Principios básicos del funcionamiento de TPP

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

¿Qué es una central térmica y cuáles son los principios de funcionamiento de una central térmica? La definición general de tales objetos suena aproximadamente como sigue: estas son plantas de energía que se dedican al procesamiento de energía natural en energía eléctrica. Los combustibles naturales también se utilizan para estos fines.

El principio de funcionamiento de las centrales térmicas. Descripción breve

Hasta la fecha, las centrales térmicas son las más utilizadas. Los combustibles fósiles se queman en dichas instalaciones, lo que libera energía térmica. La tarea del TPP es utilizar esta energía para obtener electricidad.

El principio de funcionamiento de las TPP es la generación no solo de energía eléctrica, sino también la producción de energía térmica, que también se suministra a los consumidores en forma de agua caliente, por ejemplo. Además, estas instalaciones energéticas generan alrededor del 76% de toda la electricidad. Una distribución tan amplia se debe al hecho de que la disponibilidad de combustible orgánico para el funcionamiento de la estación es bastante grande. La segunda razón fue que el transporte de combustible desde el lugar de su producción hasta la propia estación es bastante simple yfuncionamiento establecido. El principio de funcionamiento de la TPP está diseñado de tal manera que es posible utilizar el calor residual del fluido de trabajo para la entrega secundaria a su consumidor.

Separación de estaciones por tipo

Vale la pena señalar que las centrales térmicas se pueden dividir en tipos según el tipo de energía que producen. Si el principio de funcionamiento de una central térmica es solo la producción de energía eléctrica (es decir, no se suministra energía térmica al consumidor), entonces se denomina central de condensación (CPP).

Las instalaciones destinadas a la producción de energía eléctrica, a la liberación de vapor, así como al suministro de agua caliente al consumidor, disponen de turbinas de vapor en lugar de turbinas de condensación. También en tales elementos de la estación hay una extracción de vapor intermedia o un dispositivo de contrapresión. La principal ventaja y principio de funcionamiento de este tipo de central térmica (CHP) es que el vapor de escape también se utiliza como fuente de calor y se suministra a los consumidores. De esta forma, se puede reducir la pérdida de calor y la cantidad de agua de refrigeración.

Principios básicos del funcionamiento de TPP

Antes de proceder a la consideración del principio mismo de funcionamiento, es necesario comprender de qué tipo de estación estamos hablando. La disposición estándar de tales instalaciones incluye un sistema como el recalentamiento de vapor. Es necesario porque la eficiencia térmica de un circuito con un sobrecalentamiento intermedio será mayor que en un sistema en el que está ausente. En palabras simples, el principio de funcionamiento de una central térmica con dicho esquema será mucho más eficiente con el mismoparámetros preestablecidos iniciales y finales que sin él. De todo esto, podemos concluir que la base del funcionamiento de la estación es el combustible fósil y el aire caliente.

Esquema de trabajo

El principio de funcionamiento del TPP se construye de la siguiente manera. El material combustible, así como el agente oxidante, cuyo papel suele asumir el aire caliente, se alimentan al horno de la caldera en una corriente continua. Sustancias como el carbón, el petróleo, el fuel oil, el gas, el esquisto y la turba pueden actuar como combustible. Si hablamos del combustible más común en la Federación Rusa, entonces este es el polvo de carbón. Además, el principio de funcionamiento de una central térmica se construye de tal manera que el calor que se genera debido a la combustión del combustible calienta el agua en la caldera de vapor. Como resultado del calentamiento, el líquido se convierte en vapor saturado, que ingresa a la turbina de vapor a través de la salida de vapor. El objetivo principal de este dispositivo en la estación es convertir la energía del vapor entrante en energía mecánica.

Todos los elementos de la turbina capaces de moverse están estrechamente conectados con el eje, por lo que giran como un solo mecanismo. Para hacer girar el eje, la turbina de vapor transfiere la energía cinética del vapor al rotor.

Funcionamiento mecánico de la estación

El dispositivo y principio de funcionamiento del TPP en su parte mecánica está conectado con el funcionamiento del rotor. El vapor que sale de la turbina tiene una presión y temperatura muy altas. Esto crea una alta energía interna.vapor, que sale de la caldera hacia las toberas de la turbina. Chorros de vapor, que pasan a través de la tobera en un flujo continuo, a alta velocidad, que a menudo es incluso mayor que la velocidad del sonido, actúan sobre las palas de la turbina. Estos elementos están rígidamente fijados al disco que, a su vez, está íntimamente conectado al eje. En este momento, la energía mecánica del vapor se convierte en la energía mecánica de las turbinas de rotor. Hablando más precisamente sobre el principio de funcionamiento de una central térmica, el efecto mecánico afecta el rotor del turbogenerador. Esto se debe al hecho de que el eje de un rotor y un generador convencionales están estrechamente conectados. Y luego hay un proceso bastante conocido, simple y comprensible de convertir energía mecánica en energía eléctrica en un dispositivo como un generador.

Movimiento del vapor tras el rotor

Después de que el vapor de agua pasa por la turbina, su presión y temperatura descienden significativamente y entra en la siguiente parte de la estación: el condensador. En el interior de este elemento se produce la transformación inversa de vapor en líquido. Para llevar a cabo esta tarea, hay agua de enfriamiento dentro del condensador, que ingresa allí a través de tuberías que pasan por el interior de las paredes del dispositivo. Una vez que el vapor se convierte de nuevo en agua, una bomba de condensado lo bombea y entra en el siguiente compartimento: el desaireador. También es importante tener en cuenta que el agua bombeada pasa a través de los calentadores regenerativos.

La tarea principal del desaireador es eliminar los gases del agua entrante. Simultáneamente con la operación de limpieza, el líquido también se calienta de la misma manera queen calentadores regenerativos. Para ello se aprovecha el calor del vapor, que se toma de lo que sigue a la turbina. El objetivo principal de la operación de desaireación es reducir el contenido de oxígeno y dióxido de carbono en el líquido a valores aceptables. Esto ayuda a reducir la velocidad de la corrosión en los caminos que suministran agua y vapor.

Estaciones en el carbón

Existe una alta dependencia del principio de funcionamiento de las centrales térmicas del tipo de combustible que se utiliza. Desde un punto de vista tecnológico, la sustancia más difícil de implementar es el carbón. A pesar de ello, las materias primas son la principal fuente de alimentación de este tipo de establecimientos, que representan aproximadamente el 30% de la cuota total de las estaciones. Además, está previsto aumentar el número de tales objetos. También vale la pena señalar que el número de compartimentos funcionales necesarios para el funcionamiento de la estación es mucho mayor que en otros tipos.

Cómo funcionan las centrales térmicas de carbón

Para que la estación funcione de forma continua, el carbón se transporta constantemente a lo largo de las vías del tren, que se descarga mediante dispositivos de descarga especiales. Luego están elementos como las cintas transportadoras, a través de las cuales se alimenta el carbón descargado al almacén. Luego, el combustible ingresa a la planta de trituración. Si es necesario, es posible omitir el proceso de suministro de carbón al almacén y transferirlo directamente a las trituradoras desde los dispositivos de descarga. Después de pasar por esta etapa, la materia prima triturada ingresa al búnker de carbón crudo. El siguiente paso es el suministro de material a través dealimentadores para molinos de carbón pulverizado. Además, el polvo de carbón, utilizando un método de transporte neumático, se introduce en el depósito de polvo de carbón. Al pasar por este camino, la sustancia pasa por alto elementos como un separador y un ciclón, y desde el búnker ya ingresa a través de los alimentadores directamente a los quemadores. El aire que pasa por el ciclón es aspirado por el ventilador del molino, después de lo cual se alimenta a la cámara de combustión de la caldera.

Además, el movimiento del gas se ve así. La materia volátil formada en la cámara de combustión pasa secuencialmente a través de dispositivos como los ductos de gas de una planta de calderas, luego, si se utiliza un sistema de recalentamiento, el gas se alimenta a los sobrecalentadores primario y secundario. En este compartimento, al igual que en el economizador de agua, el gas cede su calor para calentar el fluido de trabajo. A continuación, se instala un elemento llamado sobrecalentador de aire. Aquí, la energía térmica del gas se utiliza para calentar el aire entrante. Después de pasar por todos estos elementos, la sustancia volátil pasa al cenicero, donde se limpia de cenizas. Luego, las bombas de humo extraen el gas y lo liberan a la atmósfera mediante una tubería de gas.

TPP y NPP

Muy a menudo surge la pregunta de qué tienen en común las centrales térmicas y nucleares y si existe una similitud en los principios de funcionamiento de las centrales térmicas y las centrales nucleares.

Si hablamos de sus similitudes, entonces hay varios de ellos. En primer lugar, ambos están construidos de tal manera que utilizan un recurso natural para su trabajo, que es un fósil y excavado. Además,se puede señalar que ambos objetos están destinados a generar no solo energía eléctrica, sino también energía térmica. Las similitudes en los principios de funcionamiento también radican en el hecho de que las centrales térmicas y las centrales nucleares tienen turbinas y generadores de vapor involucrados en el proceso. Las siguientes son solo algunas de las diferencias. Estos incluyen el hecho de que, por ejemplo, el costo de construcción y la electricidad recibida de las centrales térmicas es mucho más bajo que el de las centrales nucleares. Pero, por otro lado, las centrales nucleares no contaminan la atmósfera siempre que los residuos se eliminen adecuadamente y no se produzcan accidentes. Mientras que las centrales térmicas, por su principio de funcionamiento, emiten constantemente sustancias nocivas a la atmósfera.

Aquí radica la principal diferencia en el funcionamiento de las centrales nucleares y las centrales térmicas. Si en las instalaciones térmicas, la energía térmica de la quema de combustible se transfiere con mayor frecuencia al agua o se convierte en vapor, en las plantas de energía nuclear, la energía se toma de la fisión de los átomos de uranio. La energía resultante diverge para calentar una variedad de sustancias y el agua se usa aquí muy raramente. Además, todas las sustancias se encuentran en circuitos cerrados sellados.

Suministro de calor

En algunos TPP, sus esquemas pueden prever un sistema de este tipo que calienta la propia central eléctrica, así como el pueblo adyacente, si lo hay. A los calentadores de red de esta unidad, se toma vapor de la turbina, y también hay una línea especial para la eliminación de condensados. El agua se suministra y descarga a través de un sistema de tuberías especial. La energía eléctrica que se generará de esta manera se desvía del generador eléctrico y se transfiere al consumidor,pasando por transformadores elevadores.

Equipo principal

Si hablamos de los elementos principales que operan en las centrales térmicas, se trata de salas de calderas, así como instalaciones de turbinas combinadas con un generador eléctrico y un condensador. La principal diferencia entre el equipo principal y el equipo adicional es que tiene parámetros estándar en cuanto a su potencia, productividad, parámetros de vapor, así como tensión y fuerza de corriente, etc. También se puede señalar que el tipo y número de básicos los elementos se seleccionan según la cantidad de energía que necesita obtener de un TPP, así como del modo de operación. Una animación del principio de funcionamiento de una central térmica puede ayudar a comprender este problema con más detalle.