamiento a través de la bomba de agua de alimentación, enviado a la caldera para continuar el ciclo térmico. La unidad de recalentamiento adopta un proceso de recalentamiento intermedio, es decir, el vapor después de que el cilindro de alta presión de la turbina de vapor ha realizado trabajo se envía al recalentador de la caldera para su recalentamiento, de modo que la temperatura del vapor se eleva a un cierto (o vapor inicial) temperatura, y luego enviado a la turbina de vapor de media presión El cilindro continúa trabajando. La central térmica, conocida como central térmica, es una fábrica que utiliza carbón, petróleo y gas natural como combustible para producir energía eléctrica. Su proceso de producción básico es: el combustible se quema en la caldera para calentar el agua y convertirla en vapor. , y la energía química del combustible se convierte en energía térmica. La presión del vapor. Se empuja la turbina de vapor para que gire, convirtiendo la energía térmica en energía mecánica, y luego la turbina de vapor hace girar el generador, convirtiendo la energía mecánica en energía eléctrica. . El carbón se quema y se transporta desde el depósito de carbón hasta la tolva de carbón mediante una cinta transportadora de carbón. Las grandes centrales térmicas queman carbón pulverizado para mejorar la eficiencia de la combustión del carbón. Por lo tanto, el carbón crudo en la tolva de carbón debe enviarse primero al molino de carbón para molerlo y convertirlo en carbón pulverizado. El carbón pulverizado molido es transportado por el aire caliente y enviado al horno de la caldera a través del ventilador pulverizador para su combustión. Los gases de combustión calientes formados después de la combustión del carbón pulverizado fluyen a lo largo del conducto horizontal y del conducto de cola de la caldera, liberando calor y finalmente ingresan al colector de polvo para separar las cenizas de carbón quemadas. Los gases de combustión limpios se descargan a la atmósfera a través de la chimenea bajo la acción del ventilador de tiro inducido. El aire para la combustión es enviado por el soplador al precalentador de aire instalado en el conducto de escape, y los gases de combustión calientes se utilizan para calentar el aire.
De esta forma, por un lado, además de aumentar la temperatura del aire que entra en la caldera, lo que facilita la ignición y combustión del carbón pulverizado, por otro lado, también puede reducir la temperatura de los gases de escape y mejorar la tasa de utilización. de energía térmica. El aire caliente descargado del precalentador de aire se divide en dos corrientes: una corriente va al molino de carbón para secar y transportar carbón pulverizado, y la otra corriente se envía directamente al horno para favorecer la combustión. Las cenizas del carbón quemado caen en la tolva de escoria debajo del horno y se lavan con agua a la sala de bombas de mortero junto con las cenizas finas separadas del recolector de polvo, y luego el mortero se bombea al depósito de cenizas. En las centrales térmicas, el agua del tanque de agua del desaireador es impulsada por la bomba de agua de alimentación y luego enviada al economizador a través del calentador de alta presión. En el economizador, el agua se calienta con los gases de combustión calientes y luego ingresa al tambor de vapor en la parte superior de la caldera. Hay tuberías de agua densamente distribuidas alrededor del horno de la caldera, que se denominan paredes enfriadas por agua. Los extremos superior e inferior de las tuberías de agua de la pared enfriada por agua están conectados al tambor de vapor a través del cabezal. El agua en el tambor de vapor circula continuamente a través de la pared enfriada por agua, absorbiendo el calor liberado durante la combustión del carbón. Parte del agua se calienta y se hierve en la pared fría y luego se vaporiza en vapor de agua. El vapor saturado fluye desde la parte superior del tambor hacia el sobrecalentador. El vapor saturado continúa absorbiendo calor en el sobrecalentador y se convierte en vapor sobrecalentado. El vapor sobrecalentado tiene una presión y temperatura muy altas, por lo que tiene una gran energía potencial térmica. Después de que el vapor sobrecalentado con energía potencial térmica se introduce en la turbina de vapor a través de la tubería, la energía potencial térmica se convierte en energía cinética. El vapor que fluye a alta velocidad hace girar el rotor de la turbina, formando energía mecánica. El rotor de la turbina de vapor y el rotor del generador están conectados entre sí mediante un acoplamiento. Cuando el rotor de la turbina gira, hace girar el rotor del generador. Hay un pequeño generador de CC llamado excitador en el otro extremo del rotor del generador. La corriente continua generada por el excitador se envía a la bobina del rotor del generador, haciendo que el rotor se convierta en un electroimán y creando un campo magnético a su alrededor. Cuando el rotor del generador gira, el campo magnético también gira y los cables del estator del generador cortarán las líneas de fuerza magnéticas para inducir corriente. De esta forma, el generador convierte la energía mecánica de la turbina en energía eléctrica. Después de que la energía eléctrica es impulsada por el voltaje a través del transformador, se envía a los usuarios de electricidad a través de las líneas de transmisión. El vapor que libera energía potencial térmica se descarga por el puerto de escape en la parte inferior de la turbina y se llama vapor gastado. El vapor gastado se enfría mediante el agua de refrigeración enviada al condensador mediante la bomba de agua de circulación en el condensador, y se condensa nuevamente en agua, y esta agua se convierte en agua condensada. El agua condensada es enviada al calentador de baja presión por la bomba de agua de condensación y finalmente regresa al desaireador, completando un ciclo. Durante el proceso de circulación, inevitablemente habrá fugas de agua con gas, es decir, pérdida de agua con gas. Por lo tanto, se debe reponer algo de agua en el sistema de circulación en una cantidad adecuada para garantizar el progreso normal del ciclo. Los calentadores de alta y baja presión son dispositivos que se utilizan para mejorar la eficiencia térmica del ciclo, y los desaireadores se utilizan para eliminar el oxígeno contenido en el agua para reducir la corrosión en equipos y tuberías. Aunque el análisis anterior es relativamente complicado, es muy simple desde la perspectiva de la conversión de energía, es decir, energía química del combustible → energía potencial térmica del vapor → energía mecánica → energía eléctrica. En la caldera, la energía química del combustible se convierte en energía térmica del vapor; en la turbina de vapor, la energía térmica del vapor se convierte en energía mecánica de la rotación de la rueda, en el generador, la energía mecánica; convertida en energía eléctrica. Los hornos, las máquinas y la electricidad son los principales equipos de las centrales térmicas, también conocidos como los tres anfitriones principales. El equipo que trabaja en conjunto con los tres hosts principales se convierte en equipo auxiliar o máquinas auxiliares. El motor principal y el motor auxiliar y sus tuberías, líneas, etc. conectados se denominan sistemas. Los principales sistemas de las centrales térmicas incluyen sistemas de combustión, sistemas de vapor y agua, sistemas eléctricos, etc. Además de los sistemas principales antes mencionados, las centrales térmicas también cuentan con otros sistemas de producción auxiliares, como sistemas de transporte alimentados con carbón, sistemas de tratamiento químico de agua, sistemas de descarga de mortero, etc. Estos sistemas funcionan en coordinación con el sistema principal y cooperan entre sí para completar la tarea de producir energía eléctrica. Las grandes centrales térmicas garantizan el funcionamiento normal de estos equipos. Las centrales térmicas están equipadas con una gran cantidad de instrumentos para monitorear el estado operativo de estos equipos. También están equipadas con dispositivos de control automático para ajustar los equipos principales y auxiliares en el momento oportuno. manera. Las centrales térmicas modernas han adoptado sistemas avanzados de control distribuido por computadora. Estos sistemas de control pueden controlar y ajustar automáticamente todo el proceso de producción, coordinar el estado de trabajo de cada equipo de acuerdo con diferentes situaciones y llevar el nivel de automatización de toda la planta de energía a un nuevo nivel. Los dispositivos y sistemas de control automático se han convertido en una parte indispensable de las centrales térmicas.